Cadmium and phosphorus cycling in the water column of the South China Sea: The roles of biotic and abiotic particles

The concentrations of cadmium, phosphorus, and aluminum in size-fractionated phytoplankton, zooplankton, and sinking particles are determined using ICPMS to evaluate the roles of biotic and abiotic particles on the cycling and ratios of Cd and P in the water column. Plankton were collected with a filtration apparatus equipped with 10-, 60-, and 150-μm aperture plankton nets on two occasions (2002 and 2006), and sinking particles were sampled by moored sediment traps deployed at depths of 120, 600, and 3500 m from 2004 to 2005. In contrast to what our previous study revealed, i.e., that most of the other bioactive trace metals in plankton were strongly correlated with abiotic Al and adsorbed on phytoplankton [Ho, T.Y., Wen, L.S., You, C.F., Lee, D.C., 2007. The trace metal composition of size-fractionated plankton in the South China Sea: biotic versus abiotic sources. Limnol Oceanogr 52, 1776–88.], Cd/P ratios, ranging from 0.12 to 0.34 mmol/mol P, did not vary with Al and exhibited fairly consistent values among different sizes of plankton, showing that Cd was mostly incorporated on an intracellular basis. In terms of the sinking particles, fluxes in Cd and P as well as in Cd/P ratios were strongly influenced by both biotic and abiotic particles. Overall, the Cd/P ratios in the sinking particles ranged from 0.03 to 1.2 mmol/mol, with the highest value observed in traps at 120 m during the productive season. The lowest value was observed in deep water during high flux periods for lithogenic particles. At surface depth, flux and Cd/P ratios were elevated during the most productive season in the region. The elevated ratios in the traps at 120 m were most likely related to preferential uptake of Cd for the dominant species (coccolithophores) during the productive period. Relatively, Cd/P ratios sharply decreased with increasing Al flux in deep water and ratios were much lower than the expected Cd/P ratios obtained from the relative portion of lithogenic and biogenic particles, indicating that the adsorption of soluble P into lithogenic particles was significant in the deep water during high lithogenic particle flux periods. Using averaged annual fluxes and standing stock in the water column, the residence time of biogenic Cd and P are 0.10 and 0.20, 250 and 100, and 9100 and 5000 years respectively in the top 120 m, 600 m, and water column as a whole, also showing preferential removal for Cd in the euphotic zone but relatively higher removal rates for P in the deep water. Our study suggests that the shift in microalgal community structure along with input of lithogenic minerals are both potentially important factors in influencing Cd/P ratios in oceanic water on a geological time scale.     

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GRACE与SLR J_2项时间序列的小波分析

利用小波功率谱分析和离散小波变换,对CNES/GRGS、CSR、GFZ等研究机构发布的GRACE时变重力位模型的J2项时间序列进行了周期分析和特征提取,并与利用SLR跟踪数据获得的J2项时间序列的分析结果进行了比较,结果显示:SLR跟踪数据获得的J2项相较GRACEJ2项具有更明显的季节性变化特征.GRACE 时变重力位模型的J2项中混淆进了161天的周期信号,是由海洋潮汐模型中存在的太阳半日分潮S2项的误差引起的.     

基于生态-经济重要性的滨湖城市土地开发适宜性分区研究——以无锡市为例

契爷石水库是广东省东莞市的一座中型供水水库,为富营养化水体.为改善该水库水质,2002年10月开始从东江调水,以满足供水的水量和水质要求.在调水后的两年期间,对水文、水质和浮游植物种类和数量进行了调查.本文将调查结果与以往(2000年)调查数据进行了对比,分析了调水后该水库水质和浮游植物的特点和调水对水质的影响.调水直接导致TP浓度显著下降,丰水期的TN浓度有一定下降,但调水并没显著降低枯水期TN的浓度.调水后,丰水期水体的叶绿素a浓度有明显的增加,枯水期叶绿素a浓度大大低于调水前.与调水前相比,调水后浮游植物种类数有明显增加,特别是绿藻种类,蓝藻中的假鱼腥藻和针状蓝纤维藻仍为浮游植物优势种,但硅藻中的短小曲壳藻和针杆藻等成为新的优势种,裸藻的数量大为减少.     

用多层感知器模型由吸收光谱反演浮游植物色素

浮游植物吸收光谱已逐渐成为高光谱水色遥感的可获取参量。文章采用了多层感知器模型, 由珠江口担杆群岛附近水体的浮游植物吸收光谱进行了色素浓度的反演, 感知器的输入量是浮游植物吸收光谱, 输出量分别对应叶绿素a、叶绿素b、叶绿素c、光保护类胡萝卜素和非光保护类胡萝卜素五大类主要色素的浓度。分析结果表明, 叶绿素a和叶绿素c估算结果的平均相对偏差比较低, 在测试数据集中两者的偏差分别为19.06%和15.90%; 光保护类胡萝卜素和非光保护类胡萝卜素的估算浓度的相对偏差比较高, 对于测试数据而言, 分别为37.62%和36.96%; 叶绿素b浓度在测试数据集中的估算相对偏差约为27.47%。五大类色素在测试数据集和训练数据集的估算偏差比较接近, 已训练好的多层感知器可用于担杆岛水体中色素信息的反演。同时, 此色素反演方法也为遥感监测水体浮游植物种群动态提供了重要的手段。     

