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。     

珠江口及近海沉积有机质来源判断

用二元混合模型对有机地球化学指标之间的关系进行模拟,结果表明珠江口和近海沉积物样品OC/N与δ15N在早期成岩过程中均发生了较大改变,OC/N可用作判断有机质来源的辅助证据,而δ15N不宜用作沉积有机质来源的指示.δ15Corg 则可以较可靠地用来评价来源的贡献.稳定C同位素二元混合模拟结果表明从珠江河流出海口往近海方向,陆源有机质所占比例呈下降趋势,在珠江口内,陆源有机C的比例略大于水生有机C,而近海有机质以当地水生藻类为主要来源.     

雅浦海沟沉积有机碳垂向分布及其指示意义

利用蛟龙号载人深潜器采集了西太平洋雅浦海沟沉积柱样,分析了总有机碳(TOC)、δ~(13)C、粒度和比表面积(SSA)等参数,结合端元混合模型、降解模型及主成分分析(PCA),探讨不同来源有机碳(OC)垂向分布及其影响因素,估算了TOC降解速率、累积速率及通量.结果表明,雅浦海沟TOC%均值为(0.31%±0.10%),与浅海环境相当.由于外源OC主要赋存于粉砂等大粒径颗粒物以及微生物的分解作用,TOC%与粉砂%正相关,与SSA值及粘土比例负相关.微生物来源OC是TOC的主要贡献者(52%±21%),其次为海源(37%±19%)和陆源(11%±4%)OC,3种来源OC含量均随深度增加而降低.PCA结果指出,微生物来源与外源OC相对贡献间不耦合,表明海底地下水输送的OC可能是海沟微生物的重要营养源.主导沉积物中TOC垂向分布的难降解OC降解速率约为0.0012a~(-1),略高于普通大洋环境,但较浅海环境更低.雅浦海沟TOC累积速率为1.8×10~(-5)gC/(cm~2·a),沉降通量为2.2×10~9g C/a.     

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。     

滇池沉积物有机质沉积特征与来源解析

以滇池湖泊东南部和东部沉积柱为研究对象,对沉积柱中不同层的沉积物样品使用210Pb定年,分析不同年代沉积物中总有机碳(TOC)和正构烷烃的含量及沉积通量,利用正构烷烃相关指标示踪有机质来源.结果表明:1两采样点沉积物中TOC含量和沉积通量随时间增长均表现为总体上升的变化趋势;正构烷烃沉积通量随沉积年代的变化,分为上升期、下降期与再次上升期这3个阶段.2正构烷烃与TOC沉积通量均增大时,两者来源具有一致性,均来自于湖泊内部和入湖河流携带的泥沙物质之中;20世纪80年代至20世纪末,正构烷烃沉积通量在减小,TOC沉积通量在增大,说明该时期两者来源存在较大差异,湖泊内的细菌、藻类对正构烷烃的贡献较大,而TOC受湖泊内部与入湖泥沙的影响较大.3两采样点检测到的正构烷烃碳数范围为C12~C35,由正构烷烃基本特征与源解析指标分析得出:挺水植物对滇池湖泊沉积物中有机质来源贡献较大,浅层深度,细菌和藻类的贡献突出.     

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.     

贵州乌江渡水库沉积速率及碳氮埋藏通量估算

我国西南地区峡谷型梯级水库沉积物的碳汇效应对全球碳循环有着重要意义。为了探明该区域水库的碳汇强度,本研究选择乌江流域的乌江渡水库作为研究对象,于2015年5月对水库沉积物进行采样,并利用210Pbex核素计年技术,结合沉积物碳氮分析,估算乌江渡水库的碳埋藏量。结果表明:乌江渡水库沉积物平均沉积速率为0.155g/(cm~2·a),TOC沉降通量为70.85g/(m~2·a),堆积通量为29.14g/(m~2·a);TN沉降通量为8.22g/(m~2·a),堆积通量为2.79g/(m~2·a)。乌江渡水库沉积物年均TOC总埋藏通量为1.39×10~9g/a,其中82%来自水库内部光合作用形成的有机质。因此,依据保守的估算,乌江渡水库沉积物的净碳汇通量为23.9g/(m~2·a),保存的净碳汇量为1.1×10~9g/a。研究结果表明水库沉积物是一个重要的碳汇。     

