河口水华区溶解有机碳行为与机制初探

浮游植物生长与固碳之间存在紧密的联系,相关机制的研究有助于更好了解海洋碳循环的过程。一般认为,水华发生时由于浮游植物大量繁殖,溶解有机碳（dissolved organic carbon,DOC,采用高温燃烧法测定）相应增加,然而,现场调查发现,长江口和珠江口夏季中高盐度（盐度10~30）水华区DOC浓度与非水华区相近,水华区总有机碳（total organic carbon,TOC）浓度较非水华区显著增加,其中,长江口水华区TOC比DOC增加60~140 μmol/L,珠江口水华区TOC较DOC高出~110 μmol/L以上,显示固碳主要以颗粒有机碳（particulate organic carbon,POC）存在。培养结果表明藻菌混合培养条件下DOC增加只占固碳~10%（即固碳的~90%为POC）,相反,无菌培养条件下DOC增量可占固碳的~80%（即固碳的~20%为POC）,两个河口水华区DOC未显著增加的机制可能是由于浮游植物产生的DOC易被细菌降解所致。     

夏季珠江口叶绿素a和营养盐分布特征及其与环境因子的关系

本研究基于2019年夏季珠江口附近海域的现场调查数据,分析了珠江口叶绿素a（chlorophyll a,Chl a）和营养盐的分布特征,并结合环境因子进行了探讨。结果表明:夏季珠江口海域表层Chl a和溶解氧（dissolved oxygen,DO）浓度分别为4.192～88.209 μg/L和4.610～10.586 mg/L;溶解无机氮（dissolved inorganic nitrogen,DIN）、活性磷酸盐（PO₄-P）和活性硅酸盐（SiO₃-Si）浓度分别为0.168～1.247 mg/L、0.011～0.044 mg/L和0.694～6.916 mg/L。夏季珠江口浮游植物生长旺盛,依据美国河口营养状况评价（NEEA-ASSETS）标准,44.4%的站位处于高度富营养化（20 μg/L60 μg/L）。珠江径流量是夏季珠江口浮游植物空间分布的主要驱动因素,珠江口口门内浮游植物生长受光限制和径流稀释影响并未出现高值,珠江口口门外浮游植物旺发消耗了大量磷酸盐,磷成为浮游植物生长的限制因子。Chl a与盐度、PO₄-P呈显著负相关性,与DIN、DIN/P呈显著正相关性,表明河口冲淡水对浮游植物生长影响显著。     

珠江干流河口水体有机氯农药的时空分布特征

珠江干流河口6个水样均检出有21种有机氯农药(OCPs).OCPs的定量分析结果显示,洪、枯季珠江干流河口水体中OCPs总量(颗粒相和溶解相)分别是9.7～26.3ng/L、41.7～122.5ng/L;珠江干流河口水体中∑六六六和∑其它OCPs的浓度(＞＞)∑DDTs的浓度.OCPs含量的季节变化明显,枯季水体中OCPs的含量明显高于洪季的含量.OCPs的含量和分布表明,珠江干流河口沿程存在不同的OCPs化合物输入,特别是东江网河区OCPs的输入对狮子洋水体中OCPs含量的影响较为突出,这种非点源污染特性在洪季表现更为突山.     

珠江口溶解有机物光化学降解活性

本文分别于2015年夏季和2016年冬季对珠江口表层水体中溶解有机碳（DOC）和有色溶解有机物（CDOM）的光化学降解行为进行了研究。研究结果表明,DOC浓度和CDOM丰度随光照时间呈指数递减的趋势。受陆源输入和人为活动的影响,淡水端元可降解DOC和CDOM的含量较高,且该含量向海逐渐降低。冬季,淡水端元可降解DOC占DOC总量的50%,显著高于夏季,而CDOM无明显季节变化,揭示了冬季更高含量的无色溶解有机物（DOM）参与了间接光化学降解。受温度和光照的影响,自然条件下夏季DOC和CDOM的光化学降解速率分别约为冬季的4倍和2.5倍,夏季光化学过程是珠江口DOM向海输送过程中重要的汇。在光降解过程中,DOM芳香性和分子量先迅速降低,而后趋于稳定,表明芳香族大分子有机物是发生光降解的主要底物。     

