沙海蜇(Nemopilema nomurai)模拟消亡过程中氮与磷的释放

在实验室内模拟研究了沙海蜇消亡过程中氮与磷的释放特征。模拟结果表明:沙海蜇消亡过程中向水体释放氮、磷可分为两个阶段,且氮的释放速率比磷高一个数量级。在沙海蜇消亡的初期阶段,水体中溶解态氮、磷和总氮、总磷的浓度迅速增高,氮可以达到其消亡过程中的最高浓度;在后期阶段,水体中溶解态氮和总氮的浓度不断下降,但水体中的磷在这一阶段达到消亡过程中的最高浓度碱性条件有利于氮的释放,酸性条件有利于磷的释放;盐度越高氮与磷的释放速率越小;温度对氮、磷的释放影响不大;水体中氮与磷含量越高,沙海蜇消亡的速度越慢,而且氮的浓度越高,氮与磷释放到水体中的速率就越慢。     

中国近海沉积物-海水界面化学过程与生源物质循环研究

“中国近海沉积物 海水界面化学过程与生源物质循环”国家杰出青年科学基金项目（Ｎｏ．４９９２５６１４）目前已正式启动 ,这项研究是基于一个核心研究对象 ,即近海沉积物 海水界面附近的沉积物和一个新思想 ,即我们最近提出的“自然粒度下的形态研究（ＦＮＧ）” ,要解决以下３个关键科学问题 :（１）近海沉积物 海水界面化学过程在生源物质循环中的功能。（２）珊瑚礁生态系营养动力学过程。（３）人为影响性河口生源要素的迁移、输运规律。沉积物中的生源要素研究是本项目研究的核心研究对象 ,对沉积物的研究抛开传统上的全研磨细粒…     

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。     

长江口海域表层沉积物中磷的形态分布及环境意义

用分级浸取的方法对2009年2月采自长江口海域27个表层沉积物样品中P的形态和相关环境特征进行了研究。结果表明,物质来源和沉积物粒度是各形态P的含量与分布的主要控制因素。Ex-P（可交换态磷）,Fe-P（铁结合态磷）,Al-P（铝结合态磷）,Lea-OP（可浸取有机磷）和CFA-P（自生钙磷）5种形态的沉积磷在适当条件...     

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.     

胶州湾沉积物-海水界面溶解无机氮的迁移特征及其影响因素解析

采用实验室培养法,在原位温度和溶氧条件下,研究了夏、冬季胶州湾沉积物-海水界面溶解无机氮(DIN)的迁移特征。结果表明,夏、冬季胶州湾沉积物-海水界面DIN主要以NO_3-N和NH_4-N的形态进行交换,夏季胶州湾沉积物表现为水体DIN的源,其交换通量为1.64×10~9 mmol/d,可以提供维持初级生产力所需氮的39.3%;而冬季沉积物表现为DIN的汇,其交换通量为–2.12×10~8 mmol/d。利用相关分析和主成分回归分析,研究界面不同形态DIN交换速率和底层环境因子的关系,结果表明,夏季胶州湾沉积物-海水界面DIN的交换主要受沉积物中有机质的矿化、底栖藻类的同化作用和扩散过程共同调控,而冬季则主要受内源有机质的矿化、底栖藻类的同化作用、吸附-解吸和扩散过程共同调控。     

海水痕量元素——有机配体的配分特征与影响因素研究进展

在痕量元素的海洋生物地球化学循环过程中,有机配体直接控制痕量元素在不同形态及粒径范围内的分配,进而影响痕量元素的迁移转化过程和生物可利用性。深入研究海水中痕量元素-有机配体的配分特征及影响因素,明确有机配体分子量组分及其对痕量元素的配合作用差异,对于了解痕量元素的生物地球化学行为,评估痕量元素的生物可利用性和毒性效应均具有十分重要的意义。对海水中痕量元素-有机配体的分布规律、配分特征及盐度、pH、氧化还原条件和生物活动对配体的影响进行了系统总结。海水中的有机配体一般以低分子量部分为主体,配合能力因元素性质差异存在随分子量增加而提高或降低的不同趋势。除此之外,有机配体的结构、配合能力及分子量分布随水体各物理化学参数的变化而改变。盐度的增加会降低有机配体相邻官能团的静电排斥力从而降低配体的配合能力,还会导致高分子量金属有机配合物发生絮凝和降解而去除。pH的增加不仅可以促使有机配体离子化,还能促进部分痕量元素水解为与有机配体亲和力更高的形式,提高有机配体配合率。氧化还原环境同时影响了痕量元素的价态和有机配体的浓度,间接影响痕量元素-有机配体的配合率。浮游植物利用及微生物分解可以增加低分子量有机配体的比例,从而提高其配合能力,但当生物遭受过量金属离子的毒性胁迫时,其细胞内会释放胞内配体,将致毒元素转化为配合物并排出体外,从而增加水体中痕量元素高分子量有机配体的浓度。未来应结合有机物结构分析技术及痕量元素分离检测技术,系统研究海洋环境中不同分子量有机配体的结构及与痕量元素配合强度的相互关系,进一步揭示痕量元素的迁移转化过程与生态学意义。     

