南海北部东沙海域天然气水合物分解事件及其与海底滑塌的关系

东沙海域是南海北部一个重要的天然气水合物成藏区, 其陆坡广泛发育滑塌构造。文章对采自东沙陆坡中部973-4柱样和下部平坦区973-5柱样开展了沉积学粒度、底栖有孔虫种属特征和稳定同位素等的综合分析。研究结果表明: 两个柱样中底栖有孔虫的δ¹³C在末次冰期均出现明显负偏现象, 同时δ¹⁸O增高, 指示该时期东沙海域存在持续的天然气水合物分解事件; 末次冰消期以来, δ¹³C负偏现象逐渐消失, δ¹⁸O值降低, 可能是由于海平面上升阻止了天然气水合物分解。973-4柱样仅在末次盛冰期对应层位440~600cm段存在明显的滑塌沉积, 且该层段对应的特征底栖有孔虫Uvigerina spp.和Bulimina spp.的数量突增, 推测该区的海底滑塌可能是由于末次盛冰期海平面大幅度下降引起天然气水合物大量分解诱发所致; 973-5柱样同样记录到了海底滑塌现象, 但其滑塌沉积晚于973-4柱样的滑塌时间, 且其规模较小。     

基于SMAP卫星雷达资料的海冰密集度反演技术研究

SMAP是美国于2015年初发射的一颗卫星,搭载了L波段的雷达。它采用圆锥扫描方式,具有固定的入射角、较大的幅宽和千米级的分辨率,在海冰监测方面具有独特的优势。本文利用SMAP卫星雷达资料分别与德国Bremen大学海冰密集度产品和美国国家冰雪数据中心（NSIDC）海冰密集度产品建立3.125 km和25 km匹配数据集,分析了L波段雷达后向散射系数、极化比和归一化极化差与海冰密集度之间相关性,建立基于人工神经网络的海冰密集度反演算法。为了验证SMAP卫星雷达资料反演海冰密集度的精度,本文选择德国Bremen大学和美国冰雪数据中心发布的海冰密集度产品分别与SMAP海冰密集度产品进行对比分析,SMAP海冰密集度与Bremen海冰密集度的偏差为0.07、均方根误差为0.14;与NSIDC海冰密集度的偏差为0.04、均方根误差为0.18,这表明SMAP海冰密集度产品与现有业务化海冰密集度产品具有很好的一致性。     

围海造陆条件下排海高温浓盐水对渤海湾温盐场分布影响模拟及预测

自2000年以来围绕渤海湾的围海工程剧增,致使工程区附近潮流场发生变化,进而影响排海高温浓盐水的时空分布特征。本文通过建立2000年和2015年两种不同岸线、地形条件下的三维数学模型对渤海湾沿岸3个电厂高温浓盐水表层排海问题进行模拟,研究结果表明,渤海湾的潮流场和高温浓盐水输移扩散特征在近十几年发生了较大变化:工程后,渤海湾平均盐度增大0.203,平均温度升高了0.105℃,同时曹妃甸附近海域浓盐水输移扩散速度明显增加。增大排放口流量至12.7 m3/s,湾内最高温度为26.46℃,较2015年最高温度增加了2.72℃。本文模型可准确模拟及预测排海废水盐度、温度分布特征,为合理布置水电联产设备排放口的位置提供理论基础。     

6种鱼类肌肉组织肌苷酸的检测分析

采用高效液相色谱技术,在国内首次测定了条纹斑竹鲨(Chilocsyllium plagiosum)、大黄鱼(Pseudosci-aena crocea)、鳜(Siniperca chuatsi)、青石斑鱼(Epinephelus awoara)、牙鲆(Paralichthys olivaceus)和乌塘鳢(Bostrichthys sinensis)等6种鱼类新鲜和冻存肌肉组织中肌苷酸含量。结果表明:(1)不同鱼类肌肉组织中肌苷酸质量比不同,牙鲆新鲜肌肉组织中肌苷酸质量比最高,为4.214 mg/g,其余5种鱼类为2.365~3.634 mg/g。(2)10 d冻存试验中,经-70℃超低温冻存,6种鱼类冻存肌肉组织中肌苷酸质量比均高于新鲜肌肉组织,大黄鱼肌肉组织冻存1 d肌苷酸质量比达最大值,鳜肌肉组织冻存10 d肌苷酸质量比呈上升态势未出现最大值,其余5种鱼类肌肉组织肌苷酸质量比均在冻存第5天达到最大值。长时间的冻存将会降低食用鱼肉中肌苷酸质量比,导致鲜味下降,但经1周左右短时间的冻存后可明显提高鱼肉中肌苷酸质量比,增加鲜味,提高食用价值。     

