寒潮影响下北部湾研究海域颗粒态和溶解态^(210)Po的分布特征

^(210)Po是天然放射性核素,具有较强的颗粒活性,可用于水体悬浮颗粒物来源及传输、污染物清除等过程的示踪研究。2021—2022年冬季寒潮过境期间北部湾研究海域不同形态^(210)Po的活度浓度分布及地球化学行为特征实测结果表明,表层水体中溶解态和颗粒态^(210)Po的活度浓度水平分别为0.36~1.39dpm·(100 L)^(-1)(1 Bq=60 dpm)和0.60~12.15 dpm·(100 L)^(-1);水体中^(210)Po主要以颗粒态形式存在。实测的颗粒态^(210)Po活度浓度和总悬浮颗粒物(TSM)质量浓度之间存在显著正相关性(R^(2)=0.968,P<0.01)表明,溶解态^(210)Po被颗粒物显著“清除”的现象;进一步分析发现北部湾寒潮期间水体中^(210)Po的分配系数(K_d值)为(1.16~17.95)×10^(5) mL·g^(-1),与其他海域相同TSM质量浓度条件下相比明显增加,再次表明溶解态^(210)Po在北部湾寒潮过境期间得到强化“清除”。原因可能是寒潮期间北部湾水体中的再悬浮过程和输送过程的加强促使水体TSM质量浓度增加,溶解态^(210)Po因被颗粒物吸附而被强化“清除”。冬季北部湾海域频发的寒潮等强对流天气过程导致水动力混合加剧,影响TSM分布的同时也改变了北部湾水体中^(210)Po的分布。这对认识寒潮、台风等强对流气象事件影响下近岸海域水体悬浮颗粒物及其携带的污染物质的传输过程具有重要的意义。

长江口及其邻近海域表层水中溶解Mn浓度的季节变化特征

锰(Mn)是海洋中的生命必需痕量元素。河口位于河流和海洋的交界区域,其对Mn的改造作用会影响陆源Mn向海输送的生物地球化学过程。本研究使用自动固相萃取−电感耦合等离子体联用技术对2019年9月(秋季)、2021年3月(春季)和2021年7月(夏季)长江口及其邻近水域的表层溶解Mn浓度进行了测定和分析。结果显示,溶解Mn的平均浓度和河口行为表现出了季节性差异:夏季的溶解Mn浓度最高,表现为先移除后添加的分布特征;秋季的溶解Mn浓度次之,表现为添加型分布;春季的溶解Mn浓度最低,表现为保守型分布。显著性分析结果表明,长江携带的溶解Mn仅在淡水端元浓度值较高的季节会显著影响长江口及其邻近水域溶解Mn的分布;当长江淡水端元浓度值较低时,长江口溶解Mn则受多种生物地球化学过程的共同主导。长江口的中低盐度海水中高悬浮颗粒物浓度是造成该区域溶解Mn移除的重要因素,而高盐度海水中溶解Mn的添加机制则有待进一步研究。

浙江近岸海域溶解氧的时空分布特征

溶解氧是海洋生态系统中重要的生源要素,其含量及分布变化直接或间接影响海洋生命活动。文章以2014—2018年浙江近岸海域海水监测数据为基础,系统分析溶解氧及其饱和度的时空变化特征,并对该海域内低氧现象作了初步探讨。结果表明,浙江近岸海域溶解氧及其饱和度时空变化特征明显。空间跨度分析显示,溶解氧及其饱和度平面分布为不同季节呈现不同的分布特征,垂直分布为表层高于底层,表底层差异在春夏季较大、秋冬季较小,主要与表层光合作用和季节性温盐跃层有关。时间跨度分析显示,表层溶解氧含量最高出现在冬季,最低出现在夏季,主要是受水温和表层光合作用的影响;夏季表层溶解氧含量最高出现在2018年,最低出现在2015年,这可能主要是受海表温度的影响。此外,研究发现近岸海域外侧少量区域出现低氧现象,其潜在风险正在进一步跟踪监测中。

