舟山渔场有色溶解有机物(CDOM)的三维荧光-平行因子分析

利用三维荧光光谱(EEMs)-平行因子分析(PARAFAC)技术研究春季舟山渔场有色溶解有机物(CDOM)的荧光成分组成、分布特征及来源.PARAFAC模型解析出舟山渔场CDOM由2类5个荧光组分组成,即类腐殖质成分C1(330/420 nm)、C2[(290)365/440 nm]、C3[(260)370/490 nm]及类蛋白质成分C4(285/340 nm)、C5(270/310 nm).5种荧光组分的平面分布模式基本一致,在各层均呈现由近岸海域向远岸海域逐渐减小的趋势,但各层又略有差别.表层高值区出现在杭州湾口外北部海域、虾峙门航道口外海域,且杭州湾口外北部海域的荧光值要高于虾峙门航道口外海域;中层高值出现区域与表层相同,但杭州湾口外北部海域的荧光值要低于虾峙门航道口外海域;底层从近岸向远岸梯度减小,高值区出现在舟山本岛附近海域.各荧光组分的分布与盐度之间存在明显负相关关系,与叶绿素a的线性关系不明显.分析表明,春季舟山渔场CDOM表、中层主要受长江输入和舟山工农业等人为活动排放影响,而底层主要受舟山工农业等人为活动排放影响.从垂直分布模式上,CDOM在30°N断面上由中、表层水体向底层呈现逐渐减小的趋势,并在近岸和远岸海域都出现了高值区,且与盐度低值区、叶绿素a高值区相对应,反映该断面近岸区CDOM主要受长江输入影响,远岸区CDOM主要受生物活动影响;在30°N断面,CDOM分布模式与30.5°N断面基本类似,只是在近岸区域底层出现CDOM高值区,可能是由于潮汐、底层上升流等物理外力作用下,沉积物间隙水中高浓度的CDOM释放出来,使得靠近沉积物界面的底层水体中CDOM浓度升高.5种荧光组分中,C1、C3、C4之间相关性较强,与C2、C5相关性相对较弱,说明C1、C3、C4在来源上具有相似性与C2、C5有一定的差异性.春季舟山渔场CDOM腐殖化指数(HIX)的值较小,反映了春季舟山渔场CDOM的腐殖化程度较低,稳定性较差,在环境中存在时间较短;生物指数(BIX)在舟山外海出现高值区,近岸海域出现低值区,反映出在近岸海域人类活动的影响较大,而在外海生物活动的影响较为明显.     

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。     

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.     

长江口及邻近海域春夏季有色溶解有机物时空分布特征及主要影响因素

利用三维荧光光谱(EEMs)-平行因子(PARAFAC)分析技术对长江口及邻近海域春季(2015年3月)和夏季(2015年7月)有色溶解有机物(CDOM)的荧光组成及分布特征进行分析.共识别出2类4个荧光组分,即类腐殖质组分C1(370/495nm)、C2(330/405 nm)、C3(365/440 nm)及类蛋白质组分C4(295/345 nm).春夏季各层4个荧光组分分布模式基本一致,从长江口到邻近海域逐渐降低.春季类腐殖质组分的高值区分布在长江口内,而类蛋白组分高值区位于南槽附近区域,表层的CDOM主要来源于陆源输入和人类活动;中层荧光强度值比表层低,受陆源影响减弱;底层荧光强度值比中层略高,是由沉积物再悬浮造成的.各荧光组分在岱山县附近海域均有一个较高值,这与岛上的居民活动有关.夏季荧光组分高值区与春季相似,各层荧光组分值接近,说明夏季研究区域水体混合较均匀.春夏季腐殖化指数(HIX)在长江口较高,而生物指数(BIX)在邻近海域较高.将4个荧光组分(C1~C4)、吸收系数(a355)与盐度(S)、溶解有机碳(DOC)、总氮(TN)、总磷(TP)、叶绿素a(Chl-a)、溶解氧(DO)做冗余分析.结果表明,4个荧光组分(C1~C4)与总氮(TN)、总磷(TP)主要受陆源输入、人类活动的影响,溶解有机碳(DOC)受陆源与海源的共同影响.本文利用三维荧光光谱-平行因子分析(EEMs-PARAFAC)技术结合多元统计方法解析了CDOM组成,清晰揭示了长江口及邻近海域CDOM的来源及主要影响因子,可为河口海域生源要素海洋生物地球化学研究提供有益的补充.     

