养马岛附近海域藻华期间有色溶解有机质的生物可利用性研究

本研究利用吸收光谱和荧光激发-发射矩阵光谱-平行因子分析(EEMs-PARAFAC),研究了养马岛附近海域海水中有色溶解有机质(CDOM)的浓度、组成、来源和生物可利用性,并估算了浮游植物生长繁殖对CDOM及具有生物可利用性CDOM的贡献。结果表明,表、底层海水中CDOM浓度(以吸收系数a350计)平均值分别为1.62±0.42 m^(-1)和1.30±0.47 m^(-1),光谱斜率(S275-295)平均值分别为0.022±0.003 nm^(-1)和0.023±0.003 nm^(-1)。利用PARAFAC模型识别出4种荧光组分,分别为陆源类腐殖酸C1、类色氨酸C2、类酪氨酸C3和微生物源类腐殖酸C4。荧光指数(FIX)、腐殖化指数(HIX)和生物指数(BIX)显示,CDOM受陆源输入和海洋自生源的综合影响。降解实验结果显示,表、底层海水中生物可利用性CDOM百分比(%∆a_(350))平均值分别为(23.36%±17.94%)和(8.93%±20.30%)。C1、C2和C4组分的荧光强度在培养之后降低,而C3组分的荧光强度上升。各荧光组分生物可利用性依次递减的顺序为:%ΔC1(23.75%±8.96%)>%ΔC4(20.83%±11.71%)>%ΔC2(11.67%±38.87%)>%ΔC3(-29.61%±39.90%),显示培养之后CDOM的平均分子量和腐殖化程度降低。表层海水中a_(350)、%Δa_(350)与Chl a之间存在显著线性相关关系,据此可以估算出浮游植物生长繁殖对CDOM的贡献为36.9%,对具有生物可利用性CDOM的贡献为85.0%。

南沙群岛西部海域两柱状沉积物中碳和氮的分布和来源特征及埋藏通量估算

对位于南沙群岛海域西部近大陆架-残留沉积区(NS01站)和深海沉积区(NS02站)的2个沉积物柱状样进行了研究,测定了它们的粒度组成、CaCO3含量、总有机碳含量(TOC)、总碳含量(TC)、总有机物含量(TOM)和总氮含量(TN),估算了它们的埋藏通量及陆/海源TOC和TN的相对含量。结果表明,该海域沉积物主要是粒径小于63μm的细粒度组分,粒度组成随深度的变化很小。沉积物粒度不是控制CaCO3含量、TOC、TC、TOM、TN和TOC/TN垂向变化的主要因素。NS01站CaCO3含量、TOC、TC、TOM和TN的含量及埋藏通量均低于NS02站。NS01站TOC/TN随深度的变化主要受控于TN的变化,而NS02站则主要受控于TOC的变化。2个研究站位的TOC和TN均以海洋自生为主,NS01站沉积物中海洋自生TOC和TN的平均值分别为53.2%和81.4%,NS02站沉积物中海洋自生TOC和TN的平均值分别为64.5%和87.7%。

长江口及杭州湾邻近海域夏季表层海水中的溶解无机碳

根据2004年8月在长江口、杭州湾附近海域获得的调查资料对表层水中pH值、总碱度和溶解无机碳的分布特征及其与环境参数的关系进行了研究,并由此得到了溶解无机碳的组成情况。结果表明,HCO3-、CO23?和CO2(T)占溶解无机碳浓度百分比分别为80.33%~97.75%、0.61%~19.42%和0.25%~2.34%,平均值分别为(93.28±3.68)%、(5.58±4.03)%和(1.14±0.43)%。水文、浮游植物等对各参数的分布具有重要影响,但对不同参数的影响程度不同。

