海水溶解氧标准指数计算新方法

溶解氧是海水水质评价的一个重要参数。但是,我国现行的溶解氧单因子标准指数计算方法,存在方法原理及科学依据不甚明确、评价结果有时不合理等问题,不能准确地反映海水水质状况。一般污染物的标准指数与其质量浓度呈正比关系,而溶解氧的标准指数与溶解氧质量浓度呈反比关系。基于这一反比关系及其他相关的科学研究事实,提出了溶解氧标准指数计算的新方法,该方法克服现行溶解氧单因子标准指数计算方法的缺点,并具有方法原理明确、逻辑推导清晰、评价结果合理且具有可比性、使用简便等优点,适用于海水溶解氧标准指数计算和水质评价,亦可应用于淡水体系。     

胶州湾营养盐的长期变化及其生态效应

依据改革开放40 a来胶州湾营养盐状况历史资料以及2018—2019年的现场调查,对胶州湾营养盐历史变化过程及其生态效应进行了系统分析。结果表明:营养盐的浓度变化大致以2008年为分界节点,在2008年前胶州湾溶解无机氮(DIN)浓度呈现持续上升趋势,而溶解无机磷(DIP)、活性硅酸盐(DSi)浓度则先略有减少后快速增加;2008年后胶州湾3种营养盐浓度均快速减少。营养盐限制状况由20世纪80年代初期的氮限制、20世纪90年代的硅限制转变为目前的磷限制。胶州湾Chl a年均质量浓度一直在3μg·L^-1上下波动但近年来则呈下降趋势,浮游动物生物量1994年后大幅度增加。分析发现,入湾营养盐通量的增加和海域面积缩小是2008年前胶州湾营养盐浓度增加的主要原因,而近十几年来胶州湾环境综合整治措施的大力实施则是氮、磷营养盐浓度减少的主要原因。2010年以前贝类养殖是控制胶州湾浮游植物生物量的主要因素,但近年来溶解无机磷浓度的减少和浮游动物生物量的增加是Chl a质量浓度呈下降趋势的主要原因。     

黄海冷水域生源要素的变化特征及相互关系

根据“中韩黄海水循环及物质通量合作研究”项目的现场调查资料,对黄海冷水域生源要素的分布变化特征及其相互关系进行了探讨。结果表明,黄海冷水团存在期间,上层水体中的营养盐由于浮游植物的摄取而几乎被耗尽,但在密度跃层以下因有机物分解使营养盐再生而逐步累积。溶解氧、pH和叶绿素a的层化现象亦十分明显,并在中层(20～30m)形成最大值层。生源要素断面分布中等值线的起伏趋势或马鞍形形态表明,黄海冷水团中的垂直环流存在将底层冷水向上扩散的趋势。此外,对影响生源要素的含量、分布及其季节变化的因素,以及生源要素之间的相互关系进行了分析探讨。     

长江口生物硅的组成、行为和收支

基于在长江口开展的三个综合航次对河口生物硅组成、行为和收支进行了研究。结果表明,长江口生物硅主要是由植硅体、硅藻和海绵骨针三部分组成,其中植硅体有16种形态,在高混浊区对生物硅的贡献量为23%-83%。收支计算显示,长江输送的生物硅是河口区获取外部生物硅的主要途径,占河口生物硅总输入量的95%;维持河口生物硅水平的主要过程是初级生产（55 Gmol a^-1）和沉积过程（46 Gmol a^-1）;初级生产所贡献的生物硅分别是长江生物硅输送量的2.3倍和河口区向外输送生物硅的63%。从河口区向东海和黄海输送的生物硅是26 Gmol a^-1,与长江的生物硅输送量相当;河口区沉积的生物硅是向外输送量的1.7倍,在其中植硅体贡献了53%至88%的生物硅,表明河口是陆源生物硅汇的作用;反风化作用也是河口活性硅去除的一个重要途径。本研究显示植硅体是河口生物硅的重要组成部分,长江口在生物硅收支与循环中表现出汇的作用。     

夏季南黄海总有机碳的分布特征及其影响因素

依据2006年7-8月对南黄海调查得到的总有机碳（TOC）数据,探讨了南黄海TOC的分布特征及其控制因素。结果表明：2006年夏季南黄海TOC质量浓度范围为0.91~2.53 mg/L,平均值为1.66 mg/L。北部近岸TOC质量浓度较高,呈现由近岸向外海递减的变化趋势;而南部近岸TOC值则较低,且分布趋势也与北部相反。在垂直方向上,表层TOC值最高,随着深度的增加而降低。TOC的分布趋势主要受控于水文结构,但在某些海流影响较小、生物量较大的海域,生物生产对TOC的含量也有一定的贡献。     

南黄海冷水域西部溶解氧垂直分布最大值现象的成因分析

重点分析了南黄海冷水域西部溶解氧(DO)垂直分布中的最大值现象,并对DO浓度与主要环境因子的相关性进行了研究.结果表明:DO垂直分布最大值现象是调查海域DO分布的显著特征,且与SCM现象相伴生;DO垂直分布的最大值深度和量值具有较为明显的区域差异;温、盐是DO最大值层以上水体中氧含量的主要控制因素;一定强度的温跃层形成之后,DO最大值层出现在跃层的下界附近,且其氧含量受控于跃层厚度和生物化学作用,并与跃层厚度呈正相关;底层较低的DO含量是底层水及沉积物中有机物分解耗氧的结果.同时,还成功解释了DO最大值处与次表层叶绿素最大值层位置不吻合且量值不相关的原因,并提出了"DO净积累效应"的观点,不仅从时间跨度以及动态的角度上对DO最大值的形成机制进行了分析,而且从理论上探讨了DO最大值层氧含量(或来源)的构成,指出自DO最大值层开始产生至观测之时该层之下、真光层以内水体中的生物化学作用(或Chl-a总产出)才与氧最大值密切相关.总体来看,水体层化和生物化学作用明显影响着夏季南黄海冷水域西部DO的垂直分布.     