北部湾表层沉积物中重金属与放射性元素/核素的分布、风险、源解析与环境研究启示

本研究对北部湾表层沉积物中的重金属(Hg、Cr、Zn、As、Cd、Ni、Cu、Pb)和放射性核素(238 U、232 Th、210 Pb、239+240 Pu)进行全面分析,以评估其环境风险并考察其作为环境指示物的有效性。结果表明,除了局部地区的Cr浓度超出《海洋沉积物质量》(GB 18668-2002)中的第一类指标外,其他重金属浓度均低于第一类指标。放射性核素的环境风险评估显示238 U和232 Th属于第二级(安全级别),而210 Pb和239+240 Pu尚缺乏评估标准。研究发现部分重金属和放射性元素/核素呈现出“T”型分布,指向多样化的污染源和传输机制。结果显示放射性元素/核素在海洋环境监测和管理中具有独特的源相示踪潜力,海洋放射性研究可作为交叉学科为海洋环境保护和污染综合治理研究提供新的启示。

秋季长江口及邻近海域有色溶解有机物的分布及河口混合行为

【目的】探究秋季长江口及邻近海域有色溶解有机物(chromophoric dissolved organic matter,CDOM)的分布特征与河口混合行为及影响CDOM分布的因素,以深入了解本研究区域CDOM动态变化机制。【方法】测定研究海域溶解有机碳(dissolved organic carbon,DOC)质量浓度、吸收系数a(350)等参数,分析CDOM含量水平;使用三维荧光光谱-平行因子分析(EEMs-PARAFAC)技术鉴别研究海域CDOM荧光组分。运用物理稀释模型分析CDOM河口混合行为。【结果】研究海域b-a4断面DOC质量浓度的变化范围为0.92~2.36 mg·L^(-1),c-a6断面DOC质量浓度的变化范围为1.00~2.40 mg·L^(-1)。b-a4断面a(350)的变化范围为0.22~1.60 m^(-1),c-a6断面a(350)的变化范围为0.15~1.42 m^(-1)。b-a4断面光谱斜率S275-295的变化范围为0.014~0.022 nm^(-1),c-a6断面S275-295的变化范围为0.016~0.024 nm^(-1)。鉴定出4个荧光组分:类腐殖质组分C1(激发波长265 nm、发射波长445 nm)、类蛋白质组分C2(275、325 nm)、类腐殖质组分C3(245、390 nm)和类蛋白质组分C4(235、340 nm)。【结论】长江口及邻近海域DOC质量浓度和a(350)均呈现出由长江口内向口外逐渐减小的趋势,陆源输入是影响CDOM分布的主要因素;远岸S275-295值高于近岸,主要受浮游生物生产活动的影响,陆源输入影响小;4个荧光组分的高值都出现在河口处,且随离岸距离增加而降低,这是受到陆源输入的影响;两个断面的4个荧光组分均符合理论稀释线,CDOM整体呈现保守混合行为。

东海近岸大气中的^(210)Po、^(210)Bi和^(210)Pb及其沉降入海通量评估

大气^(210)Po、^(210)Bi和^(210)Pb的沉降通量是海洋中核素示踪颗粒物动力学过程(颗粒有机碳输出、颗粒物输运)的基础参数,为揭示我国近海地区^(210)Po、^(210)Bi和^(210)Pb活度浓度的时空变化规律并估算其沉降入海通量,本文于2016年9月至翌年2月和2021年9-11月分别对上海及厦门地区近地表大气气溶胶中^(210)Po、^(210)Pb和^(210)Bi的活度浓度进行了连续观测;基于^(210)Po-^(210)Pb活度比(^(210)Po/^(210)Pb)和^(210)Bi-^(210)Pb活度比(^(210)Bi/^(210)Pb)两种示踪法计算了气溶胶颗粒物的滞留时间,并利用一维简单气溶胶沉降速率模型估算了3种核素以大气沉降方式输入东海的通量。结果显示,2016年上海秋、冬两季^(210)Po、^(210)Bi、^(210)Pb 3种核素活度浓度的变化范围分别为0.11~1.27 m Bq/m^(3)、0.45~1.83 m Bq/m^(3)和1.12~6.10 m Bq/m^(3);2021年秋季厦门^(210)Po、^(210)Bi、^(210)Pb 3种核素活度浓度的变化范围分别为0.05~0.85 m Bq/m^(3)、0.83~2.52 m Bq/m^(3)和0.17~1.32 m Bq/m^(3),上海近地表气溶胶中3种核素的活度浓度秋季平均值比厦门地区高。利用^(210)Po/^(210)Pb和^(210)Bi/^(210)Pb计算得到上海和厦门近地面大气的气溶胶滞留时间存在显著差异,基于^(210)Po/^(210)Pb计算上海气溶胶滞留时间均值为(94±54)d,基于^(210)Bi/^(210)Pb计算上海气溶胶滞留时间均值为(6.4±4.8)d,造成这种差异的原因很可能是两种示踪法本身具有的系统性差异。本文基于一维简易气溶胶沉降速率模型估算了上海地区的^(210)Pb、^(210)Bi和^(210)Po的大气沉降入东海的通量,其在秋季期间的变化范围分别为0.1~26.35 Bq/(m^(2)·d)、0.04~7.91 Bq/(m^(2)·d)和0.01~5.49 Bq/(m^(2)·d)。基于模型估算的^(210)Po、^(210)Bi和^(210)Pb沉降通量与研究区域的实际观测值接近一致,表明利用一维简易气溶胶沉降速率模型间接估算法在替代观测站直测核素的沉降入海通量方面具有一定可行性。