南黄海秋季溶解无机碳的分布特征

根据2004年10月对南黄海4个断面29个站位表层、20 m层和50 m层水体中盐度、水温、pH值等参数的测定数据,分析了该季节溶解无机碳的组成和分布特征,探讨了影响其分布的主要因素。结果显示,调查期间南黄海水体中溶解无机碳及其各组成部分的水平分布差异显著;在垂直方向上,表层和20 m层各参数之间浓度总体上差异不大,但均与50 m层存在较大的差异。盐度、温度、生物活动和环流对各参数的分布具有重要影响,但对不同参数的影响程度不同。

2003年5月长江口内外溶解态无机氮、磷、硅的空间分布及日变化

为了更好地了解长江流域城市化进程和三峡工程对长江口生态系统的影响及其响应,为长期观测提供参考,采用分光光度法对2003年5月19—26日采自长江口的水样中的溶解态无机氮、磷、硅进行了分析。结果表明,该海域营养盐的空间分布呈现出较好的规律性:SiO3-Si的浓度总体上沿长江径流入海方向递减,其在淡水端的浓度>100μmol/L,在离岸最远的海水端附近的浓度约为10μmol/L;NO3-N、NO2-N、NH4-N和PO4-P沿长江径流入海方向的浓度分布则呈现出先增加后降低的特征,最高值出现在咸淡水交界面附近,分别为130.0、3.14、31.43和2.06μmol/L。南北方向上各种形态营养盐的浓度总体上呈现出北部海域表、底层之间差异大于南部海域的分布特征。连续观测数据显示,NO3-N、NO2-N、PO4-P和SiO3-Si的浓度均可能在4h的时间里发生较大幅度的波动。在混合水区,由于水深较浅,水体混合较容易,垂直方向上各元素的浓度平均值差异不大;在水深较深的海水区,随着水深的增加,NO3-N和NO2-N的浓度平均值总体上呈下降趋势,PO4-P则相反,SiO3-Si变化不大。采用营养状态质量法和潜在性富营养化标准对调查海域的营养状况进行了分析,结果均显示,调查海域在长江径流入海方向上由淡水区的高营养水平逐渐过渡到海水区的贫营养水平。由于长江口水体中各营养元素浓度时空变化显著,准确计算其入海通量难度很大,需要足够多的高时空分辨率的数据。

胶州湾沉积物中氮与磷的来源及其生物地球化学特征

通过对比分析和相关分析对沉积物中氮、磷含量、OC∶TN、TN∶TP进行了研究,探讨了胶州湾沉积物中氮、磷的来源及其生物地球化学特征。研究表明,胶州湾表层沉积物中总氮、总磷的变化趋势一致,即从湾内到湾外含量依次降低,其中总氮依次为0.41、0.25、0.20mg/g,总磷的含量依次为0.29、0.24、0.22mg/g。在整个柱状样中总氮、总磷平均含量的变化也和表层基本一致,有机氮在大部分层次占总氮的50%—70%,无机磷所占总磷的比例一般大于60%。根据沉积物OC∶TN比、氮、磷的垂直分布可以判断湾内和湾口沉积物中的氮主要是陆源的,海洋自生的氮分别占28.9%和13.1%,湾外的氮主要是自生的,海洋自生的氮占62.1%。与氮相比,磷主要是陆源的,但在湾外海洋自生磷的比例明显高于湾内。悬浮颗粒物的组成也证明了湾内沉积物中氮、磷主要是陆源的。沉积物中OC∶TN值的垂直变化也反映了近年来胶州湾物质来源的变化特征,即河流来沙急剧减少,沿岸倾倒垃圾不断增多,后者已经取代前者成为胶州湾主要的沉积物来源。另外,沉积物中TN和TN∶TP的垂直变化也和近年来胶州湾水体中营养盐含量的变化相一致。胶州湾不同地区氮、磷的沉积通量相差很大,湾口的沉积通量最大,而湾外的沉积通量最小;在表层沉积物中,氮的矿化速率高于磷,有机磷的矿化速率大于无机磷,但有机氮的矿化速率并不一定大于无机氮。OC、pH、Eh、Es等环境因素影响氮、磷的矿化,但在不同海区影响程度并不相同。

