长江口徐六泾颗粒有机氮的月际变化:以右旋(D)和左旋(L)氨基酸为例

2006年每月在长江口徐六泾采集颗粒态样品,进行颗粒态氨基酸(PAA)、颗粒态有机碳(POC)、颗粒态氮(PN)和叶绿素(Chl-a)的分析测定,以了解长江口徐六泾颗粒态氨基酸的月季变化特征及来源。结果表明,总颗粒态氨基酸(TPAA)与总悬浮颗粒物(TSM)之间是正相关关系(r=0.780,p<0.005)。TPAA在1月份达到最高值3.14μmol/L,在10月份降至最低值1.11μmol/L。各种氨基酸占总颗粒态氨基酸的摩尔百分比及D型对映体的相对比例均无显著变化。其中,天冬氨酸(Asp)、甘氨酸(Gly)、丙氨酸(Ala)、谷氨酸(Glu)、苏氨酸(Thr)、缬氨酸(Val)、丝氨酸(Ser)和亮氨酸(Leu)为优势氨基酸。D型精氨酸(D-Arg)、D型天冬氨酸(D-Asp)、D型谷氨酸(D-Glu)、D型亮氨酸(D-leu)和D型丙氨酸(D-Ala)为主要的D型氨基酸,其主要来自细菌源。POC/Chl-a,TPAA/PN与降解系数(DI)的对比表明:长江口徐六泾颗粒态氨基酸主要来源于陆源输入和新鲜浮游植物,且受到2006特枯年的气候干旱和三峡蓄水等因素的影响。     

夏季渤海湾及邻近海域颗粒有机碳的分布与物源分析

根据2006年8月在渤海湾及其邻近海域41个站位取得的155个样品的颗粒有机碳（POC）和颗粒氮（PN）的分析数据,结合同步获得的水文环境要素资料,分析了该区夏季POC和PN的空间分布特征、影响因子与有机碳物源．结果表明,夏季水体中POC的浓度为155.9～1363.1 μg/L,平均浓度为429.5 μg/L; PN的浓度为26.2～225.5 μg/L,平均浓度111.5 μg/L. POC与PN的空间分布特征一致,呈现近岸高、远岸低、表层低、底层高的特点. 生物作用、水体温盐跃层和总悬浮颗粒物（TSM）是影响研究区POC空间分布的重要原因. POC与TSM的相关分析表明,POC与TSM之间具有正相关关系,不同来源的TSM是控制水体中POC浓度高低的重要因素. 本区POC/PN的比值范围为3.4～7.0,但这一物源指标的应用受到海水中颗粒无机氮（PIN）的影响. 通过建立POC和PN的一元线性回归模型,估算了样品中PIN的含量. 扣除样品中PIN的影响后,本研究区的POC/PON (颗粒有机氮) 比值范围介于5.5～19.8之间,显示POC除了海洋生物为主要来源外,周边河流的陆源输入也有重要贡献.这一研究方法对认识中国近海的POC物源具有一定的参考价值．     

长江口有机碳的时空分异及耦合行为

依据2014年5月、11月于长江口及其邻近海域两个航次的综合环境调查,对颗粒态有机碳（POC）和溶解态有机碳（DOC）在长江口水域的迁移分布及相互转化进行分析。结果表明,长江口DOC和POC浓度整体都遵循南部高、北部低,近岸高、远岸低的分布规律。春季DOC贡献率为18.44%～71.50%,均值为（46.78±13.87）%;秋季为25.46%～84.97%,均值为（63.35±14.63）%。在近岸水域尤其是最大浑浊带（TMZ）附近以POC为主;近海区则以DOC为主,且表层DOC贡献高于底层。长江口水域有机碳物源复杂且主要为陆源输入贡献,底层海洋和三角洲来源的贡献更高。在长江口水域DOC和POC之间存在着形态比例转化,主要受盐度和悬浮颗粒物（TSM）动态变化的控制;当水体中TSM浓度大于98.41 mg/L时,长江口有机碳以颗粒态为主,反之则以溶解态为主。TMZ是有机碳浓度和形态转变的重要场所,POC在此发生沉降并矿化,强水动力导致的解吸和微生物的降解作用可能会促使其向DOC转化。     

