基于水淘选分级的长江口及邻近海域表层沉积物中磷的形态分布和迁移转化

磷是一种重要的生源要素,在河口、边缘海的初级生产中发挥重要作用,了解沉积物中磷的形态分布和迁移转化有助于深入了解该区域生态系统动力学。于2013年3月在长江口及邻近海域采集了表层沉积物样品,利用水淘选方法对沉积物进行了分级,并采用化学连续提取法分析了未分级和分级沉积物样品中的6种磷形态含量:可交换态磷、活性有机磷、铁结合态磷、自生磷灰石磷、碎屑磷和难分解有机磷,讨论了该区域沉积物中磷的形态分布、选择性输运过程和迁移转化。沉积物中总磷含量在14.0~18.4 μmol/g,其中碎屑磷是其主要成分,占54.5%,其次是有机磷和难分解有机磷,分别占到15.1%和13.1%。不同粒级沉积物中磷形态含量不同,可交换态磷、活性有机磷、铁结合态磷、自生磷灰石磷和难分解有机磷随粒级增加含量逐渐降低,而碎屑磷主要集中在粗粒级（大于32 μm）沉积物中。基于各粒级磷形态的质量分布,发现小于32 μm粒级的沉积物中各磷形态含量从长江口向浙闽沿岸逐渐增加,向外海方向逐渐减小,而大于32 μm沉积物的变化趋势与此相反,体现了不同形态磷的选择性输运。随粒径增大,总有机碳对有机磷比值（TOC/Or-P）先降低后升高,在大粒级沉积物中,TOC/Or-P比值较高主要是因为陆源有机碳贡献较高,而在小粒级沉积物中,主要是由于有机磷的迁移和转化更为活跃,体现了细颗粒物中有机磷相对有机碳的优先分解。本研究表明,从分级的角度可以对河口、边缘海的磷循环有一个更全面的认识。     

海水电沉积作用碳酸钙结晶与珊瑚骨骼晶体的比较

电沉积促进珊瑚生长和岸礁修复技术是国际上常采用的生态修复方法,但电沉积技术中电流条件与沉积晶体之间的关系却鲜有研究,关于其形成的电沉积物的晶体结构的报道更是少有。本文探索了在不同电流密度的条件下海水形成碳酸钙晶体的特点,并与珊瑚骨骼晶体进行了对比。本实验设置了300、600、900和1200 m A/m2四组电流密度,在海水中进行5 d电沉积反应,实验后称量了阴极上形成的电沉积物质量,用扫描电子显微镜和X-射线衍射分析了电沉积物中晶体特点并与珊瑚骨骼进行了比较。结果发现,随着电流密度增大,电沉积物质量增加,电流密度为600 m A/m2条件下电沉积物形成的速率与南海的滨珊瑚的生长速率相当。在各个电流密度梯度条件下形成的晶体均与珊瑚骨骼的晶体结构相似。较低电流密度下电沉积物中碳酸钙比例较高。其中,在电流密度为600 m A/m2的条件下,形成的沉积物碳酸钙文石比例最高,和珊瑚骨骼晶体最为接近。本研究为促珊瑚生长的电沉积技术提供了基础数据和理论。     

长江口及其邻近海域表层沉积物粒径及生源要素分布特征

针对2015年长江口及其邻近海域所采集的43个表层沉积物样品,通过粒径分析以及生物硅(BSi)、总有机碳(TOC)和总氮(TN)等生源要素参数的测定,系统探讨了长江口表层沉积物粒径及生源要素的时空分布特征以及各要素的相互关系。结果表明:(1)长江口及其邻近海域表层沉积物组成以黏土质粉砂、粉砂质砂和砂为主。研究区域内,粒径组成呈现明显的"南细、北粗,近岸细、离岸粗"的分布特征,长江口及浙江近岸泥质区的表层沉积物粒度最细,中值粒径(Φ)在5以上;(2)调查海域表层沉积物中BSi含量在0.22%~1.82%之间,沉积物中粉砂、黏土含量及平均粒径(Φ)均与BSi含量呈显著正相关(P0.01),黏土矿物和粉砂较多的细颗粒沉积物更易累计和保存BSi;(3)TOC和TN的含量分别在0.04%~1.17%和0.01%~0.26%之间,其分布特征与沉积物中值粒径(Φ)和BSi的分布也有明显的正相关性,说明细颗粒沉积物更有利于有机质保存,表层沉积物中的硅藻可能是有机物的来源之一。     