天然气水合物生成数值模拟的DAVIE模型和意义

天然气水合物生成数值模拟是以水合物热力学理论为基础,结合计算机方法来模拟水合物在海底环境下生成和分解、分布和富集的热力学、动力学过程。Davie模型是首个能够预测海洋沉积物中天然气水合物体积和分布的定量模型,它系统地模拟了海底天然气水合物的海洋环境和质量平衡,并将其应用到已知水合物分布地区进行对比,取得了很好的效果。     

广西涠洲岛珊瑚礁物种生物多样性研究

涠洲岛石珊瑚在属级组成中以角蜂巢珊瑚属(Favites)、滨珊瑚属(Porites)、蔷薇珊瑚属(Montipora)为优势类群,在科级的组成上,以蜂巢珊瑚科(Faviidae)、滨珊瑚科(Poritidae)、鹿角珊瑚科(Acroporidae)为优势类群。西南部的主剖面W2、东北部的W5的石珊瑚属种最多,说明了两个剖面海域石珊瑚生物多样性程度相对较高,这与涠洲岛历年来的珊瑚礁分布有关;涠洲岛6条主剖面的多样性指数均呈现一致的规律:W5W2W6W1W3W4,W2、W5多样性指数相对较高;珊瑚属种数量、优势属种数量、优势属种相对优势程度(最大的重要值百分比)、优势属重要值百分比之和分别与多样性指数的相关分析结果表明,珊瑚属种数量、优势属种数量对多样性指数有促进作用,珊瑚属种数量对多样性指数的贡献率更大;Simpson多样性指数(D)、Pielou均匀度指数(E)差异不显著,Shannon-Wienner多样性指数(H′)差异显著;整个岛区珊瑚属种分布比较均匀。     

1990s年代际转型前后南海季风系统的季节变化

利用多变量经验正交分解(MV-EOF)等方法,研究了在季节变化尺度上南海季风系统的时空分布特征。结果表明:南海夏季风的爆发时间在1993—1994年前后存在显著的年代际转型,由爆发偏晚转变成爆发偏早。第一模态表现为冬夏反位相的年周期变化,但爆发早年夏季风持续时间略长于爆发晚年,空间上都反映了南海中央海盆区的夏季强降水和850 hPa上南海北部的气旋性环流异常,但夏季风爆发早年中国华南沿海降水加强而南海南部降水偏少。相应的大范围环流场上主要反映了南海夏季风爆发后进入盛夏时节亚太地区大范围的环流特征,南海夏季风爆发偏早年索马里越赤道气流偏强,东亚季风槽位置偏北,爆发偏晚年则相反。第二模态反映了南海季风系统春秋反位相的季节变化,且秋季的振幅更强,空间降水场上对应着秋季华南沿海和南海北部与南海中南部北旱南涝的跷跷板式分布,850 hPa风场上则主要表现为异常的东北季风,该模态时空特征表明南海夏季风爆发偏早年的秋季,冬季风建立也偏早,越南及周边地区的降水偏多。相应的大范围环流场上则主要反映了冬季风的环流特征,在南海夏季风爆发偏早年的秋季,菲律宾以东的热带对流减弱,PJ波列增强,爆发晚年则相反。     

壳聚糖酶基因在解脂耶氏酵母中的表达及重组酶性质研究

为构建高效表达壳聚糖酶工程菌株,以Microbacteriumsp.基因组为模板扩增壳聚糖酶基因,目的基因与表达载体pINA1317连接构建重组质粒,重组质粒NotⅠ酶切线性化后转化解脂耶氏酵母Y.liPolytica Po1h。所得结果为PCR扩增得到约1000bp的特异性片段,序列分析表明含有壳聚糖酶全长基因,开放阅读框801bp,编码266个氨基酸残基。转化子酶活力为10.4U/mL,是原菌株酶活力的3.15倍。重组蛋白经DEAE-Sepharose FF分离纯化,达到电泳纯,SDS-PAGE显示单一条带,分子量约41kDa。重组酶反应最适温度为45℃,最适pH为5.6,Km和Vmax分别是0.926mg/mL和6.15U/mL。质谱分析酶解产物主要为三糖和五糖。实现了壳聚糖酶在解脂耶氏酵母中的分泌表达,为壳聚糖酶的工业化生产奠定了理论基础。     

热带地区积云对流的长期变化特征

使用１９７９年１月至１９８４年１２月向外长波辐射（ＯＬＲ）资料，对热带地区积云对流的长期变化特征进行了研究。结果表明：热带地区积云对流活动存在显著的季节变化，冬季积云对流区主要是东西向，位于南印度洋和西太平洋的近赤道地区；夏季则北移至北印度洋和菲律宾附近的西太平洋地区。低纬地区积云对流活动存在明显的季节性位移，北印度洋地区的积云对流活动主要集中在５—１０月，７—８月位置最北；北半球热带西太平洋地区的积云对流活动则主要集中在６—１１月，８—９月位置最北。标准差分析表明，冬季北半球热带西太平洋、赤道中太平洋及热带印度洋东部地区积云对流的年际变化最明显。经验正交函数（ＥＯＦ）分析的主要空间型反映了赤道中太平洋、热带西太平洋、阿拉伯海和副热带西太平洋地区的积云对流活动存在一定的关系。结合遥相关计算还表明秋云对流存在４种遥相关型，即２种东西向偶极型涛动型、西太平洋型和北印度洋型。