粒度标(GSL)和氧化还原度(ROD)在渤海南部海域沉积物环境硏究中的应用

渤海是我国重要的油气田经济海区,目前已陆续开发。沉积物类型及其氧化还原环境的研究对于了解沉积物的形成、来源,以及埋葬后的早期成岩作用具有重要意义。海洋沉积的环境是海洋地质学的重要研究内容之一,以往这方面的研究大多集中于地球化学领域,而从化学角度研究这个问题的报道则很少,且缺乏系统性(Parker et al,1983;宋金明等,1992),尤其是海洋沉积物现场环境研究更不多见,其研究方法和手段亦较少。沉积物类型及其氧化还原环境是影响许多元素产生、转移、循环的重要因素,也是海洋沉积物环境研究的核心内容(刘宝珺,1980),以往沉积物粒度数据基本上全都是通过地质机械分析方法得到的,而海洋沉积物氧化还原环境研究也仅仅停留在定性描述上,仅用一个或几个参数辅助说明沉积物是呈氧化性或是还原性,缺乏对此的定量表征。 鉴于以上,作者经过调査研究提出了用纯化学手段研究沉积物类型的标准一“粒度标(GSL)”和定量表征沉积物氧化还原环境的“氧化还原度(ROD)”(宋金明等,1993;宋金明等,1994)。结果表明,上述两项标准与实测结果符合较好,为水化学领域科技人员提供了新的研究方法,对探讨浅水养殖环境和海洋工程评价,特别是对海上油气田开发的平台及管线的腐蚀环境分析有重要的理论和现实意义。     

钢在海底沉积物中的腐蚀研究 Ⅲ.海底沉积物腐蚀性的二元评价法

海底沉积物(以下简称SBS)腐蚀性的评价对海底设施的防腐设计和预防海底设施灾害性的腐蚀具有十分重要的意义。SBS系特殊条件下存在的土壤,因而借助土壤腐蚀性评价法的思路研究SBS的腐蚀性是一捷径。 土壤腐蚀性的评价已有100余年的研究历史,但至今尚无统一的评价方法与标准。SBS的腐蚀研究则是近10年才起步,英国学者首先报道了北海油田SBS腐蚀性的评价(Roger,1980),他利用海洋调查的SBS部分物理、化学因子和土壤腐蚀性评价的“加权法”,根据总分划分为强腐蚀、一般腐蚀和弱腐蚀三个等级。上述方法的缺点是没有抓住SBS腐蚀的机理与主要因子,也没有定量腐蚀实验作依据,故而腐蚀性评价只是定性的。本文提出的评价SBS腐蚀性的二元方法,是以定量腐蚀实验为基础,抓住SBS腐蚀的两个主要腐蚀因子,即SBS类型和硫酸盐还原细菌(以下简称SRB)的含量(电化学蚀主要控制因子及细菌腐蚀主要控制因子)进行评价,并具有明确的量级标准。     

钢在海洋沉积物中的腐蚀研究 Ⅰ.“移植埋片法”(MD)实海腐蚀电化学测量研究

海洋沉积物俗称海底土,海洋沉积物腐蚀学系海洋腐蚀科学中的新学科;一些资料表明,钢在海底土中的腐蚀程度要比在海水区、潮差区、飞溅区低(友野理平,1976;岡本刚,1977),这些资料(Schumacher,1979)是通过近海钢结构的观察和采用打入浅海中的试验钢桩取得的,但由于宏观电池的作用,它们不能反映单独埋在海土中钢的腐蚀情况。实际海士中的腐蚀是相当复杂的,由于这项研究难度高,耗资大,因而至今报道很少(Schmidt,1982) 随着科学技术的发展,海底工程设计急需海底土的腐蚀资料,作者在确保海土结构不变的前题下,首创了“移植埋片法(MD)”,对3种海洋用钢在海土中的腐蚀电位和极化阻力进行了海上测量,为海洋沉积物腐蚀学的研究开辟了新途径,同时对海底钢铁工程的防腐设计提供了依据。     

全海深海底沉积物力学特性原位测试技术

海洋开发已经步入全海深时代,迫切需要获取全海深海底沉积物力学特性。由于海洋工程地质环境的特殊性,尤其是深海,常规取样难度较大,并且会扰动原状土体,海底沉积物原位测试成为海底工程勘察的重要手段。介绍了静力触探测试、十字板剪切测试和全流动贯入测试等海底沉积物力学特性的原位测试方法;归纳总结了影响原位测试结果的因素主要包括水深、底质类型以及解析方法等;重点介绍了一种全海深海洋探索技术"深海着陆器";展望了全海深沉积物力学特性原位测试技术面临的机遇与挑战。     

海底沉积物声速实验室测量结果校正研究

海底沉积物实验室测量状态与海底原状态存在较大差异,因此有必要进行声速校正.基于研究海底浅表层沉积物采样样品的原状态与实验室环境的差异,提出运用Hamilton声速校正模型对实验室测量沉积物声速数据进行校正,实现表层沉积物标准测量环境(23℃,1个大气压)下的声速校正到海底原状态;设计了温度变化实验测试南海海底沉积物的声速比变化,验证了Hamilton模型的可行性并将其推广到室温状态下各个温度的校正;分析了Hamilton声速校正模型应用于海底浅表层沉积物声速校正的可行性.     

