南海颗粒物的氨基酸通量与组成

本文对在南海中部布设的两个层次（１１９１ｍ和３６９６ｍ）沉积物捕集器的沉降粒子进行了颗粒沉降通量和氨基酸组成的研究。南海的物质通量呈现季节性变化，深层样变动范围在６９．６～１４１．７ｍｇ／（ｍ２·ｄ）；但火山灰侵入后，其物质通量（按每月平均）高出１～２个数量级，氨基酸和氨基糖含量亦由原来的１０×１０－３和０．９×１０－３减少为０．０９×１０－３和０．０２×１０－３。氨基酸组分中以天门冬氨酸占优势，其次为甘氨酸与谷氨酸。在火山灰影响下，其丰度顺序为：谷氨酸＞天门冬氨酸＞甘氨酸。     

南海北部沉降颗粒物中的糖类分布

通过对放置于南海北部Ｈｏｎｊｏ－ＭａｒｋⅥ型时间系列沉积物捕获器样品糖类组成分布的分析测定，研究了颗粒物有机物质的来源及控制因素及其与沉积记录的关系。结果表明糖类物质主要来源于海洋浮游植物，其能量变化受由季风影响的浮游植物季节性的消长所控制。沉积物中糖类组分与颗粒物相比呈现陆源有机质特征，推测是由于北部陆架物质通过浊流或海底移动进入陆坡所致。     

东海秋季典型站位沉降颗粒物通量

2002年9月在东海的长江口、中陆架区和浙江近岸上升流区三个站位放置沉积物捕获器采集沉降颗粒物。在对颗粒有机碳(POC)、颗粒有机氮(PON)和总颗粒碳(PC)元素分析基础上,采用颗粒物通量模型对沉降通量进行了研究。镜检发现细小无机颗粒物和大颗粒聚合体是三个站位沉降颗粒物的主要形式。大颗粒聚合体有住囊类、粪球聚合体、硅藻聚合体和混杂聚合体四种类型。研究结果显示,东海中陆架区和浙江近岸上升流区沉降颗粒物中POC、PON和PC的百分含量均呈现随水深增加明显降低的趋势,但在长江口,这些成分的含量低且上下均匀。长江口观测到的是大风后的一个实例,存在强烈的再悬浮,各水层颗粒物沉降通量平均(±SE)高达(319.02±65.33)g/(m2.d),尽管如此,沉降颗粒物有机态C/N值却很高(18.0±0.9),明显受陆源颗粒物的影响。POC净沉降通量在浙江近岸上升流区为961mg/(m2.d)(水深55m),在东海中陆架区为123mg/(m2.d)(水深88m),可见浙江近岸上升流区是POC向海底转移的重要区域之一,其垂直转移能力明显高于东海中陆架区。在上升流区域和中陆架区,POC的输出比率大约分别为48%—77%和15%—21%。浙江近岸上升流区和东海中陆架区底层颗粒物再悬浮比率分别为66.50%和88.52%。研究显示,浙江近岸上升流区的水体底层颗粒物受底部平流的影响比东海中陆架区相对较强。     

颗粒物质和微量金属在东海北部的沉积通量

于1990年运用沉积物捕捉器采样,实测了东海北部(32.00°N,126.00°E)海域颗粒物质和微量金属(Cu,Pb,Zn,Cr,Fe,Mn和Al)的海洋垂直通量。结果表明,颗粒物质的沉积通量随深度和季节而变化,明显地受上升流的影响。沉积的颗粒物质以0.45—63μm的小颗粒为主;Cu和Zn主要以有机物形式作垂直转移,Pb,Cr,Fe和Mn主要以弱键结合形式作垂直转移,Al则以硅酸盐的形式作垂直转移。沉积物中,颗粒Cu,Fe,Mn和Al以0.45—63μm的颗粒为主;颗粒Pb和Cr以大于63μm的颗粒为主;0.45—63μm和大于63μm的颗粒Zn在沉积物中占相近的比例。     

南沙群岛海域夏季沉降颗粒的垂直通量

根据1999年7月航次在南沙群岛海域现场投放沉积物捕获器所取得的样品及分析结果，计算了南沙群岛海域夏季沉降颗粒的垂直通量、沉降颗粒中有机碳、总磷、有机磷的垂直通量，以及沉降颗粒中有机碳的百分含量，通过与南海其它海区及南沙群岛海域不同季节的沉降颗粒垂直通量作比较，认为南沙群岛海域沉降颗粒的垂直通量具有区域性和季节性的特点。     

