陆架浅海沉积物-海水界面溶质通量的计算方法及其应用

陆架浅海沉积物—海水界面上的溶解态生源物质通量的准确估算是海洋生态系统动力学研究中的关键性问题之一。由于底栖生物活动以及海流、海浪及潮波与海底地形地物相互作用的影响 ,使得该通量的准确估算十分困难。本文综合分析讨论了近年来提出的各种计算该类通量的物理模型及参数的确定方法 ,并结合在中国黄、东海等陆架浅海水层—底栖生态动力学耦合模型研究的需要 ,比较深入地讨论了应用过程中应该考虑的几个问题     

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%。     

春季东海营养盐跨陆架输运通量的初步估算

利用2011年5月的调查资料,分析了春季东海营养盐分布特征。受长江冲淡水影响,表层长江口附近营养盐浓度较高; 外海受黑潮表层水的影响营养盐浓度较低。计算并分析了跨200 m等深线的营养盐输运通量,结果表明黑潮在台湾东北部和九州岛西南部入侵陆架并将营养盐输运到陆架上,中段(26°N~29°N)则是营养盐向外输运。春季黑潮跨过200 m等深线向东海陆架的体积输运净通量为0.44 Sv,DIN、PO₄-P、SiO₃-Si通量分别为8.93 kmol/s、0.46 kmol/s、8.22 kmol/s。春季通过台湾海峡的营养盐DIN、PO₄-P、SiO₃-Si通量分别为6.65 kmol/s、0.41 kmol/s、6.52 kmol/s。表明春季台湾暖流对东海陆架海域营养盐的贡献与黑潮的贡献相当。     

陆架沉积环境中BHC、DDT的残留时间

本文以长江口东海陆架区所取四组岩芯柱样,应用BHC测年法的测年结果,以及对岩芯中痕量BHC、DDT的分析测定,绘制BHC、DDT在这些岩芯中的年代分布,探讨这些有机氯农药在大陆架区海洋沉积环境中的残留情况。结果表明在陆架沉积环境中,BHC、DDT相当稳定,其残留期超过40a。这与文献报导在陆地土壤中残留时间只有几年,甚至几个月的结果在时间尺度上有很大差距。表明陆架沉积物一旦受到BHC、DDT这类持久有机环境污染物的污染,它会多么持久地存在于海洋环境中,对海洋生态系统造成长期的危害。文中对BHC、DDT陆架海洋沉积环境中残留时间较长的原因作了初步讨论。     

南黄海西部陆架D7岩芯的沉积年代研究

南黄海西部陆架的浅表层沉积物一直被认为是年代地层框架的构建是古环境与气候研究的基础,年代地层框架的好坏直接决定着研究结论的准确程度。本项研究通过分析沉积岩芯的粒度参数及其变化规律,明确研究区域在所研究深度范围内处于连续不间断的稳定沉积状态;并根据有孔虫的14C同位素获取本岩芯的沉积速率为0.0 164 cm/a,从而获取岩芯在所研究深度范围内的沉积年代为(309~5 248)cal.aBP;并进一步根据岩芯沉积物中元素的年代记录所揭示的气候变化信息与以往的研究成果进行对比,验证了获取的沉积年代的可靠性。     

百年来东海内陆架沉积物中重金属的累积过程及生态风险变化

研究了东海内陆架两个沉积岩芯DH33和KP04中重金属的含量,分析了重金属的累积过程及影响因素,并对不同重金属间的相关性进行了比较,最后利用潜在生态危害指数表征了百年来的生态风险变化。结果表明:东海内陆架沉积物中重金属主要来源于长江的入海携带,因地理位置差异,两岩芯重金属含量变化与长江径流量变化响应程度不同,DH33靠近长江口,响应较好,径流量大的年份重金属含量高;KP04远离长江口,响应较差,浙闽沿岸流和台湾暖流均会对KP04有物源供应。重金属V与Cr、Cr与Ni间相关性良好;As、Hg、Cd 3者与其它金属相关性较差,KP04重金属的含量总体大于DH33,与“粒度律”相矛盾,初步推测KP04站位重金属含量的变化受物源供应和沉积速率共同作用的影响,台湾暖流可能是重要的物源供应途径。生态风险评价结果显示,仅岩芯KP04在1990s和1930s处于“中度污染”级别,且主要是由Hg、Cd、As引起     

