胶州湾沉积物中高生源硅含量的发现--胶州湾浮游植物生长硅限制的证据

从研究胶州湾沉积物中生源硅入手,利用对比分析对其限制的原因进行了探讨.研究表明,相对于邻近的黄海和渤海沉积物,胶州湾沉积物中的生源硅含量较高,在湾内外的三个站表层沉积物中生源硅的含量分别为1.58%、1.44%、1.48%,在整个柱状样中的平均含量分别为1.54%、1.48%和1.39%,属于高生源硅含量区.沉积物中BSi∶TN远远大于1,BSi∶TP也远远大于16,与水体中Si∶TN〈1,BSi∶16P〈1相反,同时沉积物中的OC∶BSi值远远小于Redfield比值（106∶16）,表明沉积物中有机质的分解速率远大于BSi的分解速率,生源硅分解的较慢.研究还发现,生源硅和有机碳的含量有明显的正相关关系,二者共同作用的结果是造成相当大的一部分BSi被埋藏,不能参与再循环,从而水体中的硅被永久地“清除”,造成水体硅的缺乏,这可能是造成胶州湾浮游植物生长硅限制的根本原因.湾外BSi较湾内低的主要原因是湾外的沉积物因其有机质含量低,且沉积物的颗粒粗而造成BSi的溶解速率比湾内的高.根据沉积物中生源硅的沉积通量和初级生产力的对比可推知,由硅藻形成的生源硅在沉降过程中平均只有15.5%被分解重新进入水体,其余的84.5%可被埋葬而形成沉积物.而胶州湾沉积物中的硅通过沉积物-海水界面返回到水体中的速率也小于生源硅的沉积速率,这进一步证明了海水中的硅不断向沉积物迁移,导致水体中硅含量持续的低水平,进而使Si成为浮游植物生长限制因子的主要原因.     

Spatio-temporal distribution of dissolved sulfide in China marginal seas

With sulfide increasingly recognized as an important parameter to assess the oxidation-reduction level in aqueous environment, research on its geochemical behavior is becoming important. Water samples collected in Bohai Sea(1–19 August, 2010), Yellow Sea(20–30 November, 2010) and East China Sea(3–17 June, 2010 and 1–10 November, 2010) were used to determine the occurrence and distribution of dissolved sulfide by methylene blue spectrophotometric method. Results show that:(1) horizontally, concentration of dissolved sulfide significantly varied from the coastal region to the open sea and profoundly influenced by physical processes. High values occurred in the river-sea boundary zone "marginal filter" due to rich riverine input, frequent upwelling and active exchange in shelf edge. Terrestrial input from adjacent rivers and the current cycling contributed to the high sulfide appeared in western Bohai Sea, eastern Shandong Peninsula, and northeast of Changjiang(Yangtze) River estuary. Especially, relative higher sulfide values occurred in Yellow Sea, which is consistent with the variation of salinity largely due to the hydrodynamic feature;(2) vertically, measurement of dissolved sulfide in bottom water was higher and more variable than that in surface water caused by the wind-induced resuspension and dissimilatory sulfate reduction. Moreover, nutrient-type profile clearly identified that oxidation plays a major role in the biogeochemistry cycle of sulfide in water;(3) seasonally, investigation for East China Sea in June and November reflected seasonal variation of Changjiang River Diluted Water, Kuroshio Current, and Taiwan Warm Current. Concentration in June was much higher than that sampled in November at most stations. Mean concentration of dissolved sulfide varied seasonally from 2.26 μg/L(June) to 1.16 μg/L(November) in surface and 3.00 μg/L(June) to 1.56 μg/L(November) in bottom. Progress in the field is slow and more effort is needed to ensure the accuracy and reliability of determination and estimate the natural or anthropogenic contribution of dissolved sulfide in ecosystems.     

黄河口大型底栖动物群落结构特征及其与环境因子的耦合分析

为探究复杂环境下的河口大型底栖生物群落结构特征,研究了黄河口及其毗邻海域内14个站位的底栖生物群落结构及其与主要环境因子的耦合关系。研究结果表明调查海域底栖生物群落组成和结构的空间异质性较高。底栖生物优势度不明显,优势物种集中于河口附近站位。生物多样性随离河口距离增加而增加,物种丰富度和生物多样性指数等的高值区均出现在远离河口的渤海湾和渤海中部站位,低值区位于近河口站位。对底栖生物群落的非参数多维排序(nMDS)和等级聚类分析显示,底栖生物群落结构相似性较低。丰度/生物量曲线(ABC曲线)分析显示,黄河口底栖生物群落整体上处于稳定状态,但近河口和莱州湾中西部站位受到干扰影响,群落结构不稳定。研究还表明生物量大的底栖生物(软体动物)倾向于向重金属含量较高的站位聚集。综合沉积物化学、预测毒性和底栖生物群落结构变化的评价结果可知,远离黄河口的沉积物环境质量普遍较好,而河口附近的沉积物环境质量较差。     

