印尼海啸区附近海域沉积物声速测量及声学特性分析

介绍了沉积物柱状样超声透射法测量方法和原理.对印尼海啸区附近海域沉积物柱状样进行了现场测量,通过测量数据的处理和分析,给出了沉积物的垂向声速剖面.讨论了声速与频率的关系,指出声速具有随频率的0.1次方增大的频散特性.分析沉积深度、结构以及生物扰动等方面的因素对声学测量结果的影响,结果表明海底地震引起的沉积物变迁、沉积物结构扰动、气体的混入等对声速的测量结果均产生影响.     

Spatial changes in a macrozoobenthic community along environmental gradients in a shallow brackish lagoon facing Sendai Bay, Japan

The spatial distribution, abundance, and assemblage structure of macrozoobenthos were examined at 45 stations in a brackish lagoon (Idoura Lagoon, Japan) to examine the animal–environmental relations in estuarine soft-bottom habitats. We found a total of 23 taxa; the polychaetes Heteromastus sp., Hediste spp., and Prionospio japonica and the isopod Cyathura muromiensis numerically dominated the community. Cluster analysis and one-way analysis of similarity (ANOSIM) identified seven groups of stations that had significantly different macrozoobenthic communities; these were subsequently consolidated into five habitat groups according to their association with environmental characteristics. Canonical correspondence analysis (CCA) showed that salinity, silt-clay content, and the oxidation–reduction potential (ORP) of the sediment strongly affected the macrozoobenthos distribution pattern in the lagoon, whereas other factors (e.g., relative elevation of the habitat and sediment organic content) had much weaker effects. Similarity percentages (SIMPER) procedures indicated that the polychaete Notomastus sp. and the bivalve Macoma contabulata were specific to habitats with low salinity and reduced mud, whereas the bivalve Nuttallia olivacea was specific to sandy bottoms. Heteromastus sp. and Hediste spp. achieved their highest densities in rather oxidized sediments. The acid-volatile sulfide (AVS) content in the sediment was suggested as another possible factor affecting macrozoobenthic density. Our results clearly demonstrate that macrozoobenthic assemblages in estuarine soft-bottoms have high spatial heterogeneity on a small scale (e.g., hundreds of meters) related to physical and chemical environmental changes. Our data also suggested the importance of sediment redox condition (e.g., ORP and AVS content) and sediment grain size as structuring factors in estuarine soft-bottom communities as well as the salinity in the habitat.     

The role of Coriolis in sandbank formation due to a headland/island system

Tidal flow past a headland was modelled and the resulting sandbank formation due to bedload transport by eddy systems was examined with particular emphasis on the role of Coriolis. The headland configuration was extended to the more complex case of a headland with a detached island and the role of Coriolis in sandbank formation was again examined. In the headland case, the contribution of Coriolis resulted in the expected change in bed level at the centre of the residual eddies (positive contribution for the cyclonic eddy and negative change for the anticyclonic eddy). In the headland/island case, the role of Coriolis in the resulting bed level change was a function of eddy shedding from the island, defined by the island wake parameter. When eddy shedding occurred, the inclusion of Coriolis had a large magnitude effect on creating flood/ebb sandbank asymmetry. When eddies remained attached to the island, Coriolis had a minor role in the magnitude of this asymmetry.     

杭州湾及其邻近海域表层沉积物的沉积环境分区及重金属污染特征分析

于2017年春季和2018年春季,分两个航次,在杭州湾及其邻近海域采集了表层沉积物样品,并对其粒度组成及重金属含量进行了测定。结果表明,研究区域表层沉积物的粒级组成以砂和粉砂为主,平均占比分别为38.0%和55.4%。根据粒级组成的区域分布特征,将研究区域分为长江河口现代沉积区(Ⅰ-1)、钱塘江河口现代沉积区(Ⅰ-2)、长江羽状锋面积聚区(Ⅱ-1)、长江次级锋面积聚区(Ⅱ-2)、岛屿风化影响区(Ⅲ)、残留砂混合沉积区(Ⅳ)等4大类6个亚区。通过比较不同区域重金属含量发现,总体分布趋势为Ⅱ-1区和Ⅱ-2区含量较高,Ⅰ-2区和Ⅳ区含量较低,Ⅰ-1区和Ⅳ区相对居中。单因子污染指数评价结果显示,Ⅱ-1区和Ⅱ-2区的Cu、Pb、Zn、As、Cd、Hg已呈现出污染态势,需引起关注;Cr则未呈现出污染态势。     

