秋季北黄海溶解有机氮的分布特征及机制分析

基于北黄海海域秋季(2011年10月)航次的调查资料,对北黄海秋季溶解有机氮(DON)的时空分布特征及其影响机制进行了探讨。结果表明,2011年秋季北黄海表层水体DON的平均浓度为11.9μmol/L,底层平均浓度为9.98μmol/L,表、底层DON占总溶解态氮(TDN)的比例分别为71.4%和48.9%。受陆源输入及生物作用影响,表层DON在鸭绿江口附近海域有高值。各断面DON含量基本由表至底逐渐降低,深水区含量低于浅水区。     

黄渤海海域秋季营养盐及有色溶解有机物分布特征

本文利用2013年11月黄渤海海域航次采集的海水样品,对该海域有色溶解有机物(CDOM)、营养盐等的组成、来源、分布特征和主要环境影响因子进行了分析研究.通过三维荧光光谱-平行因子分析法(EEMs-PARAFAC)对CDOM进行分析,共鉴别出2类4种荧光组分:类腐殖质组分C1(325/410 nm)、C2(275,370/435 nm)、C3(270,395/495 nm)和类蛋白质组分C4(290/340 nm).3种类腐殖质组分在黄渤海海域各层的平面分布均为由近岸向远岸逐渐递减.黄海表层和渤海中层类蛋白质组分荧光强度在近岸和远岸海域均出现极大值,而其在渤海表底层及黄海中底层的分布呈现由近岸到远岸逐渐降低的趋势.各层CDOM高值区主要分布在近岸海域.渤海表层溶解无机氮(DIN)和溶解有机氮(DON)浓度高于底层浓度,底层溶解无机磷(DIP)浓度高于表层浓度.渤海DIN呈现由近岸到远岸逐渐降低的趋势,DIP由曹妃甸近岸海域及中部海域的高值区向北部、东部和南部海域逐渐降低的趋势,DON则呈现由渤海中部偏南海域的高值区向四周逐渐递减的趋势.黄海底层DIN和DIP浓度高于表层,而表层DON浓度最高.黄海表中层DIN和DIP呈现由近岸到远岸逐渐降低的趋势,底层DIN和DIP则呈现由近岸到远岸逐渐增加的趋势,DON呈现由近岸到远岸逐渐降低的趋势.渤海DIN、DON和DIP的总体浓度均高于黄海.将4种荧光组分(C1~C4)、吸收系数(a_(355))、溶解有机碳(DOC)与叶绿素a(Chl-a)、盐度(S)、溶解氧(DO)、DIN、DON、DIP进行冗余分析,结果表明黄渤海各荧光组分(C1~C4)主要受陆源输入的影响,DOC受陆源与海源的共同影响,但陆源影响较大.渤海DIN受陆源输入的影响较大,而DON受海源影响较大;黄海DIN受陆源和海源共同影响,而DON主要受陆源输入影响.黄渤海DIP均受陆源和海源共同影响.     

2010年春季长江口邻近海区水体中溶解有机碳、氮的分布特征及其影响因素

根据2010年5月在长江口邻近海区的调查,分析研究了海域溶解有机碳(DOC)和溶解有机氮(DON)的含量及其分布状况,并分别对DOC、DON与盐度(S)、叶绿素(Chla)、表观耗氧量(AOU)等要素的关系进行了初步探讨。结果表明,春季研究海域表、底层DOC平均含量分别为100μmol/L和82μmol/L,水平分布趋势均为近岸高于远岸,长江口附近DOC的浓度最高。DON的表、底层含量分别为20.2μmol/L和15.5μmol/L,水平分布特点与DOC类似,表现为近岸浓度高,远岸浓度低。垂直分布特点都是表层浓度高于底层。C/N分布与盐度相似,呈现近岸低于远岸的特征。研究海域DOC、DON与盐度和Chla的关系表明,其分布受陆源输入的影响较大,同时受一定的生物活动的影响。     