固体进样——总有机碳分析仪法直接测定海水中的颗粒有机碳

海水中的颗粒有机碳(POC)是联系海洋生命与非生命过程最重要的参数之一,其在全球碳循环的作用异常重要,准确获取海水中颗粒有机碳的含量是揭示其重要作用的前提。目前,元素分析仪测定POC是其准确测定最常用的方法,但元素分析仪分析海水中颗粒有机碳过滤的膜样时,存在包样困难、滤膜对反应管损坏严重、灰分难以清理等问题,严重影响仪器的正常使用。本文采用总有机碳分析仪固体进样装置建立了海水中颗粒有机碳的分析方法,优化了样品前处理过程,对玻璃纤维膜进行了空白校正,考察了酸化方式和时间对测定结果的影响,方法检出限为CL(C)=0.019%。对青岛近海三个不同采样站位海水样品POC的测定结果相对标准偏差(RSD)为0.95%~2.66%(n=12),结果重复性好,精密度高,经国家标准样品水系沉积物GDS-9验证,结果与标准值符合,表明方法准确可靠,能满足海水中的颗粒有机碳(POC)的准确测定要求。所建立的方法完全克服了常规元素分析仪测定POC的弊端,同时降低了仪器的维护成本。     

海洋沉积物中碳的来源、迁移和转化

人类活动每年向大气排放的CO2约为65亿t，其中留在大气中的约占50%，大洋吸收约16亿-20亿t，陆地生态系统大约吸收0.7亿~1.4亿t(Bates，2001；Battle et al.，2000),还有大约13亿t找不到去处，称为大气CO2丢失项，而陆架边缘海有可能是这丢失项的去处。近海沉积物是大气二氧化碳的接受者，同时当条件合适时沉积物中的碳又可被释放重新进入水体乃至大气中，是碳循环中的重要源与汇，因此海洋沉积物在碳循环中的作用是全球碳循环的一个关键环节。虽然近十年来这方面的研究已经引起众多学者的关注，对沉积物中的碳循环进行了较大量的研究，取得了一系列成果，但海洋沉积物在碳循环中的作用和过程至今并未查清，具体体现在海洋沉积物在海洋碳循环中起什么作用？起多大作用？在哪些方面影响和控制海洋碳循环？这些均需要科学家们长期的艰苦努力，以便在更深入、更系统和更高层次上研究解决困扰当今人类的涉及碳循环这一重大环境科学问题。 海洋沉积物为海洋环境中的一个主要研究对象，其中的碳与水体-生物体以及大气、入海河流等进行着不间断的交换、大气中的气体碳经过复杂的海洋生物地球化学过程转化为水体中的溶解碳，再变为颗粒碳，经沉降最终形成沉积物，在适宜的条件下上述的反过程同样会发生。因此，研究海洋沉积物中的碳在其循环中的作用是非常困难的。碳是最主要的生源要素，更是生命活动能流、物流中最重要的元素，几乎所有的生物地球化学循环过程都与它有关，因而有关碳循环的研究是目前全球变化研究的热点。许多国际研究计划均以此为核心研究内容。如国际地圈与生物圈计划(IGBP)中的全球海洋通量联合研究(JGOFS)、全球生态系统动力学(GLOBEC)以及上层海洋与低层大气研究计划(SOLAS)等(唐启升，2001；宋金明，2000)。碳循环研究以 JGOFS计划2001年基本结束为标志，通过近十几年的研究，取得了丰硕的成果，系统了解了海洋循环的过程及界面碳通量，对全球碳循环也有了一个初步的了解。为进一步深入开展这方面的研究作者从海洋沉积物中碳的形态与来源、海水及颗粒物中碳与沉积物碳的关系、表层沉积物再悬浮对碳循环的影响以及沉积物中碳的早期成岩作用等几个方面阐述了海洋沉积物中碳循环目前的研究进展。