深圳湾及邻近水域溶解有机磷的分布和来源及其生物利用率

为了解深圳湾的生态环境质量状况,利用2000-2014年逐月的水质监测资料,分析了深圳湾及珠江口东南沿岸水体中DOP（溶解有机磷）的时空分布特征,并结合盐度、ρ（BOD₅）、ρ（POM）（POM为颗粒有机物）实测数据,应用二元混合质量平衡模式和简单回归分析法,定量确定了DOP的来源和生物利用率.结果表明,研究期间深圳湾水体中ρ（DOP）为（0.073±0.077）mg/L,总体上丰水期（4-9月）低于枯水期（10月-翌年3月）,2000-2004年呈上升趋势,而2005-2014年呈下降趋势;珠江口东南沿岸水体中ρ（DOP）为（0.022±0.013）mg/L,夏季（7月）和冬季（1月）较高,春季（4月）和秋季（10月）较低,其年际变动略呈下降趋势.深圳湾和珠江口东南沿岸水体中DOP均呈现为保守,具有同源性.二元混合质量平衡模式估算结果表明,深圳湾DOP主要来自陆源,而珠江口东南沿岸DOP主要来自海源.依据实测数据和回归分析结果估算,深圳湾和珠江口东南沿岸水体中DOP生物利用率分别约为14.5%和15.5%,与珠江口下段高盐水体中的实测溶解有机碳生物利用率相近.研究显示,周边人为向海排放对深圳湾生态环境质量的影响较为严重.      

袁河流域土地利用方式对河流水体碳、氮、磷的影响

为探明土地利用方式对袁河水体碳、氮、磷浓度的影响,于2018年8月（丰水期）和2019年1月（枯水期）在袁河干流和支流38个采样点采集水样并测定碳、氮、磷（DOC、NO₃--N、NH₄+-N和TP）浓度.将流域划分为子流域和沿河岸不同距离（100、200、300、400、500、1 000和2 000 m）缓冲区,结合Pearson相关性分析、冗余分析（redundancy analysis,RDA）和回归分析等方法,量化不同尺度土地利用方式对干支流碳、氮、磷浓度的影响.结果表明:①建设用地、农田、水域是袁河水体碳、氮、磷浓度的主要影响因素,其中建设用地对NH₄+-N、DOC和TP浓度影响最大,水域、农田分别对NO₃--N、DOC浓度影响较大.②土地利用方式对干流碳、氮、磷浓度变化的解释量大于支流,丰、枯水期对干流碳、氮、磷浓度变化的解释量分别为47.2%、36.7%,对支流的解释量分别为23.2%、26.4%.③土地利用方式对干流DOC浓度变化的解释量在丰水期低于对TP、NH₄+-N和NO₃--N浓度变化的解释量,在枯水期高于对TP、NH₄+-N和NO₃--N浓度变化的解释量;土地利用方式对支流DOC浓度变化的解释量在丰、枯水期均高于对TP、NH₄+-N和NO₃--N浓度变化的解释量.④缓冲区尺度土地利用方式对河流碳、氮、磷浓度的影响大于子流域尺度,且干流缓冲区大于支流缓冲区.随缓冲区尺度增加,土地利用方式对水体碳、氮、磷浓度变化的解释能力在干流丰水期和支流枯水期均先增后降,在干流枯水期和支流丰水期的解释能力逐渐增强.研究显示,加强缓冲区土地利用方式的管理,特别是对干流建设用地点源污染和支流农田面源污染的控制,是袁河水环境管理的关键.      

珠江河口氮、磷营养盐的季节分布特征及影响因子研究

本文围绕珠江河口氮、磷营养盐的季节分布规律,采用皮尔逊相关分析、“营养盐-盐度”双端元模型探讨氮、磷营养盐的主要影响因子和潜在来源,并对珠江口海域水体进行富营养化评估。结果表明,珠江河口氮、磷营养盐浓度整体较高（均值分别为0.72 mg/L和0.021 mg/L）,呈河口湾顶到外海递减的趋势;氮、磷季节变化差异显著,夏季高于其他季节;外海水团对氮的稀释、混合作用高于磷。“营养盐-盐度”双端元模型结果显示,在夏季和秋季,无机氮浓度减小的原因主要是海洋生物的吸收作用（叶绿素a浓度>10μg/L）;而在秋季和冬季,其浓度减小的原因主要是河口水体混合和径流量小导致无机氮的输入减少。活性磷酸盐主要来自附近城市的污水排放,其浓度减小的原因主要是浮游植物吸收和泥沙吸附。研究海域浮游植物的生长主要受磷限制,水环境呈中度富营养化,因此,夏季爆发富营养化的概率很大。     