海洋纹层硅藻席古海洋学与生物地球化学研究进展

海洋大型硅藻的勃发及其在海底的纹层硅藻席沉积代表大规模的有机碳和生物硅输出通量,该生物堆积事件或过程对海洋酸化和全球变暖产生负反馈,因而在气候变化中的地位不容小觑。本文在融入作者研究成果的基础上总结了国内外关于海洋纹层硅藻席的研究现状,认为大型硅藻勃发不能直接和上涌活动相关联,在热带海区一般与成层化相关,在亚热带海区总体上与锋面作用相关。大型硅藻勃发时,表层水不一定贫养,也可以是富养的,也不总是需要借助浮力下沉到营养跃层吸收营养物,可直接吸收海洋表层中的营养物(如风尘溶解来源的硅酸)。大型硅藻通过高的初级生产力吸收大气中的CO_2,尔后在海洋深部降解形成的CO_2在海洋成层化条件下以巨大"呼吸CO_2库"得以封存,代表促使冰期大气pCO_2降低的一种重要机制。海洋纹层硅藻席的保存环境由多种因素制约,可以是氧化的也可以是亚氧化的,因而对用纹层沉积物来指示缺氧底层水条件应持谨慎态度。另外,提出了解释大型硅藻勃发和硅藻席形成机制的新模式"风尘触发硅藻席沉积",极大地促进了硅藻席沉积成因谜团的解决。最后,指出了目前海洋纹层硅藻席研究中存在的问题并阐述了未来可以开展的研究方向。     

基于PXRF的西南印度洋脊硫化物表层沉积物地球化学找矿研究

海底热液喷发形成的热液羽状流中富含成矿物质,并沉淀在距离热液喷口不等的范围内。对西南印度洋中脊热液喷口附近、距离喷口中等距离、远离喷口的六个表层沉积物样品开展了不同粒度沉积物的便携式XRF（PXRF）分析。结果表明,PXRF可以有效获得的洋中脊钙质沉积物中成矿元素的富集特征。>40目的沉积物样品具有较高的Cu、Zn、Fe、Mn等元素含量,40目以下沉积物中则相对稳定,可能与粗粒沉积物中玄武岩碎屑/玻璃含量较高有关,与镜下鉴定结果一致。以热液喷口为中心,表层沉积物中表现出Cu、Zn、As、Fe、Mn的元素分带,靠近喷口的沉积物中具有较高的成矿元素的含量,并具有较高的Cu/Fe、Zn/Fe比值或者Cu/Mn与Zn/Mn比值。上述结论表明,洋中脊沉积物中成矿元素的含量主要受与喷口的距离的影响,而与粒度的关系不大,洋中脊沉积物地球化学找矿应采用40目以下粒径沉积物作为分析样品。通过PXRF获得的Cu、Zn、As、Fe、Mn等元素含量及其比值特征可以作为海底多金属硫化物沉积物地球化学找矿的指标,该方法满足快速有效识别洋中脊沉积物中地球化学异常的要求。     

渤海表层沉积物中的生物硅

采用0.1 mol/L HCl和1%Na2CO3两步连续提取法,对103个渤海表层沉积物样品的生物硅含量进行了分析,结果表明,渤海表层沉积物中生物硅含量范围为7.3~54.7 g/kg,均值31.5 g/kg,高于其他相关调查,原因可能是由于采用0.1 mol/L HCl提取过程中,破坏了生物硅表面的金属氧化膜。对沉积物生物硅含量的空间分布表征显示,莱州湾是沉积物生物硅的低值区、而渤海湾与辽东湾之间的河北沿岸海域是相对高值区,初步认为是陆源营养物质的输入与黄河泥沙长期不断输入干扰沉积环境的稳定性,造成了该海域表层沉积物生物硅分布差异。主成分分析显示,生物硅含量与沉积物黏粒含量、细粉砂、有机氮、有机碳的含量均呈极显著正相关(P0.01),进一步证实沉积物粒度特征和营养环境对生物硅积累的影响。     

