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.      

珠江口虎门淡水端溶解有机碳变化的机制——基于三端元混合模型的结果

采用高温燃烧法测定了夏季珠江口的溶解有机碳（dissolved organic carbon，DOC）浓度，结果表明，DOC浓度在夏季珠江口虎门上游不同来源的淡水水体间存在较大差异，广州段水体DOC浓度高达479 μmol/L，在广州-虎门约70 km干流中DOC浓度呈快速降低趋势。东江三条支流在广州-虎门汇入干流中，东江各支流平均DOC浓度约为227 μmol/L，东江DOC浓度相对较低水体的汇入稀释了干流中的DOC，再加上DOC的去除效应，至虎门时干流中DOC浓度只有139 μmol/L，即干流中DOC下降的浓度为340 μmol/L。建立三端元混合模型定量讨论去除效应和稀释效应各自的贡献，结果表明去除效应和稀释效应的贡献分别为228 μmol/L（占比约67%）和112 μmol/L（占比约33%），DOC浓度在珠江广州-虎门快速下降主要由去除效应造成，但东江对干流的稀释效应也不可忽略。     

长江感潮河段有机碳的潮汐和季节变化规律

以长江感潮河段─南通段为研究对象,于2019年逐月采集涨潮和落潮期间分层水体样品. 测定了颗粒有机碳（particulate organic carbon, POC）和溶解有机碳（dissolved organic carbon, DOC）浓度,并同步进行了不同营养盐添加的室内模拟实验,测定了生物可降解溶解有机碳（biodegradable DOC, BDOC）的浓度. 研究结果表明,底层POC浓度最高,中层POC浓度最低. POC浓度与潮高呈显著负相关,与水温没有显著相关性. 表层、中层和底层DOC浓度没有显著差异,DOC浓度均值为（7.55 ± 1.50） mg·L^-1. 涨潮和落潮DOC浓度没有显著差异,DOC浓度与水温呈显著正相关. BDOC在DOC中的占比为40.88% ± 13.91%,不同营养盐添加处理的BDOC在DOC中的占比没有显著差异. BDOC浓度和潮高呈显著正相关. 这些研究结果表明,与POC 不同, DOC和BDOC具有显著季节变化规律. 长江下游潮汐作用对有机碳的分布具有重要影响,涨潮对POC产生稀释作用,但促进了DOC生物可降解性的升高.     

长江口有机碳的时空分异及耦合行为

依据2014年5月、11月于长江口及其邻近海域两个航次的综合环境调查,对颗粒态有机碳（POC）和溶解态有机碳（DOC）在长江口水域的迁移分布及相互转化进行分析。结果表明,长江口DOC和POC浓度整体都遵循南部高、北部低,近岸高、远岸低的分布规律。春季DOC贡献率为18.44%～71.50%,均值为（46.78±13.87）%;秋季为25.46%～84.97%,均值为（63.35±14.63）%。在近岸水域尤其是最大浑浊带（TMZ）附近以POC为主;近海区则以DOC为主,且表层DOC贡献高于底层。长江口水域有机碳物源复杂且主要为陆源输入贡献,底层海洋和三角洲来源的贡献更高。在长江口水域DOC和POC之间存在着形态比例转化,主要受盐度和悬浮颗粒物（TSM）动态变化的控制;当水体中TSM浓度大于98.41 mg/L时,长江口有机碳以颗粒态为主,反之则以溶解态为主。TMZ是有机碳浓度和形态转变的重要场所,POC在此发生沉降并矿化,强水动力导致的解吸和微生物的降解作用可能会促使其向DOC转化。     

