黄海溶解无机氮及颗粒有机氮收支与转化模型

为了解黄海氮营养盐的循环规律与收支情况,利用一个高分辨率物理-生物地球化学耦合模型（ECSECOM）,模拟了黄海溶解无机氮（DIN）、颗粒有机氮（PON）的循环收支情况,分析了各源汇项的空间分布特征及季节变化规律及不同形态之间转化规律.结果表明：黄海DIN浓度在春、夏季较低,秋、冬季恢复至高水平.PON浓度在冬、春季较低,在夏、秋季有升高的趋势.浮游植物光合作用和呼吸作用是DIN最主要的汇和源,初级生产消耗的DIN中29.47%由水体内碎屑物质矿化分解提供,外源输入的DIN占总浮游植物生长需求的14.60%.浮游植物死亡是PON最大的源,沉积物为PON的净汇.大气氮沉降对黄海的影响范围全面,底沉积物释放和河流输入的DIN对黄海的影响是局地的.从PON与DIN之间的循环转化来看,PON中有48.50%转化为DIN,其余大部分都沉积到海底界面,而DIN向PON的转化率为38.85%.     

黄渤海海域秋季营养盐及有色溶解有机物分布特征

本文利用2013年11月黄渤海海域航次采集的海水样品,对该海域有色溶解有机物(CDOM)、营养盐等的组成、来源、分布特征和主要环境影响因子进行了分析研究.通过三维荧光光谱-平行因子分析法(EEMs-PARAFAC)对CDOM进行分析,共鉴别出2类4种荧光组分:类腐殖质组分C1(325/410 nm)、C2(275,370/435 nm)、C3(270,395/495 nm)和类蛋白质组分C4(290/340 nm).3种类腐殖质组分在黄渤海海域各层的平面分布均为由近岸向远岸逐渐递减.黄海表层和渤海中层类蛋白质组分荧光强度在近岸和远岸海域均出现极大值,而其在渤海表底层及黄海中底层的分布呈现由近岸到远岸逐渐降低的趋势.各层CDOM高值区主要分布在近岸海域.渤海表层溶解无机氮(DIN)和溶解有机氮(DON)浓度高于底层浓度,底层溶解无机磷(DIP)浓度高于表层浓度.渤海DIN呈现由近岸到远岸逐渐降低的趋势,DIP由曹妃甸近岸海域及中部海域的高值区向北部、东部和南部海域逐渐降低的趋势,DON则呈现由渤海中部偏南海域的高值区向四周逐渐递减的趋势.黄海底层DIN和DIP浓度高于表层,而表层DON浓度最高.黄海表中层DIN和DIP呈现由近岸到远岸逐渐降低的趋势,底层DIN和DIP则呈现由近岸到远岸逐渐增加的趋势,DON呈现由近岸到远岸逐渐降低的趋势.渤海DIN、DON和DIP的总体浓度均高于黄海.将4种荧光组分(C1~C4)、吸收系数(a_(355))、溶解有机碳(DOC)与叶绿素a(Chl-a)、盐度(S)、溶解氧(DO)、DIN、DON、DIP进行冗余分析,结果表明黄渤海各荧光组分(C1~C4)主要受陆源输入的影响,DOC受陆源与海源的共同影响,但陆源影响较大.渤海DIN受陆源输入的影响较大,而DON受海源影响较大;黄海DIN受陆源和海源共同影响,而DON主要受陆源输入影响.黄渤海DIP均受陆源和海源共同影响.     

黄海硅的分布与收支研究

基于2012年在黄海的综合调查,对黄海水体和沉积物中溶解硅和生物硅的含量和分布及主要影响因素进行了分析,并结合历史数据建立了黄海硅收支与循环的模型.结果表明,黄海水体溶解硅和生物硅在秋季均高于春季,生物硅占活性硅的22%,陆源输入、初级生产和底界面扩散对硅的含量和分布的影响较为突出.收支表明,底界面扩散是黄海水体溶解硅的主要来源,占外部输入的48%,其次是东海的输入,占32%,河流贡献为9%,地下水贡献为6%,地表径流(非河流部分)贡献为3%,渤海贡献为1.5%,大气仅贡献0.5%;黄海水体溶解硅的支出主要是通过生物的吸收与随后的沉积埋藏和向东海的输出,其比例分别为72%和27%,黄海向渤海输出比例仅为1.0%;黄海沉积物是水体溶解硅的源,同时黄海体系还具有潜在汇的特性;黄海硅的净埋藏量约为55×109mol/a,占当年生物硅总量的7.2%,高于全球海洋的平均比值(3%),是外部输入硅总量的47%.本研究量化了黄海硅循环的主要过程,初步揭示了硅的源-汇特征以及陆地输入对近海硅收支与循环的影响.     

