海底底质声学原位测量电路控制系统研究

介绍了一种液压驱动贯入式海底沉积声学原位测量系统的电路控制单元的研究实现过程,以及该控制单元在南海北部海底沉积声学调查中的应用。该电路控制单元以Cortex-A8处理器为核心,集成大容量FLASH存储器,与单片机接口控制板进行串口通讯,实现对声学发射采集单元和机械液压贯入单元的可视化控制和监测。基于该电路控制单元,海底底质声学原位测量系统兼具自容式和在线式两种工作模式,可自容记录或实时采集声学原位测量单元在海底的工作状态数据、海底沉积物声速和声衰减系数等声学特性数据。该声学原位测量系统的实验室联调及南海海试结果表明,使用该电路控制单元对海底底质声学测量过程的监测与控制是有效的,对精确获取海底底质的原位声学特性有重要作用,可以促进海底底质声学原位测量系统的产品化。     

STPIR和MW组合的北斗三频周跳探测与修复

针对载波相位观测值中出现周跳的问题及北斗卫星导航系统全星座播发三频信号的现状,提出一种三频相位电离层残差二阶历元差分(STPIR)的算法,克服了传统电离层残差法受观测数据采样间隔影响较大的问题,联合MW组合观测量进行周跳探测又可避免各自的探测盲区。两种组合观测量均很好地削弱了电离层延迟项的影响,联立方程组进行周跳求解时,直接取整即可得到周跳值。通过北斗三频实测数据验证,提出的组合方法在观测数据采样间隔较大时,可以准确探测出所有周跳,并有效修复。     

潮河口邻近海域氨基脲污染现状调查研究

采用超高效液相色谱-串联质谱法,对山东东营潮河入海口邻近海域海水、沉积物及贝类体内氨基脲污染状况进行了调查研究。结果表明,潮河入海口邻近海域海水中氨基脲的浓度为0.18—70.6μg/L,沉积物中浓度为0.26—18.9μg/kg,生物体内含量为0.82—6.46μg/kg,与作者调查的其它海域相比,污染最为严重。氨基脲在潮河口邻近海域海水、沉积物和生物体内浓度都沿潮河向下呈放射性递减分布,说明潮河是污染的主要来源。本研究同时对不同品种生物体对氨基脲富集差异进行了比较,发现不同品种生物体对氨基脲的富集能力不尽相同。     

连云港近岸海域沉积物中重金属污染来源及生态评价

采用等离子体发射光谱法、冷原子吸收法、原子荧光光谱法及灼烧法测定了连云港海州湾近岸表层沉积物中重金属和有机质的含量,利用主成分分析法(Principal Component Analysis,PCA)研究了沉积物中重金属的来源,发现前3个主成分的贡献率分别为54.21%、19.04%、16.37%,表明重金属主要有3个来源:工业和生活污水排放、农业灌溉水的排放、有机质降解。以PCA计算结果为基础应用海洋沉积物污染指数(Marine sediment pollution index,MSPI)和平均沉积物质量标准商数(Mean sediment quality guideline quotient,SQG-Q)评价了沉积物中重金属的污染状况及对生物的潜在影响。结果发现,海州湾近岸海区沉积物质量污染严重(MSPI值在60到80之间),排污口海区的沉积物污染最为严重(MSPI值大于80),连云港近岸海域沉积物对生物的负影响潜力为中度水平(0.1SQG-Q1)。     

南海东北部海底沉积物波的形态、粒度特征及物源、成因分析

在南海东北部广泛发育沉积物波。通过高分辨率多波束数据、地震剖面以及重力柱状样,对沉积物波的形态特征、粒度特征、物源以及形成机制进行了分析。研究表明大致以台湾浅滩南海底峡谷为界,北侧为近北东向展布,南侧为近南北向展布。对其分布规律、地貌和形态特征及重力柱状样粒度分析表明这些沉积物波为浊流成因。沉积物波的发育与新生代晚期研究区的构造活动密切相关,自距今6.5 Ma以来台湾造山运动使台湾岛强烈抬升剥蚀,这些剥蚀物为研究区提供了大量的陆源物质,而在南海东北部陆坡区大量发育的峡谷-冲沟系统为陆缘物质向下陆坡的输送提供了良好的通道。研究区西侧的东沙隆起长期处于抬升剥蚀状态,这种抬升剥蚀也为研究区沉积物波的发育提供了部分物源。随着坡度的减缓,浊流沉积物开始堆积,在台湾浅滩南海底峡谷的北侧形成了展布方向与冲沟垂直的沉积物波,而在南侧由于台湾浅滩南海底峡谷发生转向,浊流从水道中漫溢出来,沉积物堆积下来,形成了与原先水道近于垂直的近南北向的沉积物波。     

深圳海域弧菌种类组成、数量分布及其与环境因子的关系研究

研究了深圳海域2008年4月、9月的水体弧菌数量、种类组成及其分布,探讨了弧菌总数及各优势类群的数量分布与环境因子间的相关关系。结果表明:弧菌总数分布具有季节性,东部海域春季(4月)的弧菌数量高于秋季(9月)的,其均值分别为1.50×104,8.89×102CFU/cm3;在西部海域秋季的略高于春季的,其均值分别为5.09×102,2.66×102CFU/cm3;弧菌数量最高值出现在大亚湾(4.40×104CFU/cm3)。弧菌的优势类群具有季节性分布特征:春季特有的优势类群有Vibrio gigantis类似种和V.splendidus类似种,秋季特有的优势类群有V.natriegens类似种;V.alginolyticus类似种是两个季节共有的优势类群,其数量春季高于秋季的。弧菌种类、数量与海水温度、盐度及细菌总数、Chl-a等环境因子有一定的相关性,其中盐度为弧菌种类及数量分布的主要影响因子。     

