中国近海沉积物在生源要素循环中的功能

中国近海沉积物中生源要素的含量与其粒度、河流输入等诸多因素有关。一般沉积物粒度由粗到细 ,有机质含量由低到高 ,OC ,N ,P的含量递增 ,S和Si含量递减。沉积物的生物地球化学环境涉及到Eh ,pH ,温度 ,OC含量 ,Fe3 /Fe2 值 ,水动力条件 ,沉积物的颗粒大小和间隙水的S体系 ,以及生物扰动等因素 ,它们影响着沉积物中生源要素的早期成岩过程和循环。一般而言 ,中国近海沉积物—海水界面S2 -,HS-,H4SiO4,PO43 -,NH4 的扩散通量是从沉积物向上覆水 ,而SO42 -,HCO3 -,NO3 -,NO2 -的扩散通量从上覆水向沉积物中扩散。生物扰动对沉积物—海水界面生源要素的循环起重要作用。     

Biogenic silica in intertidal marsh plants and associated sediments of the Yangtze Estuary

Biogenic silica (BSi) contents in the marsh plants (Phragmites australis, Scirpus mariqueter and Spartina alterniflora) and associated sediments in Chongming Island eastern intertidal flat of the Yangtze Estuary were determined. The BSi contents in P. australis, S. mariqueter and S. alterniflora varied from 25.78-42.74 mg/g, 5.71-19.53 mg/g and 6.71-8.92 mg/g, respectively. Over the entire growth season, P. australis and S. mariqueter were characterized by linear accumulation patterns of BSi. The abovegroun...     

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.     

Biogenic silica in intertidal marsh plants and associated sediments

Biogenic silica (BSi) contents in the marsh plants (Phragmites australis, Scirpus mariqueter and Spartina alterniflora) and associated sediments in Chongming Island eastern intertidal flat of the Yangtze Estuary were determined. The BSi contents in P. australis, S. mariqueter and S. alterniflora varied from 25.78–42.74 mg/g, 5.71–19.53 mg/g and 6.71–8.92 mg/g, respectively. Over the entire growth season, P. australis and S. mariqueter were characterized by linear accumulation patterns of BSi. The aboveground biomass (leaves and culms) of the marsh plants generally contained more BSi than underground biomass (roots). BSi contents were relatively higher in dead plant tissues than in live tissues which was probably due to the decomposition and the leaching of labile components of plant tissues such as organic carbon and nitrogen. Comparing with the habitats of S. mariqueter and S. alterniflora, the highest BSi content was recorded in sediments inhabited by P. australis, with an annual average of 15.69 mg/g. Overall, the intertidal marshes in the Yangtze Estuary may act as a net sink of BSi via plant uptake and sedimentary burial.     

渤海表层沉积物中氨基糖的分布特征及对有机质来源和降解的指示探究

本文对渤海表层沉积物中氨基糖（ASs）的含量和组成进行了调查,并结合总有机碳（TOC）、总氮（TN）、稳定碳同位素（δ13C）和粒度等参数对渤海沉积有机物（SOM）的来源和细菌源有机质的贡献进行了探讨。渤海表层沉积物中ASs的含量为0.22～1.89 μmol/g,平均值为（1.01 ± 0.52）μmol/g。双端元模型结果表明,渤海表层沉积物中陆源有机质的贡献（f_t）为28.1%～42.8%,并且f_t值随着距黄河口距离的增加而逐渐减小。有机碳含量较低的黄河泥沙的沉积可能是导致黄河口和渤海海峡附近海域表层沉积物中TOC、TN和ASs含量较低的原因。而在受黄河影响较小的渤海其他海域中,TOC、TN和ASs的含量较高,这可能与黏土矿物和海洋初级生产力对SOM的影响有关。ASs对TOC和TN的贡献（AS-C%和AS-N%）分别为（1.5 ± 0.7）%和（1.9 ± 0.9）%。氨基葡萄糖/氨基半乳糖（GlcN/GalN）的值低于3,表明细菌源有机质可能是渤海表层沉积物中ASs的主要来源。渤海表层沉积物中细菌源有机质对TOC和TN的贡献（Bacteria-C%和Bacteria-N%）分别为（10.7 ± 8.3）%和（12.6 ± 9.6）%。     

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.     