有机氮对大亚湾亚历山大藻种群生长的促进作用

2008年1~12月对大亚湾澳头养殖海域溶解有机氮(DON)组成、含量与亚历山大藻种群动态进行了周年调查,同步监测了无机营养盐、水温、盐度等主要环境因子.结果显示,大亚湾澳头海域DON水平4~6月较高,最大值达21.27μmolN/L,其余月份较低,全年平均浓度为7.44μmolN/L.尿素是DON的重要组分,全年平均浓度为1.98μmolN/L,约占DON的20%~30%.可溶性游离氨基酸(DFAA)波动较大,介于1~5μmolN/L.4~6月亚历山大藻种群维持较高密度.4月21日澳头海域发生亚历山大藻水华,最高细胞密度达到3319cells/mL.DON和尿素浓度高峰与亚历山大藻密度高峰同步出现,水华消散后DON和尿素浓度分别大幅下降至高峰期的23.84%和62.86%.统计结果显示,表征有机污染程度的DON、尿素和CODMn与亚历山大藻种群密度具有显著正相关关系(p<0.05).DON含量的增加能够促进亚历山大藻的生长,并在温度、盐度等环境条件适宜的情况下可能成为赤潮暴发的重要诱因.     

2010年春季杭州湾邻近海域尿素含量及平面分布

根据2010年4月在杭州湾邻近海域进行的现场调查,结合同步的化学和水文环境要素资料,分析了该海域尿素的浓度变化以及占溶解氮的比例,探讨了尿素的分布特征与主要来源。结果表明:(1)调查海域尿素平均值为(1.14±0.90)μmol/L,浓度范围为0.19～6.55μmol/L,尿素含量相当于无机氮盐总量的7%,同时占有机氮含量的7%～12%,占总溶解氮含量的3%～7%。(2)其平面分布特征呈现近岸高、远岸低的特点,高值区主要分布在杭州湾口海域,主要来源于陆源输入,其中表层受影响较为显著。     

长江大通站溶解有机氮生物可利用性潜力及输入通量

根据2012~2013年度隔月对长江大通站的6次调查,分析了长江水体中溶解态总氮(TDN)的构成,包括溶解无机氮(DIN)及溶解有机氮(DON)中的尿素、自由态氨基酸(DFAA)、结合态氨基酸(DCAA)的构成和丰度,并评价了DON的生物利用性潜力,估算了不同形态氮的输入通量.结果表明,受稀释作用和悬浮颗粒物吸附影响,长江水体中DON浓度呈现出春冬季高、夏秋季低的变化特征,平均浓度为(33.28±21.35)μmol/L,占TDN比例平均为20.05%±13.53%;DON中组分尿素、DFAA和DCAA占DON的氮摩尔占比分别为21.94%±19.89%、0.84%±0.52%、3.68%±2.61%.其中,尿素浓度受季节性施肥灌溉影响,与径流量呈现出明显的正相关.总溶解态氨基酸(TDAA)占溶解有机碳(DOC)的碳摩尔分数和氨基酸降解指数均表明长江水体中DON具有较高的生物可利用性,且呈现出春夏季高、秋冬季低的变化趋势.DON的年输入通量为42.04万t,约占TDN年输入通量的17%.其中,具有高生物可利用性的尿素、DFAA、DCAA分别占DON年通量的15.50%、0.64%、2.80%.上述结果表明,长江输入的DON具有相当高的生物可利用性,对长江口及其邻近海域富营养化的贡献不可忽视.     

浒苔绿潮暴发对南黄海海域溶解有机物的影响

通过2017年南黄海海域多个航次的现场调查数据,对浒苔绿潮暴发过程中溶解有机物的变化特征及影响因素进行了分析.结果表明,南黄海海域溶解有机碳（DOC）分布高值区主要集中分布在南黄海西北部和苏北近岸海域,陆源输入影响显著.利用三维荧光-平行因子分析（EEMs-PARAFAC）鉴别出南黄海海域溶解有机物荧光组分（FDOM）主要有4种：3种类腐殖质组分（C1、C2和C3）和1种类蛋白质组分C4.4种荧光组分平面分布特征相似,都与盐度呈明显的负相关.随着浒苔绿潮的暴发,南黄海海域DOC浓度和FDOM显著增加,溶解有机氮（DON）及溶解有机磷（DOP）则减少.随着浒苔绿潮沉降消亡,DOC浓度有所下降但仍高于浒苔绿潮暴发前,浒苔爆发区FDOM浓度升高,表层水体中C2和C4升高最为显著,分别增加了11.3%和12.6%;DOP、DON以及DON/DOC均逐渐升高.浒苔绿潮的暴发及消亡对南黄海海域溶解有机物的含量及时空分布影响显著.     

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).     

