长江与黄河入海活性硅输送规律及变化趋势

根据长江与黄河各一个完整水文年的调查数据,并结合历史资料分析了我国这两条大型河流活性硅((RSi,RSi=溶解硅(DSi)+生物硅(BSi))的入海通量及长时间序列的变化规律与影响因素.结果表明,长江与黄河RSi的组成存在显著的差异,二者水体中BSi/RSi的平均比值分别为0.22和0.49;黄河DSi的年平均浓度为长江的74%,而BSi年平均浓度却是长江的3倍.黄河水体中相对较高的BSi浓度反映了黄河流域水体浑浊度与土壤侵蚀程度较高,源自黄土高原高的泥沙输送量是导致黄河水体中BSi浓度较长江高的主要原因.长江与黄河下游RSi通量在丰水期、平水期与枯水期的比值分别为5.3∶3.1∶1.6与3.8∶3.4∶2.8,长江半数以上的RSi入海通量是在丰水期输出的,而黄河在3个时期的差异不明显.相比于径流的变化,1958-2014年间长江DSi通量变化主要是由DSi浓度的变化引起的,流域气候变化(如温度变化)是其浓度及其通量年代际变化的重要原因;而黄河1985-2001年间DSi通量下降是由于径流量与DSi浓度降低的双重原因引起的.气候变化,特别是温度的变化会对流域硅的风化速率与硅的产出产生重要影响,但其具体的影响有待进一步揭示.     

长江口表层沉积物中可培养有机解磷菌多样性特征

为研究不同水文条件下长江口邻近海域表层沉积物中可培养解磷细菌的多样性,选择此海域20个站位,针对2017-02(枯水期)、2017-05(平水期)和2017-07(丰水期)取得的表层沉积物,利用卵磷脂选择性培养基筛选解磷菌。结果表明,从长江口表层沉积物中筛选获得的572株可培养有机解磷菌,分属于Firmicutes,Proteobacteria和Actinobacteria中19个属80个种。其中,从2017-02样品获得136株好氧解磷菌,优势属为嗜冷杆菌属(Psychrobacter),占比69.85%;从2017-05样品中获得123株好氧解磷菌,12株兼性厌氧解磷菌,优势属为芽孢杆菌属(Bacillus),占比54.81%;从2017-07样品中获得100株好氧解磷菌,201株兼性厌氧解磷菌,优势属为弧菌属(Vibrio),占比87.71%。同时平板解磷能力相对较强的菌株也主要为优势种属Psychrobacter和Vibrio。通过Shannon和Simpson多样性指数分析,发现解磷菌多样性程度为春季冬季夏季。实验结果表明,长江口表层沉积物中可培养有机解磷菌多样性丰富,同一区域内沉积物中的有机解磷菌群落结构存在季节差异。长江口表层沉积物中丰富的有机解磷细菌的存在必将是磷循环重要的参与者,可能在区域物质循环和环境问题中发挥了重要的作用。     

植硅体在河流硅输送中的作用

高等植物产生的植硅体是古气候和古环境研究的重要手段,也是陆地硅循环中重要的硅的储库;植硅体通过河流的跨区域输送在全球硅的生物地球化学循环中起着重要作用,是区域硅循环研究的重要载体,然而这方面的关注却很少。河流输送的生物硅大致分为自源和异源两种类别。"自源"生物硅主要包括河流水体本身自生浮游植物(主要是淡水硅藻)产生的硅质颗粒;"异源"生物硅主要由流域土壤的侵蚀输出到河流的植硅体所构成。流域地表过程是使得部分土壤中的植硅体进入河流的主要途径,并成为河流生物硅输送中重要的形式,这对河流-河口水循环体系的硅生物地球化学循环过程产生了重要的影响,但人们对河流输送的植硅体在硅循环中的作用的研究还不够。文章着眼于陆海相互作用研究,以河流中水体携带的植硅体为中心,总结了河流植硅体输送在地表水体硅循环系统中贡献的研究进展,分析了长江与黄河植硅体入海通量与河口行为及对近海海洋环境的影响。最后,对未来河流输送的植硅体参与硅循环研究可能需要加强的科学问题提出了建议。     

黄海西部沿岸流系特征分析及其对物质输运的影响

黄海西部沿岸是我国人类活动和海洋经济开发较为集中的地带,陆地和海洋相互作用较为强烈,其特殊的地形和所处的独特地理位置,使得该海域的环流复杂多变,沿岸海域各水团与陆架锋以及长江口东北部的锋面一起构成了黄海西部特有的环流体系和背景场,对该海域的物质输运和扩散、海水运动以及海洋生物地球化学过程产生影响,并制约着沿岸海域对污染...     