长江河口表层沉积物中PAHs的生态风险评价

2005年11月26—29日对长江河口部分表层沉积物中多环芳烃类化合物(PAHs)的污染现状进行了调查和研究,分析了其中16种PAHs单体含量. 结果表明,长江河口表层沉积物中属于美国优先控制的16种PAHs共检出15种,仅萘未被检出,w(PAHs)为355.72～2 480.85 ng/g,平均值为1 040.29 ng/g. 表层沉积物中以4环和5～6环PAHs为主,二者之和占w(PAHs)的80%以上. 长江河口表层沉积物中PAHs污染主要来源于矿物燃料的高温燃烧,但部分区域也不排除石油源输入的可能性. 与沉积物风险评估值相比,严重的生态风险在长江河口表层沉积物中不存在,然而排污口附近沉积物存在一定的生态风险.      

长江口潮滩沉积物古菌群落结构与多样性

以长江口潮滩为研究对象,采用高通量测序技术,研究了潮滩沉积物古菌群落结构与多样性及其影响因素.结果表明,沉积物中古菌群落OTUs数量为900~1417,Shannon指数为7.02~8.02,均表现出从低盐度向高盐度样点降低的变化特征.各采样点古菌群落特异性OTUs占各采样点总OTUs的24.2%~57.3%,而共有的OTUs仅占1.2%,说明各样点沉积物中古菌群落特异性较高.沉积物中古菌主要隶属于广古菌门（Euryarchaeota）和奇古菌门（Thaumarchaeota）,而深古菌门（Bathyarchaeota）也是古菌群落的重要组成部分,其相对丰度占到17.7%~25.9%.主成分和聚类分析表明芦潮港和东海农场沉积物中古菌群落结构相似,白龙港和浏河口群落组成相近,而浒浦与其他采样点的古菌群落组成差别较大.通过典范对应分析,研究区沉积物中古菌群落结构与沉积物盐度水平有着非常密切的关系.上述研究结果表明长江口潮滩沉积物中古菌群落结构组成和多样性具有高度的空间差异性,且沉积物盐度是群落差异的决定性影响因素.     

In situ nitrogen removal processes in intertidal wetlands of the Yangtze Estuary

Estuarine and intertidal wetlands are important sites for nitrogen transformation and elimination. However, the factors controlling nitrogen removal processes remain largely uncertain in the highly dynamic environments. In this study, continuous-flow experiment combined with ¹⁵N isotope pairing technique was used to investigate in situ rates of denitrification and anaerobic ammonium oxidation (anammox) and their coupling with nitrification in intertidal wetlands of the Yangtze Estuary. The measured rates varied from below the detection limit to 152.39 µmol N/(m²·hr) for denitrification and from below the detection limit to 43.06 µmol N/(m²·hr) for anammox. The coupling links of nitrogen removal processes with nitrification were mainly dependent on nitrate, organic carbon, sulfide, dissolved oxygen and ferric iron in the estuarine and intertidal wetlands. Additionally, it was estimated that the actual nitrogen removal processes annually removed approximately 5% of the terrigenous inorganic nitrogen discharged into the Yangtze Estuary. This study gives new insights into nitrogen transformation and fate in the estuarine and intertidal wetlands.     

沉积物中生物硅快速测定的优化方法

目前,沉积物中生物硅含量的测定方法面临耗时长、步骤繁琐、工作量大,及缺乏国际统一的标准样品的问题。本文采用碱式连续提取法分析了贵州喀斯特地区水库表层沉积物的生物硅含量,并采用硅铝截距法证实了Demaster斜率截距法的准确性。结果表明,01、05、1 mol/L Na_2CO_3溶液提取分析得到的生物硅含量是一致的,其中01 mol/L的Na_2CO_3更适合喀斯特地区水库沉积物生物硅的提取和含量测定。同时,本研究还比较了多点法和单点法的优缺点,并指出在提取时间为15～30 min以内时,采用单点法分析生物硅含量比传统的5 h提取测定生物硅含量更加精确,同时也大大节省了分析时间。     

长江口潮滩含氯有机物的分布及与TOC、粒度的相关性

对长江口潮滩表层沉积物中的含氯有机物进行GC—ECD测试。结果表明,含氯有机物总量在1.159～54.957ng/g之间,平均值为11.204ng/g,其中多氯联苯(PCBs)含量<有机氯农药(OCPs)含量。含量高低分布随采样点位置变化显著,排污口附近出现最大值,离排污口越远,含量越低,总体显示出在近河口区含量远高于沿岸区。同时,PCBs和OCPs相关性分析结果表明,它们很可能具有相似的分布机制和输入来源。另外,长江口潮滩表层沉积物中含氯有机物的含量与TOC、粒度的相关性很低(r2<0.05),显示了研究区的特殊性和复杂性。     

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.     

