岱海硅藻类浮游植物初级生产力Si限制初探

以岱海水-沉积物系统中BSi的地球化学特征为基础,结合沉积物中BSi的空间分布和垂向分布以及BSi与古环境古气候的响应关系,对岱海硅藻类浮游植物初级生产力的Si限制理论进行了探索.研究发现,岱海上覆水中Si的平均含量仅为0.38 mg/L,而表层沉积物中BSi的平均含量达到7.5 mg/g;水-沉积物系统中SiO32-和BSi的空间分布特征揭示了生源硅的主要来源;水-沉积物系统中Si与C、N、P的比值及BSi与古环境古气候的响应关系阐明了Si成为硅藻浮游植物初级生产力限制因子的主要原因;不同历史时段内,Si成为岱海硅藻浮游植物初级生产力限制因子的主导原因不同.     

长江口沙洲表层沉积物中生物硅分布特征

利用生物硅(BSi)8 h连续提取法,分析了长江口南支沙洲表层沉积物中BSi的分布特征,并探讨了BSi分布与沉积物理化性质之间的相关关系.研究结果发现,沙洲沉积物中BSi含量的变化范围为0.47%～1.02%,平均含量为0.75%.高潮滩沉积物中BSi含量的变化范围在0.47%～0.91%之间,中潮滩在0.48%～1.02%之间,低潮滩则是0.47%～0.96%.沉积物理化性质与BSi之间的相关分析揭示,沉积物中BSi含量与粘土和粉砂含量呈极显著正相关,这表明沉积物中BSi的赋存对沉积物机械组分具有明显的依赖性;沉积物中的BSi与有机碳、氮(OC、ON)之间存在极显著的正相关关系,表明在富含有机质的沉积物中易于BSi的累积;OC/BSi和ON/BSi的变化范围分别为0.28～2.59和0.05～0.21,都低于Redfield比值,说明沙洲沉积物中BSi的溶解速率要远低于有机质的分解速率.此外,还发现沉积物中BSi与叶绿素之间存在弱的正相关关系,反映了硅质藻类等初级生产者对沉积物中BSi累积也有一定的贡献.     

长江口潮滩沉积物生物硅的分布及其影响因素

 以长江口滨岸潮滩作为典型研究区,对潮滩表层沉积物中生物硅(BSi)的时空分布进行了研究,并探讨了沉积物理化性质对BSi赋存特征的影响.结果表明,潮滩沉积物中BSi的含量具有明显的时空变化差异,2月份BSi的含量在0.46%～1.61%之间,总体上具有自陆向海逐渐增加的变化趋势;8月份BSi的含量在0.39%～1.36%之间,其沿程分布模式与2月份相反.沉积物理化性质与BSi之间的相关分析揭示,BSi含量与沉积物机械组成、有机质有密切关系,在细颗粒且富含有机质的沉积物中易于BSi的累积和赋存.此外,底栖硅藻可能是潮滩沉积物中BSi的重要来源,但是底栖硅藻作为BSi来源的相对重要程度存在明显的空间差异.     

黄、东海溶解态无机砷的形态及其分布

利用氢化物发生原子荧光光谱法对2000年10月和2001年5月航次黄、东海的无机砷进行了测定.两个航次中黄、东海总溶解态无机砷(TDIA8)含量的变化范围分别为9.-21.和12.～23.nmoL,L,亚砷酸盐(As3 )含量的变化范围分别为0.2-2.4和0.1-9.2 nmoL/L,2000年秋季TDIAs和As3 的含量明显低于2001年春季.长江对黄、东海的影响非常显著,是主要的物质来源之一.黄海溶解态无机砷的平面分布表现为沿岸和东黄海交界处高,黄海中部冷水团区含量较低.东海自长江口向西南琉球群岛沿伸的PN断面中,TDIAs和As3 的分布存在明显的梯度,自长江口向中央海区递减,然后由于受到黑潮水入侵含量又开始升高.东海陆架区As3 的含量、分布受到浮游植物活动的影响,表现出与叶绿素含量存在相关关系.     