一种海水中溶解无机碳的准确简易测定方法

海水中的溶解无机碳(DIC)可占海水中总碳的95%以上,其准确测量是研究海洋碳循环的基础。目前测量DIC所使用的仪器较为昂贵、复杂,不适于外海调查。实验设计了一套密封的气提吸收装置,并通过大量的实验建立了一种简便、快速的DIC现场测定方法,即取大约100～150mL海水,加10%H3PO4将其中的CO2释放出来,用0.1mol/LNaOH进行二级吸收,以酚酞和溴甲酚绿甲基红混合指示剂指示终点,用HCl标准溶液滴定所吸收的CO2,计算DIC含量。经检验该方法具有较高的精密度和准确度,相对标准偏差为076%。用该方法测定了2003年6月取自胶州湾的水样,结果表明胶州湾内表层水DIC平均为2066μmol/L,底层水为2075μmol/L;湾外表层水平均为1949μmol/L。

北黄海沉积物中氮的地球化学特征及其早期成岩作用

本文首次报道对北黄海沉积物中氮的形态及其早期成岩作用的研究成果。结果表明 ,北黄海沉积物中占主导地位的是细粒度组分 ,其结构和性质直接影响着沉积物中化学元素的形态、含量与分布 ,使自然粒度沉积物中各形态氮的垂向分布与细粒度组分中各形态氮的分布非常相近。在氮的早期成岩过程中 ,粒度也起着非常重要的作用 ,沉积物的粒度越细 ,沉积物中有机氮的分解速率越小 ,即细粒度沉积物中有机氮的分解矿化速率最小 ,易于富集有机氮。对于不同站位的沉积物来说 ,因其沉积速率的差异 ,致使沉积物中各形态氮的埋藏通量有很大差异 ,沉积速率越大 ,沉积物中各形态氮的埋藏通量越大 ,在沉积速率最大的 C4站位 ,各形态氮的埋藏通量最大。

莱州湾西南部海域及其毗邻河流水体营养盐的分布特征及长期变化趋势

根据2012年9月对莱州湾西南部海域及其毗邻10条河流的调查结果,以及近30年来关于莱州湾海域表层水营养盐的调查资料,报道了各条河流和近海海域的营养盐状况及该海域营养盐的长期变化趋势,结果表明：（1）10条主要调查河流的总溶解态氮（TDN）平均含量在1.82~10.66mg/L之间,其中有8条河流超过河流总氮劣五类水质标准,6条河流硝态氮（NO3-N）含量高于氨氮（NH4-N）。（2）所调查的5个近海断面中小清河口近海断面、虞河口近海断面及溢洪河口近海断面的DIN平均含量超过海水无机氮第四类水质标准;除小清河口近海断面外其余近海断面活性磷（PO4-P）含量均属一类海水水质。（3）部分断面营养盐含量在河口混合区淡水端升高,可能与咸淡水混合动力作用相关;莱州湾西部区域营养盐含量高于南部区域,南部的堤河氮、磷含量极高;原油开采活动可能是影响附近水体中营养盐含量及形态的重要因素。（4）从20世纪80年代初至90年代中期,莱州湾表层水无机氮平均含量经历了由低到高的变化,到90年代后期已属劣四类海水水质;无机磷平均含量在该时段呈降低趋势,但到90年代后期也保持在较高水平,随后又波动下降。（5）所调查的莱州湾近海区域整体处于磷限制潜在富营养状态;氮磷摩尔比（N∶P）在所考察的大部分时段内高于Redfield阈值（16）,净营养盐收支呈磷减少而氮增加的总体变化趋势,近年来磷限制程度有所减缓。