钢材在渤海滩涂区海土中的腐蚀研究

随着我国滩海石油工业的迅速发展和上陆海底管线的兴建,滩涂区海土腐蚀性的调査研究就显得更为紧迫和重要,然而,目前国内仅在个别海区作过有关工作,国外虽在海土腐蚀性评价等方面作过一些工作(BbIXPИCTHOK,1974; Roger,1980; Karl,1981),但直接关滩涂海土腐蚀性试验研究方面的报道甚少。作者于1991年12月至1993年11月在渤海西岸塘沽和南岸羊角沟两处典型滩涂海土中进行了钢材埋片腐蚀试验研究,研究了典型钢材在滩涂海土中腐蚀的主要规律,获取了钢材在渤海典型滩涂海土中的耐蚀性基础资料,为渤海滩涂区海底设施的防腐设计和评价研究渤海滩涂海土的腐蚀性提供了重要依据。     

杭州湾南部灰鳖洋海泥区腐蚀环境探讨

海泥区腐蚀环境是影响海底管道工程安全的主要因素之一。根据国家海洋局第二海洋研究所对杭州湾南部灰鳖洋海泥区腐蚀环境因子调查的资料,分析灰鳖洋海区沉积物类型、pH值、Eh、Fe3+/Fe2+、硫化物和硫酸盐还原菌等腐蚀因子的特征,划分了沉积物的氧化还原环境,评价了沉积物的腐蚀性。综合评价认为,灰鳖洋海底沉积物整体上显现出弱还原环境,局部出现弱氧化或较强氧化环境,属较弱腐蚀强度,并提出了对管线工程的防腐措施。     

辽东半岛东部庄河海域海岸带工程地质特征及开发适宜性分析

辽东半岛东部庄河海域分布有大量的人类工程活动设施,研究其工程地质特征和开发适宜性有助于提升海洋工程开发的安全和效率。利用海洋高精度地球物理调查、海底沉积物表层取样和历史工程地质数据收集等方法获取的各类调查数据,对庄河海域海岸带工程地质特征进行了系统分析。调查资料分析结果表明,研究区水深在11.5～15.6 m、坡度较小、海底地形较为平坦、存在4个连续声学反射界面;海底存在软弱土层、埋藏古洼地和埋藏古河道等不良地质因素。表层沉积物液塑限性质测试结果表明,研究区海底沉积物较为稳定,不需考虑软土的震陷问题。综合分析研究区各类地质影响因素,认为研究区各类环境指标较为稳定,适宜开展海洋工程开发活动,但是具体施工时需要重点考虑探测到的各类不良地质因素。     

基于浅地层剖面的海底浅表层沉积物物理性质参数反演技术研究

海底浅表层（小于1 m）沉积物的物理性质,如粒度、孔隙度、密度等是海洋沉积学研究和海洋工程地质分析的重要内容,目前主要基于有限的海底取样或原位测试获取这些沉积物的物理性质。浅地层剖面是基于声学信号（频率几千赫兹）在沉积物中的传播得到可反映沉积地层结构的数据,其中的一些声学参数,如海底反射系数、波阻抗等与沉积物物理性质密切相关。如何充分而有效地利用浅地层剖面资料,反演得到剖面覆盖区海底浅表层沉积物的物理性质参数,极具科学意义和应用价值,且基于声学属性反演沉积物物理性质是当前研究的热点。为此,本文基于渤海LD16-3CEPA至LD10-1PAPD路由段的浅地层剖面数据和海底表层沉积物的实测物理参数,利用Biot-Stoll模型建立研究区海底反射系数和沉积物物理性质之间的关系,并基于浅地层剖面数据计算得到的海底反射系数,反演了研究区海底浅表层沉积物的孔隙度、密度、平均粒径等物理性质参数。其中反演的孔隙度、密度、平均粒径与实测孔隙度、密度、平均粒径基本相符,偏差度基本都在20%的偏差范围内,表明该反演方法在该区的应用是可行的。     

钢在不同海底沉积物中的腐蚀研究

1993年9月—1994年9月在中国科学院海洋研究所培育楼流动海水实验室将普通碳钢（A3钢）和低合金钢（16Mn钢）以分别和电连接两种挂片方式置于海面大气区、海水全浸区和不同的海底沉积物中进行一年的室内模拟实验。结果表明，两种钢在海洋环境中的腐蚀率在分别挂片时呈下列顺序：海面大气区＞海水全浸区＞海底沉积区；在电连挂片时出现如下顺序：海面大气区＞海底沉积区＞海水全浸区。随着海底沉积物颗粒度的减小，水／泥（砂）界面腐蚀最轻的钢片的腐蚀速度在电连挂片时成正相关关系，分别挂片时影响不大。处于沉积区最底部的钢片因成为宏电池的阳极，而遭受最严重的腐蚀。低合金钢的腐蚀率比普碳钢略大。     