深海沉积物分类与命名的参数指标和主成分分析

对于南海中部(118个表层沉积物样,水深82~4 420 m)、东部(106个表层沉积物样,水深700~4 508 m)海域的表层沉积物的粒度资料按小于200 m,200~2 000 m,大于2 000 m水深段对水深、平均粒径、黏土含量进行统计分析,结果表明从陆架到陆坡再到深海,平均粒径和黏土含量随水深增加呈非常有规律的变化;把大于2 000 m水深区域再细分为大于2 500 m,大于3 000 m,大于3 500 m,结果表明平均粒径和黏土含量随水深增加几乎无变化,在南海中部水深大于2 000 m海域平均粒径为3.39~3.54μm,黏土平均含量为54.91%~55.47%;在南海东部水深大于2 000 m海域平均粒径为3.25~3.37μm,黏土平均含量为53.91%~54.56%。研究表明2 000 m水深具有划分深海沉积物的指示意义。南海中部水深大于2 000 m海域黏土平均含量为55.19%,平均粒径为3.39μm;在南海东部水深大于2 000 m海域黏土平均含量为53.91%,平均粒径为3.37μm;在南海中部、东部水深大于2 000 m海域平均粒径均小于4μm,黏土平均含量均大于50%,表明深海沉积物粒度特征是平均粒径小于4μm和黏土平均含量大于50%。黏土含量是非生物组分的代表和划分深海沉积物类型的一个独立参数,钙质生物和硅质生物组分是另外两个独立参数。南海东部海域表层沉积物中55种元素总含量为47.50%,硅、铝、钛、钠、钾、磷、钙、镁、铁、锰十种主元素含量为47.03%,其他45种元素含量为0.47%,虽然沉积物来源复杂、成因不同,但沉积物化学主成分并不复杂,主要由前10种主元素和氧元素组成。沉积物主元素铝、钙、硅分别富集于黏土、钙质沉积、硅质沉积中。通过建立沉积物生源组分与碳酸钙、三氧化二铝、二氧化硅的量化关系,可把碳酸钙、生物二氧化硅作为钙质生物和硅质生物的两个替代参数。     

台湾海峡西南部海域春季悬浮体及沉积物来源与输运机制

台湾海峡作为连接东海和南海的重要通道,其悬浮体和沉积物的来源和输运格局非常复杂。2005年4~5月利用带有浊度传感器和荧光传感器的SD204型CTD对台湾海峡西南部海域627个站位的悬浮体特性进行了综合调查,并采集了底层沉积物。在室内分别利用英国Marlvern公司生产的Mastersizer 2000型激光粒度仪和德国ELEMENTOR公司生产的ELEMENTOR varioELIII型元素分析仪对表层沉积物进行了粒度分析和沉积物碳、氮含量测定,结果表明,台湾海峡西南部海域春季受粤东沿岸流、韩江冲淡水、九龙江冲淡水及台湾海峡混合水影响,其中粤东沿岸流在向北输运过程中影响强度逐渐减弱,韩江冲淡水影响范围较大,并且在西南季风的控制下向东北方向输运;长时间尺度的沉积物输运格局表明,近岸沉积物由岸向海输运,远海地区沉积物由海向岸输运,并且在汕尾南部海域、南澳岛东南部海域形成了沉积物的汇聚区,沉积物以陆源为主;表层沉积物的输运过程受控于区域内水团、悬浮体分布及运动格局;在春季上升流形成早期尽管叶绿素荧光值相对较低,但其对表层沉积物的输运过程起着非常重要的控制作用。     

现代黄河三角洲沉积层压实下沉的计算分析

1855年以来形成的厚度为15 m的现代黄河三角洲分流叶瓣在遭废弃后的最近30 a内的沉积压实幅度为2.28～3.87 m,年平均压实量达0.1 m,其中黏土质粉砂被压实了25.8%,粉砂沉积地层被压实了15.2%,黏土质粉砂的沉积压实量是粉砂沉积压实量的1.7倍,在此期间基本上完成了三角洲压实下沉过程。下伏沉积地层的压缩量有限,不同沉积年代的沉积压实下沉量相差小,如厚度为20～30 m的沉积压实量仅有0.2～0.28 m,其中黏土质粉砂被压实了0.91%,粉砂被压实了1.19%,沉积地层平均被压实了1%。无论是黏土质粉砂还是粉砂,孔隙度与沉积地层深度呈负指数函数关系,黏粒含量愈高,孔隙水则愈难以排出,覆盖在下伏沉积地层上面的表层沉积物对压实下沉贡献愈大。     

Spatial and temporal distributions of nitrogen, phosphorus and heavy metals in the intertidal sediment of the Chang jiang River Estuary in China

Spatial and temporal distributions of nutrients (N and P) and heavy metals (Cu, Zn, Pb and Cd) in the intertidal sediments at Dongtan wetland of the Changjiang River (Yangtze River) Estuary were examined by laying one transect running seaward to landward during January, April, June, August and October of 2005. Total nitrogen (TN) and heavy metal concentrations in the intertidal sediment showed an increasing trend from open bare °at to the high marsh, with the maximum concentrations in the high marsh and the minimum values in open bare °at. In contrast, sediment total phosphorus (TP) concentrations changed little among sampling sites. One-way ANOVA found that there were signiˉcantly temporal variations of nutrients and heavy metals concentrations in the intertidal sediment (P <0.05). The concentrations of heavy metals generally showed an increasing trend from January to October. As compared with other large estuaries, heavy metal contamination in the intertidal sediment of the Changjiang River Estuary was relatively low.