南黄海表层海水重金属的变化特征及影响因素

根据1997～2004年每年1次的南黄海表层海水重金属(As、Cd、Cu、Hg、Pb、Zn)及有关环境因子的调查数据,重点研究了2003-10南黄海表层海水重金属的分布特征、控制其分布的生物地球化学机制以及8 a的年际变化趋势.结果表明,2003-10南黄海表层海水中As、Cd、Cu、Hg、Pb、Zn的平均浓度分别为2.33、0.078、1.41、0.0036、0.37、6.21μg/L.8 a中重金属除Zn有明显的上升趋势外,其它元素变化较小.重金属的分布模式与离岸距离有关,即除Pb外,在离岸较远的南黄海中部地区含量较低,而近岸海区则普遍较高,这种分布模式典型地体现了人类活动对近海的影响.对于重金属在局部海区的分布,亦存在其它控制因子,如Pb受大气沉降影响较大, Cd与海水盐度和pH密切相关, Hg受海水中有机碳浓度影响较大,沉积物再悬浮影响着As的浓度与分布, Cu、Zn则典型地受到了径流和排污的影响.8 a海水重金属浓度的均值皆符合国家一类海水水质标准,采用潜在生态危害指数法(ERI)分析2003年6种重金属的叠加生态效应,结果显示海水总的重金属生态危害指数较可发生重金属生态危害的ERI值小一个数量级,这从重金属的角度说明南黄海海水质量良好.     

胶州湾沉积物氮的环境生物地球化学意义

利用氮的分级浸取技术,研究了胶州湾不同粒级沉积物中氮的赋存形态.研究表明,胶州湾沉积物中可转化态氮可分为离子交换态、弱酸浸取态、强碱浸取态和强氧化剂浸取态.不同粒级沉积物中各形态氮占可转化态氮的比例各不相同.在细、中和粗粒级沉积物中,强氧化剂浸取态氮是可交换态氮的优势形态,分别占可转化氮的35.38%、44.38%和58.69%.在中、粗粒级沉积物中,强碱浸取态氮是无机氮的主要赋存形态,分别占可转化态氮的26.31%和25.85%.在细粒级沉积物中,离子交换态氮是优势态的无机氮,占可转化态氮的27.67%.相关分析表明,对于胶州湾来说,沉积物的粒度越细,氮的含量就越高,各形态氮大致与细、中粒级沉积物含量呈正相关,而与粗粒级沉积物含量呈负相关.研究还表明,不同粒级沉积物中氮与浮游植物数量、叶绿素a以及上覆水体中硝酸盐的含量大致都在一定程度上呈正相关,这一方面说明了沉积物对上覆水体元素的含量有着不可忽视的影响,另一方面也说明了沉积物中的氮对海水的富营养化水平有着较好的指示和十分重要的环境意义.     

镉、汞、铅和石油烃复合污染对渤海湾常见渔业资源生物的影响初探(Effects of the Combined Pollution of Cd, Hg, Pb and Petroleum Hydrocarbons on Common Fishery Species in the Bohai Bay)

通过对1996～2005年渤海湾近岸海域海水镉、汞、铅和石油烃浓度变化的分析,发现海水中镉浓度呈明显上升趋势,汞、铅和石油烃则无明显变化趋势.加速生命试验法模型(Accelerated Life Testing model)的研究显示,1996～2005年渤海湾近岸海域海水镉、汞和铅平均浓度均已超过其对渤海湾常见渔业资源生物的安全浓度.镉、汞、铅和石油烃对生物的长期致死率鱼类分别为4.5%、16.3%、0.0%和12.0%,甲壳类为0.4%、7.9%、0.3%和6.6%,双壳类为10.5%、0.2%、0.2%和2.3%.效应加和模型(Independence Action model)的估算表明,在镉、汞、铅和石油烃组成的复合污染条件下,渤海湾常见鱼类、甲壳类和双壳类的长期死亡率分别为29.7%、14.6%和12.9%,其种群增长率分别降低约6.4%、14.6%和12.9%.与镉、汞、铅和石油烃单种污染物暴露相比,其复合污染导致的渤海湾常见渔业资源生物种群(鱼类、甲壳类和双壳类)增长率的降低更明显.因此,复合污染是导致渤海湾渔业资源衰退的重要因素。     

大型海藻栽培及其在近海环境的生态作用

作为重要自然资源的大型海藻可食用、作为饲料、工业原料和有机肥料,是具有较高价值的商品。因此,世界上许多国家都在大力发展大型海藻栽培业。当前,近海水域营养超负荷是世界上普遍存在的环境问题。一些栽培的大型海藻,生产力很高,在生长过程中可大量吸收N、P营养物质,是海洋环境中重要的生物过滤器。此外,大型海藻在碳循环研究、赤潮控制和维持健康的复合养殖系统方面也有很重要的作用,是非常重要的生态环境材料。为保障近海水安全和生态系统健康,大规模栽培大型海藻是重要的生态对策。     