长江口沉积物中SVOCs的空间分布趋势

采用GC-MS法对2005年9月8—15日采集于长江口区域的沉积物中的半挥发性有机物(SVOCs)进行测定,并对其组成和空间分布趋势进行了分析. 结果表明,该区域沉积物中共检出半挥发性有机物44种,包括多环芳烃类化合物14种,酯类化合物6种,酚类化合物10种,取代苯类化合物5种,醚类化合物4种,其他类化合物5种. 长江口南支沉积物中w(SVOCs)普遍高于北支入口和徐六泾,南支附近城市排放的工业废水和生活污水可能是该区域半挥发性有机物的主要来源. 沉积物中多环芳烃类化合物(PAHs)的风险评估显示,除C采样点苊存在一定的生态风险外,长江口其他区域PAHs的潜在生态风险很小.      

长江流域沉积物中黑碳分布及其与多环芳烃的相关性研究

本文采用CTO-375法测定了长江流域主流及直流20个表层沉积物中黑碳的含量,探讨了沉积物中黑碳与粒度、总有机碳以及多环芳烃之间的关系。结果表明,长江流域沉积物中黑碳的含量范围在0.22~1.89mg/g之间,与粘土、粉砂及砂含量之间的相关性并不明显,说明粒度组成并不是控制BC分布的主要因素。BC与TOC之间的显著正相关性,表明BC与TOC有相似的来源,如人类活动、土壤流失。沉积物中BC与PAHs有较好的相关性,表明二者之间有相似的来源,同时也表明PAHs在研究区域沉积物中吸附主要由BC控制,这为研究多环芳烃在长江流域的环境归趋与影响因素等提供了新的信息。     

崇明东滩表层沉积物重金属空间分布特征及其污染评价

以崇明东滩潮间带表层沉积物为研究对象,在粒度分析、重金属以及有机碳含量测定的基础上,采用ArcGIS中的地统计分析模块研究了重金属Cu、Pb、Zn、Cr、Cd的空间分布格局,应用克里金法进行空间插值作图,估算了沉降通量,并运用地质累积指数法和潜在生态危害指数法对重金属污染现状进行了评价.结果表明:①目前崇明东滩重金属Cu、Pb、Zn、Cr、Cd含量平均值分别为42、27、69、71、0.23μg.g-1,均超过上海潮滩背景值,且受沉积物粒径分布和有机碳的影响,重金属含量呈现自岸向海和自北向南下降的趋势;②崇明东滩重金属Cu、Pb、Zn、Cr、Cd的年沉降量分别为187、121、395、312、1.04 t,总沉积通量为11 g.(m2.a)-1,反映崇明东滩仍具有较强的重金属污染物"过滤器"功能;③重金属污染状况总体为清洁,但Cd、Pb和Cu的污染程度相对较高.     

崇明东滩湿地沉积物中汞累积特征及其影响因素研究

湿地是汞的活性库,研究湿地汞的累积特征对揭示湿地汞生物地球化学过程及其生态效应等均具有重要意义. 通过分析崇明东滩沉积物汞累积特征,为进一步深入研究湿地汞的地球化学循环和湿地环境保护提供依据. 采集了崇明东滩湿地高潮滩、中潮滩、中潮滩植被带前缘3个柱状沉积物样品,测得沉积物中w(Hg)为0.015～0.315 mg/kg. 利用地累积指数法对潮滩沉积物中汞的污染状况进行了评价,结果表明:崇明东滩沉积物存在轻度的汞污染. 同时对w(Fe),w(Mn),w(有机质)及粒度等理化参数进行了测定. 采用相关性分析,探讨沉积物中w(有机质),w(Fe),w(Mn)和粒度对沉积物汞累积的影响,指出有机质和铁、锰循环是影响沉积物中汞累积的主导因素,而粒度不是控制因素.      