Assessment of trophic status in Changjiang （Yangtze） River estuary

The integrated methodology for the assessment of estuarine trophic status (ASSETS), which was extended and refined from the United States National Estuarine Eutrophication Assessment (NEEA), is a multi-parameter assessment system and has been widely used in eutrophication assessment in estuarine and coastal waters. The ASSETS was applied to evaluate the trophic status of the Changjiang (Yangtze) River estuary, one of the largest estuaries in the world. The following main results were obtained: (i) The estuarine export potential is "moderate susceptibility" due to the "moderate" dilution potential and "moderate" flushing potential; (ii) The overall human influence (OHI) index classified the impact of nutrients in the system as "high" due to the high level of nutrient discharge by the river which channels anthropogenic impacts in the catchments to the estuarine system; (iii) The overall eutrophic condition (OEC) in the estuary was classified into the "high" category due to frequent occurrence of nuisance and toxic algal blooms in the mixing and seawater zones; (iv) Since the nutrient loadings (e.g., DIN) in the river is expected to continue to increase in the near future following the population increase and rapid economic growth throughout the drainage basin, the nutrient-related symptoms in the estuary are likely to substantially worsen, which leads to the "worsen high" category for the definition of future outlook (DFO). The combinations of the three components (i.e., OHI, OEC, and DFO) lead to an overall grade as "bad" for the trophic status in the Changjiang River estuary.     

挪威海和格陵兰海海水DMS分布特征及影响因素研究

于2012年7—9月现场测定了北极挪威海和格陵兰海区域海水二甲基硫(DMS)及其前体物质二甲巯基丙酸内盐(DMSP,分溶解态DMSPd和颗粒态DMSPp)的含量,研究了其空间分布格局及其影响因素,探讨了表层海水DMS的生物周转和去除途径。结果表明,表层海水DMS、DMSPd和DMSPp的平均浓度分别为5.36nmol/L、15.63nmol/L和96.73nmol/L,受挪威海流和北极深层水影响,表层海水二甲基硫化物浓度呈现出由低纬度向高纬度海域递减的趋势。DMSPd和DMSPp浓度与Chl a浓度均有显著的相关性,说明浮游植物生物量是影响挪威海和格陵兰海二甲基硫化物生产的重要因素。表层海水DMS生物生产和消费速率平均值分别为18.19nmol/(L·d)、15.67nmol/(L·d)。DMS微生物周转时间变化范围为0.03~1.80d,平均值为0.49d,DMS海-气周转时间是微生物消费时间的90倍,说明夏季挪威海和格陵兰海表层海水中DMS微生物消费过程是比海-气扩散更具优势的去除机制。     

亚北极海区表层沉积物中多种金属离子的富集特征及影响因素

采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)对白令海北部、楚科奇海和加拿大海盆等亚北极海域表层沉积物中13种金属元素(Fe,Mn,Al,Co,Ni,Cu,Zn,Cd,Cr,Ba,Ag,Pb和U)的含量进行测定,结合富集系数(EF)和因子分析结果,探讨研究区的亚北极海域沉积物中各金属元素的可能影响因素。结果表明,在楚科奇海和加拿大海盆是Co,Ni,Cu,Zn,Cr,Ba,Ag,Fe,Mn,Al和Pb高值区,低值区大多出现在白令海北部;而U和Cd的高值区主要出现在楚科奇海北部,并表现出含量向加拿大海盆逐渐降低的趋势。EF分析结果显示:在目标海区的沉积物中Fe,Mn,Cu,Ag,Ba,Co,Ni和Pb未见富集;而Cr,Cd,Zn和U则表现出轻度富集。因子分析对于金属元素的聚类划分结果与通过EF计算对于金属元素富集程度的区分结果相吻合,因此Al,Mn,Co,Ni,Cu,Ag和Pb可能主要受到陆地岩石和土壤风化的影响;Cr,Cd和U主要受到陆源输入和人类活动影响,即人类活动是造成亚北极地区沉积物金属元素富集的重要原因;而Ba主要受生物活动影响;Fe和Zn不仅受自然来源和人为来源共同作用,还可能受到生物活动的影响。     

夏季白令海海水二甲亚砜的分布及影响因素

基于中国第7次北极科学考察白令海现场调查资料与数据,分析了2016年夏季白令海海水颗粒态(DMSOp)和溶解态二甲亚砜(DMSOd)浓度的空间变化特征及其影响因素。研究表明,夏季白令海二甲亚砜(DMSO)浓度高于全球多数大洋和近岸海域。夏季白令海DMSOd和DMSOp浓度空间变化相似。表层海水DMSOp浓度为6.47～169.40 nmol/L,平均值为(79.62±56.10) nmol/L;DMSOd浓度的变化范围是20.07～153.70 nmol/L,平均值为(72.67±39.20) nmol/L。平面分布上,白令海表层DMSO浓度由海盆区、中外陆架区至内陆架区依次降低;垂直分布上由表至底随深度增加而降低,表层DMSOd和DMSOp浓度高于55 nmol/L,底层低于25 nmol/L。海盆区DMSOd主要源于DMS氧化和浮游生物直接合成的DMSOp,海盆区深层水团DMSOd浓度主要受控于温度和盐度。中外陆架区表层暖水团DMSO浓度主要受控于温度,陆架冷水团DMSO浓度则受盐度影响较大。内陆架区陆架水团DMSOp浓度和阿拉斯加沿岸水团DMSOd浓度分别受温度和DMS光化学氧化影响。