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.     

互花米草在上海崇明东滩的入侵历史、分布现状和扩张趋势的预测

近20余a来,互花米草在我国沿海及河口滩涂快速扩散,已成为我国海岸盐沼中最重要的入侵植物。上海崇明东滩是我国长江口的国际重要湿地,目前受到了互花米草入侵的严重威胁。自1995年在崇明东滩首次发现互花米草以来,互花米草的分布面积已超过1 600 hm2。总结了近几年在崇明东滩进行的互花米草相关研究,旨在对互花米草的控制与管理提供科学依据。目前互花米草主要分布在崇明东滩的东部及北部,决定其入侵动态与分布的主要因素在于：（1）互花米草对沿海滩涂环境具有良好适应与耐受能力;（2）人为引种大大加快了互花米草的扩张速度;（3）崇明东滩湿地的水分盐度条件特征导致互花米草主要分布在崇明东滩的东部与北部。根据互花米草的生理学特征和长江口地区的水文特点可以推断：互花米草在东滩东部和北部将继续扩张,但目前尚难入侵东滩南部区域,而人类活动可能加剧互花米草入侵。根据互花米草的入侵现状和趋势,必须尽快采取多种途径对互花米草进行控制和管理     

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。     

人类活动对长江河口硝酸盐输入通量的影响

利用长江口枯季潮区界大通站近 4 0年来的水文化学观测资料 ,求得长江径流来源的硝酸盐通量 ,并以此作为长江河口硝酸盐的输入通量。结合历年长江流域的社会经济统计资料和降水量资料等分析 ,发现长江河口硝酸盐的输入通量与流域的人口密度、农业氮肥施用量、灌溉面积以及降水量等显著正相关。随着人口的增长 ,流域内的人类活动不断加剧 ,直接或间接地对长江河口硝酸盐的输入通量产生影响。而降水及灌溉等活动促进了土壤中氮素向河流流失的过程 ,并经长江径流向河口、海洋输送。 90年代后期 ,由人类因素造成的硝酸盐通量的增加占长江河口硝酸盐输入通量的95 %以上。降水引起的水土流失和大气氮氧化物的沉降是硝酸盐通量增加的直接原因 ,而农业活动、燃料燃烧和污水排放等人类活动是该通量变化的主要控制因素     

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、、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.      

2005年秋季长江口及其邻近水域浮游植物群集

采用Utermhl分析方法,对长江口及其邻近水域（30.5° ~ 32.5° N,121.0° ~ 123.5° E）2005年秋季浮游植物进行了分析,并对其与环境之间的关系做了进一步的探讨。结果表明：调查区初步鉴定浮游植物95种（含变种和变型）,硅藻是主要的浮游植物类群,其丰度比例达到93.1%;生态类型多为温带近岸种,少数为暖水种和大洋种;优势种主要为中肋骨条藻〖WTBX〗（Skeletonema costatum）、具槽帕拉藻（Paralia sulcata）、菱形海线藻（Thalassionema nitzschioides）和圆海链藻（Thalassiosira rotula）〖WTBZ〗;浮游植物平均丰度为2.04 cells/mL,高值出现在长江口门偏南水域;Margalef指数、Shannon Wiener指数以及Pielou指数的分布显示：秋季调查区离岸海域浮游植物多样性程度高,物种均一性好。Pearson相关分析结果显示：海水温度和硝酸盐含量是控制调查区浮游植物分布格局的主要环境因子;优势种中肋骨条藻与温度呈极显著负相关,与硝酸盐呈极显著正相关。     

三峡水库三期蓄水前后长江口硅酸盐分布及其比值变化

河口SiO2--Si浓度的变化直接影响到水体的营养盐结构和生态系统.根据2010年8月、11月和2011年5月的现场调查资料,对长江口区域一个水文年(跨三峡水库三期蓄水)硅酸盐的分布特征和变化趋势进行了分析.结果表明,长江口及其邻近海域硅酸盐分布与盐度分布极其相似,整体呈现近岸高、外海低的特点;截取一断面分析发现存在上升流,硅酸盐等值线有抬升趋势.3个季节硅酸盐平面分布各有其季节性特点,但总体浓度夏季高于秋季,秋季高于翌年春季;在整个调查区域SiO32--Si/DIN值是10月＞8月＞5月,而SiO32--Si/PO43--P值是5月＞8月＞10月;3个季节SiO32--Si浓度与盐度都呈显著负相关关系.与历史资料比较得出,2010-2011年长江口海域营养盐比值小于2004年,也小于1985-1986年,可见三峡工程蓄水对长江口SiO32--Si/DIN、SiO32--Si/PO43--P降低的影响.     

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。     

2016－2019年夏季长江口海域大型底栖动物群落结构的变化及其原因分析

笔者于2016－2019年夏季对长江口海域进行了4个航次的生态环境调查,分析了大型底栖动物群落结构的现状及变化,并对其变化的原因进行了探讨。结果表明,2016－2019年夏季调查海域大型底栖动物的种类数量、丰度、生物量和多样性指数均呈现一定程度的下降。大型底栖动物的种类由2016年的38种下降为2019年的15种;丰度由189.88 ind/m2下降为81.25 ind/m2;生物量由11.60 g/m2下降为5.33 g/m2;多样性指数由1.72下降为0.72。中蚓虫（Mediomastus sp.）、索沙蚕（Lumbrinereis sp.）等为调查海域的主要优势种,多毛类为主要的优势类群。相关性分析表明,富营养化加重和浮游植物初级生产力的下降,是2016－2019年夏季长江口海域大型底栖动物数量和群落结构发生变化的主要原因,而底层低氧以及沉积物底质的变化也对大型底栖动物的群落结构产生了一定的影响。     

2016年冬末长江口及邻近海域海气CO2交换特征分析

基于2016年3月对长江口及邻近海域的调查,剖析该海域CO₂分压及相关参数的区域分布特征,估算其海-气界面CO₂的交换通量,并探讨了源/汇分布特征背后的物理机制。研究表明,调查区域海表pCO₂变化范围为321~575 μatm,整体呈现出近岸高、离岸低的分布趋势。至冬季末期,海表pCO₂分布主要受控于低温低盐高pCO₂的河口水与高温高盐低pCO₂的东海陆架水的水团混合影响,水体垂直混合作用对海表pCO₂影响不大。长江口及邻近海域冬季整体表现为大气CO₂的弱汇,通量值为-4.43±7.41 mmol/m2/d。从区域碳汇强度看来,近岸长江冲淡水区近乎与大气保持平衡,黄东海混合水区和台湾暖流区表现为大气CO₂的中/强汇,是冬季末期海洋吸收大气CO₂的主要贡献区域。