盐水楔河口絮凝体分布规律及控制因素——以珠江磨刀门为例

细颗粒泥沙絮凝是影响河口泥沙输移扩散的关键过程,受控于河口复杂动力结构,其中河口水体层化环境下絮凝体空间分布规律亟待探究。针对该问题,本文基于2020年珠江磨刀门河口枯季大面积走航原型观测数据,分析磨刀门河口絮凝体时空分布特征,探究不同动力对其影响作用,揭示水体层化下絮凝体分布规律。结果表明,观测期间磨刀门河口絮凝体中值粒径介于1.87~395.53μm,体积浓度介于20.29~1 495.67μL/L;垂向上,中表层水体中值粒径多大于底层,平面上最大值多位于中心拦门沙和西侧。采用多峰分解方法可将磨刀门河口絮凝体分解为基本颗粒和絮凝核(统称微絮团)、小絮团、大絮团等组分,大絮团占比最大;总体来讲,中表层水体微絮团和小絮团体积浓度小于底层,底层大絮团体积浓度小于中表层。这与盐水楔河口动力结构密切相关,强盐度层化抑制絮凝体在各水层间的交换,导致表层水体大絮团占比远高于中底层,而底层絮凝体受湍流剪切强度影响,以解絮为主,小絮团和微絮团占比高。本研究不仅有助阐明复杂动力结构下细颗粒泥沙絮凝机制,也能为磨刀门河口拦门沙治理、水沙调控及航道疏浚等提供技术支撑。

胶州湾秋季海水低分子量有机酸转化速率的分布特征

为考察近海海水中低分子量有机酸(Low Molecular Weight Organic Acids,LMWOAs)的分布、来源和转化,系统研究了2022年11月胶州湾海水中LMWOAs的组成,以及其浓度和转化速率的分布特征,通过相关分析探讨了不同LMWOAs组分之间的关系,以及影响LMWOAs转化速率的因素。结果表明,秋季胶州湾海水中的乳酸(Lactic Acid,LA)、乙酸(Acetic Acid,AA)和甲酸(Formic Acid,FA),以及3种酸总量(Total Low Molecular Weight Organic Acids,TOA)的浓度范围分别为0~0.55、0.94~3.39和0~3.35,以及1.24~7.19μmol·L-1,AA平均浓度占TOA的63.99%。LMWOAs浓度较高的区域集中于河口和湾口附近,且整体上表层海水LMWOAs的浓度高于底层,其主要来源是人类活动。加富培养实验结果表明:秋季胶州湾海水在整体上净消耗LMWOAs,其转化速率在不同站位、不同水层呈现复杂的变化,具有局部性、多样性的特点。3种LMWOAs的微生物转化速率与其对应的非生物转化速率出现负相关关系,不同站位海水的微生物活动能够以不同的速率产生和消耗LMWOAs,以净消耗为主,对控制胶州湾海水LMWOAs的转化速率起决定性作用;在没有光化学过程的情况下,非生物过程在不同站位的海水中也能够以不同的速率产生和消耗LMWOAs,以净产生为主,是胶州湾LMWOAs的重要来源。微生物释放的酶对控制LMWOAs转化起关键作用。秋季胶州湾海水中的AA和FA有相似的生物来源,具有相近的新陈代谢过程,其微生物转化速率受到水温、盐度和营养盐因素的显著影响。温度和盐度降低、溶解氧(Dissolved Oxygen,DO)浓度降低、营养盐浓度升高,以及周边河流的输入,都有利于促进秋季胶州湾海水LMWOAs的产生。