漓江地表水体有机碳来源

科学辨识河流有机碳来源是碳循环研究的关键.本文选取典型岩溶流域漓江流域为研究对象,通过同位素示踪法、相关分析法、端元混合模型,利用碳稳定同位素、C/N对其2016年7~9月有机碳来源进行研究.结果表明:(1)DIC浓度空间分布特征为:岩溶区岩溶区与非岩溶区的混合区非岩溶区;干流区DIC浓度从上游到下游递增,主要受控于流域碳酸盐岩的空间分布比例.(2)DOC是构成漓江水体TOC的主体,TOC来源以内源有机碳为主,内源碳浓度空间分布特征为:岩溶区混合区非岩溶区,可能与岩溶区水生植物丰茂、碳酸酐酶活性较强有关,TOC中内源碳的浓度介于1.02~5.14 mg·L~(-1),平均为2.54 mg·L~(-1);TOC中内源碳的比例空间分布差异不大,平均为73.07%.(3)POC浓度、POC中内源碳的浓度及POC中内源碳的比例空间分布差异不大,POC来源以外源碳为主,POC中内源有机碳浓度介于0.01~0.16 mg·L~(-1),平均为0.05mg·L~(-1),水生生物量对漓江流域POC贡献平均为17.31%.(4)DOC浓度及内源DOC浓度空间分布均为:岩溶区混合区非岩溶区,DOC主要来源于水生生物的初级生产力,DOC中内源碳的浓度介于0.97~5.10 mg·L~(-1),平均为2.48 mg·L~(-1);DOC中内源碳的比例空间分布差异不大,平均为79.51%.研究水生光合生物对流域有机碳的影响,可以为岩溶碳汇稳定性科学问题的解答提供基础.     

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。     

贵州百花湖分层期水体有机碳及其稳定碳同位素组成分布特征与控制因素

研究湖水溶解有机碳(Dissolved organic carbon,DOC)和颗粒有机碳(Particle organic carbon,POC)的空间变化特征有助于揭示湖泊有机碳的来源、迁移转化过程与控制因素。本文通过对贵州百花湖分层期水体DOC和POC浓度及其碳稳定同位素组成的对比研究,揭示了百花湖分层期水体有机碳浓度及稳定碳同位素的空间分布特征。研究结果表明,百花湖夏季分层期水体DOC和POC的浓度范围分别为1.97~3.26mg/L(平均值2.58mg/L)和0.60~2.43mg/L(平均值1.14mg/L),且呈现出"上层高、下层低"的特征。水体DOC和POC浓度主要受藻类活动控制。水体δ13 CDOC值随深度增加呈偏正趋势,这可能是由深层水体溶解有机质发生矿化作用和分解作用所致。水体δ13 CPOC值随水体深度增加呈偏负趋势,上下层水体藻类生产力差异和沉积物再悬浮作用可能是导致该现象的主要原因。受光降解作用影响,百花湖水体δ13 CDOC较δ13 CPOC偏正。     

青藏高原楚玛尔河碳素赋存形态初探

为了解青藏高原楚玛尔河碳素赋存形态,于2013年4月至2014年3月采集水样,分析溶解性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)和颗粒态有机碳(particulate organic carbon,POC)的浓度、碳稳定同位素特征值和碳氮比值、以及总溶解性碳水化合物浓度和DOC的光谱参数。结果表明,2013年4月、7月、11月和2014年2月,DOC/POC比值1,其它月份水体有机碳均以DOC为主。δ~(13)C_(DOC)的2个峰值出现在夏季和冬季,表明DOC可能来源于土壤、冰川融水和地下水。此外,DOC碳氮比值较低,表明植物凋落物可能也是DOC的重要来源。碳稳定同位素特征值随着有机碳粒径的增大而增大,表明POC是DOC的重要来源。总溶解性碳水化合物在DOC所占比例没有明显季节变化规律,可能是低温下较弱的生物以及光降解引起。此外,冬季水体较低的紫外吸光度SUVA254(specific UV absorbance)值暗示DOC生物可利用性较其它季节要高。     