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。     

东海浅陆架区溶解有机氮的时空分布特征及生物可利用性

通过2014年5~6月(春末夏初季)和9~10月(秋季)在东海浅陆架区的现场调查,分析该海域DON来源和时空分布特征,结合同步进行的船基受控生物降解培养实验,评价了该海域两个季节DON的生物可利用性。春末夏初季和秋季东海浅陆架区DON为总溶解态氮(TDN)的主要存在形式,在TDN中占比均值分别为57.88%±21.42%和66.09%±19.74%。受陆源输入和黑潮水涌升及浮游生物分泌和微生物降解作用共同影响,表层海水DON春末夏初季呈现近岸高、远岸低的变化特征,高值区与长江冲淡水影响范围基本一致;秋季高值区则位于该海域的东北部和东南部;而受长江冲淡水影响显著的调查海域北部DON浓度高于南部;从水体表层到底层DON浓度及其在TDN中的占比都呈现逐步降低的变化趋势。该海域DON的生物可利用性具有较大时空差异性,具有高生物可利用性的DON(L-DON)含量基本呈现近岸高、远岸低的分布特征,春末夏初季和秋季受陆源输入影响显著的海域中L-DON在DON中占比分别达到28.3%和23.6%,高于受陆源输入影响小的海域的1.3%和18.9%。     

春季黄渤海海水中尿素分布特征及溶解态氮的组成

2014年4~5月对黄渤海海域进行了一次大面现场调查,分别采用二乙酰一肟-盐酸氨基脲法和分光光度法测定了调查水样中尿素及各形态氮的浓度,分析了该海域尿素的浓度状况、分布特征以及溶解态氮的基本组成,并分析了该海域尿素的主要影响因素.结果表明,春季黄海渤海海域尿素的浓度范围是0.21~2.17μmol·L-1,平均浓度为(0.84±0.20)μmol·L-1.各调查海区中,北黄海海域尿素平均浓度最高,南黄海浓度最低.同时结果表明尿素是调查海域中溶解有机氮(DON)的重要组成部分,占DON的7.90%.在黄海海域尿素浓度由近岸到远海逐渐降低,高值区主要位于大连、青岛等人口密度较高且离岸较近城市的外海海域.渤海海域尿素浓度呈现由近岸到远海依次增加的趋势,说明河流输入不是渤海尿素的主要来源,同时也可能存在着河口附近泥沙对有机氮的吸附作用.     

夏季黄渤海生源要素的平面分布特征

依据2013年6月22日~7月9日对黄渤海海域调查结果,分析了该海域生源要素(DIN、PO4-P、SiO3-Si、DO)的含量及平面分布特征,并初步探讨了莱州湾内连续站P2各项要素的日变化规律及其影响因素。结果表明:夏季DIN含量表现为渤海高于黄海,而DO、PO4-P及SiO3-Si却表现出黄海高于渤海的特征。渤海表层DIN、SiO3-Si浓度高于其底层浓度,黄海底层DIN、PO4-P 、SiO3-Si浓度高于其表层浓度,渤、黄海表层DO高于底层DO。平面分布上,调查海区营养盐整体呈现南高北低,近岸高、外海低的分布特征。营养盐的高值区主要出现在长江口、黄河入海口及江苏近岸海区以及黄海底层中部海区,其分布受长江冲淡水、黄河水及黄海冷水团的影响明显。DO则呈现北高南低的分布特征,南黄海海区较低,高值区出现在北黄海底层。受黄河冲淡水对该站位的影响,P2连续站营养盐及DO浓度均表现为表层高于10 m层、底层,SiO3-Si和DIN受潮汐影响较大,其变化规律与盐度基本一致,DO受潮汐与生物共同作用,高值出现在下午16时左右。     

1985～2003年渤海湾水质氮磷生源要素的历史演变趋势分析

通过对渤海湾表层海水生源要素的现场调查以及相应历史数据的收集和分析,对渤海湾生源要素的现状、历史演变趋势以及富营养化状态等进行了分析和研究.结果表明,渤海湾表层海水处于较为严重的氮污染状态.北塘口、大沽口是渤海湾无机氮、磷的2大污染源.DIN、DIP的历史演变趋势与人海径流量息息相关,尤其是大沽口近岸海域,DIN、DIP与人海年径流量呈现显著正相关性,显示了渤海湾无机氮、磷污染的陆源输入性.受渤海湾天津近岸海域无机氮含量持续增长的影响,1985～2003年期间,渤海湾天津近岸海域氮、磷营养盐结构发生了很大变化,从1985年的"氮限制"状态转变为"磷限制"状态,这将对这一海域浮游植物群落结构的变化造成重要影响.     