珠江干流河口水体有机氯农药的研究

参考美国EPA标准对珠江干流河口表层水样颗粒相和溶解相有机氯农药进行定量分析,并对有机氯农药的含量及分布进行探讨,结果显示,洪季、枯季水体中有机氯农药总量(颗粒相和溶解相)分别是9.7～26.3ng/L、41.7～122.5ng/L;洪季、枯季HCHs总量分别为5.8～20.6ng/L、13.8～99.7ng/L, DDTs总量分别是0.52～1.13ng/L、5.85～9.53ng/L,其它有机氯农药总量分别为3.36～8.51ng/L、17.5～61.5ng/L.珠江干流河口水体的DDT/(DDE+DDD)比值向口门方向有逐渐递增趋势,表明沿程(特别是东江网河区)不断有浓度相对较高的DDT输入或仍有新使用的DDT农药进入珠江干流水体.     

珠江三角洲表层水中多环芳烃的季节分布、来源和原位分配

分别于2011年4月(春季)和2011年9月(夏季)采集珠江广州河段及东江东莞河段表层水体样品,对该区域表层水体中优控多环芳烃(PAHs)的时空分布、固液分配及其来源进行了分析和讨论.结果表明,珠江广州河段及东江东莞河段表层水体中多环芳烃浓度春季高于夏季.藻类有机碳是该水环境有机碳的主要成分.溶解有机碳(DOC)、颗粒态有机碳(POC)以及叶绿素a(Chl a)含量是控制水体PAHs浓度的主要因素,说明水环境的富营养化程度可以通过增长的浮游生物量来影响多环芳烃的生物地球化学过程,继而影响其环境行为和归宿.多环芳烃在水/颗粒物间的有机碳归一化分配系数(log Koc)与辛醇/水分配系数(log Kow)间存在明显的线性关系,其斜率是夏季大于春季,可能与多环芳烃的非平衡吸附有关.多环芳烃同系物比值法和主成分分析(PCA)的结果表明,研究区域水体中PAHs主要来源于石化燃料、煤和生物质的混合燃烧,并且PAHs的来源未体现出明显的季节变化.通过本研究我们能够比较全面的了解该流域多环芳烃的时空分布状况,固液分配及其可能的来源,并且为珠江广州河段及东江东莞河段多环芳烃污染的控制和生态风险评价提供科学依据.     

海河与渤海湾水体中溶解态多氯联苯和有机氯农药污染状况调查

在夏季对海河与渤海湾表层水中溶解态的多氯联苯（PCBs）和有机氯农药（OCPs）的污染状况进行了调查．结果表明,海河和渤海湾表层水中PCBs、六六六和滴滴涕的含量分别为0.06～3.11 μg/L、0.05～1.07 μg/L和0.01～0.15 μg/L．海河干流流域内的工业废水排放等陆源输入可能是渤海湾中PCBs和OCPs的重要来源．研究表明该地区PCBs与水中的DOC（dissolved organic carbon）具有一定的正相关．与国内外类似水体相比,海河中PCBs和OCPs污染情况较为严重,而渤海湾则处于中等水平．     

2009年秋季旋沟藻赤潮爆发期间珠江口表层水体的环境特征

2009年秋季在珠江口海域爆发了一次大规模的双胞旋沟藻赤潮,影响面积高达300 km2。赤潮爆发期间,我们对珠江口水域的环境因子特征进行了调查。结果表明,调查期间珠江口西侧受径流的影响程度远高于东部,营养盐一般呈西高东低的水平分布格局,其中以NO3-N、DIN和SiO3-Si的差异最为明显。表层水体的DIN、PO4-P和SiO3-Si的平均浓度分别为31.64μmol/L、0.71μmol/L和46.3μmol/L。SiO3-Si和PO4-P的高值区主要位于洪奇门及以下的珠海沿岸,PO4-P的高值区主要位于洪奇门以上的水域,虎门附近S1站位的PO4-P浓度高达6.23μmol/L。高的营养盐输入、低的降雨量和严重的咸潮入侵应该是导致这次双胞旋沟藻赤潮爆发的重要诱因。     