长江三角洲蓝图重绘的基础科学问题:进展与未来研究

在全球气候变化和人类活动影响加剧的背景下,作为河口海岸重要子系统的三角洲正在发生快速变化。长江三角洲地处长江入东海交汇处,是中国最重要的经济核心区之一,对邻近区域乃至整个长江经济带经济社会发展都起着重要作用。由于全球变暖、海面上升和强烈人类活动引发了三角洲系统状态转换,因此以往基于恒定系统状态而获得的有关长江三角洲的认识已不能满足未来需求,迫切需要对未来海面变化、极端事件、流域与河口工程影响下的三角洲物质循环条件、物理过程、地貌冲淤演化、源-汇格局调整等科学问题进行深入研究。在三角洲系统行为、未来演化趋势的预测能力建设中,应重视从海面到海底的综合立体观测系统的发展,以获取关键数据;基于三角洲系统的时、空演化特征,建立三角洲本征态和衍生态的谱系理论。未来需针对系统状态转换而调整原先的经济社会发展模式,以便保护自然资源、重建生态系统,更好地支撑长江经济带发展,重绘长江三角洲发展蓝图。     

黄河三角洲孤东近岸冲淤演变及其影响因素

为更好地了解近40年来孤东近岸的演变过程,以研究区剖面水深地形、Landsat影像和利津站水沙数据为数据源,采用遥感技术及数理统计法对研究区域岸线及面积变化进行监测计算,并分析1976—1986年、1986—1996年、1996—2002年、2002—2014年4个不同阶段的冲淤演变及影响因素。结果表明:(1)孤东近岸经历"强淤积-冲淤平衡-侵蚀-强侵蚀"4个阶段。孤东近岸海域由淤积向侵蚀转变始于1996年,且在2002—2014年间侵蚀最为严重,大部分近岸海域蚀深达到6～8 m,侵蚀最大深度超过8 m;(2)等深线变化时空差异明显,蚀退最先出现在北侧,且近岸5 m水深区域内冲淤变化较水深10 m内敏感;(3)研究区近岸侵蚀,离岸淤积,剖面冲淤平衡位置由CS19剖面的11 m水深变化到CS21剖面的5m水深;(4)黄河入海水沙的减少、河口人工改汊、孤东大堤建设和海洋动力作用都对孤东近岸的冲淤演变产生影响,维持研究区冲淤平衡的年均来沙阈值为3.78亿t/a。通过此来进一步探究孤东近岸演变进程,为孤东近岸防护提供科学指导。     

北部湾悬浮颗粒现场剖面测量与粒度分析

应用LISST-100现场激光粒度仪于2006年8月在北部湾首次进行了悬浮颗粒剖面测量,获得了整个垂直剖面的悬浮颗粒现场粒径分布、体积比和光衰减系数,并计算得到了垂直剖面的总浓度和各层的粒度参数及粒级组成。结果表明,悬浮颗粒自上而下均为双峰分布,只是表层的双峰位于5．57μm和34．4μm,中间层和底层的双峰位于34．4μm和129．4μm。悬浮颗粒体积比自上而下逐渐增大,到达底层时达到最大。光衰减系数的变化趋势与颗粒体积比非常相似,且二者存在很好的相关性,相关系数高达0．98。整个垂直剖面上,表层粒度较细,随着深度增加粒度逐渐变粗,到达底层时粒度最粗。悬浮体总体上正偏,峰态值较小,分选较差。粒度以砂为主,粉砂含量次之,不舍黏土。     

