胶州湾沉积物中的磷及其环境指示意义

研究了胶州湾沉积物中磷形态的地球化学分布特征、控制因素及环境意义,将胶州湾沉积物中的磷分为可交换态磷、铝结合态磷、铁结合态磷、闭蓄态磷、自生钙磷、碎屑态磷和有机磷7种不同的形态,并结合210Pb测年法计算了不同年代各形态磷的埋藏通量,在此基础上,分析了胶州湾沉积物中磷所给出的环境信息.结果表明,无机磷是胶州湾沉积物中磷的主要形态,有机磷只占较小的比例,无机磷中钙磷占的比例相对较大,其中碎屑态磷是含量最高.磷的含量及埋藏通量的垂向分布受到pH、盐度、温度、生物扰动、沉积速率等环境因子的影响.相关分析及元素的OC/OP比值分析证明,近20a,陆源输入是胶州湾沉积物主要来源,并且沉积速率不断增大.由于近年来采取的较为得力的治污与排放措施,胶州湾的环境状况已有明显改观.研究还表明,Fe-P,Al-P和Oc-P的含量与海域污染程度有较密切的关系,可作为表征海洋沉积环境污染状况的指示因子之一.     

青岛近岸海域表层沉积物生源要素分布及污染状况评价

为了解青岛市近岸海域不同功能海区沉积物中生源要素分布及污染状况,于2017年11月在胶州湾、崂山近岸海域和青岛市文昌鱼保护区共采集了33个表层沉积物样品,分析了沉积物生源要素中总有机碳(TOC)、总氮(TN)、总磷(TP)及生物硅(BSi)的含量。青岛近岸海域TOC、TN、TP和BSi含量范围分别为0.21%～1.43%、0.02%～0.13%、0.06%～0.15%和0.26%～0.60%。胶州湾表层沉积物中TN和TP含量较高,崂山近岸海域TOC较高,而文昌鱼保护区BSi含量较高。此外,胶州湾沉积物中BSi含量呈显著下降趋势,说明海域硅藻生产力的下降。根据沉积物中TOC/TN摩尔比,崂山近岸海域沉积物中有机质为海源和陆源混合输入,而胶州湾和文昌鱼保护区有机质的主要来源为海源输入。生源要素污染评价结果显示,青岛近岸海域表层沉积物中TOC含量未受到污染,而TN和TP则处于中等污染水平。     

Environmental changes in Jiaozhou Bay of northern China during the past 90 years using metals and biogenic elements in sediments

Metals and biogenic elements were analyzed from surface sediments and a 100 cm core collected from Jiaozhou Bay in July 2009, to determine how the environment has changed over the past 90 years due to increasing anthropogenic influences in this region. High concentrations of biogenic silica (BSi) represented the dominance of diatoms in the bay. Most metals were lower than the marine sediment quality guidelines; however, Hg, Zn, and Mn were at polluted levels. The vertical profiles of biogenic elements and metals in the sediment core suggest that the most significant environmental changes occurred since the 1990s, and three stages could be defined: (1) before 1950, characterized by low concentrations of biogenic elements and metals; (2) between 1950 and 1990, displaying an obvious increase of Hg and a slow increase of biogenic elements; (3) after 1990, reflected by a significant increase of total organic carbon (TOC), total nitrogen (TN), total phosphate (TP), and most metals, but a decrease of BSi. Correlation and principal component analyses indicated that most metals originated from lithogenic sources, industrial and domestic discharges as well as maricultural activities.     

胶州湾沉积物柱状样重金属垂向分布特征及其控制因素

于2011年在胶州湾采集一根沉积物柱状样,分析了0～1 m不同层次沉积物样品中汞（Hg）、砷（As）、镉（Cd）、铬（Cr）、铜（Cu）、镍（Ni）、铅（Pb）和 锌（Zn）等8种重金属含量并计算富集因子指数（enrichment factors, EF,代表元素富集程度）。结果表明,多数重金属在次表层20 cm左右浓度和EF值都达到峰值或有一个高值区,这可能主要是由上世纪八九十年代胶州湾周边区域高强度人为排放的重金属导致的。进一步通过Pearson相关分析和多元线性回归分析探讨了控制胶州湾沉积物重金属垂向分布的关键因素,结果发现8种重金属的关键控制因素不同。采用沉积物潜在生态风险指数法评估了胶州湾重金属的生态风险及历史变化趋势,发现8种重金属中Hg风险较高,整体处于中等风险水平,且近年来风险还呈一定增大趋势,应列为胶州湾优先控制重金属。     