大亚湾颗粒态氮磷的时空分布、关键影响因素及潜在生态意义

颗粒态营养盐是海洋营养盐的重要组成部分。本文通过2015年8月（夏）、12月（冬）,2016年3月（春）、10月（秋）4个季节的采样分析,探讨了大亚湾海域颗粒态氮（PN）、颗粒态磷（PP）的组成分布及其关键控制因素。结果表明,大亚湾水体中PN、PP含量范围分别为2.63~26.24 μmol/L、0.11~3.71 μmol/L,平均含量分别为8.20±4.75 μmol/L、0.39±0.37 μmol/L。PN以颗粒有机氮（PON）为主,占65.0%;PP则以颗粒无机磷（PIP）为主,占63.4%。PN和PP分别约占总氮（TN）、总磷（TP）的24.8%和37.0%。大亚湾PN、PP呈现湾顶至湾口浓度下降的趋势,仅冬季部分形态分布趋势较不明显。二者的含量和分布主要受浮游植物生长与径流输入影响。此外,大亚湾PIN/PIP年均值为13.2±11.1,接近16的Redfield比值,无明显失衡现象,而湾内DIN/DIP年均值高达49.1±39.7,远大于16,说明颗粒态营养盐在维持大亚湾水体中营养盐比例平衡中起到了重要缓冲作用。     

2020年夏季长江流域特大洪水期间长江口POC和DOC的分布特征

为了追踪2020年夏季长江流域特大洪水对长江口及其邻近海域重要生源要素的影响,本研究于2020年7月和2020年8月在该区域连续进行了两个航次的系统观测,测定了表层海水样品中悬浮颗粒物（suspended particulate matter,SPM）、颗粒有机碳（particulate organic carbon,POC）和溶解有机碳（dissolved organic carbon,DOC）的浓度,并将上述两个航次的结果与长江普通洪季月份（2019年7月）的相关结果进行了对比。结果表明,极端洪水导致口门内长江输出较高浓度的SPM、POC和DOC;长江增加的径流量和增加的上述3种陆源物质的输出通量对邻近海域的影响具有滞后性。与其他两个航次相比,在极端洪水影响下的2020年8月,外海海域也具有更高的SPM、POC和DOC浓度。另外,SPM中有机物占比POC（%）、POC/DOC(mol/mol)和POC/PN(mol/mol)3个指标的分布变化结果显示,2020年8月,长江口及其邻近海域具有最为强烈的陆源物质分布信号。     

2012年夏季长江口颗粒有机碳、氮分布特征及其来源

基于2012年8月对长江口及其邻近海区的调查资料,分析了长江口夏季颗粒有机碳(particulate organic carbon,POC)、颗粒氮(particulate nitrogen,PN)的空间分布特征及其与环境因子的关系,并结合C/N摩尔比值和叶绿素a(chlorophyll a,Chl a)探讨了POC的主要来源及浮游植物的贡献.结果表明,2012年夏季长江口POC的质量浓度范围在0.68~34.80mg·L-1之间,均值为3.74 mg·L-1;PN的质量浓度范围为0.03~9.13 mg·L-1,均值0.57 mg·L-1,二者浓度均表现为底层高于表层.POC和PN平面分布相似,高值区均出现在口门附近和调查海区西南部,并向外海浓度迅速降低,整体呈现近岸高、远岸低的趋势,与总悬浮物(total suspended matter,TSM)的平面分布规律基本相同;POC与PN间呈极显著正相关,表明二者具有高度的同源性.POC、PN与TSM、化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)间均呈现极显著线性正相关,而与盐度(salinity,S)和Chl a的相关关系较弱,表明POC和PN的分布受陆源输入的影响较大,浮游植物生产不是该水域颗粒有机碳、氮的主要来源.C/N摩尔比和POC/Chl a法分析表明夏季长江口POC主要为陆源,有机碎屑是POC的主要存在形式.定量估算结果表明,浮游植物生物量对夏季长江口表层POC的平均贡献率仅为2.54%,非生命POC占绝对优势地位.     