东海陆架沉积物中重金属地球化学研究

研究了东海陆架表层沉积物中的重金属含量分布特征,基本服从"粒度律",即随着沉积物的粒度变细而含量增高;区域分布的基本特征是高值区分布于中国台湾岛东侧和大陆近岸区域,低值区分布于东部及北部浅海大沙滩区;分析该区沉积物中重金属的地球化学特征及其分布规律采用无量纲分析,提出了重金属集散规律的多因子控制关系式,采用最小二乘法求得系数α、b及相关系数r:rZn=0.82,rCu=0.91,rPb=0.90,rCd=0.89,rHg=0.80,rCr=0.87.     

东海内陆架沉积物中黑碳分布及其与持久性有机污染物的相关性研究

本文采用化学热氧化法测定了25个东海内陆架表层沉积物中黑碳的含量,探讨了沉积物中黑碳与总有机碳、粒度以及持久性有机污染物之间的关系.结果表明,东海内陆架表层沉积物中黑碳的含量范围为0.21～0.88 mg.g-1.沉积物中黑碳和总有机碳之间没有显著的相关性,表明两者具有不同的来源.区域内沉积物在粒度上有明显的空间分异,黑碳的空间差异则较小,表明黑碳的沉积过程受颗粒物分选过程的影响较小.沉积物中多环芳烃和滴滴涕的含量与黑碳无显著的相关性,可能与东海内陆架环境中强烈的水动力过程和持久性有机污染物来源的复杂性有关.     

南黄海西部陆架区表层沉积物重金属污染评价

对南黄海西部陆架区486个表层沉积物中的Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Hg、As进行了化学测试分析,并依据海洋沉积物质量标准对沉积物质量进行了评价,结果表明,表层沉积物中的重金属Hg、Cd、Pb、Zn的含量都低于国标规定的一类沉积物的最高标准;Cr、Cu、As的含量在大部分区域也都低于国标规定的一类沉积物的最高标准,仅在局部区域为二类沉积物区。利用潜在生态危害指数法对重金属污染进行了评价,结果表明:表层沉积物中主要重金属污染因子为As,As在局部站位表现为中等单因子污染,Cr在研究区只有一个站位为中等单因子污染,其它重金属为低单因子污染,重金属总体污染低。另外,研究区各重金属潜在生态危害低,总的潜在生态风险低。     

海南岛东部陆架表层沉积物重金属污染评价

对海南岛东部陆架29个站位的表层沉积物重金属元素(Cu、Cr、As、Pb、Zn和Cd)进行了含量测试及分布特征分析,采用地累积指数(I_geo)、富集因子(EF)和潜在生态危害指数对其进行了评价.研究结果表明:重金属含量空间分布趋势较为相似,呈现出由陆向海略微减小的趋势.6种重金属元素可能有相同或相似的来源,但Pb和As受到了人类活动影响.以上地壳和海南岛近岸未受污染沉积物为背景值的I_geo和EF值排序有所不同.研究区单项潜在生态危害系数平均值排序为Cd> As> Cu> Pb> Cr> Zn,Cu、Cr、Pb和Zn等4种重金属为轻微潜在生态危害,As和Cd在个别站位达到了中等潜在生态危害水平.综合潜在生态危害指数评价结果显示,研究区绝大多数站位处于轻微潜在生态危害水平.潜在生态危害水平相对较高的区域邻近万泉河、陵水河和三亚河河口.