辽东半岛东岸泥质区有机物分布特征及其环境指示意义

为研究人类活动及鸭绿江陆源输入对河口海岸及陆架泥质区沉积环境的影响,本文通过对2017年于辽东半岛泥质区东部采集的Q02柱与西部Q04柱进行210Pb定年、粒度、总有机碳、总有机氮、δ13C同位素等指标综合分析,利用Meyers研究模型结合C/N值及δ13C同位素含量分析不同物源有机质贡献率。结果表明:（1）两根柱样TOC与TN含量近百年来逐渐升高,C/N值在9~11之间为海陆混合来源。沉积物主要以粉砂及粘土为主,粉砂含量最高,粘土次之,砂含量较少。（2）有机碳来源占比均呈陆源降低海源升高的特点,分别反映了泥质区东部与西部不同主导因素对海域环境的影响。东部沉积环境主要受流域环境变化与海域共同作用,垦荒、自然灾害、日俄战争等事件造成了植被覆盖降低,水库建设减少了陆源有机碳输入;西部沉积环境主要受沿岸人类活动、水体富营养化的影响,"弛禁"政策导致植被覆盖被破坏,港口修建、水产养殖等活动造成水体营养物质增多,引起海洋环境恶化。     

大鹏湾表层沉积物中碳、氮、磷的多年调查结果和有机质来源分析

依据1998—2006年18个航次13个站的调查资料,简要描述和分析了大鹏湾表层沉积物中包括碳、氮、磷的多项生物地球化学要素多年的平均空间分布和年际变化,并依据TOC/TN原子比探讨沉积物中有机质的来源.结果表明,大鹏湾的水动力条件对沉积物中各生物地球化学要素的分布变化影响不大,TOC、TN和TP含量分别为(17600±4600) mg·kg^-1、(1738±446) mg·kg^-1和(562±89) mg·kg^-1,比珠江口和大亚湾高.9年调查期间,TOC、TC、TN和TP含量的年际变化趋势都是上升的,表明随着周边地区经济的迅速发展和人口的不断增加,产生的大量有机质通过小河流和地表径流排放入海,使大鹏湾中沉积物的环境逐渐恶化.TOC/TN原子比为12.4±2.5,介于海洋浮游生物源和陆生高等植物源之间,反映了大鹏湾表层沉积物中有机质是陆源和水生2种来源的混合输入.TOC/TN原子比呈逐年上升趋势,表明大鹏湾接受陆源有机质与水生有机质的比例逐渐增加.     

胶州湾内外沉积物岩芯中多氯萘的分布特征研究

利用13 C同位素稀释-高分辨率气相色谱-高分辨率质谱法测定了胶州湾内、外沉积物岩芯中多氯萘(PCNs)异构体的含量,对其同系物分布、可能来源、沉积通量及毒性当量进行了初步探讨,并研究了由各类来源PCNs进入到胶州湾的历史沉积趋势.结果表明,胶州湾内、外沉积物岩芯中∑PCNs含量范围分别为3.9～56.4 Pg·g-1...     

2013年胶州湾溶解营养盐时空分布特征

依据从2012年11月至2013年11月,每月一次对胶州湾海域溶解无机营养盐的调查资料,分析了该海域营养盐的分布特征和季节变化。结果表明:NO₃-N是溶解无机氮(DIN)的主要存在形态,其次是NH₄-N,NO₂-N所占比例最低。从整体上来看,胶州湾溶解无机营养盐湾内浓度较高,湾外浓度较低,海域无机营养盐主要为陆源输入。湾内水体营养盐季节性变化明显,夏季7月水体中无机营养盐浓度较高,而冬末、春季无机营养盐浓度较低。湾口、湾外由于受陆源影响小,所以季节性变化不明显,且溶解无机营养盐浓度也偏低;但夏季7月各溶解无机营养盐浓度仍略高于其它月份。与上世纪90年代相比,NH₄-N和PO₄-P浓度明显降低,NO₃-N和SiO₃-Si的浓度增加两倍左右,NO₂-N浓度没有明显变化。     

