胶州湾沉积物中高生源硅含量的发现——胶州湾浮游植物生长硅限制的证据

从研究胶州湾沉积物中生源硅入手,利用对比分析对其限制的原因进行了探讨。研究表明,相对于邻近的黄海和渤海沉积物,胶州湾沉积物中的生源硅含量较高,在湾内外的三个站表层沉积物中生源硅的含量分别为1.58%、1.44%、1.48%,在整个柱状样中的平均含量分别为1.54%、1.48%和1.39%,属于高生源硅含量区。沉积物中BSi∶TN远远大于1,BSi∶TP也远远大于16,与水体中Si∶TN<1,BSi∶16P<1相反,同时沉积物中的OC∶BSi值远远小于Redfield比值(106∶16),表明沉积物中有机质的分解速率远大于BSi的分解速率,生源硅分解的较慢。研究还发现,生源硅和有机碳的含量有明显的正相关关系,二者共同作用的结果是造成相当大的一部分BSi被埋藏,不能参与再循环,从而水体中的硅被永久地“清除”,造成水体硅的缺乏,这可能是造成胶州湾浮游植物生长硅限制的根本原因。湾外BSi较湾内低的主要原因是湾外的沉积物因其有机质含量低,且沉积物的颗粒粗而造成BSi的溶解速率比湾内的高。根据沉积物中生源硅的沉积通量和初级生产力的对比可推知,由硅藻形成的生源硅在沉降过程中平均只有15.5%被分解重新进入水体,其余的84.5%可被埋葬而形成沉积物。而胶州湾沉积物中的硅通过沉积物-海水界面返回到水体中的速率也小于生源硅的沉积速率,这进一步证明了海水中的硅不断向沉积物迁移,导致水体中硅含量持续的低水平,进而使Si成为浮游植物生长限制因子的主要原因。

长江口崇明东滩沉积物中生源硅的地球化学分布特征

对采集自长江口崇明东滩潮间带的沉积物柱状样进行了生源硅含量(BSi)测定。BSi的测定采用了7h的碱液连续提取法以校正样品中粘土矿物非生源硅的溶出对测定结果的影响。结果表明,与渤海和黄海沉积物类似,研究区域沉积物BSi含量也处在较低水平(<0.5Si%),沉积物中所含有的陆源粘土矿物也使SiO32?在间隙水中的浓度(<250μmol/L)远远低于纯BSi的溶解度。沉积物中含氮量以及N/BSi摩尔比等指标随深度呈现出降低的趋势,这反映了沉积物中的有机物在早期成岩过程中的降解,并且N比BSi降解得快。沉积物中δ15N值与含氮量、N/BSi摩尔比等指标都具有一定的正相关关系,显示在早期成岩过程中,与14N相比,15N更容易从有机物中释放出来。此外,在沉积物10—15cm深度处,发现含氮量、N/BSi比值等指标异常的变化,可能反映了修坝、台风等偶然事件对沉积过程的影响。

正交试验法优化北极海洋沉积物中生源硅提取条件

生源硅主要来源于硅藻等生物,生源硅的积累反映上层水体中海洋生产力的时空变化,是古生产力和古气候研究的重要工具.为准确测定北极海洋沉积物中生源硅含量,优化生源硅化学提取法的提取条件,通过正交试验法,探讨了不同因素对生源硅提取效率的影响,优选出适合北极海洋沉积物中生源硅测定的实验条件.结果表明,各因素对提取效率的影响程度依次为：提取剂浓度〉固液比〉提取剂种类〉提取温度;化学提取法的优选条件为：0.50 mol/L氢氧化钠,固液比1.25 g/L,提取温度90℃.测得北极海洋沉积物标样中生源硅含量为57.03 mg/g,平行误差2.51%,方法加标回收率介于76.15%~92.11%,相对标准偏差（RSD）为1.93%~7.52%.