南黄海表层沉积物中氮的潜在生态学功能

首次探讨了南黄海表层沉积物中不同形态可转化氮与该海域浮游植物、浮游动物的丰度、生物量以及初级生产力的关系 ,研究了沉积物中可转化氮在海洋生物生长、繁衍中的潜在生态学功能。结果表明 ,不同粒度的沉积物中各形态氮的生态学功能有较大差异 ,一般细粒度沉积物中可转化各形态氮与浮游植物、底栖生物有较密切的关系 ,而中、粗颗粒沉积物中的可转化氮主要与浮游动物有关 ;在南黄海不同粒度的表层沉积物的 4项可转化氮中 ,强氧化剂可浸取态氮 (SOEF- N )、强碱可浸取态氮(SAEF- N)与浮游植物的生长繁殖、提升海域的生产力有密切关系 ;两种无机形式的氮 (NH4 - N和 NO3- N)和叶绿素 a、浮游植物细胞总量以及初级生产力具有正相关关系 ,说明表层沉积物中的可转化态 NH4 - N和 NO3- N对于促进浮游植物的生长以及提高初级生产力具有非常重要的作用 ,是浮游植物可以直接吸收利用的氮的两种主要形式 ,其中 NO3- N的作用要稍大一些 ,且粒度越细 ,影响越大 ;NH4 - N和 NO3- N对于促进浮游动物以及底栖动物生长繁殖的作用则不明显 ,因其不能直接被它们吸收利用 ,而与通过食物链的传输等一系列中间环节有关 ;且在南黄海表层沉积物中 ,氮无论以什么形态存在 ,只有转化为无机形式的 NH+ 4后 。

南黄海表层不同粒级沉积物中氮的地球化学特征

南黄海不同粒级沉积物中可转化氮[离子交换态氮(IEF-N)、弱酸可浸取态氮(WAEF-N)、强碱可浸取态氮(SAEF-N)、强氧化剂可浸取氮(SOEF-N) ]的地球化学特征各不相同,其中SOEF-N是3种粒级沉积物中含量最高的形态,IEF-N是可转化无机氮中的主要存在形态,也是最易参与循环的形态.当同一粒级沉积物中的可转化不同形态氮都能参与循环时,它们对氮循环的相对贡献从大至小依次为SOEF-N>IEF-N>SAEF-N>WAEF-N.对于不同粒级的沉积物来说,细粒级沉积物中的可转化不同形态氮的绝对含量最高,粗粒级沉积物中不同形态氮的绝对含量最低;如果沉积物中3种粒级组分所占的份额相同,那么细粒级沉积物中可转化氮的量占总可转化氮的60%,是中粒级中的2倍,粗粒级沉积物中可转化氮的近7倍,即细粒级沉积物对氮循环的可能贡献最大.随着沉积物粒级的由粗到细,沉积物中可转化有机氮的相对含量逐渐增加,而无机氮的相对含量逐渐降低.

南黄海表层沉积物中氮的分布特征及其在生物地球化学循环中的功能

本文报道了南黄海表层沉积物中不同形态氮的区域分布特征及其在生物地球化学循环中的作用。结果显示 ,在粒径 <31 μm的粒度组分含量 >6 5 %( )、35 %～ 6 5 %( )和 <35 %( )的三个区域中 ,沉积物中不同形态氮的含量比值分别为 :1 .6 5 :1 .2 6 :1 (IEF- N) ,1 .2 3:1 .1 0 :1 (WAEF- N) ,1 .4 1 :1 .0 4 :1 (SAEF- N) ,2 .0 8:1 .4 5 :1 (SOEF- N) ,TN(1 .70 :1 .2 6 :1 ) ,即在细粒度组分 (<31 μm)含量较高的区域 ,不同形态氮的含量也相对较高 ;在三个分区内 ,不同形态氮的埋藏通量非常相近 ,而埋藏效率自 至 区逐渐递增 ,在细粒度组分 (<31 μm)含量最低的 区内 ,埋藏效率最高 ,TN的埋藏效率可达 30 .2 1 %,即南黄海表层沉积物中 70 %以上的氮在适当的条件下可释放进入水体参与其生物地球化学循环 ,能提供海洋新生产力所需氮的 6 .5 4 %,对海洋生产力具有一定的补充和调控作用。