东海2012年夏季海-气界面碳交换及其区域碳汇强度变化趋势初探

基于2012年7月对东海的调查,剖析了其水体中各形态碳(pCO2、DIC、DOC、POC)的区域分布特征,估算了海-气界面CO2的交换通量(FCO2),探讨了影响其交换的主要因素,在此基础上,结合历史资料初步分析了近十几年来该海域海-气界面CO2交换通量的变化趋势。结果表明,2012年7月长江口邻近海域相对南部陆架区具有较低的DIC浓度,而DOC与POC的浓度相对较高。调查区域表层水pCO2变化范围为96.28~577.7μatm(1atm为101 325Pa),平均值为297.6μatm,低值区出现在长江冲淡水区(30°~33°N,123°~125°E),高值区主要分布在东海陆架的南部区域。表层水pCO2主要受控于长江冲淡水的输入和混合(盐度)、台湾暖流以及生物生产等。调查海域2012年7月海-气FCO2平均为(-6.410±7.486)mmol/(m2·d),表现东海在夏季是大气CO2的汇区,区域碳汇强度由强到弱依次为:长江冲淡水区(CDW)、黄东海混合水区(YEMW)、陆架咸淡水混合区(SMW)、近岸上升流区(CUW)和台湾暖流区(TWCW),东海夏季每日吸收大气CO2(以C计)约(18.3±19.8)kt。结合历史资料分析发现,近十几年来东海夏季碳汇强度有增强趋势,CDW区的海-气界面CO2通量平均年增速为-0.814mmol/(m2·d),即海水吸收大气二氧化碳每年增加约54.6kt,是夏季东海碳汇增加的最主要贡献者。     

长江口邻近海域水团特征与影响范围的季节变化

基于2009年—2011年调查资料,研究长江口及其邻近海域水体温度和盐度时空分布特征,剖析该海域水团特征与影响范围的季节变化。结果表明,从春末到秋初,长江水以高温形式向外海扩展,秋末至翌年春初,径流水以低温形式从河口流向东南。西北部海区受黄海冷水团影响,水温较低,东北部受南黄海西部逆时针环流影响,盐度较低,东南部海区受黑潮及分支台湾暖流影响,呈高温高盐状态。受径流量和季风季节差异,长江冲淡水影响一般夏季最强,扩展范围最大,秋末冬初最弱。其双向延伸趋势在夏季有最清晰表现,一支自河口向东北方向延伸,指向南黄海中部,一支穿过杭州湾口及舟山群岛一带沿岸南下,或自长江口向东南方向扩展。温度垂向变化表明夏季存在上升流,并明确处于以31.5°N,122.67°E为中心,在经纬方向上各达1°范围内。     

盐酸浸取-次溴酸盐氧化法测定海洋沉积物中的氨氮

氨氮是海洋沉积物中氮的最主要存在形式之一,是海洋沉积物-海水界面间物质交换最为活跃的部分。当前通常利用NaCl、MgCl2或KCl等中性溶剂浸取沉积物中氨氮的方法,仅仅是测定其中的部分氨氮。本文先用0.1 mol/L盐酸将沉积物中的氨氮较为充分地浸取出来,然后用次溴酸盐氧化法测定氨氮。在大量实验的基础上,确定了最佳分析条件,包括次溴酸溶液的碱度及其浓度、显色剂磺胺的用量和显色酸度,获得了较高的精密度和准确度。确立的方法可以较为全面地提取出沉积物中的氨氮,适用于海洋沉积物中氨氮的测定。     

Simultaneous Determination of PIP and POP in Seawater

1INTRODUCTIONInrecentyearsglobalclimatechangehasbeenanissueofbothpublicandscientificconcern.Oceanscover71 %ofearthandplayamajorroleinglobalclimatechange.Phosphorus,asacriticalelement,regulatespri maryproductioninaquaticecosystems.Therefore,thefunctionofphosphorusinoceansystemhasreceivedin creasingscientificinterest(Songetal.,2 0 0 3 ) .PP (particulatephosphorus)isanimportantforminphosphorustransferinseawater(Song,2 0 0 1 ) .Pro portionofPPintotalphosphorus(TP)inseawatervar iesfrom 1 0 …     