鲁南沿海沉积物分布规律的研究

根据１５００多个表层底质样品分析资料，将本区沉积物分为１２种主要类型，并结合其他资料阐述沉积物分布特点。根据重力取样管，钻孔及浅地层资料，分析研究了沉积物厚度和来源。利用计算所得的沉积物结构参数（ＭＤΦ、ＱＤΦ、ＳＫΦ）分析了沉积环境，探讨了沉积物粒度特征和沉积机理。     

沉积物中酸可挥发性硫化物的分析方法研究

酸可挥发性硫化物(AVS)是评价沉积物中重金属生物毒性的一个重要参数,但AVS易随氧化还原环境变化,所以对分析测试要求较高。以往AVS的测定方法较为费时费力,无法用于常规监测,或不适用于测定AVS含量偏低的沉积物样品。本研究在现有分析方法的基础上进行了改进,建立了一个扩散法和亚甲基蓝比色法联用的分析方法,使其适用于测定AVS含量偏低的海洋和湖泊沉积物样品。通过对回收率、空白、重复性的实验显示,该方法能够快速、准确的进行大批量样品的测试。应用该方法对渤海湾和莱州湾上百个沉积物样品的分析发现,AVS含量低于0.6μmol/g(DW)的样品量达到75%。因我国近岸海域有机碳含量偏低,AVS的含量也可能偏低,所以该方法对我国近岸海洋沉积物中AVS的分析测试有普适性。该分析方法的建立为我国应用AVS对沉积物中重金属生物毒性的研究提供了便利。     

冲绳海槽沉积物混合作用的研究

介绍了利用方向性同位素＾２１０Ｐａ活度在岩芯中的垂直分布，根据沉积作用的数学模式，结合有关资料对冲绳海槽海水－海底界面沉积物的混合作用强度进行了了探讨。＾２１０Ｐｂ资料表明冲绳海槽表层沉积物中，＾２１０Ｐｂ放射性活度存在空间差异，介于２６．２６－９２．４０ｄｐｍ／ｇ，沉积物混合系数个于０．５１－６．８８ｃｍ＾２．ａ，这反映了研究海区不同的混合作用强度和沉积环境。     

钢在海洋沉积物中的腐蚀电化学测量技术

１９９８年３月在中国科学院海洋研究所设计了一个新型电解池,以满足试样在海洋沉积物中极化曲线测量的需要。该电解池装有二个参比电极,它们距工作电极之间的距离可以精确调节。介质电阻对极化曲线的影响可以计算不同电位下的介质电阻予以消除,模拟电路和实际体系的测量结果表明,该实验技术可以用于海洋沉积物腐蚀电化学的研究中。     

海洋沉积物中总硅的分光光度法测定

本文采用聚四氟乙烯高压罐消化海洋沉积物。这种密闭的消化体系避免了硅的挥发损失和玷污,能达到对高含量硅沉积物的完全消化,并且消除了氢氟酸的干扰;采用分光光度法测定总硅,简化了操作步骤,加快了测定速度。本法的精密度为0.8％,回收率为99—lOl％,测定水系沉积物标准样品的结果与推荐值的相对偏差小于O.5％。本法已应用于台湾海峡沉积物总硅的测定,获得满意的结果。     

GEOCHEMISTRY OF ABYSSAL SEDIMENT IN THE PACIFIC OCEAN

The contents of Fe, Mn, Cu, Co, Ni, Pb and Zn in the seaiment associated with manganese nodules from the Northern Central Pacific Ocean and in their acid-soluble fractions were determined and correlations among the elements and between the trace metals and environmental parameters were discussed. It has been found that the contents of Mn, Cu and Ni in the sediment are one order of magnitude higher than those in the common sediment. As shown in the manganese nodules, they may mainly derive from seabed. The contents of all trace metals in the sediment are obviously governed by Fe-and Mn-oxides, organic matter, seawater depth, particle size and Eh. Multi-element correlation equations were developed for all trace metals. The trace metals in acid-soluble fraction of the sediment were also much higher than ihose of common sediment and negatively correlated with water depth, implying the possible influence of carbonate speciation.     

渤海湾沉积物中钚的测定

1958年,Thomas等人首次测定了海洋生物中的鈈(Pu),从而开始了海洋环境中超铀元素的研究。七十年代,超铀元素的研究已成了海洋同位素化学的重要內容之一,甚至超过了对~(90)Sr,~(187)Cs等核素的研究。因为超铀元     

南黄海冷涡沉积和通道沉积的发现

为解决南黄海及东海北部的沉积环境和物质来源问题,１９９２年５月对黄海和济州岛西南的泥质沉积进行了多方面调查和研究,发现济州岛西南、南黄海中部和北黄海西部泥质沉积区,分别与那里的冷涡活动区相对应。因此,这些泥质沉积应属于“冷涡沉积“;而在冷涡之间又出现连接它们的“通道“,形成了具有特殊结构的“通道沉积“,它分布于黄海暖流之下,呈南北向延伸。表明冷涡沉积和通道沉积是受控于冷涡、黄海暖流及其相关的环流体