海洋浮游微食物网生物在海洋颗粒形成和沉降中的作用

海洋中存在着大量的颗粒,包括大型聚合颗粒（即海雪,粒径>500μm）、小型聚合颗粒（1~500μm）和亚微米颗粒粒径（<1μm）等。颗粒在海水中营造了不同于纯海水的小生境,其中生活着与自然海水中不同的生物。异养细菌、蓝细菌、真核藻类、鞭毛虫、纤毛虫等微食物网生物可以黏附在海洋颗粒上,或生活在颗粒内部,其丰度高于周围水体中的自由生活生物,这可能是由于颗粒提供了更适宜生长的营养环境。本文综述了海洋浮游微食物网生物在海洋颗粒形成和沉降中的作用。微食物网生物在颗粒物的形成过程中起到很重要的作用,它们可以直接促进颗粒形成,也可以彼此结合成颗粒,或微型浮游动物排粪形成颗粒。微食物网生物还可以对颗粒进行转化,影响颗粒的大小、沉降速度、或对颗粒及其黏附生物进行摄食。微食物网生物由于本身较小,沉降较慢,但这些生物和颗粒的结合使得微食物网生物在碳通量中发挥重要的作用。     

黄海夏季水域沉降颗粒物垂直通量的研究

20 0 2年 8月 ,沿穿过黄海冷水团的青岛至济州岛断面 ,在 4个站位放置沉积物捕获器采集沉降颗粒物。镜检发现无机颗粒物、生物粪球以及混杂聚合体是本断面沉降颗粒物主要类型。测定结果显示沉降颗粒物中的颗粒有机碳 (POC)、颗粒有机氮 (PON)、颗粒碳 (PC)、颗粒氮 (PN)和颗粒磷 (PP)的百分含量均呈现从表层到底层逐渐下降的趋势。采用两个改进的模型对底层颗粒物再悬浮比率进行了计算 ,显示黄海海域夏季底层沉降颗粒物再悬浮比率为 90 %— 96%,表明底层沉降颗粒物主要来源于沉积物的再悬浮。两模型所得结果一致 ,证明用温跃层底部颗粒物沉降通量代表水体中颗粒物净沉降通量的假设是合理的。水体中颗粒物、POC及PON的净沉降通量 (±SE)分别为 ( 1 2 65± 3 5 5 )g/(m2 ·d)、( 0 2 9± 0 0 4 )g/(m2 ·d)和( 0 0 6± 0 0 1 )g/(m2 ·d)。     

基于卫星遥感的南海真光层底颗粒有机碳输出通量时空特征研究

在加强海洋强国建设、实现我国碳达峰和碳中和愿景目标背景下准确掌握南海碳通量时空变化格局具有重要的现实意义。根据2009—2018年10 a有机碳通量月度数据集,分析了南海真光层底颗粒有机碳通量变化特征。结果表明：(1)南海区域多年真光层底有机碳输出通量年平均值为55.40 mgC·m^-2·d^-1;其值大小在空间上的分布存在近岸>陆架>海盆的趋势。(2)从季节上看,南海真光层底颗粒有机碳输出通量冬季最高,春、秋季次之,夏季最小;真光层底颗粒有机碳输出通量1、4、7、10月平均值分别为82.43、47.37、46.34、54.75 mgC·m^-2·d^-1。研究结果可为全面掌握南海碳循环过程和机制提供技术支撑。     

青岛近海海域气溶胶干沉降通量模拟Ⅱ--几种微量金属的干沉降通量研究

了解元素的地球化学特征,运用改进了湿度计算方法的Williams干沉降模型和同步观测的气象数据,计算了不同粒径气溶胶粒子在青岛海区海水表面的干沉降速率,并结合实验测定的Al,Fe,Mn,Cu,Pb,Zn6种金属元素的平均浓度,估算了它们从2001年5月~2002年4月在仰口(1#)、八关山(2#)和沧口(3#)3个采样点的每月和全年干沉降通量。结果显示,地壳元素Al,Fe,Mn在春、冬季对海域的输入量较大,而人为元素Cu,Pb,Zn则在秋、冬季较高。总悬浮颗粒物和这6种金属元素的干沉降通量在空间上的分布特征为:3#>2#>1#。PM10(空气动力学粒径<10μm的颗粒)颗粒物的干沉降通量远低于TSP(总悬浮颗粒物),仅占TSP干沉降通量的6.6%。PM10与TSP中6种金属元素的浓度比和干沉降通量比表明,Cu,Pb,Zn更容易分布在PM10颗粒物上。除Pb外,PM10及PM10颗粒物中Al,Fe,Mn,Cu,Zn干沉降通量的月际变化和TSP基本一致。     