黄河口附近海域沉积物中碳氮元素地球化学特征及有机质来源研究

本文调查分析了黄河口附近海域沉积物中碳氮元素地球化学特征及有机质来源研究。发现黄河口附近海域沉积物TOC、TN含量、C/N、δ13C以及δ15N分别为（0.40±0.19）%、（0.049±0.018）%、7.92±1.48、（-23.94±0.69）‰、（7.06±0.72）‰。其中TOC随着输送距离增加显著下降（P < 0.05）,δ13C沿着输送距离增加极显著上升（P < 0.01）。黄河口附近海域沉积物有机质来源可分为陆源、河口源、海源3种来源。其含量分别为（44.6±6.5）%、（6.5±5.5）%、（48.9±6.1）%。陆源有机质含量随着输送距离增加显著下降,海源有机质含量随着输送距离增加显著上升（P < 0.05）。研究区域陆源有机碳埋藏速率为171~214 t/（km2·a）,约20%左右黄河输送陆源有机碳埋藏在黄河口附近海域。黄河输送不仅影响了河口及周边海域有机质来源组成,还促进了陆源有机质在河口区域的埋藏。     

太湖竺山湾沉积物碳氮磷分布特征与污染评价

为了揭示太湖竺山湾沉积物中碳、氮和磷的分布特征,本研究在太湖竺山湾设置3个断面(湖湾内,A断面;湖湾中部,B断面;开敞湖区,C断面) 10个采样点,采集沉积物柱状样,每2 cm间隔分层测定沉积物中总氮(TN)、总磷(TP)和总有机碳(TOC)含量,以揭示其水平分布和垂向分布特征.结果表明,在空间上竺山湾表层沉积物呈现开敞湖区向湖湾富集的特征,湖湾内部碳、氮和磷含量显著高于开敞湖区(P 0. 01),其中湖湾内(A断面)表层沉积物TN、TP和TOC含量分别为1. 53、1. 55和11. 31 mg·g~(-1),而靠近开敞湖区(C断面)表层沉积物TN、TP和TOC含量仅为0. 75、0. 57和6. 70 mg·g~(-1).垂向分布特征表现为表层富集,3个断面TN、TP和TOC含量随着底泥深度的增加均呈现出下降趋势,表层沉积物TN、TP和TOC含量分别是底层的2～3、2～5和2～3倍.整体而言,竺山湾沉积物TP含量均值为0. 93 mg·g~(-1),属于重度污染,而TN平均含量为1. 11 mg·g~(-1),属于轻度污染;有机氮指数和综合污染指数显示,竺山湾北部地区污染水平为重度污染区,有机污染相对较强,TP的污染指数(STP)处于1. 03～3. 87之间,属于重度污染.     

草型湖区沉积物营养盐分布与污染评价

为阐明太湖草型湖区表层沉积物营养盐的空间分布及其污染特征,测定了胥口湾60个表层沉积物样中的总氮(TN)、总磷(TP)、碱解氮(AN)、有效磷(AP)和有机质(OM)的含量,分析其污染水平与来源.结果表明,胥口湾表层沉积物中TN、TP、AN、AP和OM平均含量分别为1 027. 5、423. 2、46. 4、15. 3和17 096. 6 mg·kg-1,且在空间分布上均呈现出胥口湾东北部湖区高于其他湖区的特点.胥口湾表层沉积物中TN和TP单项评价指数(STN和STP)平均值分别为1. 75和0. 91,表明TN和TP分别处于中度和轻度污染状态;综合污染指数(FF)的平均值为1. 57,整体上处于中度污染状态.在有机指数和有机氮评价中,整体上处于清洁状态. C/N比值表明胥口湾表层沉积物中生物沉积的有机质主要来源为无纤维束植物和浮游植物.相关性分析表明,胥口湾表层沉积物中有机质与总氮具有同源性,但与总磷不具有同源性.     

大亚湾柱状沉积物中C、N、P的分布特征及其环境意义

对大亚湾典型柱状沉积物中C、N、P的含量及其分布特征进行了研究。结果表明,大亚湾柱状沉积物中C、N、P含量的变化范围分别为(0.48~1.53)10-2、(316.24~570.47)10-6 、(206.02~342.02)10-6 ,C与N的垂直分布具有由深层向浅层增加的趋势,而P含量随深度的增加而增大。根据沉积物中TOC/TN比值及两者的相关性,可以判断沉积物中有机质一直以陆源输入为主,其比值垂向变化主要受控于TOC含量的变化。另外,沉积物中TN和TN/TP的垂直变化也和近年来大亚湾水体中营养盐含量的变化相一致。低沉积速率是导致大亚湾沉积物中各生源要素埋藏通量小的主要因素。从20世纪80年代中期开始,随着沿岸工农业的快速发展和排污的增加,TN和TOC的埋藏通量有所增加;近年来,随着治污措施发挥作用,TN和TOC的埋藏通量有所降低,大亚湾的整个生态环境有所改善。     

Sediment pollution characteristics and in situ control in a deep drinking water reservoir