环胶州湾污水处理厂排放口溶解有机氮生物可利用潜力研究

溶解有机氮(DON)是陆源输入近海总溶解氮(TDN)的重要组成部分,其生物可利用性对探讨近海氮污染和富营养化形成机制具有重要意义.本研究根据2012年7月、2012年11月、2013年3月和2013年5月在胶州湾海域4个污水处理厂进行的4次调查,分析了直排胶州湾污水处理厂水体中总溶解氮(TDN)及其中总溶解氨基酸(TDAA)的含量和季节分布特征,并以溶解有机碳n(DOC)/溶解有机氮n(DON)和氨基酸的构成和丰度为指标,评价了直排胶州湾各污水处理厂排放口DON的生物可利用性.结果表明,TDN的变化范围为413.10~3 580.65μmol·L~(-1),并基本呈现3月和11月高,5月和7月低的变化趋势,其中,DON在TDN中所占摩尔分数变化范围为2.14%~88.75%.各污水处理厂排放口不同季节DOC/DON值较低,介于0.2~26.2 mol·mol~(-1)之间,平均值为(5.05±6.39)mol·mol~(-1),而TDAA中所含碳在DOC中的摩尔分数即TDAA/DOC值较高,分布在0.33%~3.02%之间,平均值为1.54%±0.78%,基于TDAA/DOC估算排入胶州湾各污水处理厂排放口污水中具有生物可利用溶解有机质所占摩尔分数为0.44%~46.97%.上述结果表明,直排胶州湾污水处理厂排放口DON具有较高的生物可利用性,对该海域富营养化贡献不容忽视.     

北黄海与渤海沉积物中磷形态的分布特征

对1998年9月和1999年5月渤海航次和1999年8月北黄海航次所采集的柱状沉积物和表层沉积物样品进行了P形态的六步连续提取分析，分析了各种形态P在表层及垂直方向上的分布特征。并通过对沉积物充空气和N2条件下培养前后各步形态P的测定，认识各步形态P培养前后的变化以及不同的氧化还原环境对各步形态P的影响。结果表明：从渤海到并黄海总P的含量逐步降低。碎屑磷灰石的含量在六步中含量最高，约占50%左右，其次是非活性有机磷，约占20%，其他几步含量较小；充N2培养沉积物样品中碎屑磷灰石的含量要比充空气的低，其他形态的P较充空气培养的略高或相关不大。     

秋季黄海与渤海异戊二烯含量的分布及海-气通量

为深入研究我国近海异戊二烯的生物地球化学过程及气候效应,于2013年11月6—23日(秋季)在黄海、渤海海域设25个采样点采集海水样品,其中在A断面4个采样点采集不同深度海水样品,运用吹扫捕集-气质联用法对海水中c(异戊二烯)进行分析,研究其分布规律及影响因素,并对异戊二烯的海-气通量进行了探讨. 结果表明:①表层海水中c(异戊二烯)的范围为10.76~48.67 pmol/L,平均值为(22.85±10.52)pmol/L,其水平分布呈北高南低的特征;②c(异戊二烯)与ρ(Chla)(Chla为叶绿素a)呈正相关(R=0.643 4,n=25,P<0.000 4),说明浮游植物生物量是影响研究海域内c(异戊二烯)水平分布与变化规律的重要因素;③调查期间c(异戊二烯)在A断面上的垂直分布较为均匀且没有出现明显分层现象;④表层海水中异戊二烯处于过饱和状态,其海-气释放通量范围为6.26~449.81 nmol/(m2·d),平均值为(91.62±109.75)nmol/(m2·d). 研究显示,我国陆架海区可能是全球海洋、大气异戊二烯重要的源,相关的调查研究工作亟需展开.      

东海和黄海冬季海水中二甲亚砜的分布及影响因素

于2011年12月—2012年1月对我国东海、黄海表层及不同深度海水中c(DMSOd)(DMSOd为溶解态二甲亚砜)和c(DMSOp)(DMSOp为颗粒态二甲亚砜)的分布进行了研究,并探讨了其来源及影响因素. 结果表明:表层海水中c(DMSOd)和c(DMSOp)分别为(10.10±7.54)和(8.72±7.80) nmol/L,其水平分布明显受调查海域中浮游植物组成和丰度的影响;垂直分布上,c(DMSOd)和c(DMSOp)的最大值均出现在浅水层(3~20 m). 相关分析表明,c(DMSOd)与c(DMS)(DMS为二甲基硫)之间没有相关性,但与c(DMSOp)显著相关(R=0.442, n=41, P<0.006),说明冬季表层海水中DMSOd主要来源于浮游植物细胞内DMSO的释放,而不是DMS的氧化(光化学氧化和微生物氧化). 另外,c(DMSOp)/ρ(Chla)与盐度呈正相关(R=0.532, n=46, P<0.004),说明盐度的改变会影响浮游植物组成的变化,进而影响c(DMSOp).      