春、冬季长江口颗粒有机碳的时空分布及输运特征

根据2012年2月(冬季)、5月(春季)对长江口2个航次的调查数据,分析了春、冬季长江口颗粒有机碳(POC)的时空分布及影响因素,并探讨其输运特征.结果表明:2012年春季长江口POC的浓度为0.23~31.61mg/L,均值为2.55mg/L;冬季POC的浓度为0.16~5.82mg/L,均值1.42mg/L.春、冬季POC空间分布整体呈现近岸高远岸低、表层低底层高的特征,最高值均出现在口门附近.POC与悬浮物(TSM)呈极显著线性正相关,而与叶绿素a(Chl a)的相关性均较差,表明陆源输入对长江口POC的分布影响很大;POC/Chl a比值测算表明有机碎屑是调查水域POC的主要来源和存在形式,定量估算结果表明浮游植物生物量对春、冬季长江口POC的贡献分别仅1.26%和0.9%,且浮游植物对POC的贡献分别在TSM小于110mg/L和100mg/L时才能表现出来.春、冬季长江口TSM分别在大于117mg/L和335mg/L时,有机碳入海以颗粒态为主,反之则以溶解态为主.长江输送至河口的悬浮物中POC的百分含量(POC%)在春、冬季分别为0.9%和0.4%.春、冬季长江口最大浑浊带对POC的过滤效率分别达89%和69%,大量POC随泥沙在最大浑浊带发生了沉降.     

餐厨垃圾制备的外源有机碳对土壤团聚体的影响

为了阐明外源有机碳对土壤碳库的作用机制,以餐厨垃圾为原料,制备了4种不同分子量级的外源有机碳,通过室内试验,研究了外源有机碳对土壤有机碳组分及土壤团聚体的影响.结果表明:①以分子量≤1 ku为主的小分子有机碳处理组土壤中w（DOC）（DOC为水溶性有机碳）比CK组增加了0.383 g/kg,CO₂累积释放量达到（6.595±0.259）mg/kg（以C计）;微生物活性增强,>5 mm水稳大团聚体质量分数相对于CK组提升了25.06%,表明小分子有机碳增强了土壤微生物活性,微生物通过菌根网络缠绕作用促进大团聚体形成,增强土壤团聚体稳定性.②以分子量≥5 ku的大分子有机碳为主的大分子有机碳处理组w（POC）（POC为颗粒态有机碳）为CK组的5.65倍,0.5~1 mm水稳大团聚体质量分数增加了10.84%,有机碳贡献率提升了14.79%,表明大分子有机碳通过增加土壤中w（POC）,促进0.5~1 mm水稳大团聚体形成,提高团聚体有机碳贡献率.研究显示,不同分子量级外源有机碳通过不同的方式改善土壤团聚体结构进而促进土壤有机碳固定,餐厨垃圾生物强化有机肥中各量级有机碳比例合理,能够明显提升土壤有机碳水平,增加土壤团聚体稳定性.      

胶州湾赤潮暴发水体中溶解有机物质荧光特征

利用荧光激发-发射矩阵光谱(Excitation-Emission Matrix Spectroscopy,EEMS)技术研究了胶州湾2004-02赤潮暴发期间水体中溶解有机物类蛋白和类腐殖质荧光特性,探讨了各种荧光性质与浮游植物增殖、溶解有机碳、盐度、溶解氧和pH的关系,并对切向超滤前后类蛋白和类腐殖质荧光的变化进行了初步评估.结果表明,赤潮过程中溶解有机物类蛋白荧光较强而类腐殖质荧光较弱,并且高和低激发波长类蛋白荧光同源;类蛋白和类腐殖质荧光强度与叶绿素a的对应关系与浮游植物的增殖阶段有关,但整体趋势上却是随着浮游植物量的增大而增强,并且浮游植物量越大,新生成的有机物质占的比例也越大;类蛋白荧光以及类蛋白和类腐殖质荧光强度之比与溶解有机碳具有较好的正相关性,表明赤潮过程中溶解有机物主要由新生成的物质组成;盐度、溶解氧和pH对类蛋白和类腐殖质荧光的影响很小;切向超滤前后类蛋白和类腐殖质荧光峰的位置基本一致,切向超滤前后荧光平衡差于溶解有机碳平衡,在切向超滤的评价上,荧光只能作为溶解有机碳平衡的一个补充.     