海洋碳循环研究的关键生物地球化学过程

主要阐述了海洋碳循环生物地球化学过程研究的主要进展,包括海—气界面CO2通量过程、溶解一颗粒碳的海洋转化过程、生物固碳与生物泵过程以及河口碳的生物地球化学过程。海—气界面CO2通量随着海—气界面的扰动程度的变化而变化,而海—气界面的扰动程度主要由风速决定,各海域的CO2通量各不相同;溶解一颗粒碳的海洋转化过程则是由海域的初级生产力所决定,是温度的函数,所以受时间和季节更替的影响很大;河口地带由于处在海水和淡水交界面,又有大量河流带来的陆源输入,所以总体碳循环的生物地球化学过程与大洋主体水域不同,碳通量主要由河流带人;生物在海洋碳循环中的作用不可忽视,浮游植物通过光合作用固碳,而浮游动物在垂直分布过程中通过取食呼吸和排泄作用使碳进行垂直迁移。     

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。     

新概念“粒度标(GSL)”用于研究海洋沉积环境——以黄河口北部海域为例

通过对海洋沉积物含水量和有机碳的大量研究,本文用纯化学参数沉积物的含水量(?)和有机碳含量(Corg)定义了一新的沉积物粒度标准,即“粒度标(GSL)”,GSL=(?)·Corg,把其数值0.05.1.0.10.0作为砾、砂、糖砂,泥的分级标准,与原有的Φ标准-Φ,4Φ,8Φ分级相对应,用GSL研究黄河口北部海城沉积物的粒度分布,实践证明,GSL粒度分布与用筛析法得到的粒度分布结果完全一致,GSL为纯化学工作者研究海洋沉积物的粒度提供了简单、方便的有效手段,至今为止,这是对黄河口北部海域沉积物粒度研究最为说尽的结果,这对进一步探讨海洋沉积环境及工程评价有重要的意义。     

海底铁锰氧化还原过程的模拟研究

本文用室内海水-沉积物平衡箱研究了沉积物间隙水中铁、锰的垂直变化分布和随时间变化的分布,Fe~(2+)随深度、时间的变化幅度大,在六个月的实验期内均是如此,而Mn~(2+)在放置三个月后即趋于稳定;Fe~(2+),Mn~(2+)产生的宏观经验动力学表明:Fe~(2+)受pH影响远比Mn~(2+)大,且随着深度的增加更为明显,Fe~(2+)在较下层产生速率大,而Mn~(2+)反之;Fe~(2+)的扩散转移是上覆海水向沉积物中转移,扩散量为-60.7ug/m~2d,Nn~(2+)转移方向相反,扩散量为1746.2ug/m~2.d。     

黄海和东海海域溶解铋地球化学分布特征

结合大面调查,典型断面剖析及关键站位连续观测结果,研究了黄海和东海海域溶解铋的含量水平,时空分布特征及与生态环境的耦合关系,探讨其主要来源和影响因素.结果表明,表层海水溶解铋含量在0~0.029μg·L-1之间,平均值为0.008μg·L-1;底层海水浓度稍高,介于0.001~0.189μg·L-1之间,平均值为0.016μg·L-1.水平方向上,溶解铋低值分布与盐度所示长江冲淡水双支扩散特征吻合,表明其可示踪长江冲淡水路径;高值出现在黄海暖流和苏北沿岸流途经之处及长江冲淡水与沿浙闽沿岸水交汇之处,表明其分布受控于海流系统循环.垂直方向上,水体对流和涡动混合使近岸海水均匀混合,陆架区强潮混合锋面将近岸垂向混合区和离岸层化海水区分隔,阻挡了溶解铋向外输运,使锋区内溶解铋含量明显高于外海.周日内,溶解铋变化主要与潮汐、再悬浮作用和温盐跃层等海域特定水动力条件密切相关,与温度,盐度等环境因素波动尚未呈现明显关系.溶解铋与悬浮颗粒物显著正相关,表明其易从固相释放至水体,并确定由颗粒态转化为溶解态的最佳温度(22~27℃)、盐度(28~31)和pH(7.9~8.1).     

海水无机碳对过量无机氮输入引起的富营养化响应的模拟研究

模拟研究了在添加过量无机氮造成海水的富营养化条件下,水体pH、无机碳体系、海-气CO2通量的变化过程,探讨了海水无机碳对过量无机氮输入引起的富营养化响应机制.结果表明, NO-3添加组中,当浓度≤37.60μmol·L-1,时, HCO-3、p(CO2)增加, pH、CO2-3下降;当浓度≥188μmol·L-1,时,则正好相反. NH 4添加组中,当浓度≤25.20μmol·L-1时能够明显促进水体HCO-3、p(CO2)减少, pH、CO2-3增加,水体表现为吸收大气CO2;当浓度≥126μmol·L-1时,水体表现为向大气释放CO2,且强度随浓度的增加而增强. N0-2添加组中,当N0-2浓度在7.90μmol·L-1时, HCO-3、p(CO2)呈明显的下降趋势, pH、CO2-3则随时间明显增加,水体表现为吸收大气CO2且强度随时间的增加而增强,而当N0-2高于和低于此浓度时,无机碳变化不明显.水体Chl-a较对照组的增加量(△Chl-a)与△p(CO2)具有很好的负相关关系(r=-0.87, p<0.0001, n=16),表明造成以上差异的原因与水体中浮游植物在不同形式不同浓度无机氮作用下对水体无机碳利用性不同有关.