虚实结合的地球科学海上综合实践教学共享平台的构建与实践

我国地球科学海上实践教学共享平台的建设远不成熟,制约了拔尖型海洋特色地球科学人才的培养。本文系统介绍了中国海洋大学近10年来地球科学海上实践教学平台的建设模式与成效。通过打造海上实践教学支撑体系、构建“三位一体”的实践教学资源、建成交互式海上实践教学虚拟仿真系统和探索虚实结合的海上实践教学共享模式等举措,建成了虚实结合的地球科学海上综合实践教学共享平台。平台为国内多所高校地球科学人才培养提供了支撑,也为地球科学实践教学平台建设提供有益示范。

山东近海水体石油烃的分布特征研究

根据2006~2007年4个航次的调查结果,对山东近海石油烃污染状况进行了研究评价,结果表明:山东近海石油烃年平均浓度为0.113 mg/L,属于三类水质。其中,冬季石油烃含量最高,平均浓度达到0.289 mg/L,春季、夏季次之,仅占冬季浓度的20%~30%,秋季最低,平均浓度为0.031 mg/L。从调查海域石油烃平面分布来看,基本呈现近岸高、远岸低的特点。高值区主要集中在唐岛湾、崔家潞湾和青岛前海海域。

海水中天然细菌对不同生源要素有机物的矿化作用

海洋异养细菌是微食物网中非常重要的一部分,它消耗海洋中的溶解有机物并进行细菌的二次生产。细菌对不同种类的溶解有机物分解速率不同,并且有机物的生物利用率影响细菌的生长。研究了含有不同生源要素的4种溶解有机物(DOM)在海洋异养细菌存在下的矿化作用及对细菌生长的影响。结果表明:添加不同生源要素的有机物,对海洋天然异养细菌的生长均有促进作用,其比生长速率(μ)的大小顺序为:N>C>P>S>对照组,说明含氮有机物更有助于细菌的生长;细菌生长效率(BGE)的大小顺序为:对照组>C>P>N>S,说明细菌的二次生产跟有机物的分解速率没有直接相关性;单个细菌对有机物的消耗速率I为:N>C>P>S>对照组,说明细菌生长速率与有机物消耗速率直接相关;有机物的生物可利用性顺序为:N>C>P>S>对照组,与有机物的消耗速率顺序一致。上述结果表明,具有相同结构但不同生源要素的有机物的矿化速率存在差异,含氮有机物最容易分解,其次是含碳有机物,然后是含磷有机物,含硫有机物分解最慢,说明细菌对含有不同生源要素有机物的分解利用存在差异。

CdTe量子点分子印迹传感器对水中磺胺类药物残留的检测

磺胺类抗生素被广泛应用于水产养殖,会对环境造成危害。为了检测水环境中该类药物的浓度,本研究合成了磺胺类药物量子点分子印迹传感器,用于快速检测水样中的磺胺类抗生素。在CdTe量子点表面,以磺胺嘧啶为虚拟模板,采用溶胶-凝胶法合成了具有良好光学性质的分子印迹荧光传感器。通过红外光谱(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)对传感器进行了表征,并测试了pH值对测定条件的影响,分析了传感器对不同药物的选择性。印迹聚合物成功接枝在了量子点表面,在pH为8.0时,具有最佳荧光吸收。在该条件下,当磺胺嘧啶在2~10μmol/L的浓度范围内,CdTe@SiO2@MIPs的荧光猝灭率(F0/F)随体系中磺胺嘧啶的浓度变化关系符合SternVolmer方程(R2=0.982 7,n=5)。加标回收率显示,磺胺嘧啶的回收率范围为90.0%~104.4%,相对标准偏差不超过14.7%。实验结果表明制备的CdTe@SiO_2@MIPs可快速灵敏地检测水样中磺胺类药物的残留。

山东近岸海域总铀的分布研究

在2006-08,12月和2007-04,10月对山东近海进行了4个航次的调查,分析了该海区海水、沉积物(秋季)和生物体(秋季)中总铀的含量分布和时空变化特征。结果表明,海水中总铀的含量变化范围为2.46~4.59μg/L,平均浓度为3.32μg/g,均处于正常的本底水平,水平分布比较均匀,没有明显的规律性,季节分布表明,秋季浓度最高,其他3个季节浓度接近。沉积物中总铀的含量变化范围为1.46~2.24μg/g,平均浓度为2.01μg/g,平面分布呈现近岸海域大于远岸海域,青岛近海含量较高的分布特征。生物体中总铀的含量范围为0.23~1.07μg/g(干重),平均浓度为0.50μg/g(干重),各站位生物体中总铀的相对含量总体呈现胶州湾内较高、南部海域高于北部的分布特征。

