海洋化学传感器研制的动态评述

化学海洋学研究数据的获得要方便、经济、高效的分析测试手段,化学传感器则是海洋调查和监测ＤＯ、ｐＨ、ＣＯ２、ＮＨ３－Ｎ和Ｓ（－ＩＩ）等的理想手段和工具。本文评述了６０年代末以来用于天然水体中ＣＯ２、ＮＨ３－Ｎ和Ｓ（－ＩＩ）检测的化学传感器的研制情况,进一步讨论了海洋化学传感器研制所需解决的问题和发展方面,并分析了海洋化学传感器研制进展缓慢的原因。     

人类活动影响下的胶州湾近百年来环境演变的沉积记录

本文报道了胶州湾柱状沉积物中各生源要素(C、N、P、BSi)以及重金属(Cd、Cr、Pb、Cu、Ni、Co、Zn等)的地球化学特征,在210Pb精确定年的基础上计算了各项地球化学参数的埋藏通量,并结合元素间的比值(OC/TN、OC/OP、BSi/N、BSi/P;其中OC为有机碳,TN为总氮,OP为有机磷,BSi为生物源硅)和重金属的某些污染指数,给出了胶州湾环境演变的沉积记录以及人类活动影响因子.结果表明:胶州湾近百年的环境演变大致可以分为三个阶段:1980年以前、1980年到2000年左右和2000年至今,经历了环境的未受污染期污染期治理好转期.这些变化除与自然因素有关外,大部分应该归因于人类活动作用的加强.     

南黄海沉积物中氮、磷的生物地球化学行为

于2004年10月采集南黄海4个站位的柱状沉积物和29个站位的表层沉积物,用氧化浸取分光光度法研究了自然粒度下沉积物中的氮、磷分布特征以及控制其分布的生物地球化学机制。结果表明,多数站位随着沉积深度的增加,沉积物中氮、磷浓度趋于稳定。4个站稳定时氮浓度平均约为289μg/g,磷约为329μg/g,平均稳定浓度出现的沉积层次分别为氮>30cm,磷>22cm。氮、磷垂直分布形状的规则性与沉积速率密切相关,沉积速率越小的站位,其氮、磷垂直分布愈规则;海洋沉积物中的氮主要来源自海洋生物的代谢,而磷与陆源碎屑输入密切相关。氮与沉积物粘土含量、浮游动物生物量干重有明显的正相关关系。海水中浮游动物干重每增加1mg/m3,则沉积物中氮浓度增加5.64μmol/g,磷不存在这样的关系。沉积物中氮的早期成岩速率远高于磷,在沉积物海水界面附近氮约为磷的7.4倍。海水浮游生物生物量与沉积物中氮的早期成岩类型密切相关,在所研究的2004年秋季海水中,浮游动物生物量干重19mg/m3是沉积物中氮早期成岩类型转变的界限值,小于这一界限值,水体中的氮趋向于向沉积物中凝聚;大于19mg/m3,则沉积物中的氮趋向于向水体释放。     

南沙珊瑚礁生态系中元素的垂直转移途径

于１９９３年和１９９４年用沉积物捕捉器采集南沙永暑礁和渚碧礁内的沉降颗粒物,用中子活化法分析元素的含量并计算通量,通过对生源要素的统计相关分析,垂直沉降颗粒物中的元素人,非生源要素在泻湖中的停留时间的探讨,研究了南沙珊瑚礁生态系中元素的垂直转移途径,结果表明,在南沙珊胡礁泻湖中元素的停留时间较海水中短,元素的循环速率高,且尤以与生物作用有关的元素为甚;颗粒物中非生源要素的垂直转移主要是通过生物过程     

海洋酸化之时间序列研究进展

本文简要总结了海洋酸化时间序列研究的主要方法，重点综述了时间序列研究在揭示海洋酸化长期变化方面的重要进展。大气中 CO2 不断溶解进入海洋，导致海水 pH 与碳酸钙饱和度 （Ω） 降低，这一过程即为海洋酸化。海洋酸化时间序列研究主要关注 pH 与Ω的实时、动态、长期变化。在海洋酸化时间序列研究中，pH 一般通过锚泊浮标所搭载的传感器现场获得，而Ω则需借助相关参数间接计算得到。目前全球共有 21 套正在运行的锚泊浮标，分别布设在大洋、近岸和珊瑚礁等海域，记录了近十几年来全球典型区域海洋酸化的长期变化过程。受上升流、生产力、陆源输入等因素的协同影响，近岸海域的酸化现象极具季节/年际变化，pH 和Ω 的变化范围较大，分别为 7.780~8.723，1.07~9.25。大洋的 pH 变化范围为 7.890~8.238，珊瑚礁的 pH 变化范围为 7.837~8.273，大洋的Ω变化范围为 1.93~4.19，珊瑚礁的Ω 变化范围为 2.06~5.22。海洋酸化时间序列研究表明，受人为活动与气候变化的共同影响，北半球近岸典型海域的Ω在冬季和春季已出现低于生物耐受阈值的现象，将产生十分严重的生态危害，需要尽快采取应对措施。     

