基于水淘选分级的长江口最大浑浊带附近颗粒有机碳的来源、分布和保存

从分粒级的角度研究大河河口颗粒有机碳的输送特征是深刻理解河口淡咸水混合过程中有机碳的生物地球化学过程的关键。于2011年6月采集了长江口最大浑浊带附近盐度梯度下的表层悬浮颗粒物,采用水淘选方法对其按照水动力直径大小进行了分级分离,分析了这些颗粒物的有机碳含量、稳定碳同位素组成及颗粒物比表面积等参数,讨论了不同粒级颗粒物上有机碳的来源、分布和保存随盐度的变化特点及其影响因素。结果表明,随着盐度的增加和粒径的增大,长江口最大浑浊带附近分级颗粒有机碳逐渐降低,颗粒有机碳含量主要集中在小于32μm的粒级。相对于长江干流,长江口颗粒有机碳含量偏低,可能归因于河口最大浑浊带附近特殊的生物地球化学作用,如细颗粒物絮凝——沉降、微生物分解等。基于蒙特卡洛模拟的三端元混合模型的计算表明长江口分级颗粒有机碳主要来源于河流和三角洲输入,海洋来源贡献较小,三者的平均贡献比例分别为40%、35%和25%。在河口盐度梯度的淡水端,不同粒级颗粒物上三角洲来源的有机碳比例均随着盐度升高而增加,而在咸水端,海源有机碳的贡献比例升高,尤其是在16-32μm粒级,最高达39%。32-63μm粒级的颗粒物单位比表面积有机碳含量均大于1.0mg/m~2,小于32μm的颗粒物单位比表面积有机碳含量均在0.4-1.0mg/m~2的范围之内,符合河流颗粒物的一般特点,同时也说明细颗粒物上的有机碳可能已经发生了一定程度的分解,不过相对于长江口表层沉积物,颗粒物单位比表面积有机碳含量普遍较高,表明这些颗粒有机碳在沉降过程中或沉积之后还要经历进一步的再矿化分解,初步的估算表明,长江所输送的陆源有机碳约71%会在沉积过程中损失掉。本研究有助于深入了解大河河口不同粒级颗粒物在有机碳迁移转化过程中的作用,深化对高浊度河口有机碳生物地球化学过程的认识。     

基于水淘选分级的长江口及邻近海域表层沉积物中磷的形态分布和迁移转化

磷是一种重要的生源要素,在河口、边缘海的初级生产中发挥重要作用,了解沉积物中磷的形态分布和迁移转化有助于深入了解该区域生态系统动力学。于2013年3月在长江口及邻近海域采集了表层沉积物样品,利用水淘选方法对沉积物进行了分级,并采用化学连续提取法分析了未分级和分级沉积物样品中的6种磷形态含量:可交换态磷、活性有机磷、铁结合态磷、自生磷灰石磷、碎屑磷和难分解有机磷,讨论了该区域沉积物中磷的形态分布、选择性输运过程和迁移转化。沉积物中总磷含量在14.0~18.4 μmol/g,其中碎屑磷是其主要成分,占54.5%,其次是有机磷和难分解有机磷,分别占到15.1%和13.1%。不同粒级沉积物中磷形态含量不同,可交换态磷、活性有机磷、铁结合态磷、自生磷灰石磷和难分解有机磷随粒级增加含量逐渐降低,而碎屑磷主要集中在粗粒级（大于32 μm）沉积物中。基于各粒级磷形态的质量分布,发现小于32 μm粒级的沉积物中各磷形态含量从长江口向浙闽沿岸逐渐增加,向外海方向逐渐减小,而大于32 μm沉积物的变化趋势与此相反,体现了不同形态磷的选择性输运。随粒径增大,总有机碳对有机磷比值（TOC/Or-P）先降低后升高,在大粒级沉积物中,TOC/Or-P比值较高主要是因为陆源有机碳贡献较高,而在小粒级沉积物中,主要是由于有机磷的迁移和转化更为活跃,体现了细颗粒物中有机磷相对有机碳的优先分解。本研究表明,从分级的角度可以对河口、边缘海的磷循环有一个更全面的认识。     

长江河口悬浮颗粒物研究

１９９４年１１月、１９９６年９月和１９９７年１月使用ＦＡＣＳｃａｎ流式细胞仪技术等分析观测手段对长江河口悬浮体进行了研究。结果表明,长江河口悬浮体中,具有有机性的颗粒数占总颗粒数的６０％￣７０％;在颗粒粒径分布上,粗颗粒物质（〉８μｍ）主要为有机物质（生物残体、小型藻类、矿物－有机物集合体）,细颗粒物质（〈８μｍ）主要为粘土矿物、有有机物附着和具有有机裹层的粘呈集合体;有机性颗粒物质含量随盐度变化     