2015年秋季长江口有机碳的分布特征及其影响因素

依据2015年11月对长江口及其邻近海域的综合调查,分析了秋季长江口颗粒有机碳（POC）和溶解有机碳（DOC）的分布特征及其与环境因子的关系。结果表明:2015年秋季长江口POC的质量浓度为0.65~8.25 mg/L,均值为1.34 mg/L,整体呈现近岸高、远岸低,表层低、底层高的分布趋势;DOC的质量浓度为0.77~2.69 mg/L,均值为1.49 mg/L,整体表现为近岸高、远岸低,表层高、底层低的变化特征。有机碳与总悬浮颗粒物（TSM）的线性回归关系表明,陆源输入对POC含量分布贡献很大;有机碳和盐度（S）的极显著相关性说明,S对有机碳的影响主要体现在海水对有机碳的稀释作用及促进POC向DOC转化两个方面;DOC与COD的显著相关性,揭示了DOC的来源与长江径流和河口沿岸工农业排污输入密切相关。     

闽江下游不同碳组分及其通量特征

河流连接着地表主要碳库,在全球碳循环中发挥着重要作用.河流水体中不同碳组分的水平输送、水-气界面通量及其比例对认识河流在区域碳循环的作用具有重要意义.2013年11月-2014年10月在闽江下游竹岐水文站连续进行采样,分析水样中c（DIC）（dissolved inorganic carbon,溶解性无机碳）、c（DOC）（dissolved organic carbon,溶解性有机碳）和c（POC）（particulate organic carbon,颗粒性有机碳）,并结合相关参数估算闽江不同碳组分的水平及垂直通量.结果表明:① c（DIC）、c（DOC）、c（POC）分别为230~892、112~209、14~183 μmol/L.②调查期间闽江总碳水平通量达46×1010 g/a,其中,DIC水平通量为29×1010 g/a,占总碳水平通量的63%;POC水平通量为6×1010 g/a,相当于DOC水平通量（11×1010 g/a）的55%.③不同组分的季节变化特征不同,c（DIC）在丰水期较低、枯水期升高,表明DIC输出受流域生态系统的供应限制;各月c（DOC）变化不大,表明流域DOC输出潜力较大;c（POC）在丰水期明显升高,枯水季较低;溶解态碳是河水碳组分的主要部分;年内各月DIC水平通量分配较均匀,有机碳水平通量集中在丰水期.④闽江竹岐水体pCO₂（二氧化碳分压）为1 500~6 400 μatm（1 atm=101 325 Pa）,是大气CO₂的"源",闽江下游水-气界面CO₂垂直通量约为DIC水平通量的2%,闽江下游河流DIC输出以水平输出为主.建议今后进一步开展闽江中典型流域和水域的碳组分调查,加强闽江碳组分输出的控制机制研究.      

珠江口广州海域叶绿素a分布特征及环境调控因素

于2009年5、8、10和12月对珠江口广州海域叶绿素a和环境相关因子进行了取样调查,分析了广州海域叶绿素a的时空变化特点及其分布的环境调控因素。结果表明,广州海域水体中叶绿素a变化范围为1.43～86.9μg/L,平均含量为20.7μg/L,最高值出现在夏季的N1站位,为86.9μg/L,最低值出现在春季的N8站位,为1.43μg/L。各站位叶绿素a年平均浓度从上游到下游表现出明显的递减趋势,以N1站位浓度最高(38.54μg/L),N7站位浓度最低(7.44μg/L),相差5.2倍。调查海域叶绿素a的季节变化明显,呈单峰型,总体上表现为夏季﹥秋季﹥冬季﹥春季。根据叶绿素a浓度对广州海域富营养化状态进行评价,15.6%的监测站位处于低度富营养化,50.0%处于中度富营养化,28.1%处于高度富营养化,6.3%处于过度富营养化,总的来讲,以中、高度富营养化状态为主体。叶绿素a浓度与NO3--N浓度、温度呈现出一定的正相关关系(分别为:r=0.374,p<0.05;r=0.502,p<0.01),与盐度、溶解氧呈现出一定的负相关关系(分别为:r=-0.433,p<0.05;r=0.455,p<0.01)。与国内其他近岸海域(河口)相比,珠江口广州海域叶绿素a浓度处于较高水平,仅低于深圳湾。     