大亚湾大鹏澳海域C、N、BSi的沉积记录研究

研究了大亚湾大鹏澳海域鱼类养殖区、贝类养殖区以及核电站附近3个站位50~78 cm的柱状沉积物中生物硅(BSi)、总有机碳(TOC)、总氮(TN)等生源要素的垂直变化,以揭示人类活动对海洋环境影响的沉积记录。位于近岸海水养殖区的两个沉积柱中,近年来TOC含量呈明显上升趋势,而核电站附近海域略有下降。从TOC/TN比值判断(三个沉积柱平均分别为9.54、7.42、7.9),该海域TOC是陆源和水生两种来源的混合物。此外,养殖区上表层沉积物中水生有机碳(TOCa)含量呈明显下降趋势,而TOC/TN比值则上升,说明养殖区水生初级生产力及其对总初级生产力的贡献下降;相反,陆源污染所造成的陆源有机碳(TOCt)含量明显增加。在核电站附近海域,TOCa含量明显上升,TOC/TN和TOCt值下降,表明核电站的运行使水体初级生产力上升,陆源有机碳输入则减少。BSi、BSi/TOCa的垂直分布表明,海水养殖区硅藻对总初级生产力的贡献逐年上升,而核电站海域硅藻的贡献则下降。     

南黄海-长江口海域溶解氧分布和低氧、酸化特征及其控制因素

基于2019年8月与11月所获取的2个航次的水文、化学和生物资料,重点研究了夏、秋季南黄海和长江口海域溶解氧（DO）分布的时空格局及其与水文动力状况和生物地球化学过程之间的关系,探讨了该海区低氧特征及其对酸化环境的指示.结果表明,研究海域内DO含量及分布与流场/水团格局具有良好的对应关系,其中夏季长江口外台湾暖流影响区具有低氧的特征,秋季则在黄海冷水团海域下底层存在一个DO低值区.在上升流影响下,夏季长江口海域的底层低氧水体可抬升至上层水体,低氧水体由长江口海域向东北方向扩展;夏季长江口外下层低氧水体的涌升、黄海冷水团区DO最大值层的抬升均与跃层的抬升趋势基本一致,不仅反应了上升流对DO垂向分布的影响,同时也指示了冷水团边界区和长江口外海域涌升流的存在.此外,夏季长江口外东北部离岸低盐水团区的生物地球化学过程也对局地底层低氧区的形成有重要贡献.在夏季的长江口海域和秋季的黄海冷水团海域存在水体酸化区,其中长江口的酸化区范围与低氧区总体相吻合,秋季黄海冷水团底层酸化区也与DO低值区和冷水团范围基本一致.本研究结果可为南黄海和长江口海域低氧和酸化等生态环境问题的改善提供理论指导.     

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。     

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。     

渤海中部海域表层沉积物生源要素分布特征及其环境评价分析

于2015年5月在渤海中部海域采集30个表层沉积物样品,对总有机碳（TOC）、总氮（TN）、总磷（TP）、生物硅（BSi）、有机质（OM）、含水率（MC）进行了分析测定,通过分析渤海中部海域表层沉积物生源要素的分布特征,进一步揭示有机质物源的贡献以及海域生物地球化学等过程。渤海中部海域表层沉积物生源要素含量分别为TOC（0.21%~1.43%）、TN（0.01%~0.12%）、TP（0.01%~0.04%）、BSi（0.08%~0.46%）、OM（1.43%~9.42%）、MC（18.24%~47.70%）,TOC、TN、TP、OM和MC分布特征相近,总体呈现东低西高的分布特征,BSi则在渤海中部含量较高。TOC、TN摩尔比值显示渤海中部表层沉积物中有机质来自陆源和海源混合输入,以陆源输入为主;而TOC/BSi说明硅藻对渤海中东部海域总初级生产力贡献较大。沉积物质量评价显示渤海中部海域表层沉积物受到一定程度的污染,部分海域沉积物中TOC和TN含量超过加拿大安大略省环境和能源部沉积物质量评价标准的Ⅱ类标准。     

长江口柱状沉积物中磷的存在形态及其分布特征研究

对长江口的柱状沉积物进行了总磷测定,并运用SEDEX方法分析了长江口柱状沉积物中5种形态磷的含量和分布。研究结果表明,柱状样沉积物不同站位各种形态磷的垂直分布各不相同,由表至底呈现多种分布状态,与沉积环境、沉积后的成岩作用有关。长江口柱状样沉积物有机磷的降解速率常数变化结果表明,长江口海域有机磷的降解主要发生在沉积物表层和次表层。2个柱状样沉积物中氮磷比远低于16:1,说明长江口近岸海域沉积物中的磷主要来自陆源。对柱状样的年代分析表明,总磷含量随年代的变化有明显的区域特征性,长江口总磷含量的髙值与长江较大输沙量的年份具有一致性。     

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.     