天然气水合物赋存区甲烷渗漏活动的地球化学响应特征

综述了天然气水合物赋存区甲烷渗漏活动的地球化学响应指标的研究进展,分析了应用单一指标识别甲烷渗漏活动各自所存在的问题,包括浅表层沉积物孔隙水中CH_4、SO_4~(2–)、Cl~–等离子浓度随深度的变化;浅层沉积物全岩W_(TOC)(W表示质量分数,TOC表示总有机碳)和W_(TS)(TS表示总硫)之间的相关性及比值;自生碳酸盐岩δ~(13)C和δ~(18)O;自生矿物重晶石、黄铁矿、自生石膏的δ~(34)S;有孔虫壳体和生物标志化合物的δ~(13)C等。结果表明孔隙水中的CH_4、SO4_~(2–)浓度及溶解无机碳的碳同位素组成可以用来识别目前正在发生的甲烷渗漏活动;而沉积物中的WTS、自生矿物的δ~(34)S、钡含量及其异常峰值和生物标志化合物的δ~(13)C等指标的联合使用可以更真实准确地反映地质历史时期天然气水合物赋存区的甲烷渗漏活动。因此,在实际研究过程中,可将孔隙水和沉积物两种介质的多种指标相结合。随着非传统稳定同位素(Fe、Ca、Mg等)和沉积物氧化还原敏感元素(Mo、V、U等)等研究的发展,甲烷渗漏活动地球化学响应指标的研究也将得到拓展,而多种地球化学指标的联合使用将为天然气水合物勘探及其形成分解过程识别研究提供重要的科学依据。     

长江三角洲蓝图重绘的基础科学问题:进展与未来研究

在全球气候变化和人类活动影响加剧的背景下,作为河口海岸重要子系统的三角洲正在发生快速变化。长江三角洲地处长江入东海交汇处,是中国最重要的经济核心区之一,对邻近区域乃至整个长江经济带经济社会发展都起着重要作用。由于全球变暖、海面上升和强烈人类活动引发了三角洲系统状态转换,因此以往基于恒定系统状态而获得的有关长江三角洲的认识已不能满足未来需求,迫切需要对未来海面变化、极端事件、流域与河口工程影响下的三角洲物质循环条件、物理过程、地貌冲淤演化、源-汇格局调整等科学问题进行深入研究。在三角洲系统行为、未来演化趋势的预测能力建设中,应重视从海面到海底的综合立体观测系统的发展,以获取关键数据;基于三角洲系统的时、空演化特征,建立三角洲本征态和衍生态的谱系理论。未来需针对系统状态转换而调整原先的经济社会发展模式,以便保护自然资源、重建生态系统,更好地支撑长江经济带发展,重绘长江三角洲发展蓝图。     

50年来北海市滨海湿地景观格局变化及其驱动机制

以1955~2004年遥感影像为数据源,结合野外调查,运用景观生态学原理,研究50 a间北海市滨海湿地的景观格局及其动态变化。结果表明,50 a间北海市滨海湿地呈整体退化趋势,潮间砂质海滩、潮间淤泥质海滩、红树林滩、小型岛屿湿地减少;景观格局指数显示1977年、1998年是北海市滨海湿地较明显变化的拐点。1977年人类活动影响增加,滨海湿地稍有退化,湿地景观多样性指数减小,优势度指数增加,均匀度指数减小、景观总面积指数降至最低值。1988年湿地保护力度加大,湿地略为好转,景观多样性指数、优势度指数、均匀度指数则呈相反规律。1998年湿地受到的极端气候灾害、人类干扰程度加大,平均斑块分形维数下降,斑块密度指数、景观斑块数破碎化指数呈最高值。湿地景观格局指数的变化,反映了围垦改造、互花米草的生物入侵、城市污染、极端气候灾害等对景观格局的影响,人类活动是北海市滨海湿地景观格局变化的主要驱动因子。     

