西北太平洋楚科奇海沉积物-水界面营养盐输送通量估算

陆架区沉积物间隙水的营养盐再生是水体营养盐补充的重要途径之一。楚科奇海陆架区中部沉积物间隙水中的营养盐分布,是物理和生物扰动较弱状态下的沉积物-水界面的典型分布。本文对中国第4次北极科学考察采集的4个多管短柱沉积物样品及多管样站位的上层水样进行分析,得到沉积物间隙水、上覆水以及水柱中营养盐数据。结果表明,沉积物间隙水各营养盐浓度均先随沉积深度增加而呈指数快速升高,记为Ⅰ层;然后进入沉积物再矿化作用与营养盐移出速率相互抵消的稳定变化层,营养盐浓度在该阶段基本不变,记为Ⅱ层;最后是营养盐缓慢递减层,记为Ⅲ层,由于该层有机质降解作用耗尽氧气,NO-3和PO3-4被还原细菌利用而失去氧离子。通过双层模式和Fick第一扩散定律,计算得出楚科奇海沉积物-水界面硅酸盐、磷酸盐和硝酸盐的扩散通量分别为1.660mmol/(m2·d)(以Si计量)、0.008mmol/(m2·d)(以P计量)、0.117mmol/(m2·d)(以N计量)(以R06站为例)。四个调查站位沉积物中硅酸盐的扩散通量分别为3.101mmol/(m2·d)(以Si计量,CC1站)、1.660mmol/(m2·d)(以Si计量,R06站)、1.307mmol/(m2·d)(以Si计量,C07站)、0.243mmol/(m2·d)(以Si计量,S23站),含量呈现明显的纬度分布特征。沉积物间隙水N*的分布表明,楚科奇海沉积环境具有很强的反硝化过程,沉积物脱氮作用是硝酸盐一个重要的汇。     

南海颗粒物质的通量、组成及其与沉积物积累率的关系初探

通过大孔径时间系列沉积物捕获器的多年测量及对样品的多学科综合分析表明:南海北部与中部深海区1000m左右水深颗粒通量大约为90mg·m-2·d-1,在多数情况下,季风期间的颗粒通量有比较明显的增高。颗粒物主要组成为钙质生物来源的CaCO₃、生物硅、岩源物质及海洋生物来源的有机质。颗粒通量与组成在水柱中的垂向变化表明,生源组分中CaCO₃及有机质随深度具有较为明显的减少。颗粒物侧向运动可能是造成某些时段南海中部深层颗粒通量增加的主要原因。颗粒物质在进入深海沉积物之前,CaCO₃、生物硅均在深层水与沉积物界面之间发生大量的溶解作用。有机质在沉降过程中的减少,一方面是由于硅质与钙质壳体的溶解而使结合在壳体内部的有机质随之溶解造成;另一方面可能与生物及生物地球化学作用有关。岩源物质除水柱沉降之外,还可以通过浊流等底层搬运机制进入南海北部及中部海盆,其中在南海北部这种搬运作用更为明显。     

南海水柱微体生物壳体中氨基酸、氨基糖与糖类物质的检出及意义

对１９９４－１９９５年南海中部时间系列沉积物捕获器收集的微体生物壳体进行了氨基酸与糖类分析,结果表明,微体生物壳体中含有的氨基酸与糖类物质大致与颗粒物全样相当,其氨基酸与糖类组成基本保持了活体浮游生物的特征,而与颗粒物全样的有所不同,推测氨基酸与糖类物质一是作为壳体本身的组成部分存在于壳体中,二是被包裹在有孔虫房室及放射虫、硅藻壳体纹饰或筛孔中,因而可以很好保存,上述结果表明生物南体本身也是有机质从海洋表层向下输送的良好载体,而且生物体内氨基酸与糖类组成的原生信息可以很好地保存于壳体内,这对于利用壳体中的生物标志物来追索原生的有机物来源,演化及其它环境矍有重要意义。     

古海洋研究中的地球化学新指标

有机地球化学与微量元素地球化学古环境指标及其相关的同位素指标已成为追溯古全球变化与古海洋生物地球化学演化的有力工具。从古环境替代指标的示踪原理和应用的角度，综述了有孔虫碳同位素、有机地球化学整体指标、生物标志化合物、单体有机分子同位素、微量元素等在古海洋古环境研究中的应用及相关的研究动态与进展。指出古海洋研究正从以恢复古海洋的物理参数（温度、盐度、古洋流等）为主，向着揭示古水团演化、古生产力、古营养状况、碳贮库及碳循环等古生物地球化学演化过程方向纵深发展。     

南海颗粒有机碳通量的垂向变化及早期降解作用的标志物

南海不同水层的颗粒有机碳通量与表层沉积物有机碳积累率的对比 ,以及氨基酸、氨基糖、糖类物质的组成变化表明 ,南海水柱中的颗粒有机碳主要来源于近期生长的海洋浮游生物 ,仅有 1.4%～ 1.6 %初级生产力产生的有机碳进入深海水柱 ,而在深海盆地沉积物中积累的有机碳仅占初级生产力的 0 .2 2 %以下 .颗粒有机物通量与组成改变主要发生在表层数百米以及底层海水与沉积物界面之间 ,而在中下水层变化较小 . (TAA+TSUG)OC ,AA/AS ,Gluam/Galam ,Arom .AA/Non Prot.AA ,ASP/b ALA ,GLU/g ABA等指标在颗粒物沉积过程中逐渐减少 ,指示了有机物质的早期降解作用     