环境因子对菲在黄河口沉积物上吸附的影响

为研究多环芳烃从河口到近海的环境归趋行为与生态风险,考察了沉积物质量浓度、溶解性有机质、温度、盐度4种典型环境因子对菲在黄河口沉积物上吸附的影响,比较了黄河口与近海两种沉积物对菲的吸附性能。研究结果表明,沉积物质量浓度越低,单位质量颗粒物的菲吸附量越高;共存的溶解性有机质对菲的吸附具有增促作用,且腐殖酸比黄腐酸的作用更显著;温度的升高不利于菲的吸附,而盐度的增加有利于菲的吸附。菲在沉积物上的吸附是分配作用与表面吸附两种行为的耦合,其中黄河口沉积物以表面吸附为主,而近海沉积物以分配作用为主。近海沉积物菲吸附量显著高于黄河口沉积物菲吸附量。基于此,菲从河口到近海的迁移过程中,更易于在沉积物表面发生吸附沉降,从而可能降低水相中的生态危害,但对近海底栖生物具有潜在的健康生态风险。     

海底边界层溶解氧通量原位观测技术方法研究

海底边界层是溶质和悬浮颗粒物在海床与水体间交换的重要场所,也是沉积物质的主要成岩作用区,对海洋、湖泊有着重要的生物、化学、地质学意义。底栖溶解氧消耗速率是评估早期碳矿化作用的重要指示剂,也是研究元素循环周转的重要指标。溶解氧通量原位监测技术是获取底栖溶解氧消耗速率、了解化学物质输运机制,进而研究底栖生态系统、环境污染影响、生物地球化学进程的重要手段。针对传统溶解氧观测方法在效率和准确度上的局限性,介绍了目前底边界层原位氧通量测量技术的发展现状,对包括底栖培养室、微电极剖面、涡动相关技术和平面光极系统在内的观测特点进行了对比分析,讨论了各自的不足与局限,提出了今后需要关注的改进方向。     

广东近岸海域矿物特征指数分布及指示意义CSCD

在从"源"到"汇"的沉积物输运过程中,近岸海域由于接近沉积物的源头,沉积物的物质组成相似程度较高,沉积动力环境复杂,难以用元素化学和矿物组成特征等方法区分沉积物的分布规律和控制因素。通过分析珠江口及其周边海域表层沉积物的碎屑矿物含量及特征指数发现,成分成熟度和物源区指数的分布特征主要受物源组分的影响,而ZTR指数的分布特征能够明显体现出水动力条件的分选作用对沉积物分布的影响;重矿物分异指数对海域内的水动力变化趋势的反映最敏锐。由此可见,在物源组成相似程度较高的近岸海域,碎屑矿物的特征指数分析能够作为一种反映物源相似程度较高的近岸海域内沉积物的分布规律及其影响因素的分析方法。     

渭河宝鸡市区段河床沉积物磁性特征分析

利用环境磁学的方法可以有效地示踪河流沉积物的物源,对渭河宝鸡市区段干流及其支流河床沉积物全面系统的磁学特征分析表明：渭河干流和支流沉积物的磁性矿物含量总体相对较高,磁性矿物类型主要以亚铁磁性矿物磁铁矿和磁赤铁矿为主,同时存在不完全反铁磁性矿物赤铁矿,磁晶粒以PSD（假单畴）和MD（多畴）颗粒为主。渭河干流沉积物的磁性特征在空间上表现出了一定的差异,根据χ_ARM/χ（非磁滞剩磁磁化率/磁化率）值的变化规律将渭河宝鸡市区段沉积物的来源分成了两段,第一段从宝鸡峡到神龙大桥,沉积物χ_ARM/χ 值逐渐减小,磁性颗粒逐渐变粗;第二段从神龙大桥到千河入渭口,沉积物χ_ARM/χ 值逐渐增大,沉积物的颗粒呈现出由粗变细的特征,指示了渭河宝鸡市区段河流沉积物存在一定的物源差异,渭河宝鸡市区段干流沉积物的物质来源主要以上游携带为主导,从神龙大桥向下游,支流对河床沉积物具有一定的贡献,北岸比南岸流域贡献的物质相对较多。