多波束测深海底混响仿真研究

海底混响是海洋混响的重要组成部分,采用模拟仿真进行验证分析,是仿真技术的一项重要应用。采用单元散射模型,研究在单发射阵元下,分布在同一直线上多个接收阵元接收的海底回波,忽略声波传播的相位起伏,只考虑振幅起伏,将传播损失、声吸收系数、海底反射损失、海底沉积层密度等参数带入海底混响仿真数学模型,仿真海底混响,使其更加接近海底的实际情况。     

The influence of increased iron concentration on survival and growth of seedlings and young plants of eelgrass Zostera marina

Iron (Fe) is an essential nutrient for plants but toxic at high concentrations. We subjected seedlings and young plants of eelgrass Zostera marina to different seawater iron concentrations (500, 600, 700, 800, 1,000 and 1,500 μg/L) for 30 days under controlled laboratory conditions. Natural seawater without added iron (500 μg/L) was used as reference seawater. No sediments were provided to avoid iron scavenging by particle surfaces in the sediment. We measured plant response in terms of survivorship, morphology, growth rate and productivity. Survival analysis combined with morphological, dynamic and productive assessment suggested that the optimum seawater iron concentration for the establishment of Z. marina seedlings and young plants is 700 μg/L. The no observed effect concentration, lowest observed effect concentration, lethal concentration that caused an increase in mortality to 10% of that of the control, and the effect concentration that caused a decrease in growth to 10% of that of the control values of young plants were significantly lower than those of seedlings, implying an increased sensitivity to high Fe concentrations (>1,000 μg/L). This study further develops our understanding of the physiological ecology of the early life stages of Z. marina and provides data that could prove helpful in the development of successful eelgrass restoration and conservation.     

Molecular weight and chemical reactivity of dissolved trace metals (Cd,Cu, Ni) in surface waters from the Mississippi River to Gulf of Mexico

It is generally assumed that estuarine mixing is continuous for metals from terrestrial sources, gradually decreasing towards the open ocean endmember. Here we show that, chemical reactivity, determined by ion exchange method, and molecular weight distributions, obtained using cross-flow ultrafiltration, of dissolved Cd, Cu, and Ni in the surface waters of the Gulf of Mexico varied systematically across the estuarine mixing zone of the Mississippi River. Most size or chemical affinity fractions of dissolved metals (<0.4 μm) were linearly related to salinity (10.8–36.6), suggesting that the distribution of these elements was mainly controlled by continuous mixing processes. Dissolved concentrations across the salinity gradient ranged for Cd: 87–187 pM; Cu: 1.4–18.3 nM; and Ni: 2.6–18.8 nM, with highest values near the Mississippi river mouth, and lowest concentrations in a warm core ring in the Gulf of Mexico. Dissolved Cd was mostly present as a truly dissolved (<10 kDa, 97 ± 1%) and cationic fraction (Chelex-100 extractable, 94 ± 4%). A novel observation across the estuarine mixing zone was that colloidal metal concentrations were identical to either inert (for Cu, Ni) or AMPG-labile anionic (Cu, Cd) fractions. The difference in behavior between Cu and the other two metals might indicate differences in the biopolymeric nature of the metal–organic chelates. In particular, the anionic-organic Cd fractions accounted for just 3 ± 1%, on average. However, for Cu, it was 24 ± 4%, and for Ni, it was 9 ± 6%. The fractions of the total dissolved metal fractions that were “inert” averaged 31 ± 10% for Cu and 29 ± 12% for Ni. Small but noticeable amounts (6 ± 3%) of dissolved inert Cd fractions were also present. Apparent non-local transport processes, likely associated with cross-shelf sediment resuspension processes, could have been responsible for the relatively high concentrations of ‘inert’ and ‘anionic’ metal fractions in high salinity coastal waters, and accounting for the persistence of metals bound to humic substances in the Gulf of Mexico.