2015年秋季长江口有机碳的分布特征及其影响因素

依据2015年11月对长江口及其邻近海域的综合调查,分析了秋季长江口颗粒有机碳（POC）和溶解有机碳（DOC）的分布特征及其与环境因子的关系。结果表明:2015年秋季长江口POC的质量浓度为0.65~8.25 mg/L,均值为1.34 mg/L,整体呈现近岸高、远岸低,表层低、底层高的分布趋势;DOC的质量浓度为0.77~2.69 mg/L,均值为1.49 mg/L,整体表现为近岸高、远岸低,表层高、底层低的变化特征。有机碳与总悬浮颗粒物（TSM）的线性回归关系表明,陆源输入对POC含量分布贡献很大;有机碳和盐度（S）的极显著相关性说明,S对有机碳的影响主要体现在海水对有机碳的稀释作用及促进POC向DOC转化两个方面;DOC与COD的显著相关性,揭示了DOC的来源与长江径流和河口沿岸工农业排污输入密切相关。     

渤海中部海域颗粒有机碳季节性变化及碳库估算

依据不同季节的调查,对渤海水体中颗粒有机碳（POC）的时空变化特征、碳库及影响因素进行对比研究.结果表明：春、夏、秋和冬季渤海调查海域颗粒有机碳的平均浓度分别为（338±146）μg/L、（491±136）μg/L、（358±228）μg/L和（2534±2601）μg/L,其中冬季渤海水体中POC浓度最高约是春季的7倍.不同季节渤海调查海域POC分布具有相似的规律,即由近岸浅水区向远岸逐渐降低,高值区多集中在调查海域北侧近岸、黄河入海口以及渤海湾等处.不同季节影响POC分布的因素不同,春、夏和秋季影响渤海调查海域POC分布的因素主要是陆源输入和浮游植物的生长繁殖,沉积物再悬浮是影响冬季渤海调查海域POC分布的主要因素.通过C/N比值探究不同季节渤海水体中POC来源发现,春季有45.3%、52.8%样品的C/N比值分别介于2.6~4.3和4~10之间,夏季有38.7%、32.3%样品的C/N比值分别介于2.6~4.3和4~10之间;秋季有84.4%样品的C/N比值介于4~10;而冬季有72.2%样品的C/N比值大于12,可见渤海水体中POC来源具有季节性差异,春季和夏季渤海调查海域POC主要来源于海洋生物的代谢活动,秋季渤海水体中POC的主要来源是浮游植物,冬季渤海POC的主要来源是再悬浮物作用下沉积物中保留下来的有机物.渤海POC碳库呈季节性变化,春、夏和秋季渤海调查海域POC碳库在6×10⁵~7×10⁵t范围内,冬季碳库最高,为2.5×10⁶t.     

黄河三角洲北部悬浮体和颗粒有机碳的分布与影响因素

2008年12月对黄河三角洲北部及其毗邻海域悬浮体浓度(SSC)和颗粒有机碳(POC)进行了研究,并结合该海域水文资料,分析了该区冬季SSC和POC的空间分布特征和影响因素.结果表明,冬季研究区水体中的SSC变化范围较大(5~1064mg/L),表、底层的SSC高值区(>600mg/L)均呈条带状分布于废弃神仙沟-钓口三角洲附近海域,且随水深加大SSC快速降低(400μg/L)集中于近岸海域,渤海中部POC仅为20~50μg/L左右,但底层POC向渤海湾中部扩散范围比表层大.POC和SSC之间存在显著正相关关系,表明该海区近岸浅水区沉积物再悬浮是影响研究区POC空间分布的重要原因.冬季SSC和POC高值区与最大侵蚀区、波致底切应力>0.2N/m2的区域相对应,表明在冬季强海洋动力条件下,废弃神仙沟-钓口三角洲叶瓣前缘不仅是沉积物的“源”,也同样是颗粒有机碳的“源”.     