Sediment pollution characteristics, in situ sediment release potential, and in situ inhibition of sediment release were investigated in a drinking water reservoir. Results showed that organic carbon (OC), total nitrogen (TN), and total phosphorus (TP) in sediments increased from the reservoir mouth to the main reservoir. Fraction analysis indicated that nitrogen in ion exchangeable form and NaOH-extractable P (Fe/Al-P) accounted for 43% and 26% of TN and TP in sediments of the main reservoir. The Risk Assessment Code for metal elements showed that Fe and Mn posed high to very high risk. The results of the in situ reactor experiment in the main reservoir showed the same trends as those observed in the natural state of the reservoir in 2011 and 2012; the maximum concentrations of total OC, TN, TP, Fe, and Mn reached 4.42 mg/L, 3.33 mg/L, 0.22 mg/L, 2.56 mg/L, and 0.61 mg/L, respectively. An in situ sediment release inhibition technology, the water-lifting aerator, was utilized in the reservoir. The results of operating the water-lifting aerator indicated that sediment release was successfully inhibited and that OC, TN, TP, Fe, and Mn in surface sediment could be reduced by 13.25%, 15.23%, 14.10%, 5.32%, and 3.94%, respectively.     

南极普里兹湾沉积物重金属分布特征

普里兹湾是南极科学考察和海洋环境研究的重点区域之一。本文对中国第29次南极科学考察在普里兹湾及其周边海域获取的3 个短柱样品进行了粒度、210Pb、常量和微量地球化学元素等测试分析,探讨了沉积物中重金属元素的分布特征及其控制因素。结果表明:普里兹湾及周边海域沉积物沉积速率为0.05～0.18 cm/a,沉积物中重金属元素含量等垂向变化不明显,研究海域近百年来沉积物中主要重金属元素的来源无大变化。沉积物中重金属元素与多种物源指标的相关性显示其主要来源于南极大陆陆源物质的输入。样品粒度分布显示了其具有典型的冰筏沉积的特征。研究结果是普里兹湾环境基线的重要组成,为我国南极海洋科考提供了不可或缺的基础数据。     

胶州湾水域硝化作用及与颗粒物的关系研究

采用现场调查和实验室模拟研究的方法对胶州湾水域春季NH4-N吸附量、硝化效率、平均硝化速率与颗粒物的关系以及硝化作用对NH4-N的周转时间进行了研究.结果表明,胶州湾硝化作用对NH4-N的周转时间为0.10～3.33 d,平均1.65 d,且存在中西部和湾口附近海域周转时间短.在湾的东北部海域周转时间长的分布特征.     

胶州湾表层海水NO的分布特征及其影响因素

为了解近海海水中NO的时空分布特征及其影响因素,采用化学发光法对2010—2011年胶州湾内表层海水中的c(NO)进行了观测,并结合水文、生物等要素的同步观测资料,探讨了该海域NO分布特征及影响因素.结果表明:胶州湾内表层海水c(NO)春季最低,为(11.8±4.6) pmol/L;秋季最高,为(471.3±106.3) pmol/L;夏季和冬季差别不大.该海域c(NO)的水平分[JP+1]布呈湾中心及湾口部分较低、河口较高的特点.湾口部分c(NO)春季最低,为2.0 pmol/L;湾中心部分c(NO)秋季最高,达356.0 pmol/L.c(NO)与温度、盐度及c(NO₂-)表现出相关性,陆地径流输入对海水中NO的分布也有影响,大沽河下游丰水季c(NO)达到348.1 pmol/L,枯水季c(NO)仅为119.8 pmol/L.研究显示,胶州湾表层海水为大气NO的源,2010—2011年胶州湾表层海水NO的海-气通量为3.8×10-15 mol/(cm2·s),胶州湾年NO释放量(以N计)约为5.8×106 g.      

Distribution and contamination of metals and biogenic elements in sediments from Zhifu Bay of the Yellow Sea, China

Metals and biogenic elements were analyzed from surface sediments of sixteen stations and a 32 cm core collected from Zhifu Bay in July 2009. High concentrations of biogenic silica (BSi) reflected the high diatom productivity in the Bay. Meanwhile, total organic carbon (TOC) in Zhifu Bay was mainly from terrestrial sources. All metals were lower than the marine sediment quality guidelines. Based on the vertical profiles of biogenic elements, there was a clear increase of TOC, total nitrogen (TN), and total phosphate (TP) between 1985 and 2000. TN concentrations decreased after the start of the operation of the sewage treatment plant in 1998; however TOC and BSi remained at high levels. Metal concentrations showed a general increase from the bottom to the top of the core. Most anthropogenic metals reached a maximum during 1996 and 2000, and decreased after the startup of the sewage plant; however, they have increased again recently. The results from correlation analysis and principal component analysis show that industrial pollution is the main source of Cd, Cr, Cu, Ni, Pb and Zn contamination in Zhifu Bay, and Yantai Port and ship transportation also contribute a lot to Cd, Cu, Hg, and Pb pollution.     