山东近海表层海水中溶解态总铬和铜的时空分布

对山东近海海水中的溶解态总铬和铜进行了4个航次的调查,结果表明:总铬和铜的四季平均浓度范围分别为1.92~3.25和1.18~2.16μg/L。时间分布表现出明显的季节性,两者都是在夏季浓度最低,反映了陆地径流的影响。两种重金属在海水中的水平分布特征为,随着离岸距离的增加,浓度降低,说明两者的水平分布均受到陆源输入和沉积作用所控制。另外,生物活动也在一定程度上影响其分布。两种重金属的含量与国家海水水质标准相比,均达到一类水质标准,说明调查海区水质良好,没有受到明显的重金属污染。

溶解有机碳在混合水中的行为研究

研究溶解有机碳(DOC)在海水和黄河水所组成的混合水中的迁移转化行为,结果表明,海水和已过滤黄河水混合时,DOC呈近似的保守性;海水与未过滤的黄河水混合时,DOC呈明显的非保守性。通过研究沉积物对DOC的解吸过程,发现沉积物在盐水中能解吸出DOC,随着盐度的增大,其解吸量也迅速增大。因此可以认为,DOC在河口区的非保守行为是DOC的絮凝和颗粒物的解吸共同作用的结果。

壳聚糖保鲜膜研究进展

壳聚糖作为一种天然可食性碱性多糖,具有抑菌、保鲜、易成膜、可降解等优点。文中综述了壳聚糖在保鲜方面的应用,概述了其抑菌性能,保鲜机理,详细介绍了单一壳聚糖、改性壳聚糖和复合壳聚糖涂膜对水果、蔬菜和肉类的保鲜效果和性能,以及不同浓度不同分子量等各种因素对果蔬、肉类保鲜的影响,并对壳聚糖成膜的机械性能和成膜改性进行了简述,对壳聚糖保鲜膜的未来发展进行展望。

青岛近海生物体内多环芳烃、多氯联苯和有机氯农药的含量和分布特征

为初步了解青岛近海生物体内多环芳烃、多氯联苯和有机氯农药的含量和组成特征,于2007年10～11月采集了青岛近海13个站位的鱼、虾和软体类动物,分析了其肌肉中的多环芳烃、多氯联苯和有机氯农药的含量和组成.结果表明,多环芳烃、多氯联苯和有机氯农药更易在鱼类体内富集,其含量远大于软体类和虾类.高氯代联苯和高环芳烃在同系物中的比例在鱼类体内最小,这可能是由鱼类和虾类、软体类不同的生活习性造成的.有机氯农药中,滴滴涕的含量显著高于六六六.

山东南部近海沉积物中碳、氮、磷的分布特征

对山东近海31个站位表层沉积物中的总氮、总磷和总有机碳的含量和分布特征进行了研究。结果表明,总氮、总磷和总有机碳含量均较低,高值区主要分布在胶州湾及湾口和北部海域,总氮浓度范围为0.31～0.75mg/g,平均值为0.52mg/g,总磷浓度范围为0.18～0.32mg/g,平均值为0.24mg/g,总有机碳浓度范围为0.17%～0.49%,平均值为0.33%。相关性分析表明,总氮和总有机碳的相关性较好,总有机碳和总氮比值(TOC/TN)略高于Redfield比值,表明这两种生源要素的来源可能是一致的。

山东半岛南部近海表层海水中镉、铅、汞、砷的时空变化

本文分析了山东半岛南部近海海域2006年8月、12月和2007年4月、10月的表层海水中溶解态重金属镉(Cd)、汞(Hg)、铅(Pb)、砷(As)4种元素的分布。镉的浓度为0.03~0.50μg/L,四季浓度差别较小;汞、砷在夏季的浓度均较低;铅在夏冬季的浓度较高(2.2~5.0μg/L)。镉、铅、砷的含量达到一类水质标准,汞的含量略高于一类水质标准,这说明山东半岛南部近海海域水质良好,没有明显的重金属污染。各元素的空间分布主要受陆源输入影响,其次还受生物活动、水体中悬浮物含量的影响。

海水中胶体有机碳的测定──高温燃烧法和紫外/过硫酸钾法的比较

利用切向超滤（ｃｒｏｓｓ－ｆｌｏｗ ｕｌｔｒａｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）技术对海水中胶体有机碳（ＣＯＣ）和真溶解有机碳（ ＵＯＣ）进行了分离，并分别用高温燃烧法和紫外／过硫酸钾法对胶体有机碳和真溶解有机碳进行了测定．测定结果表明，切向超滤能定量分离海水中的胶体有机碳，高温燃烧法和紫外／过硫酸钾法对胶体有机碳和真溶解有机碳的测定结果没有明显的系统误差，表明这两种方法的氧化效率基本相同，胶体粒子的存在，对紫外／过硫酸钾法的氧化效率没有显著影响．

