The biogeochemistry of carbon cycle in summer of the Prydz Bay, Antarctic Ⅰ:Characteristics of DOC distribution

1　IntroductionAtthepresenttime ,thereiseveryindicationthattheearthbecomingwarmerandwarmer (Liuetal.1 995) ,asoneofthewarmhousegases,CO2 playanimportantroleinthechangingofthetemperatureandenvironmentoftheglobe .TheexchangingofCO2betweentheatmosphereandocean ,maketheoceanbeingthelargepoolofcarbon ,andthechangingofcarboncycleintheoceanwouldbringdistincteffectontheatmosphere .TheSouthernOceanisthewaterbodythathastheenormousenergyandexchangessub stancewithotheroceansintheglobe ,anditsecosystem …     

前言

长江口地处我国经济社会高度发达的东部沿海,与世界其它河口发达地区一样,长江口及邻近海域的生态与环境面临巨大压力和挑战。同时,大河输入、黑潮和东亚季风的相互作用,构成了长江口及邻近海域独特的区域海洋环境,是地球上研究自然变化和人类活动对近海环境演变     

The biogeochemistry of carbon cycle in summer of the Prydz Bay, Antarctic I ： Characteristics of DOC distribution

The distributions and changes of dissolved organic carbon in the Prydz Bay and out open sea were investigated during CHINARE-15 ( the 15th Chinese National Antarctic Research Expedition). The results showed that the content of DOC was higher in the Prydz Bay and outer open sea compared to those typical of surface oceanic levels (70-80μM), average content of DOC in the surface water was 102.32 μM,the range was 68.23-125.92 μM. The vertical distribution of DOC in the water column was similar to many ocean sites, that is to say, the content of upper water is higher than deep water, a subsurface maximum persisted between 25-50 m. The DOC pool in the Prydz Bay were consisted with labile, semi-labile and refractory pools, in which refractory pools was mainly part. The concentration of refractory DOC was 92.34 and 76.89 μM in Prydz Bay and outer open sea, and account 77% and 82% for total DOC, respectively.     

南极普里兹湾表层沉积物有机地球化学特征及其生态环境意义

用气相色谱和气相色谱-质谱分析法分析了南极普里兹湾5个站位表层沉积物中多种生物标志物,探讨了其生态环境指示意义。结果显示:(1)湾内中心区总类脂物含量最高(1 193μg·g-1),埃默里冰架区次之(572μg·g-1),陆坡区最低(341μg·g-1),且与沉积有机碳、总糖、生物硅、菜籽甾醇、表层海水叶绿素a等参数显著正相关(p0.1),表明底层有机质与上层水体浮游植物密切相关;(2)C27甾烷含量与C28甾烷显著负相关(p0.01),指示着晶磷虾与硅藻的食物链关系;(3)相对较高的饱和烃/芳烃比值(2.5)、较低的Pr/C17(0.5)和Pr/Ph(2)证明沉积有机质主要来源于硅藻等浮游植物,同时饱和烃双峰群(C17或C18和C29)的存在及较高含量的C29甾烷(35.79%)指示外域有机质输入,且湾中心区的(CPI=1.60,Pr/Ph=0.69)要高于陆坡区和冰架区(CPI=1.01,Pr/Ph=0.39);(4)湾内中心区和冰架区脂肪酸C18:2/C18:0平均比值(0.78)要高于陆坡区(0.23)和低纬度地区(0.1),表明南极夏季普里兹湾陆坡区的表层海水温度要高于湾中心区和冰架区。     

南极普里兹湾沉积物中有机碳和总氮的含量与分布

利用中国多次南极科学考察获得的沉积物样品,对普里兹湾沉积物中有机碳(OC)、总氮(TN)的含量和分布以及OC/TN进行了分析。结果表明:普里兹湾表层沉积物中OC和TN的含量变化范围分别为0.14%~1.20%和0.02%~0.20%,平均值分别为0.63%和0.11%。OC/TN的变化范围为5.5~8.2,平均值为6.8。OC和TN含量呈现明显的正相关性,表明有机质来源相同,比值接近6.6,说明有机质主要为海洋生源沉积。两者平面分布趋势非常一致,且与沉积物中泥质含量呈显著正相关,湾内73°E以西区域OC和TN含量较低,而以东区域含量较高,这是上层水体生产过程和冰川携带陆源砂等因素共同作用的结果。垂直分布上,OC和TN含量总体上表层高于深层,OC含量随深度增加逐渐降低,达到一定深度后趋于稳定。较高的沉积速率加速OC的埋藏,5根柱样中OC的埋藏率为39%~91%,平均为66%,表明普里兹湾是重要的碳汇区。     