南黄海溶解有机碳的生物地球化学特征分析

依据1997-2003年每年1次的南黄海调查得到的溶解有机碳(DOC)数据,重点分析了2002年秋末冬初季节南黄海DOC的分布特征及其生物地球化学控制机制。结果表明,2002年秋末冬初南黄海表层海水DOC质量浓度为1.62~2.42 mg/L,平均值为2.02 mg/L,高于大洋的平均值,具有典型近海特征;南黄海DOC分布呈现北部高,南部低,在量值上,A断面>B断面>C断面,且有显著近岸高、远离海岸中部海区低的特点。近岸高值区主要受陆源输入影响,包括径流输入和人类活动两个方面,陆源输入相对生物生产过程更为重要;中部低值区主要受控于来自东海低DOC海流的冲淡作用。垂直方向上DOC质量浓度变化不大,这明显与南黄海海水混合较好有关。7 a中南黄海DOC质量浓度总体上呈略微下降趋势,北部海域表现尤为明显,南黄海生物生产量的下降及近年来南黄海整体环境质量的提高是引起DOC下降的主要原因。     

南沙珊瑚礁生态系的碳循环

99-4航次对南沙珊瑚礁区进行了考察，利用现场投放沉积物捕捉器采集沉降颗粒物样品，从生物与非生物体系两个侧面对南沙珊瑚礁生态系的碳循环作了深入的研究。结果表明，无机碳是珊瑚礁生态系中各种样品碳的主要存在形式，总碳的收支主要受到溶解平衡与钙化作用的控制。有机碳在珊瑚礁泻湖中具有很高的循环效率，泻湖中垂直转移的颗粒有机碳有93％以上在进入沉积物之前被释放，其中生物碎屑的颗粒有机碳释放率约为99％。珊瑚礁植物尤其是与珊瑚共生的虫黄藻等的光合作用以及珊瑚礁的拟流网模型、休渔模型分别代表了构成珊瑚礁有机碳循环的两个主要方面，即：高效循环和稳定补充。因而珊瑚礁保护应当重点保护珊瑚礁水环境和生物多样性资源。     

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。     

中国海洋碳循环生物地球化学过程研究的主要进展(1998-2002)

阐述了1998-2002年期间中国海洋碳循环及其生物地球化学过程研究的3个主要进展部分：（1）海-气二氧化碳通量过程；（2）海水中碳及其生物地球化学循环；（3）入海河流流域土壤和沉积物在海洋碳循环中的作用；海洋与陆家容纳了近一半人类排放的二氧化碳，另外的50%被释放到大气中，海洋在缓和二氧化碳温室效应方面的作用不言而喻的，海洋储有的碳主要以无机碳的碳酸盐（CO3^2-）和碳酸氢盐（HCO3^-）的形式存在。海洋生态系统通过生物泵的作用驱动大气CO2进入海洋，在表面混合层中，由于生物的光合作用，CO2不断被转化成有机碳和生物碳酸盐，并进一步从表层CO2向深层转移，形成了海洋碳循环的主要途径，海洋水体中碳循环过程受到河口与近海碳的形态，转化，分布，迁移和生物生产过程等影响，海洋生物泵明显影响着海洋对空气中CO2的容量，春季和冬季东中国海皆为大气二氧化碳的汇，夏季皆为二氧化碳的源，秋季渤海与北黄海为二氧化碳的汇，南黄海与东海是二氧化碳的源。入海河流流域土壤，非入海河流流域的土壤和海洋沉积物在碳的来源，分布，含量以其迁移循环中具有重要的作用。     

东海沉降悬浮物质的特征研究

海洋中“有机碎屑雨”的存在,早已引起国内外学者的重视。生物学家认为它为深海生物提供了食物来源(Harding,1974);化学家则认为它是海洋中物质转移的主要途径(Menzel,1974)。但是长期以来,由于实验技术未能解决,无法进行现场研究,因而这些论断均未得到证实。自70年代以来,沉积物捕捉器的使用(詹滨秋等,1991)开创了这个研究领域的新局面。现在不仅能够研究悬浮体的基本特性,而且可以了解它们在沉降过程中的动态变化。沉积物捕捉器的使用,在我国开始于80年代,主要用于浅海和港湾，在水深80m以上的陆架海域的使用尚未见报道。本文为运用捕捉器在东海水深大于80m水域采获沉降悬浮物质,对其特征进行研究。此次调査研究的地点选择在长江冲淡水、黄海沿岸流、台湾暖流和黄海暖流交汇处,该海域10-50m深处一年四季存在一个半永久性的气旋型冷涡旋,并且存在上升流,因而该海域的悬浮物质具有独特性,对其进行的研究也有助于了解其他海域的同类问题。