青岛及周边海区沉积物的氧化还原环境

2007年10月对青岛及周边海区海域进行综合调查,采集表层沉积物样品并测定了其氧化还原电位(Eh)和硫化物(AVS)的含量,以了解海域的污染状况。调查结果表明,青岛及周边海区基本属于弱还原环境,电位值从53.0~211.5mV,平均值127.4 mV。氧化还原电位值近岸低,远岸海域较高,海域之间起伏不大,相对比较平稳,其中以胶州湾表层沉积物的电位值较低,污染比其它海域严重。氧化还原电位和硫化物含量的相关性分析表明,二者呈负相关性。然而,由于影响硫化物含量的因素很多,相关性不是很明显。

利用发光技术测量海水总有机碳(TOC)技术研究

超声化学是声学与化学相互交叉而发展起来的一门新兴学科,它作为一种新颖的声化学技术正在日益受到人们的重视。超声化学主要是利用超声空化效应而进行的,文章对超声空化效应氧化降解有机物以及反应过程中的多泡声致发光机理进行了研究,分析了应用多泡声致发光技术来表征海水总有机碳(TOC)的可行性,同时指出了应用超声空化效应-多泡声致发光技术测量海水总有机碳(TOC)的巨大潜力以及发展前景。

高温燃烧法测定海水中的溶解有机碳

1997年5月在莱州湾、1997年7月在东海、1997年11月在胶州湾采集了海水样品，用高温燃烧法测定了这些水样中的溶解有机碳（DOC）浓度，讨论了系统空白和标准曲线的选择对高温燃烧法测定结果的影响，并与紫外／过硫酸钾法的测定结果进行了比较。在准确测定和校正系统空白的条件下，用高温燃烧法对东海、莱州湾和胶州湾水样DOC的测定结果与紫外／过硫酸钾法基本相同。

青岛近海夏冬季颗粒有机碳的分布特征

于2006年夏季（8月）和2006年冬季（12月）对青岛近海的悬浮体（TSM）、颗粒有机碳（POC）进行采样并测定。结果表明，青岛近海夏季POC的质量浓度范围为0．15～1．04mg／L，平均值为0．31mg／L，冬季POC的质量浓度范围为0．089～0．88mg／L，平均值为0．27mg／L。夏季高于冬季，但变化不大。青岛近海夏季POC质量浓度的平面分布具有东北部海域高，西南部海域低的分布趋势，其平面分布与叶绿素a的平面分布基本相似，夏季POC由生物活动控制。冬季POC质量浓度的平面分布呈现近岸高，远岸低，等值线基本与海岸线平行的分布特征，其平面分布与TSM的平面分布相似，冬季POC由TSM控制。夏季和冬季，浮游植物对POC的贡献分别为26．9％和4．10％，青岛近海以碎屑有机碳为主。POC的周日变化明显，夏季由生物活动控制，冬季由潮汐控制。

山东近海溶解态无机营养盐的分布特征研究

根据2006年8月、12月和2007年4月、10月山东近海海区4个航次海水中溶解无机营养盐等的调查资料,分析了该海域5种溶解无机营养盐(包括PO4-P,NO3-N,NO2-N,NH4-N,SiO3-Si)的平面分布和时空变化特征。结果表明,5种营养盐在胶州湾内出现高值,平面分布整体上呈现沿岸浓度高、外海浓度低的趋势;根据绝对限制和相对限制法则,春季和夏季P为限制因子,秋冬季营养盐结构发生变化,由缺P向缺Si转变;SiO3-Si浓度随季节变化逐渐增加,其他营养盐浓度在春季和夏季较低,秋季达到最大值。秋冬季溶解无机营养盐周日变化受潮汐影响明显。

草甘膦对旋链角毛藻和盐生杜氏藻的毒性兴奋效应

为研究农药对海洋微藻的毒性兴奋效应(低剂量刺激生长效应),实验测定了不同时间点、不同剂量草甘膦(Glyphosate)对旋链角毛藻(Chaetoceros curvisetus)和盐生杜氏藻(Dunallelia salina)生长的影响,并使用Log-Logistic修正模型和三维模型对实验结果进行拟合.结果表明,草甘膦对两种海洋微藻均存在不同程度的刺激生长效应,修正的Log-Logistic生长模型和三维模型拟合结果不存在显著性差异,但由于不需编程且能得到更多参数,因此使用Log-Logistic修正模型能够更好地描述草甘膦对藻类的剂量-反应结果.

胶州湾岩心柱状沉积物中有机氯农药的气相色谱法测定

采用气相色谱法(GC)测定了胶州湾中部岩心柱状沉积物中10种常见的有机氯农药,发现狄氏剂、p,p’-DDT、异狄氏剂和β-666等4种是该海域主要的有机氯农药污染物。其中狄氏剂和p,p’-DDT的检出率为100%,其余2种分别为44%和67%。10种有机氯农药在样品中的总含量为(4.2~121.8)×10-12(干重)。调查站位上4种主要的有机氯农药在柱状沉积物中的垂直分布特征为表层至20~22 cm层位其含量随深度的增加而增大;在22 cm以深层位,∑OCPs迅速降低,可能与深层沉积物中的氧化-还原条件以及微生物作用等环境因素引起的降解速率增大有关。