浙江近岸海域悬浮颗粒物中磷的赋存形态及分布特征研究

磷元素是海洋基础营养盐之一,其赋存形态及分布直接影响海区的初级生产力,是海洋生物地球化学循环的重要驱动力。但大河河口与近海等重要的水生关键带水动力循环过程复杂,导致悬浮颗粒物(SPM )中磷元素的赋存形态和分布特征变化多端,亟须深入研究。根据2016年春季(4−5月)、夏季(7月)和秋季(9−10月)对浙江近岸海域的调查结果,本研究分析了浙江近岸海域SPM中总磷(TPP)、无机磷(PIP)和有机磷(POP)的含量水平、空间分布特征和影响因素。结果表明,浙江近岸海域SPM中TPP含量范围为0.13～66.13 μmol/L,均值为3.35 μmol/L;PIP含量范围为0.03～34.19 μmol/L,均值为1.97 μmol/L;POP含量范围为0.06～31.94 μmol/L,均值为1.39 μmol/L。PIP是浙江近岸海域水体中TPP的主要存在形式,占52.3%。春季浙江近岸海域表层TPP含量占总磷(TP)含量的19.3%～97.7%。春、秋季的SPM中,TPP、PIP和POP含量空间分布相似,均呈现由内湾向外海逐渐降低的变化趋势。PIP、POP与SPM呈显著的正相关性,表现出高SPM含量的海区有着较高的颗粒态磷含量,说明其受陆源输入的影响。春季盐度大于28且SPM含量小于20 mg/L的外侧远海海域,POP与Chl a的相关系数和斜率均明显高于PIP与Chl a的相关系数和斜率,说明该区域浮游植物是POP的主要贡献来源。     

渤海南部海域沉积物上覆海水与颗粒物中的磷与硅

研究了渤海南部海域沉积物上覆水、悬浮颗粒物中P、Si的变化特征。上覆水体PO4-P、SiO3-Si的平均含量均低于大洋底层水PO4-P、SiO3-Si的平均含量,二者具有相似的循环控制机制。悬浮颗粒物中无机磷、生源态磷(TIP、BP)的来源和循环控制机制不同,无机硅、生源态硅(TISi、BSi)有一定的相似性。稀释作用和表层沉积物中可交换态P、Si的循环控制上覆水体中P、Si的地球化学行为。颗粒物中TIP、TISi的行为受离子交换和化学吸附过程影响,其中化学吸附可能与Fe(Ⅲ)的氧化物有关;生物过程对颗粒物中生源P、Si的地球化学行为有重要影响。     

青岛近海秋末冬初悬浮颗粒物中部分金属元素的组成与影响因素研究

2008年11月末在青岛近海和胶州湾11个站点采集表层和底层海水中的悬浮颗粒物(SPM)样品,经消解后用等离子体发射光谱法测定了Al、Ca、Fe、Mg、Mn、Ti和Ba、Co、Cr、Cu、Ni、Pb、Sr、V、Zn共15个金属元素以及P的含量,结合SPM和元素含量聚类分析的结果探讨了秋末冬初青岛近海SPM的来源以及金属元素组成的影响因素.SPM含量范围在1.7～16.1mg/L之间,平均为7.9 mg/L;SPM来源以陆源风化产物为主,生物生产有较小的贡献.SPM中Ti、Fe、Mn、Mg、Al、V、Co、Sr和Ni的含量相对恒定,且主要受陆源输入的控制;Ca和P除受陆源影响外,生物生产亦有附加贡献.离陆地相对较远的区域表层海水SPM中Pb、Zn和Ba、Cr、Cu的含量较高,特别是Pb和Zn的富集因子较大,可能受到了潜在的污染影响.Ti的恒定性以及与SPM的良好相关性代表着在青岛近海可用Ti作为颗粒物陆源指示元素,且优于Al.     