有机质对海底沉积物中粘土矿物X射线衍射分析结果的影响

X射线衍射法广泛应用于分析粘土矿物的含量和结晶特征,由于粘土矿物易与有机质结合形成有机-粘土复合体,是否去除有机质对分析结果有很大影响,实验结果表明影响最大的是伊-蒙混层矿物(含蒙脱石)和伊利石的含量,为得到可靠实验数据,必须重视对样品的前处理工作,对不同批次样品应该保持一致的处理程序。     

夏季浙江沿岸陆架区泥沙输运机制

基于2014年夏季浙江沿岸陆架区的水文、泥沙、底质沉积物等实测资料,运用物质通量分析方法和Gao-Collins粒径趋势分析法,探讨了泥沙的输运通量、输运方向、动力机制及净输运趋势。夏季,近岸含沙量规律性较强,由西至东逐渐降低,由南至北逐渐升高,且与潮流有非常好的对应关系,呈现出明显的潮周期变化特征。研究区净悬沙通量自岸向外海迅速变小,悬沙输运中平流输运占主导地位,其次是垂向净环流对悬沙输运的影响,近岸海域表现为向海输沙,30 m以深海域表现为东北向输沙,同时台湾暖流的屏障作用也影响了悬沙向海扩散。粒径趋势分析显示浙江沿岸陆架表层沉积物的长期输运机制为由东北向西南输运,在流系以及海底地形的影响下,中部海域出现粒径趋势较弱的沉积中心。而在夏季,悬浮泥沙主要为平行岸线向东北输运,估算每天进入研究海域的净悬浮泥沙约为1.9×106 t。     

南海北部和海南岛附近海域表层沉积物中有机质的分布和降解状态的差异

利用气相色谱法对南海北部和海南岛附近海域表层沉积物中正构烷烃(n-alkanes)和脂肪酸进行测定和分析,结合粒径、比表面积(specific surface area,SSA)、有机碳(OC%)、碳稳定同位素(δ~(13)C)等参数研究有机物来源和降解状态,并对其影响因素进行分析。研究结果表明:沉积物主要以粉砂为主,平均粒径分布范围在10.97—517.21μm之间,选取的16个站位的比表面积平均值为8.05m~2/g,最大值是S23站位的24.46m~2/g,最小值是S29站位的1.73m~2/g,OC%含量在0.15—1.18之间,δ~(13)C值为–23.05‰—–21.24‰。沉积物中正构烷烃碳链的分布范围是nC_(14)—nC_(33),低碳数峰群以nC_(16)、nC_(18)为主峰碳且具有偶碳数优势,高碳数峰群以nC_(29)为主峰碳。脂肪酸的碳数分布范围是nC_(14)—nC_(30),低碳数单峰型分布,短链饱和脂肪酸(short chain saturated fatty acids,SCSFA)和单不饱和脂肪酸(monounsaturated fatty acids,MUFA)的含量占总脂肪酸含量的70%以上,长链饱和脂肪酸(long chain saturated fatty acids,LCSFA)的含量不到10%,据此说明这两个区域有机质均以海源输入为主。在有机物保存和降解方面,海南岛附近海域有机质载荷(OC/SSA)和δ~(13)C之间的正相关,表现了良好的陆源和海源的有机物更替,但是珠江口附近海域系列样品却未见相似过程。不仅在物源更替方面,在有机质降解特征上珠江口附近海域中的有机物与海南岛附近海域和南海陆架深水区也有很大的差别。海南岛附近海域和南海陆架深水区有机质的降解符合一般规律,随着水深的增加降解程度逐渐变大,然而珠江口附近海域随着水深的增加有机质却越来越"新鲜"。结合前人对珠江口附近海域黏土矿物组成的研究,本文认为珠江口附近海域沉积物中有机质之所以会出现上述"异常"可能是因为该研究区域黏土矿物对有机质选择性吸附所导致。