中国近海生态环境变化的同位素示踪研究

同位素在确定物质来源、指示生物地球化学循环路径、定量生物地球化学过程速率等方面具有独特的优势,本文以近海生态环境变化研究中常用的稳定同位素（13C、15N、18O）和放射性核素（14C、234Th、232Th、230Th、228Th、210Po、210Pb、137Cs、226Ra、228Ra、224Ra、223Ra）为对象,介绍它们在揭示海洋有机质来源、食物网结构、水体缺氧机制、氮循环过程、颗粒动力学、海底地下水输入、有机地球化学过程、沉积年代学等方面的应用,侧重于总结我国近海生态环境研究中同位素示踪取得的进展。伴随着我国经济的发展,近百年来我国近海生态环境也发生了明显的变化,基于同位素示踪揭示的近海富营养化和沉积环境的演变规律表明,我国近海生态环境自20世纪50年代起经历持续的变化,特别是在过去20~30年时间里,近海生态环境的变化尤为剧烈,反映出人类活动是我国近海生态环境变化的主要驱动力。未来需要通过发展新的同位素技术及拓展更广泛的应用,围绕近海海洋生态环境变化的突出问题,重点揭示近海生态环境变化的响应特征、变化速率和作用机制,从而系统地掌握近海生态环境的时空变化规律。     

南海冬季之西边界流：1998年2月的水文结构与体积输运

The unique survey in December 1998 mapped the entire western boundary area of the South China Sea(SCS),which reveals the three-dimensional structure and huge volume transport of the swift and narrow winter western boundary current of the SCS(SCSwwbc) in full scale. The current is found to flow all the way from the shelf edge off Hong Kong to the Sunda Shelf with a width around 100 km and a vertical scale of about 400 m. It appears to be the strongest off the Indo-China Peninsula, where its volume transport reached over 20×10~6 m~3/s. The current is weaker upstream in the northern SCS to the west of Hong Kong. A Kuroshio loop or detached eddy intruded through the Luzon Strait is observed farther east where the SCSwwbc no more exists. The results suggest that during the survey the SCSwwbc was fed primarily by the interior recirculation of the SCS rather than by the"branching" of the Kuroshio from the Luzon Strait as indicated by surface drifters, which is likely a near-surface phenomenon and only contributes a minor part to the total transport of the SCSwwbc. Several topics related to the SCSwwbc are also discussed.     

东海PN断面透明胞外聚合颗粒物分布特征及来源研究

透明胞外聚合颗粒物（TEP）是凝聚网的重要组成部分甚至核心,在微尺度范围上形成了水环境结构的重要梯度,对于元素地球化学生物循环、碳沉降以及食物网有着举足轻重的作用。本文研究了东海典型断面PN透明胞外聚合颗粒物的分布特征及来源。结果表明:东海典型断面PN透明胞外聚合颗粒物含量介于28~376 μg Xeq./L之间,平均值为（115±67）μg Xeq./L;呈现出明显的夏季 > 冬季 > 秋季 > 春季的季节变化特征以及近岸 > 外海和底层 > 表层的分布趋势。通过对比透明胞外聚合颗粒物分布趋势和硅藻、甲藻分布趋势以及统计分析得出,东海典型断面PN透明胞外聚合颗粒物主要来源于硅藻,甲藻贡献不大;而外海TEP的来源可能主要由超微型浮游植物贡献。     

利用多源高度计资料提取南海低模态内潮能量

吕宋海峡由于剧烈变化的地形成为内潮产生的源地,内潮是海洋混合的重要原因。为了认知南海的内潮能通量分布,对南海的内潮有更好的理解,本文利用21世纪以来发射的多颗高度计卫星:J2、J1T、GFO以及EN,提取了吕宋海峡附近内潮的能通量。研究使用了调和分析和高通滤波等方法来提取第一模态内潮,主要提取K_1,K_2,M_2,N_2,O_1,P_1,Q_1和S_2八个分潮。同时结合WOA数据对能通量进行计算。结果表明,目标区域潮汐以全日分潮为主,所选区域的全日分潮中K_1所占比例最大;半日分潮中M_2分潮最强,而内潮的能通量则是M_2分潮所占最大,在吕宋海峡区域M_2能通量为6.45GW。内潮主要产生在地形变化剧烈的地方,海域的大部分地区内潮能量很小。在吕宋海峡中部,全日分潮能通量要小于南部地区,而半日分潮则有较大值。     

东海陆架外缘区构造特征及其成因机制

东海陆架边缘的构造特征记录了有关冲绳海槽张裂过程的关键信息,对于进一步理解海槽的形成演化以及弧后张裂与弧-陆碰撞之间的相互作用至关重要。本文基于多道地震和重磁资料,分析了东海陆架边缘的地形和构造特征,并对冲绳海槽早期张裂过程、北西向断裂带的分隔控制作用、钓鱼岛隆起带南北构造差异和冲绳海槽的向西前展等问题进行了探讨。结果表明,冲绳海槽西侧陆坡存在的分段性,各分段在地形地貌、地层展布和构造特征等方面的不同,体现了其构造演化和现今构造活动性的差异。冲绳海槽中—北段的张裂始于陆架前缘坳陷,在晚中新世向东扩展至整个海槽,晚中新世至今以分散式张裂为主。北西向断裂带对东海陆架边缘不同分段的构造特征和构造活动起到了分隔控制和转换协调作用,控制了不同类型陆坡的形成和发育。受冲绳海槽在全宽度上向西前展的影响,钓鱼岛隆起带南段的基底隆起及其支撑的陆架边缘发生了破坏和沉降,形成基底起伏较大、地形崎岖不平的陆坡。     