两亲聚合物在稳定金属胶体方面的应用进展

介绍了两亲聚合物的结构特点及其在稳定金属胶体方面的应用情况。两亲聚合物作为保护聚合物所制备的金属—聚合物胶体体系性质稳定、粒径分布窄,特别适合于用作催化剂。对两亲聚合物在制备纳米金属催化剂体系方面的优势与不足和影响体系活性的主要因素也进行了综述。

杜氏盐藻对硫酸盐和镉的吸收及其相互关系

以对环境变化较为敏感的杜氏盐藻(Dunaliella tertiolecta)作为实验材料,研究了硫酸盐与镉的相互作用关系.结果表明,在两种SO24-水平(0.3mmo.lL-1,3mmo.lL-1)条件下,相同浓度镉暴露时其总镉(TCd)含量基本相同,而0.3mmo.lL-1SO24-水平下,细胞内镉(ICd)的含量仅相当于3mmo.lL-1SO24-水平下的含量的40%左右,可能的机制是:在SO24-水平较高的情况下,细胞可以合成较高浓度的络合基团,从而使镉的生物可利用性和毒性大大增强;当镉暴露对杜氏盐藻的生长代谢产生抑制作用时,会诱导其对硫酸盐的吸收.因此,在进行水生生态系统的健康质量评价时,应当考虑S和Cd的相互作用.

渤海湾北部和西部海域表层沉积物中无机碳形态研究

采用氯化钠(NaCl)、氨水(NH3.H2O)、氢氧化钠(NaOH)、盐酸羟胺(NH2OH.HCl)溶液对渤海湾北部和西部海域表层沉积物中无机碳进行了连续浸取,并将无机碳分为5种赋存形态:交换态(NaCl相)、弱碱结合态(NH3.H2O相)、强碱结合态(NaOH相)、弱酸结合态(NH2OH.HCl相)和残渣态。同时,结合沉积物其他地球化学参数,对影响各形态无机碳含量变化的因素进行了讨论。结果表明:研究区表层沉积物中NaCl相、NH3.H2O相、NaOH相、NH2OH.HCl相、残渣相无机碳的平均含量分别为0.66、0.86、0.23、2.56、0.46 mg/g。NaOH相无机碳占总无机碳的比例最小,约为5%;NH2OH.HCl相的比例最大,在50%左右。无机碳的不同形态及沉积物地球化学参数之间的相关关系分析表明,NH3.H2O相受沉积物含水率、总氮(TN)、总有机碳(TOC)和沉积物细组分的影响极为显著,NaOH相受沉积物TN和TOC的影响极为显著,残渣相受含水率的影响较为显著,其余2相受各因素的影响较弱;在沉积物早期成岩过程中,NaCl相和残渣相无机碳之间可能存在一定相互转化关系。

微量元素地球化学循环对海洋酸化的响应

通过深入分析海洋中碳、营养盐、微量金属元素的地球化学特性对酸化响应的研究进展,指出海洋酸化不仅会影响海洋中的碳化学,而且能影响海洋中营养盐、微量元素等的地球化学特性和过程;海洋酸化一个重要的、但被低估的结果是能大范围地改变海洋碳系统之外的无机和有机化学环境;不同海域的生物和地球化学系统对酸化产生不同的响应,同一物质循环的不同过程对酸化的响应可能截然不同;酸化给海洋带来的影响是极其复杂多变的,而且这些影响之间还存在错综复杂的相互作用;生态系统对海洋酸化的自然响应是很多生物和非生物因素独立和共同作用的结果,对很多单一物种或单一因素酸化响应的简单概括或总结,远不能描述海洋酸化对整个生态系统的影响规律。海洋酸化微量元素响应研究,应该具体到物质循环的关键环节(如碳泵、生物泵、硝化作用、固氮作用以及元素赋存形态转化等)及关键要素(如POM,DOM及CDOM等)等的响应,并探讨它们之间的相互作用,进而更全面地了解海洋酸化对海洋中物质循环的影响。