中国南海、东海及黄海海域海气二氧化碳通量与生产力的物理生物地球化学模拟研究

Marginal seas play important roles in regulating the global carbon budget, but there are great uncertainties in estimating carbon sources and sinks in the continental margins. A Pacific basin-wide physical-biogeochemical model is used to estimate primary productivity and air-sea CO_2 flux in the South China Sea(SCS), the East China Sea(ECS), and the Yellow Sea(YS). The model is forced with daily air-sea fluxes which are derived from the NCEP2 reanalysis from 1982 to 2005. During the period of time, the modeled monthly-mean air-sea CO_2 fluxes in these three marginal seas altered from an atmospheric carbon sink in winter to a source in summer. On annualmean basis, the SCS acts as a source of carbon to the atmosphere(16 Tg/a, calculated by carbon, released to the atmosphere), and the ECS and the YS are sinks for atmospheric carbon(–6.73 Tg/a and –5.23 Tg/a, respectively,absorbed by the ocean). The model results suggest that the sea surface temperature(SST) controls the spatial and temporal variations of the oceanic pCO_2 in the SCS and ECS, and biological removal of carbon plays a compensating role in modulating the variability of the oceanic pCO_2 and determining its strength in each sea,especially in the ECS and the SCS. However, the biological activity is the dominating factor for controlling the oceanic pCO_2 in the YS. The modeled depth-integrated primary production(IPP) over the euphotic zone shows seasonal variation features with annual-mean values of 293, 297, and 315 mg/(m~2·d) in the SCS, the ECS, and the YS, respectively. The model-integrated annual-mean new production(uptake of nitrate) values, as in carbon units, are 103, 109, and 139 mg/(m~2·d), which yield the f-ratios of 0.35, 0.37, and 0.45 for the SCS, the ECS, and the YS, respectively. Compared to the productivity in the ECS and the YS, the seasonal variation of biological productivity in the SCS is rather weak. The atmospheric pCO_2 increases from 1982 to 2005, which is consistent with the anthropogenic CO_2 input to the atmosphere. The oceanic pCO_2 increases in responses to the atmospheric pCO_2 that drives air-sea CO_2 flux in the model. The modeled increase rate of oceanic pCO_2 is0.91 μatm/a in the YS, 1.04 μatm/a in the ECS, and 1.66 μatm/a in the SCS, respectively.     

1993~1996年南海中部海洋沉降颗粒通量的季节和年际变化

通过对南海中部1993~1996年获得的浅层和深层时间系列沉积物捕获器的样品分析,发现了稳定同位素值、颗粒总通量、碳酸盐、生物蛋白石、有机碳、表层初级生产力、浮游有孔虫总通量和属种的分布存在明显的季节性变化,其通量都是在东北季风和西南季风盛行期出现高值,在季风转向期出现低值.浮游有孔虫Globigerinoides sacculifer,G.ruber,Globigerinita glutinata,Neo-globoquadrina dutertrei等种的通量和相对百分含量也是在东北季风和西南季风盛行期都出现高值,但Globigerina bulloides,Globorotalia menardii和Pulleniatina obliquiloculata等种则在东北季风盛行期出现高值.分析还发现Globigerinoides sacculifer和Globorotalia menardii等种的通量和百分含量以及有孔虫总通量和碳酸盐通量等从1993到1996年存在下降趋势,而Globigerina.bulloides和Globigerinita glutinata的通量和百分含量以及生物蛋白石通量等在该期间显示为上升趋势.浅层捕获器样品中的碳酸盐和有机碳的通量比深层的高.研究表明海洋沉降通量和浮游有孔虫属种的季节和年际变化主要受与东亚季风相关的表层初级生产力和海洋水文条件变化所控制,深层捕获器样品中的碳酸盐和有机碳的通量低应与碳酸盐溶解作用有关.     

青岛近海海域气溶胶干沉降通量模拟研究Ⅰ-Williams干沉降模型中潮湿粒子增长效应的改进

为了计算青岛近海海域气溶胶粒子的干沉降通量,运用Gerber提出的湿度公式改进了Williams干沉降模型中湿度计算方法,使模型具有更加广泛的使用范围.利用改进后的模型讨论了湿度、风速、水气温差、破碎表面的转移系数和横向转移系数对不同粒径气溶胶粒子干沉降速率的影响.计算了不同粒径粒子的干沉降速率,并与干沉降速率的文献报道进行了比较.结果显示:改进的模型更适合于估算实际区域的气溶胶干沉降通量,可用于青岛近海干沉降通量的研究.     