珠江三角洲河流沉积物中的壬基酚

对珠江三角洲河流表层沉积物中的壬基酚(NP)进行了分析.结果表明,NP在所有样品中均有检出,其含量范围在110～7808ng/g之间.其中,珠江广州河段污染水平最高,狮子洋水道明显低于上游珠江广州河段,东江位居其后,西江最低.沉积物中总有机碳(TOC)的分布特征与NP相似,相关分析显示TOC与NP之间显著性相关.     

臭氧生物活性炭工艺深度处理微污染原水

以广州东江水源为原水,研究了臭氧生物活性炭深度处理工艺对污染物的去除效果。结果表明:实验期间炭滤出水高锰酸盐指数、NH4+-N、NO2--N和浊度指标平均值分别为1.09mg/L、0.04mg/L、0.003mg/L和0.42ntu,平均去除率达65.34%、96.03%、98.24%和96.33%。所测项目相对于国家新颁布的《生活饮用水卫生标准》(5479-2006)达标率为100%。     

珠江流域河流碳输出通量及变化特征

研究河流碳运移对于研究全球碳循环以及探讨河流对全球气候变化的响应机制具有重要意义.2012年4月和7月选取珠江主流及支流11个代表性断面,分析悬浮颗粒物和碳组分的空间分布和季节变化,同时选取博罗、石角和高要这3个主控断面,对珠江流域的碳通量和侵蚀模数进行了估算.结果表明,珠江流域悬浮颗粒物(TSS)、颗粒有机碳(POC)以及溶解有机碳(DOC)随雨季的到来而质量浓度升高,西江上游TSS和POC的质量浓度增加显著;珠江流域河流碳的4种组分中,溶解无机碳(DIC)的所占质量分数最高,且西江、北江的DIC质量浓度明显高于东江;西江、北江和东江河流中外源POC分别占78%、72%和26%,三大支流的POC均受上游C3植物的影响;珠江流域的TSS、总碳(TC)、POC、颗粒无机碳(PIC)、DOC、DIC、以及颗粒碳(TPC)、总有机碳(TOC)的入海通量分别为134×1012、12.69×1012、2.50×1012、1.01×1012、1.13×1012、8.05×1012、3.51×1012和3.65×1012g·a-1,对应的侵蚀模数分别为:309×106、28.98×106、5.75×106、2.27×106、2.56×106、18.4×106、8.02×106和8.31×106g·(km2.a)-1.与全球主要河流碳侵蚀模数相比,珠江流域河流DOC、POC和TOC的侵蚀模数均高于全球平均值.     

广东东江流域多氯萘的大气沉降研究

为考察多氯萘(PCNs)通过大气沉降作用对东江流域的影响,利用通用型大气沉降采样器,在东江流域广东省境内代表性地段布设11个采样点,于2010年冬季(1、2月)和夏季(7、8月)分别采集和分析了沉降样品中PCNs的通量及组成.结果表明,东江流域总PCNs日均沉降通量为828 pg.(m2.d)-1,对应毒性当量(TEQ)为0.14 pg.(m2.d)-1,由此估算东江流域广东境内PCNs年沉降总量为8.5 kg,相应TEQ年沉降总量为1.3 g.地域上,广州和东莞地区沉降通量明显高于惠州,同时城镇采样点的沉降通量显著高于农村;季节上,各采样点总体呈现夏季高于冬季的特点;组成上,三氯萘(tri-CNs)是主要的污染物,占总量的50%以上,但广州、东莞的5～8氯萘含量比惠州高.来源分析表明,东江流域PCNs的大气沉降可能受燃烧源与非燃烧源的共同影响;东莞大气沉降中PCNs多来自燃烧源,广州点大气沉降的PCNs以非燃烧源为主.