昌黎近岸海域扇贝养殖区沉积物-水界面溶解无机氮磷及尿素扩散通量研究

分别于2015年12月、2016年4月和2016年9月,分3个航次采集了昌黎近岸海域扇贝养殖区沉积物柱状样品和原位底层海水,通过实验室培养法对该水域沉积物-海水界面DIN,DIP和尿素的扩散通量进行了测定。结果表明,昌黎近岸海域扇贝养殖区沉积物-海水界面DIN的扩散通量平均为52.72 μmol/（m2·h）,DIP年平均通量为0.074 μmol/（m2·h）,尿素年平均通量为1.00 μmol/（m2·h）,扩散方向总体表现为从沉积物向上覆水扩散。昌黎近岸扇贝养殖区沉积物-海水界面尿素的通量为胶州湾通量的2~3倍,为黄海通量的2倍多,沉积物所提供的尿素为北戴河抑食金球藻褐潮的爆发提供了可能。沉积物每年向养殖系统输入的DIN总量估算为1680.73 t,溶解无机磷为2.36 t,尿素为136.66 t,表明沉积物是昌黎近岸海域扇贝养殖区水体氮磷,尤其是溶解无机氮和尿素的重要输入源。     

长河流域枯水期水体硝酸盐源解析

通过识别研究区枯水期地表水和浅层地下水中溶解态无机氮(DIN)的分布特征,结合硝酸盐稳定同位素技术与水化学方法,并利用贝叶斯稳定同位素混合模型(SIAR),定量解析长河流域水体硝酸盐污染源,为流域水生态环境的修复治理提供理论支持。结果显示,研究区枯水期水体溶解态无机氮(DIN)以NO^-₃-N为主,NO^-₃-N平均占比为91.56%;水体生物地球化学过程以硝化作用为主;硝酸盐主要来自粪便和污水;SIAR模型计算结果表明,粪便和污水、土壤氮、化肥、大气沉降对研究区地表水硝酸盐的贡献比例分别为40.80%、30.60%、25.60%和3.00%;对浅层地下水硝酸盐的贡献比例分别为39.92%、32.11%、25.87%和2.10%。研究显示,人类活动对研究区水体影响强烈,加强排污设施基础建设,改善污水排放现象,是减少区域氮污染的关键因素。     

青岛近海及黄渤海大气气溶胶中不同形态氮磷质量浓度及组成特征

于2016年6~7月采集了青岛近岸以及黄渤海大气气溶胶样品,并于8月6~15日连续采集了青岛近岸气溶胶昼夜样品,分别测定了不同形态的氮磷(溶解无机氮、溶解无机磷、溶解态总氮、溶解态总磷、总氮和总磷)质量浓度,并分析了气溶胶中这些不同形态氮磷的组成特征.结果表明,青岛近岸大气气溶胶中不同形态氮磷的浓度明显高于同时期黄渤海气溶胶中氮磷浓度.青岛近岸气溶胶总氮中溶解态占比为56%,溶解态与不溶态差别不大;黄渤海气溶胶总氮中溶解态为主要部分,所占比例达72%.青岛以及黄渤海气溶胶中,无机氮是溶解态总氮的主要贡献者,分别占溶解总氮的67%和75%.青岛以及黄渤海气溶胶总磷中,溶解态与不溶态磷的贡献相近,溶解态分别占总磷的49%和58%;气溶胶溶解总磷中无机磷的贡献略高于有机磷,青岛以及黄渤海占比分别为56%和59%.气团来源对青岛以及黄渤海气溶胶中不同形态氮磷的浓度和组成特征有一定程度的影响,南方气团来源气溶胶中溶解无机氮(DIN)、溶解有机氮(DON)、总氮(TN)、溶解无机磷(DIP)和溶解有机磷(DOP)的浓度均高于北方和海上气团来源.青岛近岸气溶胶中溶解有机氮浓度昼夜差别不大,而溶解无机氮和总氮浓度则白天相对较高.白天和夜间气溶胶总氮中溶解态氮占主要部分,所占比例达到79%,且无昼夜变化;无机氮是溶解总氮的主要贡献者,且晚上无机氮所占比例(61%)较白天(70%)略有降低.青岛近岸气溶胶中的溶解无机磷和有机磷昼夜浓度差别不大,而总磷浓度则白天明显高于晚上.昼夜气溶胶样品中不溶态磷是总磷的主要组成部分,占比分别为83%、62%,夜间气溶胶中溶解态磷的贡献远高于白天;不论昼夜,无机磷均是溶解总磷的主要部分,所占比例在71%~77%.     