桑沟湾夏、秋季悬浮颗粒物的沉降通量及再悬浮的影响

应用锚式悬挂沉积物捕捉器法,研究了我国北方重要海水养殖区域桑沟湾悬浮颗粒物沉降通量的分布特征,并通过金属Al标记法,同步测定了沉降颗粒物再悬浮比率。结果表明,桑沟湾的底层悬浮颗粒物(SPM)、颗粒有机碳(POC)、颗粒态总氮(PTN)和颗粒态总磷(PTP)平均表观沉降通量分别为1 511.4g/(m2·d)、20.01g/(m2·d)、1.497g/(m2·d)和0.474g/(m2·d),显著高于我国其他近岸海域,但底层沉降颗粒物再悬浮比率平均值高达92.8%,认为在养殖内湾,受再悬浮程度的影响,测得的底层表观沉降通量是中层的2.7倍,秋季明显大于夏季,海带和扇贝养殖区大于牡蛎养殖区。经再悬浮比率校正后的净沉降通量,仍存在着显著的空间和季节变化,但受控因素发生了根本转变;这主要表现为净沉降颗粒物质主要源于生物代谢活动强烈中上层水体,贝类的排泄作用使牡蛎和扇贝养殖区的净沉降通量显著大于海带养殖区,养殖贝类个体增大、排泄量增加使秋季净沉降通量高于夏季。在我国近岸海域,再悬浮作用的影响,会对该区域悬浮颗粒物沉降通量的估算带来巨大误差,因此该作用不容忽视。     

台湾海峡海表气溶胶干沉降通量研究

在已改进的Williams模型中,应用GW03海表动力学粗糙度参数化方案,考虑波浪对干沉降速率的影响,结合卫星资料和再分析资料,计算了台湾海峡海表气溶胶干沉降速率,并利用2006～2007年走航观测结果计算了台湾海峡总悬浮颗粒物的入海通量.其结果表明：台湾海峡海表气溶胶干沉降速率及总悬浮颗粒物干沉降通量具有明显的时空变化特征.台湾海峡海表气溶胶干沉降速率范围为5.83～6.17 cm/s,平均值为6.00 cm/s.其中冬季气溶胶干沉降速率最大,平均值为6.08 cm/s;夏季气溶胶干沉降速率最小,平均值为5.85 cm/s.台湾海峡气溶胶总悬浮颗粒物的干沉降通量也呈现出冬季的高[均值为7.31μg/（m2.s）],夏季的低[均值为2.23μg/（m2.s）]的特征.从空间分布上看,台湾海峡海表气溶胶干沉降速率出现1个高值中心,位于台湾海峡北部海域.总悬浮颗粒物干沉降通量出现2个高值中心和1个低值中心,分别位于台湾海峡北部海域、汕头至厦门海域和南海中北部海域.     

白令海颗粒有机物碳、氮同位素组成及其生物地球化学意义

Stable carbon and nitrogen isotopic composition of particulate organic matter(POM) were measured for samples collected from the Bering Sea in 2010 summer. Particulate organic carbon(POC) and particulate nitrogen(PN) showed high concentrations in the shelf and slope regions and decreased with depth in the slope and basin, indicating that biological processes play an important role on POM distribution. The low C/N ratio and heavy isotopic composition of POM, compared to those from the Alaska River, suggested a predominant contribution of marine biogenic organic matter in the Bering Sea. The fact that δ13C and δ15N generally increased with depth in the Bering Sea basin demonstrated that organic components with light carbon or nitrogen were decomposed preferentially during their transport to deep water. However, the high δ13C and δ15N observed in shelf bottom water were mostly resulted from sediment resuspension.     

南海中部和北部上层海水中溶存甲烷浓度及海气交换通量*

根据2010年4—5月国家基金委南海多学科综合航次在南海中部和北部的调查资料,利用抽真空气相色谱法测定海水中溶存甲烷浓度,分析了该海区上层海水中溶存甲烷的浓度、饱和度及海气交换通量。南海中部和北部表层海水中溶存甲烷浓度范围为1.15—5.6nmol·L?1,平均值为2.2nmol·L?1,饱和度范围为59.7%—298.8%,59%站位的溶存甲烷处于过饱和状态。甲烷海气交换通量范围分别为?17.7—61.3μmol·m?2·d?1(根据 LM-86方程计算)和?27.9—119.6μmol·m?2·d?1(根据 W-92方程计算)。南海是大气中甲烷的来源之一,年甲烷辐射量估算值为2.7×10?2—4.0×10?2Tg·a?1。     