北太平洋表层海水pH值的重建

以1993—2018年北太平洋海表面温度(SST)、海表面盐度(SSS)、叶绿素a浓度(Chl-a)、二氧化碳分压(pCO_(2))等数据为基础,利用传统线性回归分析和BP神经网络算法,建立表层海水pH值的预测模型。结果表明:两种方法对于重建北太平洋表层海水pH值都能达到较高的精度,其中线性回归模型基于SSS、Chl-a、pCO_(2)参数模拟最佳,BP神经网络模型基于SST、SSS、Chl-a、pCO_(2)参数模拟最佳。对比两种最佳模型的均方根误差和拟合系数发现,BP神经网络模型优于线性回归模型。除此之外,最佳BP神经网络模型在4个季节的拟合效果均很好,不同季节的适用性远高于最佳线性回归模型。表层海水pH值受到多种因素的综合影响,与pCO_(2)、SST呈负相关关系,与SSS、Chl-a呈正相关关系。应用最佳BP神经网络模型重建北太平洋表层海水pH值发现,本研究模型的预测结果与已有研究、哥白尼欧洲地球观测计划数据、站点实测数据都存在很好的一致性,表层海水pH值冬季高于夏季,整体呈现西北高东南低的趋势。

辽东湾入海河流水质时空变化与污染物来源分析

基于辽东湾入海河流120个监测断面(含16个入海断面)的水质数据,采用主成分分析-多元线性回归模型等方法,研究其有机物、营养盐和重金属等的污染特征和入海通量,并分析其可能来源。结果表明,水质超标指标主要是高锰酸盐指数(COD_(Mn))、氨氮(AN)浓度、总磷(TP)浓度和总氮(TN)浓度,其他指标符合I类地表水水质标准。TN/TP比值较高,严重偏离Redfield比值,陆源高含量氮和低含量磷的输入是造成渤海海水TN/TP升高的主要因素。非汛期的溶解氧(DO)浓度、电导率(EC)、AN浓度和TN浓度显著高于汛期,而非汛期的pH、浊度、COD_(Mn)和TP浓度显著低于汛期。2021年河口有机物和营养盐浓度受河流穿行农业区等因素的影响,重金属浓度则与域内工业企业分布有关。TN、TP、化学需氧量(COD)、AN和石油类年入海通量分别为3.63×10^(4) t、1 608.5 t、14.8×10^(4) t、3 086.6 t和221.9 t,Hg、Cd、Pb、As和Cr^(6+)分别为0.264 t、0.253 t、1.978 t、20.434 t和31.651 t。研究区主要的污染源按照其贡献大小依次为生活污水和工业废水、水动力条件等水文因素所致的污染源、水-气界面物质交换及二次转化源和农田地表径流与交通运输产生的非点源。

“碳中和”目标背景下我国海洋碳汇与碳年龄的思考

自然碳汇是实现国家“碳中和”目标的重要途径。海洋是自然碳汇的重要区域,在吸收、转化、埋藏CO_(2)等碳循环过程中起到了关键作用。虽然目前我国海洋碳汇格局具有一定的研究基础,但还需进一步清晰地理解“碳中和”目标背景下海洋碳汇的意义。本文初步梳理了中国边缘海天然放射性碳同位素碳-14的年龄相关数据,探讨了评估海洋碳汇的关键要素之一:碳的年龄。文章认为碳库年龄尺度与碳汇过程时间是评估海洋碳汇的关键要素。在“碳中和”目标背景下,海洋碳库周转时间尺度越长,对实现海洋有效碳汇越有利;而在CO_(2)转化为海洋含碳化合物后,最终埋藏于海底的碳汇过程时间越长,其从碳循环过程中再回到大气中的可能性越大,越不利于快速实现海洋碳汇。本文通过对海洋碳汇时间关键要素的初步分析,为深入理解“碳中和”目标背景下的海洋碳汇理论提供了指导意义,为开展人类干预下的海洋碳汇工程措施提供了一定的理论基础。