长江口邻近海域夏季沉积物硝化细菌与硝化作用

2006年6月在长江口邻近海域选择了8个站位,分别采用荧光原位杂交(FISH)法和乙炔抑制法进行现场模拟培养,研究了硝化细菌数量与硝化反应速率分布规律及其环境效应.结果表明,该海域表层沉积物中的硝化细菌数量(以湿重计)在1.87×105~3.53×105个/g之间,并表现出一定的耐盐性.硝化速率范围为101.3~514.3μmol/(m2.h),其分布有明显的自近岸向外海逐渐降低的趋势,在长江冲淡水和杭州湾口附近海域形成2个高值域.在高盐度海区硝化细菌数量对硝化速率的影响率高达87.7%,是影响硝化反应速率的主要因素.硝化作用每天在该海域转化的无机氮通量为4.68×105kg,消耗的DO通量为6.07×104mol,表明硝化作用是影响长江口邻近海域夏初DIN形态分布和底层DO分布的主要因素之一.     

大风江口海域沉积物酸可挥发性硫化物、重金属分布及风险评价

为了解广西北部湾典型亚热带主要入海河口区——大风江口海域沉积物重金属生物毒性/生态风险现状,以2018年7月在该区域采集的10个采样点表层沉积物为基础,采用冷扩散法提取样本中酸可挥发性硫化物（acid volatile sulfides,AVS）,并同步提取重金属（simultaneously extracted heavy metals,SEM）,采用碘量法测定AVS含量,采用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定同步浸提的Cr、Cu、Zn、Cd、Pb等5种重金属元素含量（同步提取的5种重金属含量之和用∑SEM表示）,并利用∑SEM/AVS比值法和∑SEM-AVS差值法进行沉积物重金属生态风险评价.结果表明:大风江口海域表层沉积物AVS含量范围在0.33~9.30 μmol/g之间,平均值为（3.63±2.76）μmol/g,AVS含量呈现由河流向入海河口区域递减的趋势;∑SEM范围在2.12~27.08 μmol/g之间,平均值为（7.61±7.32）μmol/g,∑SEM呈由河流向开阔海域先增加后递减的趋势;相比于其他海区,大风江口海域沉积物中AVS含量和∑SEM均较高.大风江口海域沉积物中AVS含量与溶出液pH（7.59~8.89）、沉积物氧化还原电位（E_h）（-165~182 mV）均呈显著负相关,表明沉积环境中E_h和pH越低,越有利于AVS的生成.大风江口及邻近海域表层沉积物中∑SEM/AVS和∑SEM-AVS的变化范围分别为0.62~15.33和-3.49~22.90 μmol/g.研究显示,大风江口海域表层沉积物中重金属具有潜在中等或高的毒性生态风险,应加强重金属污染防控.      

长江武汉段不同粒径沉积物中多环芳烃（PAHs）分布特征

将采自长江武汉段的沉积物湿筛分成5个粒径的组分（>200 μm,200～125 μm,125～63 μm,63～25 μm,<25 μm）,分别测定其中多环芳烃(PAHs)的含量.结果表明,不同粒径沉积物中PAHs组成基本相同,均以3环以上PAHs为主,但是∑PAHs浓度相差很大,范围为26.1～7 135.9　ng/g.其中,>200　μm沉积物中∑PAHs浓度最高,为7 135.9 ng/g;63～25　μm沉积物中∑PAHs浓度最低,为26.1　ng/g.占沉积物38.6%质量分数的<25　μm沉积物富集了沉积物中约75%的∑PAHs.总有机碳是影响PAHs在不同粒径沉积物中分布的主要因素,不同粒径沉积物中PAHs与总有机碳呈显著正相关（p<0.01）.此外,有机质类型、结构也是影响PAHs在不同粒径沉积物中分布的重要因素.     

珠江虎门河口表层沉积物中酸可挥发性硫化物的重金属同步提取

测定了珠江虎门河口16个站位的表层沉积物样品中的酸可挥发性硫化物(AVS)和同步提取重金属(SEM)Cu、Co、Cr、Pb、Zn、Cd、Ni、Ba和V的含量。结果表明,AVS的浓度范围为0.13～31.68μmol/g,平均值为8.54μmol/g;SEM的浓度范围为0.37～5.54μ/g,平均值为1.84μ/g。采用SEM/AVS比值评价方法和SEM-AVS差值评价方法预测沉积物中重金属的生物有效性,结果表明,除P3、P13、P16、P19、P20的表层沉积物中重金属对水生生物可能具有中等毒性水平外,其余站点的表层沉积物中重金属对水生生物无不良影响。