2010年秋季长江口口外海域CDOM的三维荧光光谱-平行因子分析

利用三维荧光光谱(EEMs)并结合平行因子分析(PARAFAC)技术,研究了长江口口外海域的有色溶解有机物(CDOM)的荧光组分特征及其河口动力学行为.PARAFAC模型识别出长江口口外海域的CDOM由6个荧光组分组成,即陆源类腐殖质荧光组分C1[330 nm/390(430)nm]、C2(390 nm/480 nm)、C3(360 nm/440 nm)、海洋生物产物组分C5(300 nm/400 nm)及类蛋白质荧光组分C4(290 nm/350 nm)和C6(275 nm/300 nm).结果表明,C1、C2和C3组分在河口混合过程中呈保守行为,特别是在长江口口外高盐度区;C1和C3组分在总组分中所占比例在整个研究区域随盐度增加呈稀释降低趋势,C2组分在总组分中所占比例在整个区域保持不变;C4组分在低盐度区呈保守行为,在高盐度区呈不保守行为,其在总组分中所占比例在整个研究区域呈上升趋势;C5和C6组分则在整个河口混合过程中呈非保守行为,并且它们在总组分中所占比例在高盐度区呈上升趋势.另外,近岸区和远岸区的CDOM吸收系数a(355)存在显著空间差异,近岸区明显大于远岸区,并且近岸区的a(355)和光谱斜率S的范围小于远岸区;CDOM吸收系数a(355)与陆源类腐殖质C1、C2和C3以及类蛋白质色氨酸C4存在较好的正相关性,而与海洋生物产物C5和类蛋白质酪氨酸C6不存在显著相关性,表明近岸区主要受河流输入影响,而远岸区由陆源和现场生物产生共同控制.     

黄渤海氮磷营养盐的分布、收支与生态环境效应

基于在黄渤海的综合调查结果,分析了水体和沉积物间隙水中溶解无机氮（DIN）和溶解无机磷（DIP）的分布;结合历史数据构建了黄渤海DIN和DIP的收支模型,并分析了陆源输入变化对研究区域生态环境的影响.结果表明,黄渤海DIN和DIP的含量受季节、河流输入和沉积物界面扩散作用的影响,具有秋季高于春季和近岸高于离岸的时空分布特征.收支模型计算结果表明,底界面扩散是黄渤海水体DIN的主要来源,其次是大气、周边河流、地下水和东海的输入;黄渤海水体DIN的支出主要是通过沉积埋藏和反硝化.黄渤海水体DIP的来源主要是磷酸盐吸附解吸,占91%,底界面扩散和大气输入为其次,河流和地下水的输入贡献较小.DIP的支出主要是通过沉积埋藏和向东海的输出.黄渤海每年有11Gmol的氮在水体积累,并导致其浓度提高约0.6μmol/（L·a）.近些年来陆地向黄渤海输入氮的持续增加,加剧了氮营养盐的积累,导致非硅藻类浮游植物比例以及赤潮发生频率和面积显著增加,同时还提高了水体初级生产力和海洋磷的埋藏量以及加剧了磷限制的趋势,并可能威胁生态系统的稳定.     