浙江近岸典型港湾的营养盐行为特征

利用象山港（2010年4 月）、三门湾（2010年3月）及乐清湾（2009 年4 月）平水期的调查资料,分析讨论了不同 类型的港湾水体营养盐的分布和行为特征。发现象山港具有3个港湾中最高浓度的PO43-和NO2-,分别为1.87和1.22 滋mol/dm3, 三门湾则具有最高的NO3-浓度（61.0 滋mol/dm3）。三门湾的NO3-/PO43-比值高达43.0,其次是乐清湾（32.4） 和象山港 （27.5）,水体富营养化特征明显。3个养殖港湾SiO32-浓度均与盐度之间呈显著的负相关,表明在混合过程中均呈保守行为, 这与硅酸盐的天然来源和港内较弱的生物吸收有关。乐清湾NO3-与盐度之间存在一定的相关关系,而象山港和三门湾NO3-在 混合稀释过程则表现为不保守,此外三门湾和乐清湾PO43-均表现为不保守行为,这主要由于NO3- 和PO43-多样的人为来源和 复杂的转移机制。另外,NO3-/SiO32-比值随盐度的变化表明象山港和三门湾在咸水端则均有较明显的硝酸盐输入,显然来源 于海水养殖自身污染,水产养殖对海域氮和磷的负荷具有较显著的贡献。     

黄海和东海沉积物有机质活性及营养盐再生潜力初探

2000年秋季和 2001年春季,对黄海和东海 6个站位的水柱和沉积物样品进行了营养盐、沉积有机碳、有机碳同位素和氨基酸分析.结果表明, 表层沉积物的有机碳含量和有机质活性存在较明显的季节性变化,这主要由春秋两季表层水体生物量的差异引起.在泥质堆积区 E2、 E4、 E5站,春季表层沉积物有机碳的含量与活性均较高,而同期底部沉积物向上的营养盐梯度也明显增大, 显示有机碳的含量及活性与营养盐再生有密切关系.     

南极夏季普里兹湾叶绿素a的时空变化研究

利用SeaWiFs、MODIS卫星数据所获取的南极普里兹湾表层海水叶绿素a（Chl-a）与海表温度（SST）的遥感数据,并结合我国2001-2011年南极科学考察所获得的现场数据,对该区域的海表温度、叶绿素a与营养盐的分布规律进行分析。结果表明：研究海区的叶绿素a的分布具有明显的区域特征,以陆架坡为界,湾内向湾外表现出明显的递减趋势;在湾内陆架区,浮游植物的旺发主要受海冰消融以及营养盐供给的影响,十年南极夏季叶绿素a浓度的遥感区域平均值为1.40mg/m3;在陆坡区,浮游植物的繁殖主要受到水文条件的影响,十年的夏季遥感平均值为0.44mg/m3;在湾外深海区,浮游植物的繁殖主要受到水文条件与铁元素的影响,浓度较低,十年的夏季遥感平均值为0.25mg/m3。在整个南极夏季,研究海域每月的叶绿素a浓度与海表温度呈现出一定的正相关性（R2=0.505）,而在年际变化上,叶绿素a与海表温度的变化趋势也有着明显的相似性,表明温度是叶绿素a浓度的主要影响因素。通过研究多变量厄尔尼诺指数与湾内表层叶绿素a浓度的关系,可知在相对敏感的湾内陆架区,厄尔尼诺/拉尼娜可能会对叶绿素a的浓度产生影响,在厄尔尼诺年,叶绿素a的浓度较高;而在拉妮娜年,叶绿素a的浓度较低,表明高纬度海区浮游植物的生长与繁殖对中低纬度的ENSO事件存在一定的响应联系。     

硼吸附材料的研究进展

从盐湖、海水等水体中和工农业废水中开采或回收硼对于填补工农业硼及其化合物的缺口和解决硼污染问题具有重要意义。吸附法是水体中提取、去除硼最有潜力的技术。而高性能硼吸附材料的发展是其中关键。文章对螯合基团功能化的硼吸附剂,金属氧化物和氢氧化物,碳材料,复合材料和生物材料等各类硼吸附剂进行了系统地总结、分析和展望。希望为盐湖提硼、海水淡化和工业废水除硼等应用研究中硼吸附材料的选择提供依据。