黄海、东海颗粒有机碳的时空分布特征

分析研究了2007年秋季黄海、东海海域颗粒有机碳(POC)的时空分布情况,结果表明:POC的浓度为7.25～766.00μg/L,平均浓度为(97.37±86.35)μg/L,其平面分布呈现近岸高、远岸低的特征,近岸POC的等值线与海岸线平行;垂直分布呈现除底层外随着深度增加逐渐降低的趋势。海水中POC浓度与浊度呈显著正相关,而与叶绿素a无显著相关关系,这表明POC主要来自于陆源输入。对不同海区POC的垂直分布和周日变化的研究结果表明,黄海区由于水深较浅,POC的垂直分布比较均匀,POC周日分布除了受到生物周日活动的影响外还受到潮汐作用的影响。长江口附近海区悬浮颗粒物浓度大小是POC浓度和分布的主要控制因素,垂直分布上表现出表层低底层高的特征。东海陆架区POC的垂直分布和周日变化均受到生物活动和水文条件等因素的共同作用,受黑潮影响的海域POC的浓度都相对较低。     

氨基酸指示海洋中有机物降解行为的研究进展

氨基酸是海洋中重要的生源有机质,它在有机碳和有机氮的生物地球化学循环中起着非常重要的作用。氨基酸作为海洋有机物中的活性组分,在有机物降解过程中会被异养细菌选择性的去除,是指示海洋中有机物降解程度的灵敏指示因子。本论文首先介绍了海水中氨基酸的分类,总结了溶解游离氨基酸（DFAA）、溶解结合氨基酸（DCAA）、颗粒氨基酸（PAA）和细菌标志物D-型氨基酸的来源及生物学活性。同时归纳了有机物降解过程中氨基酸变化可归结为选择性保存、产生或者富集细菌源的物质和细菌的转化三种机理。最后本文综述了基于氨基酸的6种降解因子:溶解态氨基酸（THAA）对有机碳或有机氮贡献率（THAA-C%或THAA-N%）、降解因子（degradation index）、活性因子（reactivity index）、个体氨基酸的D/L比值、天门冬氨酸/β-丙氨酸或谷氨酸/γ-氨基丁酸比值（Asp/β-Ala或Glu/γ-Aba）以及细菌源有机物的贡献率,它们各自的特点、适用的降解阶段以及具体的应用。     

河口水华区溶解有机碳行为与机制初探

浮游植物生长与固碳之间存在紧密的联系,相关机制的研究有助于更好了解海洋碳循环的过程。一般认为,水华发生时由于浮游植物大量繁殖,溶解有机碳（dissolved organic carbon,DOC,采用高温燃烧法测定）相应增加,然而,现场调查发现,长江口和珠江口夏季中高盐度（盐度10~30）水华区DOC浓度与非水华区相近,水华区总有机碳（total organic carbon,TOC）浓度较非水华区显著增加,其中,长江口水华区TOC比DOC增加60~140 μmol/L,珠江口水华区TOC较DOC高出~110 μmol/L以上,显示固碳主要以颗粒有机碳（particulate organic carbon,POC）存在。培养结果表明藻菌混合培养条件下DOC增加只占固碳~10%（即固碳的~90%为POC）,相反,无菌培养条件下DOC增量可占固碳的~80%（即固碳的~20%为POC）,两个河口水华区DOC未显著增加的机制可能是由于浮游植物产生的DOC易被细菌降解所致。     

