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。     

长江有机碳通量的季节变化及三峡工程对其影响

2003年6月～2005年7月在长江口每月采集表层水样,测定溶解有机碳(DOC)和颗粒有机碳(POC).结果表明,DOC和POC平均浓度分别为1.59±0.21和0.91±0.42mg/L,其中枯季的DOC浓度较洪季高,而POC则呈相反趋势.POC浓度与水体中总悬浮颗粒物(TSM)浓度有显著性正相关关系,在TSM中的POC%随着TSM浓度的增加而减小.2003,2004年长江的DOC通量分别为1.32×10⁶t和1.20×10⁶t,POC通量分别为2.69×10⁶t和1.63×10⁶t,约76%的总有机碳在洪季输送入海,组成以颗粒态为主.2003～2004年间POC通量急剧减少,DOC通量与POC通量的比值迅速增大,可能与三峡水库对颗粒物的拦蓄、改造及富营养化有关.     

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.     

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.     

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。     

2012年夏季长江口颗粒有机碳、氮分布特征及其来源

基于2012年8月对长江口及其邻近海区的调查资料,分析了长江口夏季颗粒有机碳(particulate organic carbon,POC)、颗粒氮(particulate nitrogen,PN)的空间分布特征及其与环境因子的关系,并结合C/N摩尔比值和叶绿素a(chlorophyll a,Chl a)探讨了POC的主要来源及浮游植物的贡献.结果表明,2012年夏季长江口POC的质量浓度范围在0.68~34.80mg·L-1之间,均值为3.74 mg·L-1;PN的质量浓度范围为0.03~9.13 mg·L-1,均值0.57 mg·L-1,二者浓度均表现为底层高于表层.POC和PN平面分布相似,高值区均出现在口门附近和调查海区西南部,并向外海浓度迅速降低,整体呈现近岸高、远岸低的趋势,与总悬浮物(total suspended matter,TSM)的平面分布规律基本相同;POC与PN间呈极显著正相关,表明二者具有高度的同源性.POC、PN与TSM、化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)间均呈现极显著线性正相关,而与盐度(salinity,S)和Chl a的相关关系较弱,表明POC和PN的分布受陆源输入的影响较大,浮游植物生产不是该水域颗粒有机碳、氮的主要来源.C/N摩尔比和POC/Chl a法分析表明夏季长江口POC主要为陆源,有机碎屑是POC的主要存在形式.定量估算结果表明,浮游植物生物量对夏季长江口表层POC的平均贡献率仅为2.54%,非生命POC占绝对优势地位.     

长江口及其邻近海域颗粒态氨基酸的分布以及对有机质降解和来源的指示

本研究于2018年3月采集长江口及其邻近海域50个站位样品，对颗粒态氨基酸（PAA）的分布与组成进行了分析。结果表明:PAA的平均浓度为（1.86 ± 1.02）μmol/L（0.76～5.55 μmol/L），其主要组分为天门冬氨酸（Asp）、谷氨酸（Gly）、丝氨酸（Ser）、丙氨酸（Ala）和甘氨酸（Glu）。颗粒有机碳（POC）和颗粒氮（PN）的平均浓度分别为（74.21 ± 37.70）μmol/L（18.06～238.66 μmol/L）和（7.52 ± 3.46）μmol/L（2.27～19.86 μmol/L）。PAA、POC与PN具有相似的分布特征，长江口内浓度低于近岸浓度，近岸浓度高于远岸浓度，垂直分布上较为均匀。研究海域中的C/N由近岸向远海逐渐降低，表明陆源输入有机质的影响逐渐降低。基于氨基酸的衍生参数Asp/Gly和Ser + Thr（苏氨酸）[mol%]表明该海域颗粒物中有机质主要源于硅质碳源，与硅藻在该海域中相对较高的生物量有关。碳、氮归一化产率[PAA-C（N）%]以及降解因子（DI）所指示的降解趋势并不完全一致，这或许与PAA-C（N）%和DI适用于不同降解阶段以及氨基酸来源与转化的多样性有关。     

夏季渤海湾及邻近海域颗粒有机碳的分布与物源分析

根据2006年8月在渤海湾及其邻近海域41个站位取得的155个样品的颗粒有机碳（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,分析了该区夏季POC和PN的空间分布特征、影响因子与有机碳物源．结果表明,夏季水体中POC的浓度为155.9～1363.1 μg/L,平均浓度为429.5 μg/L; PN的浓度为26.2～225.5 μg/L,平均浓度111.5 μg/L. POC与PN的空间分布特征一致,呈现近岸高、远岸低、表层低、底层高的特点. 生物作用、水体温盐跃层和总悬浮颗粒物（TSM）是影响研究区POC空间分布的重要原因. POC与TSM的相关分析表明,POC与TSM之间具有正相关关系,不同来源的TSM是控制水体中POC浓度高低的重要因素. 本区POC/PN的比值范围为3.4～7.0,但这一物源指标的应用受到海水中颗粒无机氮（PIN）的影响. 通过建立POC和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,本研究区的POC/PON (颗粒有机氮) 比值范围介于5.5～19.8之间,显示POC除了海洋生物为主要来源外,周边河流的陆源输入也有重要贡献.这一研究方法对认识中国近海的POC物源具有一定的参考价值．     