青岛近海及黄渤海大气气溶胶中不同形态氮磷质量浓度及组成特征

于2016年6~7月采集了青岛近岸以及黄渤海大气气溶胶样品,并于8月6~15日连续采集了青岛近岸气溶胶昼夜样品,分别测定了不同形态的氮磷(溶解无机氮、溶解无机磷、溶解态总氮、溶解态总磷、总氮和总磷)质量浓度,并分析了气溶胶中这些不同形态氮磷的组成特征.结果表明,青岛近岸大气气溶胶中不同形态氮磷的浓度明显高于同时期黄渤海气溶胶中氮磷浓度.青岛近岸气溶胶总氮中溶解态占比为56%,溶解态与不溶态差别不大;黄渤海气溶胶总氮中溶解态为主要部分,所占比例达72%.青岛以及黄渤海气溶胶中,无机氮是溶解态总氮的主要贡献者,分别占溶解总氮的67%和75%.青岛以及黄渤海气溶胶总磷中,溶解态与不溶态磷的贡献相近,溶解态分别占总磷的49%和58%;气溶胶溶解总磷中无机磷的贡献略高于有机磷,青岛以及黄渤海占比分别为56%和59%.气团来源对青岛以及黄渤海气溶胶中不同形态氮磷的浓度和组成特征有一定程度的影响,南方气团来源气溶胶中溶解无机氮(DIN)、溶解有机氮(DON)、总氮(TN)、溶解无机磷(DIP)和溶解有机磷(DOP)的浓度均高于北方和海上气团来源.青岛近岸气溶胶中溶解有机氮浓度昼夜差别不大,而溶解无机氮和总氮浓度则白天相对较高.白天和夜间气溶胶总氮中溶解态氮占主要部分,所占比例达到79%,且无昼夜变化;无机氮是溶解总氮的主要贡献者,且晚上无机氮所占比例(61%)较白天(70%)略有降低.青岛近岸气溶胶中的溶解无机磷和有机磷昼夜浓度差别不大,而总磷浓度则白天明显高于晚上.昼夜气溶胶样品中不溶态磷是总磷的主要组成部分,占比分别为83%、62%,夜间气溶胶中溶解态磷的贡献远高于白天;不论昼夜,无机磷均是溶解总磷的主要部分,所占比例在71%~77%.     

基于有色溶解性有机质(CDOM)解析陆源污染物在东海区域的分布特征

随着"陆海统筹"海洋保护战略的提出,近海水质修复越来越依靠对污染源数据的准确掌握,而活性磷酸盐和总无机氮等常规水质指标不能对海洋中陆源污染物进行有效指示.因此,本研究利用三维荧光光谱结合平行因子分析（EEM-PARAFAC）等技术分析了象山港和东海不同深度有色溶解性有机质（CDOM）的组成和分布特征,探讨基于CDOM快速分析技术的近海水质评价方法.结果表明,象山港水质受沿岸排放影响显著,其氮磷营养盐、陆源腐殖质（EEM-PARAFAC组分C1和C4）和生活源类蛋白质（C3和C5）物质显著高于东海表层水体.在东海水体中,5个荧光组分的高值区主要分布在北部近岸表层海域,与盐度分布相反,清晰表明长江冲淡水等陆源输入对CDOM的显著影响.相关性分析表明,陆源物质输入是东海表层水体中污染物的重要来源,而底层污染物的来源则更为复杂.总体上,污水类物质较大程度地改变了东海北部表层CDOM的组成.本研究表明,利用EEM-PARAFAC等技术可快速有效地识别海洋中CDOM的来源,深刻揭示了陆源排放对海洋水质的影响程度,可为"陆海统筹"海洋保护策略提供技术支撑.     

渤海和北黄海CDOM的来源、时空分布及其调控机制

有色溶解有机物（CDOM）是DOM储库中具有光学特性的部分,对海洋碳循环具有重要的影响。依据2019年7月和12月的两个航次调查资料,本文分析了夏、冬两季渤海和北黄海CDOM的来源、时空分布及其调控机制。渤海和北黄海CDOM的来源存在差异,渤海主要受控于陆源输入,局部海域受现场生产的显著影响;北黄海主要受现场生产的影响...     

东黄渤海11-12月有色溶解有机质的分布特征

采集了2016年11－12月期间东、黄、渤海表、中、底海水样品,分析了海水中溶解有机质的紫外-可见光吸收光谱特征,探讨了渤海和黄东海海域秋冬季有色溶解有机物（CDOM）的分布特征、来源和影响因素。结果表明:在渤海和黄东海,表、中、底层CDOM均呈现近岸高、远海低的分布特征,渤海CDOM含量高于黄东海。吸收系数a₃₅₅和光谱斜率S_275-295呈显著负相关。结合CDOM的a₃₅₅分布和S_275-295,表明CDOM受到陆源输入的显著影响。渤海海区黄河口海域由于黄河水的直接输入和在大风影响下黄河口的泥沙再悬浮作用,CDOM含量最高。12月渤海中心存在CDOM和DOC的低值区,位置和夏季渤海双中心冷水团一致。在黄东海海域,高盐度台湾暖流的导致了黄东海DOC低浓度区域的产生,但对CDOM的含量分布没有明显影响。在渤海和黄东海,CDOM和DOC无显著相关性。     

