秦皇岛外海低氧区颗粒物吸收光谱特征

近年来,渤海夏季低氧现象频发,引起了人们的广泛关注。然而对该海域低氧形成的机制还未得到充分认识。研究基于在秦皇岛外海的现场观测,分析了海水中颗粒物吸收光谱特征及其与不同粒径浮游植物叶绿素a(chl a)组成、环境因子的关系,评估了夏季底层水体脱氧过程中有机物来源与特征。结果显示,夏季秦皇岛外海微型浮游植物chl a占总量的80%。表层水体中,总颗粒物吸收光谱[ap(λ)]特征由浮游植物色素吸收光谱[aph(λ)]主导,在中、底层水体中则由碎屑颗粒物吸收光谱[ad(λ)]主导。垂向上,ap(440)和ad(440)均表现为表层<中层<底层。结果还表明,浮游植物粒径主导秦皇岛外海chl a的光吸收效率,即a*ph(440)。基于三粒级chl a含量,可利用多元回归预测aph(440)。碎屑颗粒物的吸收光谱同样受浮游植物群落、有机质相对含量等的影响。研究结果表明初级生产产生的微型颗粒有机物是底层水体脱氧的主要底物。

秦皇岛外海夏季溶解氧与pH的变化特征分析

溶解氧(DO)是海洋生物生存不可缺少的要素。随着人类活动的增加,全球近岸海域低氧情况愈发严重,已经成为威胁海洋生态系统健康的重要因素。通过对2017年5−9月秦皇岛外海区域的观测调查,探讨了该海域低氧与酸化的形成机制并计算了月平均耗氧速率。结果表明,5月秦皇岛外海水体混合较为均匀,表、底层DO浓度一致,均大于8 mg/L;6月开始形成密度跃层,与此同时底层DO浓度和pH开始下降;8月底层呈现明显的低氧和酸化状态,DO浓度下降至2~3 mg/L,pH下降至7.8以下;9月随着层化消失,底层水体DO浓度和pH逐渐升高。相关性分析显示,DO和叶绿素a(Chl a)以及pH具有良好的耦合性,说明秦皇岛外海区域的低氧发生过程主要为局地变化。同时表明DO浓度和pH主要受水体中浮游植物的光合作用和有机物有氧分解的影响。通过箱式模型计算得到2017年6−8月密度跃层以下水体及沉积物耗氧速率为951~1193 mg/(m^2·d)[平均为975 mg/(m^2·d)]。综合来看,水体分层是秦皇岛外海低氧和酸化发生的先决条件,跃层以下的有机物分解耗氧则是底层水体发生低氧和酸化的重要原因。