大亚湾不同海洋功能区表层海水无机碳体系的比较研究

于2014 年分4 个季度对大亚湾4 个典型功能区（人工鱼礁区、水产养殖区、核电站温排区和石化排污区）以及湾口区表层海水的温度、盐度、pH、总碱度（TA）等进行了调查, 比较分析了不同区域表层水体溶解无机碳（DIC）体系的组成和分布特征, 估算了海-气界面CO2 的交换通量（FCO2）, 并对FCO2 的主要影响因素进行了分析.结果显示, 调查海域表层水体的DIC、HCO3^– 、CO3^2–浓度和CO2 分压pCO2 年变化范围分别为1248.8±1841.9μmol·kg^–1（1624.8±143.1μmol·kg^–1）、1069.2±1615.7μmol·kg^–1 （1382.5±126.1μmol·kg^–1）、152.7-283.5μmol·kg^–1（236.2±35.4μmol·kg^–1）、11.4-44.9Pa （21.2？7.4Pa）; 各区域间的DIC、HCO3^– 、CO3^2–和pCO2 无显著差异（P〉0.05）.表层海水FCO2 的年变化范围为–37.3-4.5mmol·（m^2·d）^–1[–22.4±9.8mmol·（m2·d）^–1], 各区域FCO2（按正负数值大小）的季节变化呈现夏季〉秋季〉春季〉冬季的特征, 且夏季显著高于其他季节（P〈0.05）; 在全年尺度上, 各区域的FCO2 均为负值, 表现为大气CO2 的汇, 碳汇强度呈现湾口区〉鱼礁区〉排污区〉温排区〉养殖区的特征, 而各区域间无显著差异（P〉0.05）.偏回归分析显示, 大亚湾湾口区和养殖区的FCO2时空分布主要受盐度影响, 在鱼礁区和温排区主要受温度的影响, 而在排污区则主要受海水pH 的影响.

重金属(铜、镉、锌和铅)对海水无机碳体系影响的模拟研究

通过室内模拟实验,研究了孔石莼和重金属(铜、镉、锌和铅)共同作用下,海水无机碳体系及碳源汇格局的变化。结果表明,t=7d时,无机碳体系各参数的变化幅度(Δ)与重金属种类和浓度有关。与对照相比,低浓度(<1μmol.L-1)的重金属添加组中,DIC、HCO3-和PCO2的下降幅度都很明显(P<0.01**)。当铜、镉浓度大于"转折浓度"后,DIC、HCO3-和Pco2均要大于初始值,其增幅随着重金属浓度的增加而增大。对于锌和铅,二者浓度高达50μmol.L-1时,水体中无机碳各参数与初始值相比仍呈现下降趋势。此外,当重金属浓度和种类不同时,水体中的碳源汇格局亦做不同的变化。当铜和镉浓度小于转折浓度时,水体表现为大气CO2的汇;而当铜和镉超出转折浓度时,水体会由大气CO2的汇过渡到源,并且当水体成为CO2的源后,其CO2的释放量是随着铜、镉浓度的增加而增大。在本实验设计的各浓度锌、铅添加组水体始终表现为碳汇,但当锌、铅浓度分别高于15μmol.L-1和20μmol.L-1时,其碳汇强度开始小于对照组(P<0.05*)。

溶解无机氮加富对海带养殖水体无机碳体系的影响

通过室内模拟实验,研究了在海带养殖水体中添加不同浓度的无机氮（NO3--N和NH4＋-N）对海水无机碳体系的影响.结果表明,无机碳体系各组分的变化趋势与无机氮添加浓度和无机氮形态有关.当NO3--N和NH4＋-N浓度范围分别在（4.73～52.78）μmol/L和（2.56～34.66）μmol/L时,DIC、HCO3-和pCO2均随着营养盐浓度的增加呈下降趋势,其中以NO3--3和NH4＋-3组变化最为明显,均达到最低值,分别为2 054、2 112 μmol/L,1 776、1 869 μmol/L,86、114 μatm;而当NO3-N和NH＋N浓度范围分别为（52.78～427.29） μmol/L、（34.66～268.33） μmol/L时,DIC、HCO3-和pCO2随着营养盐浓度的增加,其下降幅度逐渐减弱,但实验结束时DIC、HCO3-和pCO2仍低于对照组.NO3-N对海带养殖水体无机碳体系的影响较NH＋-N明显,加NO3-N组对水体的固碳能力显著高于加NH4＋-N组.当NO3-N和NH4＋-N浓度分别为52.78 μmol/L、34.66 μmol/L时,海带的光合固碳能力达到最大,过高或者过低均会降低海带对水体无机碳的吸收固定.

过量无机氮造成的富营养化对孔石莼存在下海水无机碳体系的影响

通过室内模拟培养,研究了孔石莼存在下过量无机氮对水体无机碳体系变化的影响及其机制.结果表明,无机氮的添加均会导致水体DIC、HCO3-和p(CO2)的减少,pH和CO23-的增加.当NO3--N和NH4+-N浓度分别低于71μmol·L-1和49.7μmol·L-1时,随着营养盐浓度的增加,水体无机碳体系各组分的变化幅度增大,其中以NO3-3和NH4-3组变化最为明显,至实验结束DIC分别较空白组下降了151μmol·L-1和232μmol·L-1;当NO3--N和NH4+-N浓度分别高于355μmol·L-1和248.5μmol·L-1时,则随着浓度的增加无机碳各组分的变化幅度减小.对无机碳的减少与孔石莼的生长(Δm)做相关性分析发现,二者密切相关(r=-0.91,p<0.0001,n=11),当营养盐浓度促进孔石莼的生长时,水体DIC浓度下降,孔石莼干重增加;反之,当营养盐过量时,则会对其产生毒性作用,抑制其对无机碳的吸收.NH4+-N对海水无机碳体系的影响较NO3--N明显.