渤海沉积物中磷的分布与埋藏通量

对渤海27个站位的表层沉积物和25个站位的柱状沉积物中总磷(TP)、无机磷(IP)及有机磷(OP)的含量及其分布特征进行了研究.结果表明,渤海表层沉积物总磷含量的变化范围为10.83～20.27 μmol·g-1,IP是表层沉积物中磷的主要存在形式,平均占TP的81％,柱状沉积物中无机磷同样占绝对优势.沉积物中总磷与无机磷的垂直分布具有由较深层向浅层增加的趋势,有机磷含量也随着深度的增加而减小,一般是上部变化较大、下部变化较小.渤海沉积物中总磷及无机磷在黄河口及莱州湾附近海域含量最高,渤海西部也有较高含量,中部次之,东部及海峡沉积物中磷含量最低;沉积物中有机磷在渤海西北部、渤海湾及辽东湾口附近含量较高影响渤海沉积物中磷含量的主要因素有陆源输入与水动力条件渤海磷的埋藏通量和埋藏效率都具有明显的区域性,研究发现,磷的埋藏通量与沉积速率的相关性显著(r=0.897,p＜0.01),而磷的埋藏效率沿岸高,并向外海逐渐降低通过对比1998年与2008年渤海中南部的表层沉积物磷含量数据,发现2008年沉积物中总磷、有机磷含量高于1998年,说明随着社会经济的发展和人类活动的加剧,渤海水体富营养化程度愈加严重.     

渤海莱洲湾沉积物—水界面溶解无机氮的扩散通量

为了解不同条件下沉积物中有机物对水体无机氮的贡献，采用野外采样和现场培养法，在１９９７－０５和１９９７－０７莱州湾２个航次进行了沉积物－水界面营养盐矿散通量的３和ＮＨ４的扩散通量分别为０．０３８－３．６５ｍｍｏｌ／（ｍ＾２·ｄ）和０．９６－２．５２ｍｍｏｌ／（ｍ＾２·ｄ），培养结果说明充氮或充空气与加氯化汞或不加氯化汞对沉积物－水界面溶解无机氮的扩散通量没有明显影响，莱州湾底部营养盐的扩散通量与其     

224Ra对春季青岛近海水体混合及营养盐来源的示踪研究

2013年3月,以青岛近海为研究区域,分析了过剩224Ra(224Raex)的分布特征及其影响因素,并以之为示踪工具对水体的混合过程和营养盐来源进行了评估。研究发现,224Raex的比活度范围为1.30.2 dpm/100 L到10.21.3 dpm/100 L,并呈现出近岸高、远岸低和低潮时高、高潮时低的时空分布特征。224Raex-盐度对研究区域的水体混合状况的指示作用明显优于温度-盐度指标。2013年3月青岛近海溶解无机磷(DIP)和溶解硅(DSi)浓度的主控因素是潮汐作用,而溶解无机氮(DIN)的来源组成较为复杂,可能包括河流输入、生活污水、工业废水、潮汐混合、地下水排放等。     

菲律宾蛤仔养殖对胶州湾沉积物-水界面生源要素迁移的影响

通过培养实验测定了菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)DIN和PO34-的排泄率和生物扰动作用对胶州湾沉积物-水界面营养盐交换通量的影响,探讨了菲律宾蛤仔养殖对沉积物-水界面生源要素迁移的影响.研究表明,菲律宾蛤仔能够排泄DIN和PO34-,但其生物扰动能够改变沉积物中生物地球化学过程,减少排泄物中的DIN和PO34-向水体释放.在生物扰动作用下,菲律宾蛤仔排泄的DIN和PO34-中,仅有37%(DIN)和34%(PO34--P)最终释放到水体中.在考虑生物扰动作用的影响后,养殖菲律宾蛤仔每年从水体滤除的生源要素中仅有19%的氮和17%的磷以无机营养盐形态完成再生过程返回到水层中,其余部分以渔获量、生物难于利用形态或埋藏的沉积颗粒形态从水层中清除.菲律宾蛤仔生物扰动条件下沉积物向水层释放Si∶N∶P的速率比约为5∶18∶1,其中Si∶N和Si∶P比远低于菲律宾蛤仔从水体中滤除的颗粒物.因此菲律宾蛤仔养殖能够加速生物硅沉积,加剧胶州湾水体中Si限制.     