南海水柱微体生物壳体中氨基酸、氨基糖与糖类物质的检出及意义

对１９９４－１９９５年南海中部时间系列沉积物捕获器收集的微体生物壳体进行了氨基酸与糖类分析,结果表明,微体生物壳体中含有的氨基酸与糖类物质大致与颗粒物全样相当,其氨基酸与糖类组成基本保持了活体浮游生物的特征,而与颗粒物全样的有所不同,推测氨基酸与糖类物质一是作为壳体本身的组成部分存在于壳体中,二是被包裹在有孔虫房室及放射虫、硅藻壳体纹饰或筛孔中,因而可以很好保存,上述结果表明生物南体本身也是有机质从海洋表层向下输送的良好载体,而且生物体内氨基酸与糖类组成的原生信息可以很好地保存于壳体内,这对于利用壳体中的生物标志物来追索原生的有机物来源,演化及其它环境矍有重要意义。     

渤海湾、黄河口和长江口海域海水中颗粒氨基酸含量的分布

海水中除含有大量无机物质外，还含有种类繁多，但含量很低的有机物质，其含量约为C 0.5-2.0mg/L。海水有机物质可分为溶解有机物质(DOM)和颗粒有机物质(POM)。前者为主要组分，后者所含比例很小。在大洋中POM的主要来源有:①浮游生物，尤其是浮游植物活体、死骸及其分解碎屑;②海水中进行的DOM-POM的动力平衡产物。近岸海水还受河流流入的陆地POM和大气带入的陆源尘埃的影响。POM主要由蛋白质、碳水化合物、脂类等组成。POM是食碎屑动物的良好食物，它构成海洋食物链的一环，与水域生物生产力有直接的联系。POM中蛋白质含量以颗粒氨基酸(PAA)表示。Daumas(1976)曾报道过沿岸海水中PAA含量的季节变异，纪明侯等(1992年)于1980-1981年首次对青岛胶州湾内PAA含量在不同站位和不同季节中的变化特征进行调査研究。作者等继而于1982年7月、1983年10月和1984年5、7、8月乘“金星二号”考察船前后首次研究了渤海湾、黄河口和长江口附近水域中颗粒氨基酸的组成与含量在不同站位中的分布。所得结果如下。     

溶解作用对南海北部沉积物捕获器碳、氮通量估算的影响

由于化学溶出、物理溶解以及胞外酶等作用,沉积物捕获器中颗粒物在锚系布放期间会发生一定程度的溶解,从而引起沉积物捕获器中碳、氮颗粒物通量的低估。本文对于1987—1988年南海北部中深层沉积物捕获器中碳、氮颗粒物的溶解作用进行了研究。溶解作用对于碳、氮通量估算的影响大致随着深度的增加而减小。总体而言,颗粒有机碳通量低估约3.8%~40.3%,平均值为26.6%。颗粒氮通量低估约4.2%~76.4%,平均值为43.7%。碳、氮颗粒物的溶出量与颗粒物通量大小关系不明显,但是样品储存时间对于碳、氮颗粒物溶解作用的影响较显著,储存时间较长的样品中颗粒物溶出量更大。     

秋季东海溶解态和颗粒态氨基酸的组成与分布

本文对2012年秋季中国东海31个站位的海水样品中溶解态氨基酸(THAA)和颗粒态氨基酸(PAA)的组成与分布进行了研究。结果表明:表层海水中溶解游离氨基酸(DFAA)的平均浓度为(0.12±0.04)μmol/L(0.06—0.19μmol/L),溶解结合氨基酸(DCAA)的平均浓度为(0.61±0.51)μmol/L(0.15—1.79μmol/L),PAA的平均浓度为(0.11±0.06)μmol/L(0.02—0.27μmol/L)。THAA的水平分布特点大致为近岸高、远岸低;PAA的水平分布特点是近岸海域向远海海域分布呈现逐渐减小的趋势。THAA的垂直分布特点是由表层向底层逐渐降低。DCAA、PAA与chl a有很好的相关性,而DFAA与chl a的相关性不明显。东海表层海水中THAA的主要组分是天门冬氨酸、谷氨酸、丝氨酸、甘氨酸、苏氨酸及丙氨酸,PAA的主要组分是天门冬氨酸、谷氨酸、丝氨酸、甘氨酸、丙氨酸及亮氨酸。在表层海水中氨基酸是作为一个整体而对海洋生物地球化学过程产生影响的。