夏、秋季长江口外海域沉积物-水界面溶解无机碳的交换通量

沉积物-海水界面是海洋中溶解无机碳(DIC)转移和储存的重要场所，长江口外海域拥有特定的沉积物-水界面交换的空间格局，研究其沉积物-水界面DIC的交换过程对于碳的循环和转化具有重要意义.本研究于2021年8月和2021年10月在长江口外海域采集沉积物样品及原位底层海水，通过实验室模拟培养法计算了该海域沉积物-水界面DIC的交换通量，并研究了沉积物间隙水-上覆水的DIC浓度差、温度、盐度和pH对DIC交换通量的影响.结果表明，夏季和秋季研究海域沉积物-水界面DIC交换通量平均值分别为(432.45±190.78)μmol·m^-2·h^-1和(223.05±110.39)μmol·m^-2·h^-1.夏季交换通量高于秋季，DIC扩散方向均由沉积物向上覆水释放，表明沉积物表现为DIC的“源”.此外，交换通量会随着DIC浓度差或温度升高而升高，随着盐度或pH升高而降低.     

海洋溶解氧同位素的测量方法及其在长江口缺氧研究中的应用

海洋溶解氧及其同位素组成可有效示踪海洋氧循环过程中复杂的生物、化学和物理过程.海洋溶解氧的采集及提取过程需在严格的真空条件下进行，以避免大气中氧气带来的影响.本文详细阐述了利用特制的真空样品瓶采集海水，并在实验室真空管线上提取及纯化溶解气体的过程.纯化后的溶解气体在气体同位素质谱仪上测量，经过零点校正、质量干扰校正和空气标样校正后得到高精度的氧同位素和氧氩比数据.基于以上方法，本实验对长江口混合层海水及底层沉积物进行了呼吸作用暗培养.通过在不同的时间节点采集暗培养的海水，并测量其溶解氧同位素组成.基于实验结果，计算出长江口特征的水柱呼吸氧同位素分馏系数为-20.9‰，沉积物呼吸的氧同位素分馏系数为-8.8‰，二者具有明显的差异，可被用作区分及量化分析长江口不同耗氧机制的端元值.结合长江口原位采集的底层溶解氧的同位素组成，及本实验确定的水柱呼吸和沉积物呼吸的氧同位素分馏端元值，基于呼吸过程中氧同位素分馏的质量守恒，计算出长江口F6站位（126.00°E,30.60°N）水柱耗氧占比约为71%，沉积物耗氧的比例约为29%，说明发生在水柱中的生物呼吸作用为长江口F6站位的主要耗氧机制.     

长江口北港上段河道枯季悬沙浓度垂向分布特征研究

基于2018年4月15日至4月24日在长江口北港主槽大小潮连续10天的定点水文泥沙观测资料，对枯季期间北港上段河道悬沙浓度的垂线分布特征进行了研究。结果表明：研究区域的悬沙浓度较低，大小潮平均值仅为0.17 kg/m3，悬沙浓度具有大潮显著高于小潮，涨落潮平均浓度接近的特点；水动力则具有大潮明显强于小潮、落潮明显强于涨潮的特点；观测期间的盐度值很低，平均值仅为0.16 psu，盐度的大小潮变化、涨落潮变化以及垂向变化都非常小，盐度密度分层对悬沙剖面影响微弱。在这种动力、泥沙和盐度环境下，大潮期间的悬沙剖面主要为斜线型和指数型；小潮期间的悬沙剖面有斜线型、垂线型和指数型，其中以斜线型占主导。通过Rouse公式拟合发现，大部分的实测悬沙剖面较符合Rouse公式，根据该公式计算得到的悬沙沉降速度介于0.36~2.89 mm/s。Soulsby公式能够对实测的斜线型和垂线型悬沙剖面进行较准确预测，平均误差控制在10%以内。     

基于BP人工神经网络的长江口外海生态综合评价及其成因分析

以长江口外海域为研究区域,基于2008年秋季该海域2个峰面断面的海洋环境调查走航数据,以海水水质指标、浮游植物多样性指数及叶绿素a浓度为评价指标,运用BP人工神经网络的方法评价该海域生态环境质量状况,结合该海区的地形及水动力情况分析,结果表明:2008年秋季长江口外海域生态状况总体处于亚健康状态;31°N断面受长江冲淡水影响,生态状况近海劣于远海,但20号站位逆趋势好转,据监测,夏季其附近海域为赤潮高发区;30°N断面近岸受浙江沿岸上升流影响,生态状况好于31°N,但5号站位逆趋势恶化;5号和20号站位反映了上升流与长江口冲淡水的交汇区域的生态状况。BP人工神经网络用于生态环境评价,具有一定的客观性和通用性。     

长江流域污染物输出对河口水质的影响

基于EFDC模型建立长江口及邻近海域三维水质模型,模拟2004—2007年不同水期的ρ(CODMn)、ρ(DIN)、ρ(PO43--P)状况,分析水质分布的变化特征,研究流域污染物输出对河口水质分布的影响.根据GB 3097—1997《海水水质标准》,长江口门以上ρ(CODMn)为Ⅱ类水质,ρ(DIN)、ρ(PO43--P)为劣Ⅳ类,并且有明显的分层现象.枯水期各指标等值线均向东北方向延伸,丰水期和平水期向东南延伸,丰水期流域污染物输出对河口水质的影响最大,不同类别水体的分布形态和水体面积年际变化不明显.按不同时期ρ(CODMn)、ρ(DIN)、ρ(PO43--P)分布面积进行统计,长江口ρ(CODMn)、ρ(DIN)、ρ(PO43--P)分布与流域污染物输出之间有显著关系,河口水质分布面积与流域污染物输出之间存在定量的压力-响应关系.ρ(CODMn)、ρ(DIN)、ρ(PO43--P)达Ⅳ类以上水体面积(y)与流域污染物输出通量(x)的关系分别为:yCODMn=2 061.4 ln xCODMn-15 357.0,yDIN=1 386.8 ln xDIN-6 546.1,yPO43--P=2 219.3 ln xPO43--P-6 166.1.     