北黄海与渤海沉积物中磷形态的分布特征

对1998年9月和1999年5月渤海航次和1999年8月北黄海航次所采集的柱状沉积物和表层沉积物样品进行了P形态的六步连续提取分析，分析了各种形态P在表层及垂直方向上的分布特征。并通过对沉积物充空气和N2条件下培养前后各步形态P的测定，认识各步形态P培养前后的变化以及不同的氧化还原环境对各步形态P的影响。结果表明：从渤海到并黄海总P的含量逐步降低。碎屑磷灰石的含量在六步中含量最高，约占50%左右，其次是非活性有机磷，约占20%，其他几步含量较小；充N2培养沉积物样品中碎屑磷灰石的含量要比充空气的低，其他形态的P较充空气培养的略高或相关不大。     

黄、渤海区沉积物中磷的分布

对1998年9月和1999年5月的渤海航次、1998年5月南黄海航次、1999年8月北黄海航次所采集的表层和柱状沉积物样品中总磷和无机磷的含量及分布进行了系统分析和讨论，结果表明：黄、渤海沉积物无机磷占总磷的70%-80%，以无机磷为主，有机磷次之。受海流及陆地河流注入的影响，渤海海区沉积物中无机磷的总磷含量的最大值出现在黄河口附近，而黄海海区沉积物中无机磷和总磷含量的最大值出现在南黄海的西南部；整个黄、渤海海区无机磷和总磷含量的最小值则出现在山东半岛的成山头附近与朝鲜半岛西海岸之间的海区。由于海流作用及生物扰动，所采集的柱状样品中磷的含量产生了一定的波动，但总体趋势还是表层沉积物中磷的含量略高，向下销有减小。     

钦州湾内湾茅尾海营养状况分析与评价研究

根据2011年-2012年茅尾海水质监测调查资料分析其营养特征,结果显示:茅尾海总体处于中度富营养状态,时空差异较为明显,以夏季最为严重,从湾顶河口往南部湾口减轻.有机污染等级为轻至中度,空间分布与富营养状况相似.水体盐度以湾顶河口区域向中南部呈梯度递增,与富营养化指数(EI)、有机污染指数(AI)、化学需氧量(COD)、亚硝酸盐(NH2-N)、硝酸盐(NO3-N)、铵盐(NH4-N)、溶解态无机氮(DIN)呈显著负相关,表明湾顶钦江、茅岭江的入海污染是茅尾海富营养和有机污染的主要物质来源,其径流输入与外湾潮流运动综合作用对茅尾海营养分布特征具有控制作用.茅尾海丰、枯水期氮磷比分别为60、18,丰、平水期均以磷营养限制为主,茅岭江是该海湾溶解态无机磷(DIP)的主要贡献者.DIP与盐度、EI、AI相关性不显著,对富营养和有机污染程度的贡献相比COD、DIN较为有限.     

南黄海和东海海域营养盐等物质大气入海通量的再分析

根据国内外学者近年来在黄、东海海域大气营养盐和硫酸盐气溶胶干、湿沉降方面的工作 ,估算出南黄海及东海海域各个季节营养盐和硫酸盐的大气入海通量。分析结果表明 :南黄海及东海海域营养盐和硫酸盐气溶胶浓度和降水中的离子浓度都有较明显的季节变化 ,基本上冬季最大 ,而夏季最小 ;氮盐和硫酸盐的沉降以湿沉降为主 ,而磷酸盐以干沉降为主 ;大气沉降与河流输送相比 ,NH4 和PO43 -以大气沉降为主 ,而SiO3 2 -和NO3 -以河流输送为主     

黄海和东海生源要素的化学海洋学

根据东、黄海地区化学海洋学方面的调查结果，概述了东、黄海海区生源要素的时空分布和迁移转化特征，河流输入和大气沉降对东，黄海生源要素的贡献，以及沉积物与上覆海水的营养盐交换。