考洲洋化学耗氧量(COD)的含量特征

1999年 2月和 8月对考洲洋海水、表层沉积物 COD含量进行了调查研究。结果表明 :考洲洋海水 COD含量为 0 .82～ 2 .71mg·L-1,表层沉积物 COD含量为 0 .4 4～ 10 .4 5 mg· L-1,其水质质量达到我国国家二类海水水质标准 (COD<3mg· L-1)。海水与表层沉积物 COD含量平面分布总的呈西北部水域和湾中部水域向湾口降低的趋势。表层沉积物 COD含量与有机质、硫化物含量呈显著的正相关 (P<0 .0 5 )。与粤东邻近的网箱养殖水域比较 ,海水 COD含量居中 ,表层沉积物

秋季浙闽沿岸溶解态Cu分布特征及其影响因素

铜(Cu)是海洋浮游植物生长不可或缺的痕量金属之一,对海洋初级生产力起着关键作用。河流是海洋中Cu的重要来源,河口及边缘海对河流输入的Cu起着重要的改造作用,但目前对Cu在浙闽沿岸的生物地球化学行为尚不明确。本研究使用自动固相萃取-电感耦合等离子体联用技术对2021年11月浙闽沿岸及其邻近水域表层水的溶解态铜(dCu)浓度进行分析。结果显示,该区域dCu浓度范围为3.38~26.28 nmol·L^(–1),平均浓度为11.66±5.83 nmol·L^(–1)。在研究区域内,dCu的空间分布呈北高南低,近岸高、远岸低的特征。此外,dCu在浙闽沿岸表现出较高的保守性,其与盐度呈显著负相关关系,表明dCu在一定程度上可用于指示人为影响。相关性分析表明,浙闽沿岸及其邻近水域表层dCu的生物地球化学行为和分布可能受到陆源输入、水团输运混合、化学絮凝与吸附等过程的影响。本研究结果有助于进一步理解Cu在海洋中的生物地球化学过程,为探究该区域的生态环境变化提供科学依据。

离子水合力与电荷号大小的顾函数标度

“水汽化学”这一门新科学已由顾宏堪实验室通过超痕量分析发现并创立。顾函数表明，水蒸发为水汽时携带的痕量金属离子的浓度，正相关于比电子亲和常数Iz／Z,负相关于离子体积V和配位数N。而这一键参数函数相当于量子力学Schrodinger方程中的电子位函数。同为正二价的不同离子，水一汽转移的浓度可以有较大的差异，表明不同的正二价离子与水的引力（水合力）有所不同，此差别可通过顾函数以相对能量值或“＋”号的大小标出。

珠江口夏季水体中的氮和磷

根据1999年7月17～28日于珠江口现场调查和实验的资料,研究夏季水体中氮、磷的分布、形态变化和初级生产力的限制因素.结果表明该海域氮含量高,N/P属于世界上高值区之一.从河口向外海运输过程中,氮和磷的形态和浓度均有剧烈的变化.虽然氮在中途中有新源的补充;但由于外海水的入侵稀释、生物吸收和形态变化的迁移作用,NO-3和可溶无机氮的浓度总的变化趋势仍是随盐度增大而大幅度地降低,以至珠江口外出现N/P低于16.由于夏季水体层化稳定,在表、底层其生物地球化学变化方向相反,PO34的浓度变化互成镜像关系并可按盐度分为3段不同特征的反应区.初级生产力的限制因素在大部分区域是磷,但从口门至最大浑浊带和口外区则分别是浊度(或光照)及可溶无机氮.现场培养实验再现了真光层和底层氮和磷的生物地球化学过程差异并表明磷的循环和再生比氮迅速;在可溶无机氮浓度大且高N/P的海域,磷的再生可成为水华的引发因素,而氮被耗尽却是水华消亡的原因.总体上夏季该区水体氮的迁出率比磷高.于水体层化稳定的区域,氮和磷的生物地球化学作用在真光层以浮游生物吸收占优势、在下层以有机物的降解和可溶无机态的再生为主,当层化消失、上下水体充分混合则可完成循环.