海水无机碳对过量无机氮输入引起的富营养化响应的模拟研究

模拟研究了在添加过量无机氮造成海水的富营养化条件下,水体pH、无机碳体系、海-气CO2通量的变化过程,探讨了海水无机碳对过量无机氮输入引起的富营养化响应机制.结果表明,NO3-添加组中,当浓度≤37.60μmol.L-1时,HCO3-、p(CO2)增加,pH、CO32-下降;当浓度≥188μmol.L-1时,则正好相反.NH4+添加组中,当浓度≤25.20μmol.L-1时能够明显促进水体HCO3-、p(CO2)减少,pH、CO23-增加,水体表现为吸收大气CO2;当浓度≥126μmol.L-1时,水体表现为向大气释放CO2,且强度随浓度的增加而增强.NO2-添加组中,当NO2-浓度在7.90μmol.L-1时,HCO3-、p(CO2)呈明显的下降趋势,pH、CO32-则随时间明显增加,水体表现为吸收大气CO2且强度随时间的增加而增强,而当NO2-高于和低于此浓度时,无机碳变化不明显.水体Chl-a较对照组的增加量(ΔChl-a)与Δp(CO2)具有很好的负相关关系(r=-0.87,p<0.000 1,n=16),表明造成以上差异的原因与水体中浮游植物在不同形式不同浓度无机氮作用下对水体无机碳利用性不同有关.

胶州湾表层海水碳酸盐体系的季节变化

根据2007年8月(夏季),11月(秋季),2008年1月(冬季)和2010年4月(春季)在胶州湾海域测得的p H、溶解无机碳(DIC)、总碱度(Alk),以及通过以上参数计算得到的二氧化碳分压(p CO2)的数据,结合现场的化学、水文、生物等参数,探讨和分析了该海域的二氧化碳各参数的分布特征、季节变化和影响因素。结果表明:胶州湾p H、DIC、Alk和p CO2的年变化范围分别为:7.77—8.30,1949.2—2201.8μmol/kg,2033.9—2382.5μmol/kg和89.9—745.3μatm,均呈现明显的时空变化。温度是影响胶州湾碳酸盐体系的主要影响因素之一,同时陆地径流和降水会降低海水碳酸盐体系中各参数的含量,但是人类活动和生物活动也会在一定程度上增加DIC、Alk和p CO2的含量。

江苏滨海县海域漂浮浒苔光合生理特性及其固碳潜力评估

测定了江苏滨海县海域漂浮浒苔（Ulva prolifera）的光合生理特性（叶绿素荧光参数、叶绿素含量、Rubisco活性、光合速率）和组织含碳量,并分析了浒苔暴发海区水体溶解性无机碳（dissolved inorganic carbon,DIC）浓度及pH值变化特征.结果表明：1）浒苔漂到滨海海域时藻体状态良好,藻体F/Fm达到0.67,Yield为0.57,总光合速率为66.99 μmol（C）·g-1 （FW）·h-1,叶绿素a和b的含量分别为0.91 mg·g-1和0.65mg·g-1,Rubisco活性达到11.39 μmol（CO2）·g-1（FW）·min-1;2）覆盖区域不同位点海水无机碳体系各参数均出现不同程度的变化,从浒苔覆盖区边缘到中心,海水中DIC和HCO3浓度逐步降低（P＜0.05）,而海水pH值却逐渐升高（Pp＜0.05）.3）2008 ～ 2013连续6年暴发的绿潮藻生物量累计约达9 832.8×104 t湿重,可固定CO2量达1 843.67×104 t,说明浒苔对DIC的吸收能力较强,能促进海水无机碳体系循环,提高海水pH值,能一定程度上增加海洋碳汇强度.

乳山宫家岛以东牡蛎养殖水域秋季海—气界面CO_2交换通量研究

为探讨规模化贝类养殖对海—气界面CO2交换通量的影响,选择山东乳山市宫家岛以东太平洋牡蛎养殖水域作为研究区域,根据2011年10月大面调查获得的pH、总碱度(TA)、叶绿素a等基础数据,分析了该区域表层海水溶解无机碳(DIC)体系各分量的浓度、组成比例及平面分布特征,估算了海—气界面CO2的交换通量,定量了浮游植物的固碳贡献。结果表明,秋季乳山宫家岛以东牡蛎养殖水域表层海水DIC浓度范围1 953.20～2 130.74μmol/L,平均值(2 048.73±57.19)μmol/L;HCO3-是DIC的主要成分,占88.25%;表层海水pCO2范围为220.08～262.29μatm,平均值(246.46±23.00)μatm;该区域秋季海—气界面CO2交换通量在-53.78～-21.93 mmol/(m2.d),平均值为-42.09 mmol/(m2.d),表现为强的CO2汇;该区域浮游植物的固碳强度变化范围为460.27～725.64 mg/(m2.d),平均为(593.27±91.98)mg/(m2.d),海—气界面较强烈的CO2交换通量主要由浮游植物的光合作用贡献;养殖区与对照区海—气界面CO2交换通量差异不显著,表明太平洋牡蛎呼吸、钙化生理活动释放的CO2对海—气界面CO2的交换影响不大。