乳山湾邻近海域有机碳的分布与底界面过程

根据2009年和2014年夏季在乳山湾口及邻近海域的综合调查结果,分析了该海域夏季有机碳的时空分布、底界面过程与影响因素.结果表明,2009年夏季乳山湾近海水体溶解有机碳(DOC)含量介于0.70~3.19mg/L之间,平均值为1.80mg/L;DOC的平均值在8月最高,7月与9月次之,6月最低;2014年8月份DOC的变化范围为1.79~15.2mg/L,高于2009年同期水平,颗粒有机碳(POC)的变化范围为0.04~1.33mg/L;水体有机碳的分布受陆源输入、海洋初级生产以及潮汐的显著影响.研究区域夏季颗粒有机碳(POC)的沉降通量为(25±0.8)g/m~2,约占初级生产固碳量的66%;沉积物上层(0~4cm)间隙水中DOC的浓度是沉积物上覆水的8~9倍,DOC在沉积物—水界面存在向上覆水释放的现象;乳山湾湾口DOC交换通量为14.4–97g/(m~2·a),占水体存量的1.1%~13.4%.人类活动一定程度上影响了乳山湾及其近海有机碳的构成与循环收支过程,是区域环境变化的重要驱动因子之一.有超过50%的有机碳会随潮流输送到外海,显示潮流在有机碳输送中巨大作用;沉积物-水界面DOC的交换会影响底界面有机碳的收支与循环过程,有机碳的收支表明研究海域底界面有机碳的降解所产生的溶解有机碳是水体DOC的重要来源,最终保存在沉积物中的碳其埋藏量约占初级生产的13%;相对较低的溶解氧水平可能会增加DOC的交换通量,影响碳在陆架边缘海的埋藏.     

滃江长湖水库沉积物营养元素沉积历史重构及源解析

为了探究城市化进程、水利工程建设等人类活动对河流水环境演变趋势的影响,于2015年9月在广东省滃江长湖水库采集沉积物柱状样品(CH1),测试沉积物剩余210Pb(210Pbex)活性、TOC、TN、TP含量、δ~(13)C及粒径大小.结果表明,CH1的沉积历史约58a,沉积物TOC、TN和TP的平均含量分别为:1.07%(范围:0.65%~1.66%)、0.12%(0.08%~0.20%)、438.00mg/kg(294.74~675.44mg/kg);沉积物TOC、TN、TP含量在3个时段的分布特征:1957年之前,均呈现缓慢增加的趋势,在1957~1991年先减小后增加,在1991~2015年总体呈现出升高的趋势;1994年的暴雨洪水改变了沉积物的粒径特征进而减小了TOC、TN、TP的含量;结合C/N和δ~(13)C特征辨析了沉积物有机质的来源主要为陆源和水相的混合源,大坝的修建是导致沉积物(24cm~20cm)有机质偏向陆源的一个重要原因.     

深圳湾及邻近沿岸沉积物中碳、氮和磷的分布

依据1998~2014年每年2个航次取得的资料,分析和研究了深圳湾和珠江口东南沿岸表层沉积物中生物地球化学要素[包括总碳(TC)、总有机碳(TOC)、总氮(TN)和总磷(TP)]的时空分布,并依据C:N原子比探讨沉积物中有机质的来源.结果表明,TC、TOC、TN和TP含量在深圳湾中分别为(13200±3600)、(12200±3200)、(910±352)和(594±288)mg/kg,而在珠江口东南沿岸中分别为(12000±3900)、(8700±2300)、(601±259)和(334±119)mg/kg.1998~2014年研究海区沉积物中TC和TN含量的年际变化均呈上升趋势,而TOC含量则呈下降趋势.研究期间TP含量在深圳湾中呈下降趋势,而在珠江口东南沿岸中呈上升趋势.深圳湾和珠江口东南沿岸中TOC:TN原子比分别约为17.7和19.5,研究期间均呈下降趋势.研究海区中表层沉积有机质(SOM)是陆生和水生2种来源的混合输入,在深圳湾中以水生源为主,而在珠江口东南沿岸中以陆生源为主.1998~2014年研究海区中表层SOM从以陆生源为主逐渐转变为以水生源为主.     

深圳湾及邻近水域中的溶解有机氮——其时空分布、来源和生物利用率

依据2000～2014年每月的监测资料,分析了深圳湾及邻近沿岸水域中溶解有机氮（DON）质量浓度的时空分布,并结合盐度、5d生物需氧量和颗粒有机物实测数据探讨DON的来源和生物利用率.结果表明,深圳湾中DON质量浓度为（0.45±0.45）mg/L,夏、冬季较高,春、秋季较低,在2000～2004年呈上升趋势,而在2005～2014年呈下降趋势;珠江口东南沿岸中DON质量浓度为（0.16±0.08）mg/L,季节变化小,研究期间总体上略呈上升趋势.深圳湾和珠江口东南沿岸中DON均呈现出保守并具有同源性.依二元混合质量平衡模式估算的深圳湾中DON陆源质量分数约为80%,而珠江口东南沿岸中约为38%,显示深圳湾DON主要来自陆源,而珠江口东南沿岸主要来自海源.依实测数据和回归分析结果估算的深圳湾中平均DON生物利用率为14.8%,而珠江口东南沿岸中为15.5%,与珠江口下段高盐区中实测溶解有机碳生物利用率相近.     