大亚湾海域低营养盐维持高生产力的机制探讨Ⅰ

利用2000年4月大亚湾海域的现场调查数据 ,分析水体中各种形态氮的含量、分布、转化及其影响因素 ,探讨大亚湾海域低营养盐维持高生产力的原因。调查结果表明 :大亚湾海域水体仍属贫氮海区 ,氮、磷比约为12:1 ,生产力水平依然受氮控制 ;大亚湾海域氮以溶解态的形式居多 ,占总氮的74.8 % ,颗粒态占25.2% ;而溶解态中又以有机氮居多 ,占总氮的62.1 %。孵化实验表明 :(1)充氧条件下氨氮向硝氮转化 ,缺氧条件下硝氮向氨氮转化 ;(2)水体中溶解有机氮在有氧条件下可以降解转化为无机氮。这意味着占绝对优势的溶解有机氮降解转化为无机氮可能是大亚湾海域低营养盐维持高生产力的主要原因之一。

2002年春、夏季东海赤潮高发区营养盐结构及分布特征的比较

20 0 2年 8月 2 6日— 9月 4日在东海赤潮高发区 ( 2 9°0 0′— 32°0 0′N、1 2 2°0 0′— 1 2 3°30′E)进行了夏季航次的调查 ,利用春、夏季东海赤潮高发区的调查数据 ,系统分析比较了其营养盐结构和分布特征 ,并初步探讨了夏季爆发的中肋骨条藻赤潮与营养盐的关系。与 2 0 0 2年春季相比 ,2 0 0 2年夏季调查海区中SiO3 Si、PO4 P、NH4 N、DON和PN平均浓度比春季有所增加 ,而NO3 N、NO2 N、DOP和PP浓度则有所减小。夏季各种形态磷营养盐主要由PO4 P和PP组成 ,其中PO4 P比春季明显增加 ,PP略有减少 ,DOP显著减少 ;各种氮形态营养盐主要由DIN和DON组成 ,与春季相比DON比例略有增加 ,DIN略有减少。DIN仍以NO3 N为主并有所增加 ,而NH4 N比例基本不变 ,NO2 N有所减少。主要溶解无机态营养盐 ,如SiO3 Si、PO4 P和NO3 N ,以及PP的平面分布整体上呈沿岸海域浓度高、外海浓度低的趋势 ,等值线与海岸线平行的趋势已减弱 ,甚至消失。NO2 N和NH4 N具有明显的水团分布特征 ,与春季有所不同 ;DON和PN与春季具有相同的斑点状分布趋势。另外 ,本航次调查中在 1 1站发现中肋骨条藻赤潮 ,该站表层SiO3 Si浓度较高 ,PO4 P很低 ,其余溶解态氮营养盐及PP与调查海区表层平均浓度接近 ,PN较高。营养盐结构中 1 1站表层?

南海北部秋季营养盐、溶解氧、pH值和叶绿素a分布特征及相互关系

通过2004年9月至10月对南海北部水域的现场调查,分析了表层海水中溶解氧、叶绿素a、pH值和营养盐等水质因子的空间分布分布特征,并讨论了它们之间的相互关系。结果表明:在南海北部海区的表层海水中,各水质因子在空间分布上大多呈现块状分布,且东西两侧的海水有较为明显的差异;海水中的溶解氧、pH值均表现出与海水温度相反的分布趋势;海水中的叶绿素a(Chla)和众多的水质因子表现出多元相关性,说明水体中浮游植物的生长繁殖是众多水质因子在南海北部综合作用的结果,而Chla和水体中亚硝酸盐的高相关性,说明南海北部水体中浮游植物的生长和亚硝酸盐有着比其他营养盐因子更为密切的联系。

厦门西海域水体富营养化与赤潮关系的研究

本文根据１９９２～１９９３年的４个季节观测资料，对厦门西海域水体富营养化与赤潮关系进行了研究，结果表明同安湾、厦门西港、九龙江口均属于中营养海区，马銮湾、筼筜湖均属于过营养海区。同安湾、厦门西港、九龙江口浮游植物数量少，种类多，马銮湾、筼筜湖则相反。马銮湾扭曲小环藻、柔弱菱形藻形成了慢性赤潮。筼筜湖扭曲小环藻、骨条藻已形成了赤潮。马銮湾生态养殖，筼筜湖污水治理后，水质明显地得到改善，同时也减轻了厦门西港环境容量的负荷，１９８８年以来，厦门西港未再发生赤潮。