沉积物微量金属元素在重建水体环境变化中的意义

沉积物所记录的微量金属含量与形态的变化是指示人类活动影响下水体环境变化的有效指标,主要用于指示沉积物重金属污染、水体初级生产力变化和氧化还原条件等方面的水体环境状况。总体而言,沉积物中微量金属含量在近一个世纪以来显著上升,反映了采矿、冶金、污水排放、化肥使用、煤炭和石油燃烧等各种人类活动造成水体和沉积物重金属污染的记录作为浮游植物微量营养元素,Cu、Zn、Ni、Ba、Cd等在沉积物中的记录可以指示水体初级生产力水平。U、Mo、V、Cu、Cd、Mn等氧化还原敏感元素在沉积物中的富集或贫化,及其比值(如Re/Mo、Cd/U、Th/U和V/Sc)的变化,是指示水体和沉积物氧化还原环境的有效指标。但需要指出的是,在受人类活动影响的水体中,这些生产力和氧化还原指标很少能指示水体生产力或氧化还原状况,可能主要与人类活动同时造成这些金属元素大量污染输入而掩盖了其自生来源和内在变化的沉积记录有关。所以,对沉积物中微量金属元素来源的判别(陆源碎屑输入、人为输入和水体自生来源)是重建水体环境变化的重要前提。本文总结了多种化学和统计学方法(包括同位素示踪法、化学提取法、富集因子法和主成分分析法等)在沉积物金属来源判别中的应用另外,成岩作用等多种因素会干扰沉积物金属记录对环境变化的指示作用,所以构建多元素指标来综合判断沉积物记录所反映的环境信息是今后的研究所必须关注的     

东海海—气界面二氧化碳通量的季节变化与控制因素研究进展

通过对东海海—气界面二氧化碳(CO2)交换有关研究的总结,剖析了东海表层海水CO2分压(pCO2)的区域分布特征,探讨了海—气界面CO2通量(FCO2)的季节变化规律,诠释了影响海—气界面CO2转移的主要因素.结果表明,东海表层海水pCO2的区域分布具有明显的季节变化,可将其分为冬季、夏季、过渡季节(春季、秋季)3个时段.冬季西部近岸海域由于水体垂直交换强烈,造成表层水体pCO2较高,而中、东部陆架海域由于浮游生物的光合作用使得pCO2较低.夏季近岸河口海域由于陆源输入的影响导致pCO2较高,中、东部陆架海域受温跃层、长江冲淡水、浮游植物的综合作用pCO2较低.春季、秋季为过渡时段,表层海水pCO2分布变化剧烈,受控因素较为复杂.东海全年表现为大气CO2的净汇,其中冬、春、夏为碳汇,其海—气界面FCO2分别为(-6.68±6.93),(-4.94±0.80),(-3.67±1.09)mmol/(m2·d).秋季表现为碳源,通量约为(1.50±8.37)mmoL/(m2·d).东海全年平均通量约为-3.16 mmol/(m2·d),共可吸收CO2约为6.92×106 t C/a.不同季节海—气界面FCO2的年际变化凸显了人为因素的影响,近海富营养化加剧,三峡工程的运行都可能是造成东海冬季碳汇量减少、秋季碳源/汇格局转变的原因.     

模拟研究沙海蜇消亡过程中海水pH 变化及对海水酸化的影响

通过室内模拟实验,研究了不同pH、盐度、温度和氮磷比控制条件下沙海蜇(Nemopilema nomurai)消亡过程中水体pH的变化特征及对海水酸化的影响.结果表明,沙海蜇块体分解会造成pH的显著降低,水体出现明显酸化.随着沙海蜇的分解,本底海水组(本底海水+实验用沙海蜇)水体pH呈现先下降,后缓慢回升直至稳定的趋势,并在第2天形成最小值,且水体pH下降0.5～1.3.沙海蜇块体在不同pH、盐度、氮磷比、温度控制条件下分解时,水体pH变化趋势相似,均表现为先下降,达到最小值后再缓慢回升,但不同控制条件下水体pH出现最小值的时间并不一致,从先到后的顺序是温度组(第3天)、pH和盐度组(第4天)及氮磷比组(第5天),这与沙海蜇块体分解速率顺序一致.沙海蜇分解过程中,这4个实验组水体pH下降0.5～1.8,水体发生明显的酸化,这其中海水盐度、pH的变化及温度的降低所导致的沙海蜇消亡过程中海水酸化程度比较严重;因此,在当今海水富营养化及海水温度升高的情况下,沙海蜇的暴发及其消亡会造成海洋生态系统遭受更严重的破坏.