东太平洋海隆13°N表层含金属沉积物物质组成与元素赋存状态

为了解不同类型含金属沉积物在物质组成和元素赋存状态的差异,对东太平洋海隆13°N洋中脊两侧表层含金属沉积物(站号:E271和E53)进行了矿物学、地球化学分析,顺序提取实验,并与前人对轴部表层沉积物(站号:17A-EPR-TVG1)的研究结果作了对比分析。研究结果表明, E271和E53是远端含金属沉积物,由非浮力热液羽状流中颗粒物沉降所形成的;17A-EPR-TVG1沉积物是近喷口含金属沉积物,由黑烟囱或者热液硫化物丘状体崩塌、堆积,或者由热液羽状流中Fe-Mn氧化物和硫化物快速沉淀而形成的,近喷口沉积物比远端沉积物更富集Fe、Cu和Zn等元素。元素在两种含金属沉积物中的赋存状态基本相同,除了Fe,Cu,Zn,Mo和稀土元素(REE)等元素在远端沉积物中主要存在于Fe-Mn氧化物相,在近喷口沉积物中主要在残留相中。远端沉积物中REE页岩标准化配分模式与海水相似,表明REE主要来自海水,而近喷口沉积物中REE配分模式与热液流体相似,说明REE以高温热液流体来源为主。相关研究结果加深了对热液沉积作用研究的认识。     

Estimation and prediction of plastic waste annual input into the sea from China

Marine plastic debris has been a pervasive issue since the last century, and research on its sources and fates plays a vital role in the establishment of mitigation measures. However, data on the quantity of plastic waste that enters the sea on a certain timescale remain largely unavailable in China. Here, we established a model using material flow analysis method based on life cycle assessment to follow plastic product from primary plastic to plastic waste with statistical data and monitoring data from accurate sources. This model can be used to estimate and forecast the annual input of plastic waste into the sea from China until 2020. In 2011, 0.547 3–0.751 5 million tons of plastic waste entered the seas in China, with a growth rate of 4.55% per year until 2017. And the amount will decrease to0.257 1 to 0.353 1 million tons in 2020 under the influence of governmental management. The amount of plastic waste discharged from coastal areas calculated in this study was much larger than that from river, thus it is suggested to strengthen the governance and control of plastic waste in coastal fishery activities in China in order to reduce the amount of marine plastic waste input.     

南海北部东沙天然气水合物区浮游植物生物量和生产力粒级结构特征及其环境影响分析

本文讨论了2013年5月南海东沙天然气水合物区浮游植物生物量和生产力粒级结构特征及其环境影响因素。结果表明,研究海域表现出典型的低营养盐、低叶绿素a、低生产力特征,浮游植物叶绿素a和初级生产力具有明显的次表层最大值现象。东沙海域生物量和初级生产力粒级结构差异性显著,从生物量和生产力贡献度来看,表现为微微型浮游植物> 微型浮游植物> 小型浮游植物。生物量的垂直分布结果表明,春季不同粒级类群浮游植物在真光层内的分布存在明显不同,比如小型浮游植物在真光层内分布较均匀;微型浮游植物则主要分布于近表层或真光层中部,而微微型浮游植物则主要分布于真光层中部和底部。微微型浮游植物在纬度较低的热带贫营养海区之所以能够占主导优势,最主要的原因是其极小的细胞体积和较大的表面积使其有利于营养竞争。相关性分析表明,南海东沙浮游植物各粒级生物量与温度、pH显著正相关,与硅酸盐、磷酸盐显著负相关;浮游植物各粒级生产力与温度显著正相关,与盐度、磷酸盐显著负相关。磷酸盐含量是影响东沙海域浮游植物粒级结构差异的重要因素之一,同时,光辐照度和水体的真光层深度对东沙天然气水合物区不同粒径浮游植物的垂直分布起着更为重要的调控作用。     

黄东海刺尖锥虫属(多毛纲,锥头虫科)一新种

本文描述了于1959年采自中国黄海和东海锥头虫科刺尖锥虫属一新种——中国刺尖锥虫Leodamas sinensis sp.nov.。本文详细描述了该物种的形态特征及与近似种的区别,并编制了刺尖锥虫属Leodamas Kinberg,1866物种检索表。     

Rare earth elements and yttrium in ferromanganese deposits from the South China Sea: distribution, composition and resource considerations

Ferromanganese nodules and crusts contain relatively high concentration of rare earth elements(REE) and yttrium(REY),with a growing interest in exploitation as an alternative to land-based REY resources.On the basis of comprehensive geochemical approach,the abundance and distribution of REY in the ferromanganese nodules from the South China Sea are analyzed.The results indicate that the REY contents in ferromanganese deposits show a clear geographic regularity.Total REY contents range from 69.1×10~(–6) to 2 919.4×10~(–6),with an average value of 1 459.5×10~(–6).Especially,the enrichment rate of Ce content is high,accounting for almost 60% of the total REY.This REE enrichment is controlled mainly by the sorption of ferromanganese oxides and clay minerals in the nodules and crusts.Moreover,the total REY are higher in ferromanganese deposits of hydrogenous origin than of diagenetic origin.Finally,Light REE(LREE) and heavy REE(HREE) oxides of the ferromanganese deposits in the study area can be classified into four grades: non-enriched type,weakly enriched type,enriched type,and extremely enriched type.According to the classification criteria of rare earth resources,the Xisha and Zhongsha platform-central deep basin areas show a great potential for these rare earth metals.