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。     

春季东、黄海溶解甲烷的分布和海气交换通量

于2011年3月17日～4月6日对东、黄海海域进行了大面调查,采集了45个站位不同深度的海水样品,对溶解甲烷(CH4)浓度进行了测定,并估算了其海-气交换通量.结果表明,东、黄海表层海水中溶解甲烷的浓度变化范围是2.39～29.67nmol.L-1,底层海水中甲烷浓度范围是2.63～30.63 nmol.L-1,底层浓度略高于表层,表明底层水体或沉积物中存在甲烷的源.春季东、黄海海域表、底层溶解甲烷的分布特征基本一致,即从近岸向远海逐渐降低,主要受长江冲淡水输入和黑潮水入侵的影响.春季东、黄海海域表层海水中CH4饱和度为93%～1 038%.利用Liss and Merlivat公式(LM86)、Wanninkhof公式(W92)和现场测定的风速估算出春季东、黄海海域CH4的海-气交换通量分别为(2.85±5.11)μmol.(m2.d)-1和(5.18±9.99)μmol.(m2.d)-1,根据本研究结果和文献数据初步估算出东海和黄海年释放甲烷量分别为7.05×10-2～12.0×10-2Tg.a-1和1.17×10-2～2.20×10-2Tg.a-1.春季东、黄海海域表层海水中CH4均呈过饱和状态,是大气中CH4的净源.     

春季黄、渤海中异戊二烯的浓度空间分布与海-气通量

利用吹扫捕集-气质联用方法测定了2014年5月黄海、渤海所取海水样品中异戊二烯的含量,探讨了其分布特征、海-气通量及影响因素.研究结果表明：春季黄海、渤海海域表层海水中异戊二烯的浓度范围为6.02~32.91pmol/L,（平均值±标准偏差）为（15.39±4.98）pmol/L,在黄海中部海域出现浓度高值;表层海水中异戊二烯与叶绿素a（Chl-a）浓度有一定的正相关性（R²=0.2529,n=49,P < 0.001）,说明浮游植物生物量在异戊二烯生产和分布中发挥重要作用;春季黄海、渤海异戊二烯海-气通量的变化范围为0.78~192.43nmol/（m²·d）,（平均值±标准偏差）为（24.08±30.11）nmol/（m²·d）,表明我国陆架海区是大气异戊二烯重要的源.     

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.     

春季黄海与渤海一氧化碳的浓度分布、海-气通量和光生产的研究

在春季开展了黄海与渤海表层海水和上方大气中CO的浓度分布、海-气通量和表层海水中CO的光化学生产的研究.用顶空分析法测得表层海水中CO的浓度（[CO]surf）为（0.19～3.57）nmol.L-1,平均值为1.24 nmol.L-1（SD=0.79,n=69）;总体来看,[CO]surf的分布呈现出近岸高、远海低的...     

夏季黄渤海表层海水中二甲亚砜(DMSO)的浓度分布

根据2011年6月对黄渤海进行的大面调查,分析研究了夏季表层海水中颗粒态和溶解态二甲亚砜(DMSOp、DMSOd)的水平分布及其周日变化特征.海水中DMSO首先采用NaBH4将其还原为二甲基硫(DMS),再利用冷阱吹扫-捕集气相色谱法进行间接测定.结果表明,表层海水中DMSOp浓度的变化范围是5.43～18.35 nmol·L-1,平均值为(11.47±0.25)nmol·L-1;DMSOd浓度的变化范围是4.75～43.80 nmol·L-1,平均值为(13.42±0.58)nmol·L-1.相关性分析显示:DMSOp与叶绿素a(Chl-a)、温度、盐度等不存在相关性,而DMSOp/Chl-a比值与盐度存在一定的正相关,表明DMSO在藻细胞内具有渗透压调节功能;DMSOd与细菌、DMSOp浓度不存在相关性,而与DMS浓度存在一定的正相关,表明表层海水中DMSOd的主要来源是DMS的光化学氧化.另外,DMSOp与DMSOd均呈现出明显的周日变化规律,白天时段浓度明显高于夜间时段.