网采海洋浮游植物中生源硅的提取与测定

浮游植物生产是海洋生物地球化学循环的重要环节,其产物之一的生源硅是海洋沉积物中的主要生源成分。为了解浮游植物中生源硅的含量、分布、变化以及对沉积物生源组分的贡献,在近岸海域用浮游生物网采集了浮游植物样品,选用碳酸钠为提取剂,对提取和测定的条件进行了实验,确定了近岸海域网采海洋浮游植物试样中生源硅测定的化学提取方法。该方法的适宜提取条件为:碳酸钠浓度为2 mol/L,固液比以5 mg/mL为佳,在85℃恒温水浴间歇震荡1.5 h提取生源硅,以硅钼蓝法测定,所得结果有很高的重现性。方法的检出限为0.005%,精密度可达0.03%~0.36%。

长江口表层沉积物中生源硅的时空分布与影响因素

为了解长江口及其邻近海域表层沉积物中生源硅(BSi)的时空变化特征及其与影响因素的关系,依据2014年长江口冬季(2月)、春季(5月)、夏季(8月)和秋季(11月)综合调查数据,测定分析了沉积物中BSi、有机质和粒度等指标。结果表明:长江口及其邻近海域表层沉积物BSi浓度范围是0.045%~0.650%,均值为0.327%;BSi浓度存在显著的时空变化差异:秋季含量最高,夏季和冬季次之,春季最低;不同季节BSi空间分布也存在显著差异,春、夏季呈“北高、南低”的变化趋势,秋、冬季则表现为“南高、北低”的分布特征。Pearson相关性分析结果显示,影响BSi时空分布的因素存在季节差异:春季,BSi与Chl.a之间存在显著正相关,反映了该季主要是底栖硅藻等初级生产者对沉积物中BSi的贡献较大;夏季,BSi除受初级生产的贡献外,还与沉积物中有机碳、氮(TOC、TN)的优先分解而被积累保存相关;秋季,TOC和TN含量及沉积物粒径是影响BSi的重要因素;冬季BSi分布影响因素较为复杂,与沉积物理化性质呈极显著相关性。研究结果揭示,富含有机碳的细颗粒物质富集及底栖硅藻的初级生产是长江口生源硅积累的主要受控因素。

海洋生源硅溶解速率及其控制机理概述

硅(Si)元素在地壳中的丰度位居第二(约占27%),也是海洋生态系统中重要的生源要素。硅作为海洋浮游植物优势组分——硅藻生长所必需的营养元素,能够形成生源硅参与到硅循环中,并且是生物泵的重要载体,因此它的生物地球化学循环与全球碳循环及全球气候变化密切相关。生源硅的溶解作为海洋硅循环的重要组成部分,贯穿于从生源硅生成、沉降到埋藏的所有环节,是连接海表到海底的桥梁。本文概述了近年来海洋中有关生源硅溶解的研究进展,从动力学方程方面探讨了影响生源硅溶解速率的因素,并介绍了四种测定生源硅溶解速率的实验方法,指出目前研究中存在的问题,展望研究重点,以期为今后海洋硅循环的研究提供背景资料。

岱海硅藻类浮游植物初级生产力Si限制初探

以岱海水-沉积物系统中BSi的地球化学特征为基础,结合沉积物中BSi的空间分布和垂向分布以及BSi与古环境古气候的响应关系,对岱海硅藻类浮游植物初级生产力的Si限制理论进行了探索.研究发现,岱海上覆水中Si的平均含量仅为0.38 mg/L,而表层沉积物中BSi的平均含量达到7.5 mg/g;水-沉积物系统中SiO32-和BSi的空间分布特征揭示了生源硅的主要来源;水-沉积物系统中Si与C、N、P的比值及BSi与古环境古气候的响应关系阐明了Si成为硅藻浮游植物初级生产力限制因子的主要原因;不同历史时段内,Si成为岱海硅藻浮游植物初级生产力限制因子的主导原因不同.