秋季珠江口外海海域的生态环境特征

于2015年9月（秋季）对珠江口外海海域不同深度水体中的营养盐、溶解氧（DO）和叶绿素a（Chl a）进行了调查,通过分析它们的空间分布特征及相互关系对珠江口外海海域的生态环境进行了研究。调查期间,营养盐、DO和Chl a的浓度和分布情况表明珠江口外海海域的生态环境总体较好,该区域的近岸受一定程度的陆源影响。在垂直分布上,珠江口外海海域水体的温度和盐度层化明显,导致营养盐、DO和Chl a的垂直分布均出现明显的差异。珠江口外海海域浅层水体（约小于50 m）的营养盐由于受浮游植物光合作用的影响而具有较低的浓度,深层水体（约大于50 m）的营养盐由于受有机物氧化分解的影响而具有较高的浓度。基于营养盐浓度和比值初步判断调查区域的营养盐限制情况,发现珠江口外海海域大部分浅层水体的营养盐可能同时存在氮限制和磷限制。综合分析营养盐、DO和Chl a之间的关系,发现2015年秋季珠江口外海海域的水体整体上处于异化作用占主导的阶段。     

深圳湾及邻近水域溶解有机磷的分布和来源及其生物利用率

为了解深圳湾的生态环境质量状况,利用2000-2014年逐月的水质监测资料,分析了深圳湾及珠江口东南沿岸水体中DOP（溶解有机磷）的时空分布特征,并结合盐度、ρ（BOD₅）、ρ（POM）（POM为颗粒有机物）实测数据,应用二元混合质量平衡模式和简单回归分析法,定量确定了DOP的来源和生物利用率.结果表明,研究期间深圳湾水体中ρ（DOP）为（0.073±0.077）mg/L,总体上丰水期（4-9月）低于枯水期（10月-翌年3月）,2000-2004年呈上升趋势,而2005-2014年呈下降趋势;珠江口东南沿岸水体中ρ（DOP）为（0.022±0.013）mg/L,夏季（7月）和冬季（1月）较高,春季（4月）和秋季（10月）较低,其年际变动略呈下降趋势.深圳湾和珠江口东南沿岸水体中DOP均呈现为保守,具有同源性.二元混合质量平衡模式估算结果表明,深圳湾DOP主要来自陆源,而珠江口东南沿岸DOP主要来自海源.依据实测数据和回归分析结果估算,深圳湾和珠江口东南沿岸水体中DOP生物利用率分别约为14.5%和15.5%,与珠江口下段高盐水体中的实测溶解有机碳生物利用率相近.研究显示,周边人为向海排放对深圳湾生态环境质量的影响较为严重.      

深圳湾及邻近水域总溶解磷的来源和时空分布

依据2000~2012年每月一次的调查资料,简要描述和讨论了深圳湾及邻近沿岸水域中总溶解磷(TDP)质量浓度的时空分布,并结合现场盐度和溶解无机磷(DIP)实测数据探讨TDP的组成和来源以及DIP和溶解有机磷(DOP)之间的转化.结果表明,深圳湾和珠江口东南部沿岸TDP质量浓度分别为(0.26±0.22)和(0.05±0.02)mg/L.研究期间,珠江口东南部沿岸TDP质量浓度的年内和年际变化不大,趋势平稳.在深圳湾,由于受到周边陆源排放的影响,TDP质量浓度在丰水期较低,枯水期较高,且在2000~2004年呈上升趋势,从0.24mg/L上升至0.33mg/L, 而在2005~2012年则呈下降趋势,从0.33mg/L下降至0.16mg/L.研究海区中的TDP具有“保守性”,主要来自陆源排放.依二元混合质量平衡模式估算的珠江口东南部沿岸TDP的陆源质量分数约为53.9%,而深圳湾的均大于80%. TDP的赋存形态从河口的以DIP为主逐渐转变至近外海的以DOP为主,可能暗示磷从河口向海迁移期间,复杂的生物地球化学过程使DIP转化为DOP的速率大于DOP转化为DIP的速率.     