珠江口水体中铜与悬浮颗粒物相互作用的研究

使用无机离子交换法研究珠江口水体中铜与悬浮颗粒物的相互作用，测出铜与悬浮颗粒物相互作用的ＰＨ曲线呈Ｓ形，其分级离子交换等温线是一种新的“台阶”型；从分级离子交换理论求得分级平衡常数Ｋ１为５．０，Ｋ２为７８．１、珠江口水体中铜的表观络合容量为０．９２μｍ其条件稳定常数为３．５×１０＾７。     

悬浮颗粒物中生物硅测定方法的改进与应用

硅是河流和海洋中非常重要的营养盐,硅藻、放射虫、硅质海绵、硅鞭毛虫的生长和骨骼形成都离不开硅[1].硅在河流和沿岸海域生态系统中扮演着非常重要的角色,在浮游植物大量繁殖季节,由于硅藻的大量繁殖,使活性硅酸盐含量急剧下降,甚至使硅藻的生长繁殖受到限制.在其他环境条件适宜的情况下,充足的硅又将成为发生硅藻赤潮的物质基础[2].生物硅是用化学方法测定的无定形硅的含量[3],称为生物蛋白石或简称蛋白石,是地球化学、古海洋学研究中非常重要的参数[4].根据世界部分河流生物硅和溶解硅的平均值计算,河流输送入海的硅中有16%的是生物硅,因此河流输送的生物硅的量是全球海洋硅收支中不可忽略的部分[5].     

海水悬浮颗粒物中不同形态磷的测定

分别采用硫酸过硫酸钾作为氧化剂进行高压消解和用浓度为1 mol/dm³盐酸浸泡提取,然后用磷钼蓝分光光度法测定海水悬浮颗粒物、沉积物中的总磷和无机磷,用差减法得到有机磷。悬浮颗粒物总磷(PTP)和无机磷(PIP)质量浓度分别为(632.4～651.7)×10^-6和(436.6～452.6)×10^-6时,其相对标准偏差小于1.44%。悬浮颗粒物总磷、无机磷和有机磷的回收率分别为97.2%～101.3%,97.8%～100.4%和97.3%～102.3%。所建立的分析方法可用于海水、河口水悬浮颗粒物及沉积物中不同形态磷的测定。     

草鱼、鲢鱼和鲤鱼混养池塘中浮游生物和悬浮颗粒物组成变化的研究

为评估鲢鱼的滤食作用对淡水鱼混养池塘中浮游生物和悬浮颗粒物组成的影响,2009年在山东省淡水养殖研究所采用围隔将淡水养殖池塘进行分隔,对不同放养比例的草鱼、鲢鱼和鲤鱼混养围隔内的浮游生物和悬浮颗粒物的组成进行研究。结果显示,草-鲢和草-鲢-鲤混养组中隐藻门的隐藻与硅藻门的小环藻、冠盘藻或针杆藻等交替演变,浮游植物的粒级趋于小型化,<5、5～20和>20μm的浮游植物分别占浮游植物生物量的69%、24%和7%;同时浮游动物也趋于小型化,个体较小的原生动物和轮虫生物量占有相对优势,导致浮游动物生物量降低;草-鲤混养组发生了蓝藻水华,色球藻和螺旋藻大量发生,<5、5～20和>20μm的各粒级对浮游植物生物量的贡献率分别在30%左右。实验中悬浮颗粒物(SPM)范围为18.89～116.27mg/L,平均值为52.49mg/L,颗粒有机物(POM)与SPM含量之比的平均值为50.08%,POM与SPM呈显著正相关(R2=0.188,P<0.01)。     

颗粒测量技术在悬沙测量中的应用与进展

文中简述了当今悬沙测试技术的进展,提出了六个悬沙测试领域需要统一认识的基本问题,对悬沙测试技术的近期发展趋势作了简短的展望。     

夏季东海陆架不同水团对悬浮体物质组成及粒度分布的影响

基于2012年7月东海陆架水文及悬浮体粒度等实测数据,分析不同水团内悬浮体物质组成和粒度分布特征,并探究其影响因素,为查明东海陆架海区陆源沉积物输运扩散机制、揭示海底沉积物来源和成因机制等提供理论依据。结果显示:夏季东海陆架悬浮体由两部分构成,即≤128μm的无机颗粒和?128μm以浮游生物为主的颗粒,其平均体积浓度分别为3.5μL/L和8.4μL/L。悬浮体空间分布受到该海域水团类型的制约。长江冲淡水、台湾暖流表层水、台湾暖流深层水、台湾海峡暖水以及东海冷涡的悬浮体粒径均呈双峰分布,峰值位于27.7—74.7μm和391μm;苏北沿岸流影响海域悬浮体粒径呈单峰分布,小颗粒端含量极低。悬浮体粒度组成及其空间分布差异与水团挟带的无机颗粒、营养盐输送以及水体界面阻隔密切相关。其中,长江冲淡水挟带大量无机颗粒和营养盐进入东海,致使其无机颗粒和浮游生物含量均为研究区最高;苏北沿岸流经长距离扩散后挟带的无机颗粒大多已经沉降,因此无机颗粒含量在研究区最低,而其挟带的丰富营养盐,致使浮游生物含量为次高值;台湾暖流表层水、台湾暖流深层水、东海冷涡以及台湾海峡暖水中悬浮体均以无机颗粒为主,其中前三个水团的水体界面处浮游生物含量较高;不同水团垂向交界处常形成温、盐跃层,跃层能够抑制底层营养盐向表层的扩散,导致跃层位置成为浮游生物高含量区。     