青岛近海夏冬季颗粒有机碳的分布特征

于2006年夏季(8月)和2006年冬季(12月)对青岛近海的悬浮体(TSM)、颗粒有机碳(POC)进行采样并测定。结果表明,青岛近海夏季POC的质量浓度范围为0.15~1.04 mg/L,平均值为0.31 mg/L,冬季POC的质量浓度范围为0.089~0.88 mg/L,平均值为0.27 mg/L。夏季高于冬季,但变化不大。青岛近海夏季POC质量浓度的平面分布具有东北部海域高,西南部海域低的分布趋势,其平面分布与叶绿素a的平面分布基本相似,夏季POC由生物活动控制。冬季POC质量浓度的平面分布呈现近岸高,远岸低,等值线基本与海岸线平行的分布特征,其平面分布与TSM的平面分布相似,冬季POC由TSM控制。夏季和冬季,浮游植物对POC的贡献分别为26.9%和4.10%,青岛近海以碎屑有机碳为主。POC的周日变化明显,夏季由生物活动控制,冬季由潮汐控制。     

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.      

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.     

2020年夏季长江流域特大洪水期间长江口POC和DOC的分布特征

为了追踪2020年夏季长江流域特大洪水对长江口及其邻近海域重要生源要素的影响,本研究于2020年7月和2020年8月在该区域连续进行了两个航次的系统观测,测定了表层海水样品中悬浮颗粒物（suspended particulate matter,SPM）、颗粒有机碳（particulate organic carbon,...     

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.      

北江流域有机碳侵蚀通量的初步研究

选取北江的河口站断面,对径流进行了5个季节的采样分析.结果表明,北江径流中颗粒有机碳含量随总悬浮物含量的变化而同步变化;溶解有机碳含量与总悬浮物含量之间有时表现微弱的正相关,有时表现微弱的负相关.随着水体总悬浮物含量的增加,总悬浮物中有机碳的质量分数呈对数趋势降低.洪峰时期径流对有机碳的搬运是全年总搬运量的主要部分,这种现象对于溶解有机碳更为显著.初步估算,北江流域的有机碳侵蚀通量为10.01×10⁶g·km^-2·a^-1,其中以颗粒有机碳为主,达到6.54×10⁶g·km^-2·a^-1,溶解有机碳的侵蚀通量为3.47×10⁶g·km^-2·a^-1.北江流域有机碳侵蚀通量的总量和组成特点与多数季风流域具有更大的一致性.     

长江大通站溶解有机氮生物可利用性潜力及输入通量

根据2012~2013年度隔月对长江大通站的6次调查,分析了长江水体中溶解态总氮(TDN)的构成,包括溶解无机氮(DIN)及溶解有机氮(DON)中的尿素、自由态氨基酸(DFAA)、结合态氨基酸(DCAA)的构成和丰度,并评价了DON的生物利用性潜力,估算了不同形态氮的输入通量.结果表明,受稀释作用和悬浮颗粒物吸附影响,长江水体中DON浓度呈现出春冬季高、夏秋季低的变化特征,平均浓度为(33.28±21.35)μmol/L,占TDN比例平均为20.05%±13.53%;DON中组分尿素、DFAA和DCAA占DON的氮摩尔占比分别为21.94%±19.89%、0.84%±0.52%、3.68%±2.61%.其中,尿素浓度受季节性施肥灌溉影响,与径流量呈现出明显的正相关.总溶解态氨基酸(TDAA)占溶解有机碳(DOC)的碳摩尔分数和氨基酸降解指数均表明长江水体中DON具有较高的生物可利用性,且呈现出春夏季高、秋冬季低的变化趋势.DON的年输入通量为42.04万t,约占TDN年输入通量的17%.其中,具有高生物可利用性的尿素、DFAA、DCAA分别占DON年通量的15.50%、0.64%、2.80%.上述结果表明,长江输入的DON具有相当高的生物可利用性,对长江口及其邻近海域富营养化的贡献不可忽视.     

原水碳源分子量分布及DPB效能对酸化时间的响应

采用超滤-纳滤膜法对污水中碳源分子量(MW)进行切割试验,并测定各区间总有机碳(TOC)浓度以了解污水碳源组成特性;同时采用污水酸化技术,研究在不同酸化时间,碳源分子量分布的变化及对厌氧-膜好氧-反硝化(A2N)工艺中反硝化聚磷菌(DPB)用碳和净污效能的影响.结果表明,试验原水TOC为(58.3±2.83) mg /L,其中颗粒有机碳(POC)为(38.05±1.65)mg /L,占65.27%,剩余溶解有机碳(DOC)在分子量0.5kDa以上区间呈现“W”型分布,其中 MW>100kDa、10k~5kDa、1k~0.5kDa、MW<0.5kDa区间碳源分别占36.20%、12.05%、13.68%和29.83%.在不同酸化时间下,POC含量与DOC分布存在显著差异,在12h内酸化,可以有效将POC转化为DOC,且在14mg/L左右趋于平衡;DOC在大于0.5kDa区间上的分布呈现随时间而整体后移的趋势,在8h时碳源质量最优,其中MW<1kDa的小分子有机物高达17.30mg/L;此时,DPB污泥在厌氧池与缺氧池中的碳源利用率分别为 83.48%、79.59%,比0h时分别提高了23.56%、18.03%;TN、TP去除率分别提高了14.63%、16.98%.     

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.