Relevance of mangroves for the production and deposition of organic matter along tropical continental margins

Mangroves are highly complex ecosystems occupying a major part of tropical coastlines. High primary productivity, efficient biological nutrient recyling and a permanent exchange with terrestrial and marine ecosystems are their common features. Despite the high production and export rates of leaf litter, mangrove detritus has been reported to be of minor importance in sustaining marine food webs. The geographical distribution of mangrove-derived organic matter (OM) in marine sediments is found to be restricted to the vicinity of its source. Dissolved nutrient inputs from mangroves and rivers may fuel the production of marine OM. In this paper we assess the relevance of mangroves for the production and sedimentation of OM in the tropical coastal ocean based on data available from the literature and our own research results. We estimate the rates of carbon accumulation in mangrove sediments and of carbon export to the coastal seas. From the rates of litter fall and export we calculate carbon accumulating in mangrove sediments to be in the order of 23᎒¹² g C per year and mangrove carbon introduced into the coastal ocean to be in the order of 46᎒¹² g C per year. They account for about 11% of the total input of terrestrial carbon into the ocean and 15% of the total carbon accumulating in modern marine sediments.     

Environmental significance of biogenic elements in surface sediments of the Changjiang Estuary and its adjacent areas

Biogenic elements and six phosphorus(P) fractions in surface sediments from the Changjiang Estuary and adjacent waters were determined to investigate the governing factors of these elements, and further to discuss their potential uses as paleo-environment proxies and risks of P release from sediment. Total organic carbon(TOC) and leachable organic P(Lea-OP) showed high concentrations in the estuary, Zhejiang coast and ofshore upwelling area. They came from both the Changjiang River and marine biological input.Biogenic silicon(BSi) exhibited a high concentration band between 123 and 124°E. BSi mainly came from diatom production and its concentration in the inshore area was diluted by river sediment. Total nitrogen(TN) was primarily of marine biogenic origin. Seaward decreasing trends of Fe-bound P and Al-bound P revealed their terrestrial origins. Influenced by old Huanghe sediment delivered by the Jiangsu coastal current, the maximum concentration of detrital P(Det-P) was observed in the area north of the estuary. Similar high concentrations of carbonate fluorapatite(CFA-P) and CaCO3 in the southern study area suggested marine calcium-organism sources of CFA-P. TOC, TN and non-apatite P were enriched in fine sediment, and Det-P partially exhibited coarse-grain enrichment, but BSi had no correlation with sediment grain size. Diferent sources and governing factors made biogenic elements and P species have distinct potential uses in indicating environmental conditions. Transferable P accounted for 14%-46% of total P. In an aerobic environment,there was low risk of P release from sediment, attributed to excess Fe oxides in sediments.     

秋季南海珠江口和北部湾溶解有机物的光降解

利用三维荧光光谱分析手段,结合吸收光谱测定,分析了2007年10月中国珠江口及北部湾水体中4个典型有色溶解有机物(CDOM)样在太阳光辐照下的光降解特性.结果表明,珠江口及广西沿海CDOM样受陆源输入影响较大,而北部湾中部的HX样具有典型海洋CDOM特征,80m水深的HN样则受到北部湾环流的主要影响.这些CDOM样品中均观测到类腐殖质荧光峰A、C、M以及类色氨酸荧光峰R、T,它们的荧光峰强度及吸收系数a(280)在秋季短期日光辐照下发生了较明显的光化学降解,受陆源输入影响较大的珠江口及广西沿海样品的光降解程度高于北部湾的远岸样品,反映出它们含有更多的发色团.光降解未引起CDOM荧光峰位置的显著变化,类腐殖质荧光峰M和A、类蛋白质荧光峰R和T的强度变化趋势一致,表明这两对峰具有相似的性质.A峰区存在的双峰现象表明其为多个荧光组分的叠加.CDOM吸收光谱的光谱斜率S(270～350)随光辐射而逐渐增加,可用于指示光降解引起的CDOM分子量的减小趋势.研究表明,光降解在南海生源要素的生物地球化学循环中起重要作用.     

珠江口水体表观光谱特性与类型分析

珠江口海域是典型的二类水体,光谱特性复杂,一直是国内学者研究的热点区域。本文基于2014年春（5月）、夏（8月）、秋（11月）、冬（2月）珠江口海域四个航次实测的表观光谱资料,探讨了珠江口海域遥感反射率的类型及时空分布特性。结果发现珠江口海域四季水体遥感反射率呈5大类型,每一类光谱都具有典型的区域性和季节变化特征,其谱峰在450~575 nm范围内随季节变化而移动,A类型常年分布在珠江口内,B类型冬春季节分布在珠江口外混合过渡类水体中,C类型主要分布在珠江口口门外水深较深的离岸海域,D类型春夏季在万山群岛附近海域出现,E类型与大洋水体的光谱特征类似。分析表明5种光谱类型的谱型变化趋势由不同的水质因子主导。该研究对深入探讨珠江口等我国近海二类复杂水体的光谱特性及其水色要素的遥感反演具有重要的参考价值。     

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。