大亚湾和四十里湾附近海域表层沉积物中无机碳形态研究

采用连续浸取法对位于亚热带的大亚湾和温带的四十里湾附近海域的表层沉积物样品中无机碳的赋存形态进行了研究,将无机碳分为可交换态(NaCl相)、弱碱浸取态(NH.3H2O相)、强碱浸取态(NaOH相)、弱酸浸取态(NH2OH.HCl相)和残渣态,测定了相关地球化学参数粒度组成和总有机碳(TOC).结果表明,NH2OH.HCl相无机碳是大亚湾和四十里湾附近海域表层沉积物中无机碳的主要存在形式,其平均含量分别占总无机碳的46.2%和86.8%.沉积物粒度是控制四十里湾附近海域表层沉积物中NaCl相、NH.3H2O相和NaOH相无机碳含量空间变化的重要因素;较高含量的粘土组分有利于大亚湾表层沉积物中NH.3H2O相和NaOH相无机碳的保存.TOC仅与大亚湾表层沉积物中的NaOH相无机碳和四十里湾附近海域表层沉积物中NaCl相无机碳具有显著的正相关关系,表明其总体上对这两个海域表层沉积物中无机碳的形态组成影响较弱.

渤海湾西北部沿岸主要入海河流表层沉积物中无机碳形态研究

【目的】调查渤海湾西北部沿岸河流表层沉积物中不同形态无机碳(IC)的分布和影响因素,阐明我国近岸不同环境沉积物中IC分布形态的异同和调控机制。【方法】采用连续浸取方法,根据IC在沉积物中的结合强度,将其分为交换态(氯化钠相)、弱碱结合态(氨水相)、强碱结合态(氢氧化钠相)、弱酸结合态(盐酸羟胺相)和残渣态,分析表层沉积物中不同形态的IC含量,并讨论其与各地球化学参数之间的关系。【结果】渤海湾西北部沿岸河流表层沉积物中总IC的平均含量为6.76mg/g。沉积物中各相IC的平均含量为盐酸羟胺相(3.21mg/g)>残渣相(1.92 mg/g)>氨水相(0.77 mg/g)>氯化钠相(0.64 mg/g)>氢氧化钠相(0.22mg/g)。盐酸羟胺相是沉积物IC的主要形态。总有机碳(TOC)对各形态IC影响较强。氨水相IC与沉积物各参数间存在较为紧密的联系。【结论】研究区域沉积物中不同形态IC的组成和分布空间变化显著,不同地点样品中IC的活跃程度和可能的环境影响因子差异很大。

pCO_2 and carbon fluxes across sea-air interface in the Changjiang Estuary and Hangzhou Bay

Partial pressure of CO2(pCO2) was investigated in the Changjiang(Yangtze River) Estuary,Hangzhou Bay and their adjacent areas during a cruise in August 2004,China.The data show that pCO2 in surface waters of the studied area was higher than that in the atmosphere with only exception of a patch east of Zhoushan Archipelago.The pCO2 varied from 168 to 2 264 μatm,which fell in the low range compared with those of other estuaries in the world.The calculated sea-air CO2 fluxes decreased offshore and varied from -10.0 to 88.1 mmol m-2 d-1 in average of 24.4 ± 16.5 mmol m-2 d-1.Although the area studied was estimated only 2 × 104 km2,it emitted(5.9 ± 4.0) × 103 tons of carbon to the atmosphere every day.The estuaries and their plumes must be further studied for better understanding the role of coastal seas playing in the global oceanic carbon cycle.