2008年南黄海西部浒苔暴发区有机碳的分布特征及浮游植物的固碳强度

根据2008-08-09～2008-08-13在南黄海西部绿潮(浒苔)暴发区取得的溶解有机碳(DOC)、颗粒有机碳(POC)和颗粒氮(PN)的分析数据,结合同步获得的水文环境要素资料,研究了该区域有机碳的分布特征、来源、影响因素以及浮游植物的固碳强度.结果表明,DOC的浓度范围为1.55～3.22mg/L,平均值为2.44mg/L;POC的浓度范围为0.11～0.68mg/L,平均值为0.27mg/L.DOC与POC的分布特征基本一致,呈现近岸高,外海低;表层高,底层低的趋势.POC与TSS的相关分析表明,POC与TSS整体上呈显著正相关,表明TSS的浓度和来源是控制POC浓度高低的重要因素.通过建立POC与PN的一元线性回归模型,估算了样品中PIN的含量.扣除样品中PIN的影响后,沿岸大部分海域POC/PON的平均值8,结合POC/Chl-a比值,表明沿岸海域POC主要是海洋有机质来源,并且存在降解有机物,这可能是调查期间处于绿潮暴发后期,部分浒苔开始腐烂被降解所致.应用初级生产力估算的浮游植物固碳强度的结果表明,南黄海西部绿潮(浒苔)暴发区浮游植物的固碳强度变化范围为167～2017mg/(m2·d),平均为730mg/(m2·d),该区域日固碳量达到2.95×104t.换算至整个黄海,日固碳量为28.03×104t.     

春、冬季长江口颗粒有机碳的时空分布及输运特征

根据2012年2月(冬季)、5月(春季)对长江口2个航次的调查数据,分析了春、冬季长江口颗粒有机碳(POC)的时空分布及影响因素,并探讨其输运特征.结果表明:2012年春季长江口POC的浓度为0.23~31.61mg/L,均值为2.55mg/L;冬季POC的浓度为0.16~5.82mg/L,均值1.42mg/L.春、冬季POC空间分布整体呈现近岸高远岸低、表层低底层高的特征,最高值均出现在口门附近.POC与悬浮物(TSM)呈极显著线性正相关,而与叶绿素a(Chl a)的相关性均较差,表明陆源输入对长江口POC的分布影响很大;POC/Chl a比值测算表明有机碎屑是调查水域POC的主要来源和存在形式,定量估算结果表明浮游植物生物量对春、冬季长江口POC的贡献分别仅1.26%和0.9%,且浮游植物对POC的贡献分别在TSM小于110mg/L和100mg/L时才能表现出来.春、冬季长江口TSM分别在大于117mg/L和335mg/L时,有机碳入海以颗粒态为主,反之则以溶解态为主.长江输送至河口的悬浮物中POC的百分含量(POC%)在春、冬季分别为0.9%和0.4%.春、冬季长江口最大浑浊带对POC的过滤效率分别达89%和69%,大量POC随泥沙在最大浑浊带发生了沉降.     

南极普里兹湾夏季冰间湖沉降通量

为研究南大洋的生物泵,利用2009~2010年和2014~2015年中国第26、31次中国南极科学考察期间于普里兹湾冰间湖布放的时间序列沉积物捕获器,获取了夏季沉降颗粒物通量并分析了其组成成分.结果表明：2009~2010年和2014~2015年南极夏季普里兹湾颗粒有机碳平均通量分别为4088.13,508.99μmol/（m²·d）,生物硅则分别为7358.91,2034.63μmol/（m²·d）,其中生物蛋白石占夏季颗粒物通量均超过70%,表明硅藻是普里兹湾夏季的优势种和沉降通量的主要贡献者.2014~2015年有机碳沉降通量仅为2009~2010年12.5%,主要是由于缺少压舱物无法使上层有机质发生快速沉降,造成异养微生物对上层水柱中有机质降解程度更高,进一步影响有机碳的沉降效率.与非硅藻优势种的海域相比,夏季普里兹湾具有非常高的沉降通量和沉降效率,利用Martin曲线估算夏季普里兹湾的100m深度沉降通量平均为净初级生产力的8.67%,主要归因于硅藻的高沉降效率.为了预测南极海域生物泵的变化,需要重点关注南大洋浮游植物群落结构的组成与变化.     