2012年楚科奇海及其邻近海域浮游植物现存量和初级生产力粒级结构研究

通过2012年夏季第五次北极科学考察期间在楚科奇海及其邻近海域现场调查所获得的数据分析研究了海域的粒度分级叶绿素a浓度和初级生产力。结果表明,叶绿素a浓度和初级生产力的高值均出现在楚科奇海陆架区,并且远高于深海区。去程时调查海域水层平均叶绿素a浓度的变化范围为0.32~15.66mg/m3,平均(2.77±3.96)mg/m3,高值区出现在南部邻近白令海峡海域、北部阿拉斯加巴罗近岸和冰缘区;初级生产力的范围为50.11~943.28mg/(m2d),高值出现在冰缘水华区。返程时水层平均叶绿素a浓度的变化范围为0.07~1.52mg/m3,平均(0.41±0.40)mg/m3,高值仍出现在陆架区,但比去程时低了一个数量级;初级生产力的分布范围为12.31~41.35mg/(m2d),高值出现在陆架区。浮游植物粒度分级测定结果表明,在生物量较低的深海区,叶绿素a浓度和初级生产力的粒级结构以微微型浮游生物(Pico级份)占优势(其贡献率分别为46.1%和56.9%),小型(Net级份)和微型(Nano级份)对总叶绿素a浓度的贡献差异极小,分别为26.6%和27.3%,对总初级生产力的贡献分别为23.8%和19.3%;而在生物量较高的水深小于200m的陆架区,Net级份叶绿素a浓度所占百分比最高,Pico级份次之,Nano级份最低,分别为59.8%、27.9%和12.3%,初级生产力的粒级结构中叶绿素a浓度所占百分比由高到低同样是Net、Pico和Nano,所占百分比分别为60.6%,32.2%和7.2%。     

沉积物捕获器与全球变化研究

介绍了沉积物捕获器的产生，发展与应用，阐明了沉积物捕获器在海洋生物地球化学与全球变化研究中的意义。     

2017年春季长江口-东海连续体pCO2的空间分布特征及其控制因素

厘清河口-陆架连续体的碳源/汇机制是认识海洋在"碳中和"中作用的重要基础.本研究基于2017年春季长江口-东海的走航CO2分压(pCO2)及温、盐等资料,分区域阐述春季长江口-东海连续体pCO2的空间分布格局,半定量解析水团分配、有机质生产及降解等过程对pCO2的控制作用.结果表明:水团来源是决定春季长江口-东海连续体...     

应用木质素示踪楚科奇海表层沉积物中有机碳的来源和降解程度

埋藏在海洋沉积物中的有机碳是大气二氧化碳的净汇,而埋藏过程主要发生在陆架区。北冰洋拥有全球最大的陆架,接收大量来自河流和沿岸侵蚀输运的陆源有机碳,楚科奇海作为北冰洋的边缘海,是有机碳埋藏的重要海区之一。本研究选用楚科奇海和海台的表层沉积物（陆架区33~82.69 m,陆坡区164.63~3 763 m）,通过木质素,结合粒度、比表面积、有机碳百分含量（OC%）、有机碳稳定同位素（δ13C）等指标来示踪楚科奇海沉积物有机碳的来源和降解程度。结果表明,有机碳载荷从陆架到陆坡有明显的降低趋势;δ13C的范围指示有机碳可能来自苔藓、草本裸子植被、浮游植物和冰藻等;木质素丁香基酚（S）与香草基酚（V）的比值（S/V）和肉桂基酚（C）与香草基酚（V）的比值（C/V）表明裸子植物的草本组织贡献了更多的陆源有机碳;此外,较高含量的C9DA二酸（干酪根氧化产物）表明干酪根也可能是楚科奇海表层沉积物中有机质来源的重要组成。指示降解的参数[（Ad/Al） s、（Ad/Al） v、（Ad/Al） p、3,5-Bd/V]在陆架和陆坡沉积物中的差异表明陆坡沉积物中有机质的降解过程受到水动力分选以及原位降解等因素的影响更为明显。     

古海洋、古气候研究的新工具

“分子温度计”是通过有机地球化学方法获得的沉积物中烯酮化合物的相对丰度来估算古海水表面温度的。烯酮化合物的不饱和度（Ｕｋ３７）与其生物母源Ｅｍｉｌｉａｎｉａｈｕｘｌｅｙｉ的生长温度密切相关，同时这种信息不受有机质溶解与成岩作用影响，而能较完整地保存于海洋沉积物中，因而通过它能很好地反映古海洋与古气候的演变。这种方法不受盐度、上升流与极地冰盖变化等因素影响，尤其适用于碳酸盐贫乏海区的古海洋与古气候研究