典型枯水年长江干流硅的分布、输送与滞留

于特枯水情年对三峡水库溶解硅和长江干流自涪陵至河口段悬浮颗粒物、溶解硅、生物硅和叶绿素a浓度等进行调查.研究表明,在平水期和汛期末,长江干流水体溶解硅和生物硅浓度和通量在其上游受大坝"滞留"效应的影响呈现沿程降低的趋势,中、下游受"两湖"和汉江等的补充作用有明显升高.在枯水年,长江干流水体生物硅浓度占活性硅(溶解硅和生物硅之和)浓度的2%~5%,显著低于平水年的比例(13%),同时也低于世界河流的平均水平(16%).三峡水库在4-12月份减少溶解硅向下游的输送通量,而在1-3月份增加溶解硅的输送通量;水库在枯水年滞留了大约3%~6%的溶解硅.三峡水库内低的初级生产水平和高的生物硅再生速率是其难以对溶解硅形成有效滞留的主要因素.大坝下游会因清水下泄产生潜在的滞留效应,不过还需要更多的数据去量化.     

乳山湾外邻近海域氮和磷的分布与收支过程研究

基于2009年6–9月,2014年5月,2014年7–8月在乳山湾外邻近海域的综合调查资料,分析了该开放海域水体与沉积物中氮、磷营养盐的组成和分布,并在潮汐潮流数值模式计算水通量的基础上分析了近岸开放区域无机氮(DIN)和无机磷(DIP)的循环与收支的主要过程,量化了潮汐潮流、初级生产的消耗与转化、底界面过程与内部循环等过程对氮和磷营养盐循环与收支的影响。结果表明,夏季乳山湾外邻近海域水体DIN和DIP的浓度与分布受陆源输入和潮汐潮流的共同影响,高值均出现在湾口区域;沉积物-水界面存在DIN和DIP从沉积物向上覆水释放的现象,使得底层水体的氮、磷营养盐浓度高于表层水体。氮的收支表明,研究海域水体内部循环过程是初级生产所需DIN的主要来源,占初级生产总消耗量的86%,其次是水交换作用(11%),底界面扩散对初级生产的贡献相对较小(3%);水体DIN的移出主要是通过埋藏、向外海的输送和水体反硝化作用,其比例分别为80%、16%和4%。磷的收支显示,研究海域水体内部循环过程贡献了初级生产所需DIP的91%,其次是水交换作用(9%),底界面扩散对初级生产的贡献小于1%;水体DIP支出主要是通过沉积埋藏和向外海的输送,其比例分别为67%和33%。研究结果表明内部循环过程是近海水体氮和磷获得补充的主要途径,不过外部来源的氮、磷营养盐结构与系统内部具有显著的差异,且系统内磷的埋藏效率要高于氮,其必将对乳山湾外邻近海域营养盐结构和初级生产产生长远的影响。     

乳山湾邻近海域低氧现象及成因浅析

根据2009-06-2009-09及2010-05-2010-06在乳山湾及其毗邻海域的综合调查,分析了该海域溶解氧的变化,初步探讨了影响溶解氧变化及底层低氧形成的原因。结果表明,夏季乳山湾邻近海域存在季节性低溶解氧区,溶解氧在6,7月份相对较高,而在8,9月份相对较低,最低值出现在8月份,为3.21mg/L(饱和度为35.5%),表观耗氧量为5.82mg/L。乳山湾外邻近水域溶解氧略高于湾口和湾内。底层溶解氧水平受到潮汐的影响,具有较大的周日波动性,变化范围介于3.74～8.26mg/L;在落潮时质量浓度降低而在涨潮时质量浓度升高。在这一区域存在较为强烈的温、盐跃层,从而限制了表、底层溶解氧的交换,而COD质量浓度的升高为这一区域的耗氧过程提供了一定的物质基础。潮汐、黄海冷水团的顶托作用、有机物质在底层水域的氧化作用以及底泥耗氧过程导致底层溶解氧的亏损。     