人体健康水质基准特征参数研究及应用

人体健康水质基准是指在摄入饮用水和水产品时,保护人群健康不受危害的相对应水体中污染物的浓度.我国近年来系统开展了水质基准的研究,但在人体健康水质基准方面的报道相对较少.为保护我国人群健康免受水体中污染物的危害,依据人体健康水质基准制定方法,对基准制定过程中涉及的我国人群暴露参数〔体重（BW）、饮水量（DI）和水产品摄入量（FI）〕和水环境参数〔溶解性有机碳（DOC）、颗粒态有机碳（POC）浓度以及水生生物脂质分数〕进行研究与总结,建议在制定我国人体健康水质基准时,普通人群暴露参数BW、DI和FI分别采用61.9 kg、2.785 L/d和0.030 1 kg/d,水环境参数DOC和POC浓度分别采用2.68和0.73 mg/L,第2、3、4营养级淡水水生生物的脂质分数分别采用2.47%、3.08%、3.16%.基于我国人群暴露参数和水环境参数,推导了12种多环芳烃（PAHs）的人体健康水质基准,其中苯并[a]芘的基准值（4.53×10-4 μg/L）最小,蒽的基准值（173 μg/L）最大.此外,在人体健康水质基准的制定过程中,除饮水途径外,建议充分考虑食用水产品对人体健康产生的危害效应;针对关注区域、年龄组与致癌风险水平不同造成的基准值的较大差异,建议在人体健康水质基准制定过程中对其予以充分考虑.      

春季中国南黄海与东海海水中溶解氨基酸的分布和组成

以2011年3月南黄海与东海部分海域为研究对象,对其中48个站位海水样品的总溶解氨基酸(THAA)、溶解结合氨基酸(DCAA)、溶解游离氨基酸(DFAA)的浓度分布和组成进行了研究。结果表明:表层海水中THAA的平均浓度为2.981.72 mol/L(1.27~8.54 mol/L),DCAA的平均浓度为2.761.63 mol/L(0.91~7.70 mol/L),DFAA的平均浓度为0.310.21 mol/L(0.11~1.14 mol/L)。溶解态氨基酸水平分布的趋势大致呈现出近岸高、远岸低的特点,其中,DCAA与THAA分布规律基本一致。溶解态氨基酸的垂直分布特点为次表层与海水底层出现了高值区。春季南黄海与东海表层海水中溶解氨基酸主要由天门冬氨酸、谷氨酸、丝氨酸、甘氨酸及丙氨酸构成。表层海水中个体氨基酸间的相关性矩阵显示DFAA中有5对氨基酸之间存在显著正相关。研究发现海水中溶解氨基酸与Chl a、DOC、DIN等环境因子均无显著相关性。     

铜绿微囊藻培养过程中氨基酸的释放特征及其对水体有机质的贡献

为深入分析铜绿微囊藻水华暴发对水体有机质、氨基酸含量及组成的影响,进一步揭示蓝藻水华暴发对湖泊内源氨基酸和有机质的贡献及养分循环机制,采集太湖北部富营养化区域梅梁湾中的水样,用于在室内培养太湖蓝藻水华优势种——铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa),采用邻苯二甲醛(OPA)柱前衍生-反相高效液相色谱法(HPLC)分析铜绿微囊藻生长、衰亡过程中氨基酸的摩尔浓度及其组成特征的变化,探讨藻类产生的氨基酸和有机质对湖泊水体中有机质、TC(总碳)及DTN(溶解性总氮)的贡献. 结果表明:铜绿微囊藻在生长过程中产生的氨基酸对水体中TC、DTN、TOC(总有机碳)的贡献率分别为23%~37%、46%~93%和46%~83%;在衰亡期,水体中难降解氨基酸(如甘氨酸、丝氨酸、丙氨酸和赖氨酸)的摩尔浓度(c)为60.4 μmol/L,显著高于同时期易降解氨基酸(如酪氨酸、苯丙氨酸、谷氨酸和精氨酸)的摩尔浓度(40.9 μmol/L);c(D-氨基酸)/c(L-氨基酸)由初始的0.28降至0.09,表明在铜绿微囊藻对数生长至衰亡期间,水体中有机质的降解程度逐渐降低. 研究显示,在水体有机质降解程度降低的同时,氨基酸摩尔浓度逐步增加,因此大量未降解的氨基酸沉积下来成为水体有机质来源之一.