2019年渤海氮磷营养盐季节变化及富营养化状况

本研究采用2019年渤海四个季节表层的氮磷营养盐数据,对渤海氮磷营养盐浓度、N/P和富营养化状况的季节变化进行了分析和评价。结果表明:DIN和PO₄-P的季节分布明显不同,DIN平均浓度表现为秋季最高、冬季和春季次之、夏季最低的季节分布特征,而PO₄-P平均浓度最高值出现在秋季,其他季节浓度相近;空间分布上,DIN及各组分（NH₄-N除外）均呈现近岸高、中部低的空间分布,受河流输入影响显著,虽然在近岸海域如辽河口出现PO₄-P的高值区,但PO₄-P各季节分布变化较大,并在秋、冬季节出现渤海中部浓度升高的情况,可能是受陆源输入和海洋中磷的内源循环的共同影响;同一季节近岸海域N/P远高于近海海域,渤海近岸海域呈现显著的磷限制,近海海域由于出现大片N/P小于16的区域,可能出现潜在氮限制的现象;富营养化指数（EI）结果显示,渤海富营养化区域主要集中在辽河口,该海域常年为中度富营养化区域,过量的DIN是富营养化的主要原因。     

黄海硅的分布与收支研究

基于2012年在黄海的综合调查,对黄海水体和沉积物中溶解硅和生物硅的含量和分布及主要影响因素进行了分析,并结合历史数据建立了黄海硅收支与循环的模型.结果表明,黄海水体溶解硅和生物硅在秋季均高于春季,生物硅占活性硅的22%,陆源输入、初级生产和底界面扩散对硅的含量和分布的影响较为突出.收支表明,底界面扩散是黄海水体溶解硅的主要来源,占外部输入的48%,其次是东海的输入,占32%,河流贡献为9%,地下水贡献为6%,地表径流(非河流部分)贡献为3%,渤海贡献为1.5%,大气仅贡献0.5%;黄海水体溶解硅的支出主要是通过生物的吸收与随后的沉积埋藏和向东海的输出,其比例分别为72%和27%,黄海向渤海输出比例仅为1.0%;黄海沉积物是水体溶解硅的源,同时黄海体系还具有潜在汇的特性;黄海硅的净埋藏量约为55×109mol/a,占当年生物硅总量的7.2%,高于全球海洋的平均比值(3%),是外部输入硅总量的47%.本研究量化了黄海硅循环的主要过程,初步揭示了硅的源-汇特征以及陆地输入对近海硅收支与循环的影响.     

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.     

冬季黄渤海DMS、DMSP和CH4的分布及影响因素

于2017年12月~2018年1月现场测定了黄、渤海表层海水中二甲基硫（DMS）、二甲巯基丙酸内盐（DMSP）以及溶解甲烷（CH₄）的含量，对DMS、DMSP及CH₄的浓度分布和相互关系进行了研究.通过培养实验探究了DMSP降解对DMS和CH₄生成的影响，并估算了DMS及CH₄的海-气通量.结果表明，表层海水中DMS、DMSPd、DMSPp及CH₄的平均浓度分别为（1.39±1.21），（2.87±1.54），（5.59±4.64），（6.91±2.77）nmol/L.DMS、DMSP与Chl-a水平分布基本一致，均呈现近岸高、远海低的趋势.垂直分布上，DMS、DMSP浓度最大值均出现在浅水层，而CH₄浓度则随深度的增加而增大，至底层达到最大值.相关性分析表明，DMS、DMSPp与Chl-a存在显著的正相关关系，CH₄与DMSPd、DMSPp浓度均存在一定的正相关性（P<0.05）.培养实验结果表明，海水中本底DMSPd的浓度越高，DMS的生产速率越大.冬季黄、渤海DMS和CH₄海-气通量的平均值分别为（2.73±3.18），（8.14±7.68）μmol/（m²·d），表明冬季黄、渤海是大气中DMS、CH₄重要的源.