长江口生物硅的组成、行为和收支

基于在长江口开展的三个综合航次对河口生物硅组成、行为和收支进行了研究。结果表明,长江口生物硅主要是由植硅体、硅藻和海绵骨针三部分组成,其中植硅体有16种形态,在高混浊区对生物硅的贡献量为23%-83%。收支计算显示,长江输送的生物硅是河口区获取外部生物硅的主要途径,占河口生物硅总输入量的95%;维持河口生物硅水平的主要过程是初级生产（55 Gmol a^-1）和沉积过程（46 Gmol a^-1）;初级生产所贡献的生物硅分别是长江生物硅输送量的2.3倍和河口区向外输送生物硅的63%。从河口区向东海和黄海输送的生物硅是26 Gmol a^-1,与长江的生物硅输送量相当;河口区沉积的生物硅是向外输送量的1.7倍,在其中植硅体贡献了53%至88%的生物硅,表明河口是陆源生物硅汇的作用;反风化作用也是河口活性硅去除的一个重要途径。本研究显示植硅体是河口生物硅的重要组成部分,长江口在生物硅收支与循环中表现出汇的作用。     

渤海颗粒有机碳与生物硅的分布及来源

海洋碳、硅循环及其相关联的生物地球化学过程是全球环境变化的热点问题,也是海洋科学关心的重要领域。利用2012年5月和11月份对渤海海域的调查结果,对该海域颗粒有机碳和生物硅的分布特征及来源进行了讨论。主要结论为:渤海有机碳以溶解有机碳为主,具有春季高和秋季低的特征;由陆地来源和海洋自生的有机碳组成,且以海洋来源的有机碳为主。渤海生物硅分布具有明显的梯度特征,河流输入同样对其含量的影响较为突出。渤海沉积物中生物硅含量较高,明显高于中国东部陆架海。渤海表层沉积物中生物硅主要是海源的,依次由浮游藻类、植硅体和海绵骨针所构成,其中浮游藻类占62.9%,陆源植硅体占31.1%。渤海沉积物发现了来自于草本植物的植硅体,这说明了陆地产生的植硅体对海洋生物硅的贡献。     

钱塘江口磷酸盐分布、变化与浮游植物的响应

根据2013—2014年4个航次的综合调查资料并结合历史资料,对钱塘江河口活性磷酸盐(PO_4-P)的浓度、分布、历史趋势、磷限制及其与浮游植物变化的关系进行分析。结果显示,研究海域内PO_4-P的平均浓度在冬季最高、秋季次之、春季和夏季较低。受咸淡水混合和沉积物再悬浮的共同影响,春季水体中整体上较高,其分布呈现中心低四周高的特征;夏季的分布呈现从近岸向离岸海域逐渐上升的趋势;秋季的分布呈现沿岸高、离岸低的趋势;冬季总体上在研究海域中部相对较高,其他部分则相对较低。钱塘江河口PO_4-P浓度在春季、秋季和冬季都显著高于历史同期,明显受到持续增加的陆源输入的影响。分析结果表明,河口浮游植物生长对PO_4-P浓度水平的影响有限(0.3%);钱塘江河口普遍较高的PO_4-P浓度和低的生物过滤器效应使其成为东海磷酸盐的重要来源区域,必然对邻近东海海域的生态环境影响显著。研究海域内水体中的氮磷比(N/P)值总体较高(35～109),明显高于Redfield比值(N/P=16),表明该海域存在潜在性的磷限制。溶解无机氮(DIN)的输入和高N/P比值持续增加使该海区环境对PO_4-P浓度的变化格外敏感。与历史数据相比,研究海域浮游植物优势种出现了蓝藻等非硅藻类生物,同时网采浮游植物种类和数量较以往也有所降低,生物个体向小型化发展;DIN和PO_4-P浓度的不均衡增长以及营养盐结构的变化是引起浮游植物群落数量和结构变化的主要原因。