2008年南黄海西部浒苔暴发区有机碳的分布特征及浮游植物的固碳强度

根据2008-08-09～2008-08-13在南黄海西部绿潮(浒苔)暴发区取得的溶解有机碳(DOC)、颗粒有机碳(POC)和颗粒氮(PN)的分析数据,结合同步获得的水文环境要素资料,研究了该区域有机碳的分布特征、来源、影响因素以及浮游植物的固碳强度.结果表明,DOC的浓度范围为1.55～3.22mg/L,平均值为2.44mg/L;POC的浓度范围为0.11～0.68mg/L,平均值为0.27mg/L.DOC与POC的分布特征基本一致,呈现近岸高,外海低;表层高,底层低的趋势.POC与TSS的相关分析表明,POC与TSS整体上呈显著正相关,表明TSS的浓度和来源是控制POC浓度高低的重要因素.通过建立POC与PN的一元线性回归模型,估算了样品中PIN的含量.扣除样品中PIN的影响后,沿岸大部分海域POC/PON的平均值8,结合POC/Chl-a比值,表明沿岸海域POC主要是海洋有机质来源,并且存在降解有机物,这可能是调查期间处于绿潮暴发后期,部分浒苔开始腐烂被降解所致.应用初级生产力估算的浮游植物固碳强度的结果表明,南黄海西部绿潮(浒苔)暴发区浮游植物的固碳强度变化范围为167～2017mg/(m2·d),平均为730mg/(m2·d),该区域日固碳量达到2.95×104t.换算至整个黄海,日固碳量为28.03×104t.     

长江口CDOM的光谱吸收特征以及DOC物源示踪意义

通过测定2009年冬季长江口芦潮港至嵊泗海域表层水中有色可溶性有机物(CDOM)的光谱吸收和溶解有机碳(DOC)的浓度,分析CDOM的吸收系数α(355)和光谱斜率s值的空间分布特征,并探讨其来源及其与DOC的关系。结果表明:CDOM光学属性随盐度逐渐降低,18.96～28.00的盐度范围内,α(355)为0.268 9～1.183 1 m-1,均值为0.824 9 m-1,低于丰水期,与国内外研究相比偏低,表明长江口CDOM受控于陆源径流输入,CDOM浓度可能和长江流域植被覆盖率和以及径流量有关。光谱斜率s值的范围为0.011 3～0.017 4 nm-1,均值为0.015 3 nm-1,略低于丰水期。DOC浓度与盐度的负相关关系(R2=0.882)表明该研究区域的溶解有机质(DOM)输入主要来自陆源,CDOM与DOC的相关关系为CDOMα(355)=0.371DOC+1.012(R2=0.48),表明研究区域内CDOM对DOC具有一定的物源指示意义。     

环胶州湾河流入海口CDOM吸收光谱特征

为深入认识河流对胶州湾水体有机碳的贡献,于2016年4月-2017年2月对环胶州湾河流入海口进行双月采样,通过分析水体中DOC（溶解有机碳）和POC（颗粒有机碳）质量浓度及CDOM（有色溶解有机物）的吸收光谱特征,揭示环胶州湾入海口有机碳的分布特征,辨析CDOM的组成和来源,探讨其与主要环境因素的关系.结果表明:①环胶州湾河流入海口DOC和POC质量浓度范围分别为0.98~32.75和0.13~22.40 mg/L,其中李村河口最高,轮渡和大港相对较小.②a（355）（CDOM的吸收系数）变化范围为0.23~16.35 m-1,存在明显的季节性差异,与盐度成反比,其分布与DOC和POC基本一致.③研究区域水体中,表征CDOM分子组成、来源及芳香化程度的S_R[光谱斜率比,S_g（275~295 nm）/S_g（350~400 nm）]和A_{250 nm}/A_{365 nm}存在显著的时空差异.④夏季、秋季CDOM的整体分子量水平高于春季、冬季;轮渡、大港、板桥坊河和娄山河S_R相对较高,CDOM组成趋向于蛋白类或富里酸类物质.⑤轮渡、大港和镰湾河A_{250 nm}/A_{365 nm}相对较高,类腐殖质的芳香化程度较低,受海源控制;其他河口A_{250 nm}/A_{365 nm}相对较低,CDOM以陆源输入为主,其类腐殖质的芳香化程度较高,结构相对稳定而不易降解.⑥CCA（Canonical Correspond Analysis,典范对应分析）结果表明,DOC与CDOM吸收特性存在较好的相关性,河口CDOM主要来自地表径流,温度和DO是影响CDOM时空分布的主要因素.研究显示,CDOM的组成、降解的难易程度与来源密切相关,秋季生物量丰富,水体中腐殖酸所占比例增大,CDOM芳香度较高,不容易被降解.      