崇明东滩夏季沉积物厌氧氨氧化菌群落结构与空间分布特征

为探索长江口崇明东滩表层沉积物中是否存在厌氧氨氧化菌以及厌氧氨氧化菌的群落结构与空间分布特征,以崇明东滩高、中、低潮滩夏季表层沉积物中总DNA为模板,PCR扩增沉积物样品中厌氧氨氧化菌特异性16S rDNA片段,通过克隆、测序,构建相应基因文库,将文库中有效克隆序列分别提交到GenBank中进行相似序列搜索,并利用MEGA5绘制系统发育树.分析结果发现,克隆序列CM-L-7和CM-L-18与已发现厌氧氨氧化菌Candidatus"Scalindua sp."同源性达98%,CM-L-13与Candidatus"Scalindua wagneri"同源性达94%,CM-M-6与Candidatus"Kuenenia sp."同源性达94%,CM-M-22与Anaerobicammonium-oxidizing planctomycete JMK-1的同源性达95%,CM-H-15与Candidatus"Kuenenia stuttgartiensis"的同源性达94%.表明,崇明东滩高、中、低潮滩表层沉积物中均存在厌氧氨氧化菌,但所属菌属不同,低潮滩以Candidatus"Scalindua"为主,中、高潮滩以Candidatus"Kuenenia"为主.相比之下,中潮滩厌氧氨氧化菌群落结构较为复杂.部分克隆序列与已发现厌氧氨氧化菌存在较大进化距离,表明崇明东滩可能还存在其他具有潜在厌氧氨氧化功能的细菌.     

长江口外亚硝酸盐高值现象的形成机制

2006年6～7月对东海长江口及外海海域的调查数据显示,在所调查海域范围内32°N附近122°E～126°E之间存在NO2-N高值现象,NO2-N浓度最大值可达到2.38μmol/dm3,水深位于10 m以下。结合历史资料及不同季节调查数据分析:NO2-N高值现象春夏季存在,秋冬季消失。本文通过对NO2-N与温度、盐度、溶解氧、pH、表观耗氧量、颗粒有机碳及叶绿素之间的关系分析NO2-N高值现象的形成机制,结果表明:温度、盐度、密度跃层的存在是形成NO2-N高值现象的必要条件,亚硝化过程是NO2-N高值现象形成的主要原因。秋冬季节强风的搅拌作用使NO2-N垂直分布中跃层现象消失,从表到底NO2-N浓度相近,但秋季浓度水平仍较高;冬季则恢复到正常水平。     

低氧环境对大型底栖动物的影响

2006年8月在调查中发现长江口以南浙江沿岸存在一个明显的低氧区,本文在此基础上对低氧区内外的大型底栖动物的群落结构、种类组成及生物多样性进行研究,并对低氧环境对其产生的影响进行了探讨,结果发现:低氧区内是底栖动物生物量和丰度的高值区;CLUSTER和MDS标序把底栖动物分为了两个生物群落组群,一个组群属于低氧环境下的组群,近一步用ANOSIM检验发现,这两个组群差异显著(R=0.347,P=0.75%);低氧区内的多样性指数(H′=1.71)小于低氧区外的相应值(H′=2.53)。说明了低氧环境已经对大型底栖动物的生物量、丰度、群落结构、生物多样性等方面产生了影响。     

长江口滨岸水和沉积物中多环芳烃分布特征与生态风险评价

通过测定长江口滨岸9个典型采样点上覆水与表层沉积物样品中的多环芳烃(PAHs)污染水平,分析其组成、时空分布特征及其影响因素,并进行了生态风险评价.结果显示,枯季上覆水中PAHs浓度高于洪季,平均浓度分别为1 988 ng/L和1 727ng/L;表层沉积物中的PAHs也为枯季高于洪季,平均浓度分别为1 154 ng/g和605 ng/g;Phe是水和沉积物中PAH的主要成分.温度是控制上覆水中PAHs季节性差异的主要因素,而有机碳(OC)与碳黑(SC)则控制着沉积物中PAHs的富集;长江口滨岸复杂的水动力条件与各种人类活动产生的污染物输入影响了PAHs的空间分布,在一定程度上也导致了河口滨岸PAHs来源的复杂性.生态风险评价结果显示,长江口滨岸水-沉积物间的PAHs在一定程度上可能对该区生物造成潜在不利影响.其中,上覆水中个别PAH化合物的浓度水平已达到欧美等国生态毒理评价标准或超过了美国EPA水质标准,BaP浓度超过了我国地表水环境质量标准的规定浓度;表层沉积物中部分PAH化合物的含量超过了ER-L值和ISQV-L值.     

长江口水体中PAHs的基本生态风险特征

通过对2007年4月24-30日采集于长江口水体7个不同采样点18个水样中的4种典型多环芳烃类化合物(PAHs)的浓度分析,依据3个基础营养级水平(藻、潘、鱼)的毒性效应(L(E)C50和NOEC],采用欧盟适用于现有化学物质与新化学物质的风险评价技术指南(TGD)中的商值法对长江口水体中的萘、菲、蒽、荧蒽进行了生态风险评价.结果表明,4种PAHs除蒽外的环境浓度,无影响浓度(PEC/PNEC)都小于1.说明长江口水体中4种PAHs只有蒽存在一定生态风险,其他3种均未对长江口生态造成威胁.