春季黄东海颗粒有机碳的时空分布特征

根据2009年4～5月对黄东海大面积调查的资料,分析研究了黄东海颗粒有机碳（particulate organic carbon,POC）的浓度和时空分布特征,并结合叶绿素（Chlorophyll a,Chl-a）和C/N摩尔比值探讨了POC的主要来源.结果表明,春季黄东海POC的浓度范围是24.33～2 817.29...     

长江口邻近海域沉积物中生物硅溶解行为研究

对长江口邻近海域进行调查,分析沉积物中生物硅的空间分布特征,探讨影响生物硅溶解以及保存的因素.结果表明,生物硅含量的平面分布具有近岸高于远海的分布趋势,陆源输入、沉积速率以及水动力条件是影响生物硅在沉积物中埋藏的主要因素.生物硅溶解速率常数随空间以及深度无明显变化规律,间隙水中硅酸盐相对于生物硅溶解度的不饱和程度、有机外壳对生物硅的包裹以及间隙水中Al离子浓度等因素会影响生物硅的溶解进而会影响其在沉积物中的保存和间隙水中硅酸盐浓度的变化.     

冬季黄东海颗粒有机碳的时空分布特征

根据2007年1～2月对黄东海大面调查的资料,分析研究了黄东海颗粒有机碳(POC)的时空分布特征。结果表明,冬季黄东海POC的浓度范围是2.49～1 658.96μg/L,平均浓度为125.88μg/L。在垂直方向上,POC由上而下随着水深的增加浓度逐渐降低,到底层后浓度又升高。在平面分布上,POC整体上呈现西部近岸浓度较高、东部离岸浓度较低的特点;POC的高值区集中在浙江近岸海区,特别是浙江舟山群岛南部近海,POC浓度非常高,这是受陆源输入和沉积物再悬浮的共同作用。在周日变化上,受潮汐作用和海区生物活动的影响,东海陆架中部海域除底层以外,其它各层POC在午后、傍晚、凌晨出现浓度的高峰值,而西南海域,除了底层外,其它各层均表现出全日周期变化。     

东、黄海生源要素的埋藏通量及其时空分布特征

通过对东、黄海海域2006年4月、10月航次的调查,结合210Pb数据,测定了4个站位200余年来沉积物中生源要素(总氮、总磷、总有机碳)的埋藏通量。从时间分布特征可以看出, 4个站位中,总氮(TN)的埋藏通量均自底层向表层逐步上升,到上个世纪五、六十年代左右达到较大值后便呈波动下降趋势;总磷(TP)在各站位的埋藏通量的变化比较稳定,几乎没有明显的峰值,均自底层到表层逐渐降低。总有机碳(TOC)的埋藏通量自底层到表层逐步升高,其中10594,10694站位在上世纪六十年代左右均出现了最高值,12694及H1-18站位在上世纪四十年代出现了相对高值,而后便呈下降趋势;从生源要素埋藏通量的空间分布特征可以看出,南黄海各生源要素埋藏通量的平均值分布可能与黑潮流系的影响强弱不同有关,即黑潮流系影响越强初级生产力越弱,生源要素埋藏通量越低,反之则越高;而H1-18站位生源要素的埋藏通量变化特点较为复杂,原因可能与其所处海域水文条件复杂,受陆源影响较大有关。     

春季黄渤海溶解有机碳的平面分布特征

依据2010年4～5月对黄渤海调查所得的数据,分析了黄渤海溶解有机碳(dissolved organic carbon,DOC)的含量及其平面分布特征,并对其影响因素进行了初步探讨.结果表明,2010年春季黄渤海DOC的浓度范围为0.96～4.71 mg.L-1,平均浓度为2.27 mg.L-1.平面分布上,DOC整体呈现南北近岸浓度高、中部外海浓度低的特点.在渤海西部近岸、山东半岛东部及长江口东北部均存在高值,尤其是渤海西部近岸,DOC浓度最高达到4.71 mg.L-1,这主要是受河流输入和沿岸流的影响;低值区则主要集中在南黄海中部外海,DOC浓度普遍低于1.50 mg.L-1.     

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。