Relationship between nutrients and plankton biomass in the turbidity maximum zone of the Pearl River Estuary

Nutrients, dissolved and particulate organic carbon and plankton (bacterio-, phyto- and zoo-) were compared in the turbidity maximum zone (TMZ) and adjacent areas (non-TMZ) in the Pearl River estuary. Our results showed that high levels of suspended substances had marked effect on dynamics of nutrients and plankton in the TMZ. Based on the cluster analysis of total suspended solids (TSS) concentrations, all stations were divided into two groups, TMZ with average TSS of 171 mg/L and non-TMZ of 45 mg/L. Suspended substances adsorbed PO₄^3 − and dissolved organic carbon, resulting in higher particulate phosphorus and organic carbon (POC) and lower PO₄^3 − and DOC in the TMZ, compared to the non-TMZ. However, suspended substances had limited effect on nitrogenous nutrients. Phytoplankton growth was light-limited due to high concentrations of suspended substances in the TMZ and a peak of phytoplankton abundance appeared in the non-TMZ. In contrast, the highest bacterial abundance occurred in the TMZ, which was likely partly responsible for low DOC levels. Two peaks of zooplankton abundance observed in the TMZ and non-TMZ in the Pearl River estuary were primarily supported by bacteria and phytoplankton, respectively. Our finding implied that high levels of suspended solids in the TMZ affect the trophic balance.     

两淮采煤沉陷积水区水体初级生产特征

在淮南潘谢矿区设置3个研究站点(PXPJ、PXGQ和PXXQ),在淮北朱-杨庄矿区内设置2个研究站点(HBZH和HBNH),于2012年和2013年分4个季度对两淮采煤沉陷积水区水体的初级生产力及碳(C)的形态特征进行了研究,其中C形态分溶解无机碳(DIC)、溶解有机碳(DOC)和颗粒有机碳(POC),并以此为基础分析了初级生产力与C形态及其它环境因子的相关关系.研究结果表明:受区域地理气候、水化学特征和矿区生态环境等方面影响,5个研究站点水体营养状态、初级生产力及C形态等存在着较大的跨度范围. 5个站点4个季度研究期间叶绿素a(Chla)浓度均值范围为3.7~71.5mg/m3,POC浓度均值范围为0.9~4.0mgC/L,总初级生产力(GPP)均值范围82.4~2305.4mgC/(m2?d), 淮南沉陷积水区水体营养状态和初级生产力明显高于淮北沉陷积水区.5个研究站点水体初级生产力和氮磷含量、Chla、DOC和POC具有显著的正相关性.最后根据研究结果针对性地提出了两淮矿区水生态区生态系统重建、恢复与保护的差别化原则.     

2011年春季东海赤潮演替过程中海水中的游离态多胺

利用高效液相色谱法测定了2011年东海赤潮演替过程中海水中的主要的游离态多胺腐胺、亚精胺和精胺的浓度.调查海区腐胺、亚精胺和精胺的浓度范围分别为0~48nmol/L,3~11nmol/L和2~17nmol/L,其中腐胺的平均浓度最高,亚精胺次之,精胺的浓度最低.从平面分布看,在4月份以中肋骨条藻为主的硅藻赤潮爆发期,和5月份以东海原甲藻为主的甲藻赤潮爆发期,赤潮爆发的区域多胺浓度相对较高;各个断面的多胺浓度随着赤潮爆发的过程发生变化,并且与DOC、POC、DON以及C/N等呈较明显的相关性.