西北太平洋春、秋季悬浮颗粒物的粒径变化与物质组分

为了解日本以东的西北太平洋200m以浅上层水体悬浮颗粒物的粒径变化与物质组分,分别于2015年5月和9月在该海区应用LISST-100X型现场激光粒度仪进行了悬浮体粒径分布的测量,并采集悬浮体水样采用扫描电镜及能谱分析悬浮颗粒物的物质组分.结果表明,研究区的悬浮颗粒物主要由大粒径颗粒(大于133μm)组成,并在100m以浅的上表层集中分布,其余层位颗粒含量较少.秋季悬浮体浓度远高于春季,但大粒径颗粒所占的比重明显降低,中等大小的颗粒(36~133μm)所占比重相应增加,中等粒径颗粒和细小粒径颗粒(小于36μm)在200m水层以浅分布较均匀,并有随着粒径的增大悬浮体浓度逐渐增加的趋势.悬浮颗粒物组成成分主要为单矿物碎屑、生物碎屑、絮凝体,主要来源于海洋浮游生物和陆源输入.悬浮体浓度及粒径分布特征主要受生物生长、大陆风尘和洋流输送等因素的影响.     

海洋雾状层的成因及其对海洋碳循环过程的影响

海洋雾状层既是陆源物质进入海底的输送通道,又是海洋水体中沉降颗粒及底部再悬浮颗粒物的停留场所。雾状层物质来源主要有陆源、生源以及海底表层沉积物的再悬浮,不同海区、不同层位的雾状层的物质来源有所差异;雾状层的成因具有复杂性,既有物理作用,又有生物及化学作用,大量研究表明,海底洋流、内波(潮)等物理作用是雾状层形成的主要控制因素。雾状层中碳的存在形态主要有颗粒有机碳(POC)、溶解有机碳(DOC)、胶体有机碳(COC)以及无机碳,雾状层与其上下海水之间、雾状层与海底表层沉积物之间不同形态碳在生物-化学-物理动力系统作用下不断发生物质交换与迁移,对海洋碳循环生物地球化学过程起重要的控制作用,是整个海洋碳循环的一个不可忽视的环节。     

厦门湾水体中铀、钍同位素及悬浮颗粒物的粒径谱--颗粒物采集方法的影响

运用增强型混合纤雏素(CN-CA)膜、聚碳酸酯膜和聚丙烯滤芯过滤3种不同的方法采集、研究厦门湾水体中悬浮颗粒物(SPM)及其U、Th同位素的粒径谱．发现3种方法所得SPM总浓度和U、Th各同位素的总比活度具有很好的一致性,但粒级分布存在差异．SPM的浓度随粒径的增大而增加,并且SPM的粒径谱控制着颗粒活性很强的4种钍同位素的拉径谱．对于所研究的3种方法,采用聚碳酸脂膜过滤是研究沿岸海域SPM及颗粒活性核素粒级分布比较理想的方法。     

夏季北黄海不同性质悬浮体分布特征及其控制因素分析

为了探讨夏季不同性质悬浮体在研究区的分布特征及其控制因素,于2016年6—7月在北黄海使用LISST-100X(C)型激光粒度仪和CTD测量了悬浮体浓度和水体温度、浊度、荧光叶绿素浓度数据。结合现场水文数据对不同粒径悬浮体的分布规律进行分析。结果表明,夏季研究区悬浮体含有大量以生源颗粒为主的粗颗粒(128μm),其浓度在下层水体较低,在远岸层结水体的温跃层附近最高。粒径128μm的细颗粒浓度与浊度分布趋势一致,主要反映陆源无机颗粒的变化。其浓度整体呈近岸高远岸低、下层高上层低的分布特征;在成山头近岸海域最高,并且在鲁北沿岸浅水与远岸深水之间存在浓度锋。潮混合作用和温跃层是影响悬浮体浓度空间分布的主要控制因素。潮混合作用促使鲁北沿岸出现陆架温度锋,阻碍沿岸细颗粒物质向海输运;成山头近岸较强的潮混合作用导致当地沉积物再悬浮,使该区域细颗粒浓度最高。温跃层不仅阻碍了下层细颗粒物质向上扩散,还对上层沉降下来的颗粒有"累积"作用。此外,跃层附近丰富的浮游植物对粗颗粒浓度高值区的形成有促进作用。