围填海对芝罘湾生态环境的影响

围填海开发活动己经成为各国沿海地区拓展空间、获取资源的一种重要方式,同时围填海工程对海洋生态环境的负面影响也不可忽视.以芝罘湾为例,整理并分析了1985-2017年中4个时间梯度表层水、沉积物和海洋生物的空间分布实测数据,分析近年来大规模围填海工程对其湾内生态环境的影响.结果表明:①芝罘湾内表层水中ρ（TN）、ρ（TP）、ρ（Cu）、ρ（Pb）、ρ（Zn）、ρ（Cr）和沉积物中w（Cu）、w（Pb）、w（Zn）、w（Cr）在空间分布上一致,均呈现出自湾顶向湾口逐渐降低的趋势,围填海海域的污染物浓度高且污染范围扩大.②2017年表层水中ρ（TN）、TN/TP、ρ（Cu）、ρ（Pb）、ρ（Zn）、ρ（Cr）分别是1985年的12、14、8、7、2、14倍,ρ（TP）因国家对含磷农药的限制而呈现降低趋势.③围填海海域沉积物中的重金属含量增加,但由于2016年底的疏浚工程,2017年沉积物中w（Cu）、w（Pb）、w（Zn）、w（Cr）较2010年分别降低了60.13%、77.25%、39.17%、25.32%.④2010-2017年,ρ（Chla）降低了58.00%;浮游植物、浮游动物、底栖生物的物种数量分别下降了近47.50%、43.30%、26.30%,Shannon-Wiener多样性指数分别下降了20.49%、15.41%、10.41%,丰富度指数分别下降了69.33%、87.56%、61.90%.研究显示,围填海对芝罘湾生态环境产生了不利影响,表层水、沉积物及海洋生物均呈现不同程度的恶化和退化趋势.      

抚仙湖沉积物有机碳埋藏特征及来源解析

为探讨近百年来抚仙湖不同湖区沉积物中有机碳埋藏及其来源变化特征,以抚仙湖南北部沉积柱为研究对象,分析有机碳埋藏速率时空变化特征,利用正构烷烃及其分布特征对埋藏在沉积物中的有机碳来源进行解析.结果显示,抚仙湖沉积物中有机碳含量为1.79~29.39mg/g,有机碳埋藏速率为3.07~27.71g/（m²·a）,两者均随时间的增加呈现整体上升的趋势,1980年以来增长速度明显加快;沉积物中有机碳含量北部（8.70mg/g）小于南部（12.59mg/g）,但有机碳埋藏速率北部（13.54g/（m²·a））大于南部（8.29g/（m²·a））,这与抚仙湖南北部有机质来源类型及人类活动的加剧造成的流域环境变化有关;抚仙湖沉积物中正构烷烃碳数范围为C₁₂~C₃₃,整体以高碳数组分为主,奇偶优势明显,表明沉积物中有机质主要来源于高等植物,Paq指示水生植物中以沉水植物占主导优势,2C₃₁/（C₂₇+C₂₉）与ACL_27~33指示陆生高等植物来源中,草本植物与木本植物的贡献相当,水生植物在北部湖区贡献大于南部,陆生高等植物在南部湖区的贡献大于北部.     

渤海湾及其邻近河口区重金属环境背景值和污染历史

用长箱式静压取样器和挖探槽采集了渤海湾及毗邻河口区11个沉积物岩芯样.结合~(210)Pb测年、沉积物重金属分析,测定了沉积速率、重金属环境背景值及渤海湾4个时期(1983,1974,1964,1933年)Cu、Pb、Zn、Cd的人为增量部分.研究表明,测区沉积速率范围为1.8—44.2mm/a.高速沉积区位于蓟运河口、海河口及废黄河口;低速率区位于湾中部.Cu、Pb、Zn、Cd环境背景值分别为24.80—25.63mg/L、15.96—16.55mg/L、72.58—74.61mg/L和0.10—0.12mg/L.经重金属沉积通量计算,人为排放最大负荷量分别为:Cu,73.75t(1964年);Pb,64.57t(1974年);Zn,249.32t(1983年);Cd,5.77t(1983年).