台风对上层海洋初级生产力和营养盐输运的影响

利用垂直一维物理-生物耦合模型模拟了台风"派比安"和超强台风"珍珠"对南海北部水温、营养盐和叶绿素垂直分布的影响,并估算了2次台风对初级生产力和营养盐垂直输送的贡献。结果表明,"派比安"引发50m以浅海水温度降低,表层降温2.0℃,50~130m海水温度升高,混合层加深30m,海表叶绿素浓度增加0.18mg·m^(-3),营养盐垂向输运对初级生产力的贡献为2.3×103 mg C·m^(-2),约占全年的3%。"珍珠"引发55m以浅海水温度降低,表层降温超过5.0℃,55~150m海水温度升高,混合层加深85m,海表叶绿素浓度增加0.9mg·m^(-3),带来的营养盐垂向输运量约为全年的30%,对初级生产力的贡献为12.8×103 mg C·m^(-2),约占全年的18%。可见,台风过程,特别是强台风过程对上层海洋的初级生产和生物地球化学过程具有显著影响。台风的强度和移动速度等自身特征是决定海洋环境要素对台风响应程度的核心要素,同时台风过境前的水体层化状态和营养盐水平也是不可忽视的因素。

厦门市区10月份大气气溶胶中细菌群落结构的初步研究

为了全面准确地研究厦门大气气溶胶的细菌群落构成,使用不依赖于培养的分子生态学手段对厦门市区10月份大气气溶胶中的细菌群落结构多样性进行了分析.通过气溶胶采样器在10月份3次收集了气溶胶样品,利用膜DNA提取试剂盒能够较有效地提取到气溶胶中的环境DNA,并且所提取的DNA能够用于后续的PCR扩增及细菌16S rRNA基因克隆文库的构建.克隆文库中的100个克隆子分别分布在3个细菌类群中,分别是:壁厚菌门(Firmicutes),β及γ变形细菌门(Proteobacteria).其中厚壁菌门的克隆子占71%,β变形细菌门占28%,γ变形细菌门占1%.细菌气溶胶的优势菌为Soli-bacillus属、微小杆菌属(Exiguobacterium)、罗尔斯顿菌属(Ralstonia).在所构建的克隆文库中,发现有部分的克隆子的序列与致病菌或机会致病菌的16S rRNA基因的序列相似,包括引起医院血液感染的细菌不动杆菌属(Acinetobacter)和皮氏罗尔斯顿菌(Ralstonia pickettii),坏疽性口炎及口腔溃疡病原菌(Caryophanon sp.)等.为长期全面监测厦门市微生物气溶胶的组成与变化以及评估空气中微生物对人类健康的潜在影响提供了重要信息.

南海表层水温场的时空特征与长期变化趋势

本文利用月平均表层水温（SST）、850hPa经向风和西太平洋副热带高压等资料分析了南海表层水温距平（SSTA）场的时空特征和长期变化趋势，并探讨了SST的年际和长期变化原因．结果表明，南海SSTA场分别存在着以全域同位相振荡和东南一西北向反位相振荡的两个主要模态．其中，前者是主要模态，以年际振荡为主，而后者则是次要模态，以季节振荡为主．进一步分析发现，南海中部的SST存在着显著的年际和年代际变化，并在1981年前后发生了一次由低到高的气候转变，而且南海中部SST的长期变化趋势非常明显，在1950—2006年间增温0．92℃．相关和合成分析表明，南海SST的年际和长期变化可能是由南海上空的经向风异常和西太平洋副热带高压的纬向变动引起的．

西北太平洋上层热含量的时空变化

基于全球月平均海温资料、137°E断面海温观测资料、同化水位资料和太平洋850hPa纬向风资料,利用EOF、功率谱和最大熵谱等分析方法,分析了西北太平洋上层热含量的时空变化,并讨论了热含量变化与水位和赤道太平洋纬向风异常的关系。结果表明,西北太平洋上层热含量具有明显的年际和年代际变化;热含量的年际变化与热带太平洋大尺度海气系统异常相联系,即在ElNio期间,热含量减少,而在LaNia期间热含量增多;热含量在20世纪70年代末发生了一次气候跃变,在跃变前热含量偏多,而在跃变后则偏少;热含量与水位间存在着非常一致的同位相年际变化,而这种变化与赤道西、中太平洋的纬向风异常有关。

基于DINEOF方法重构台湾海峡叶绿素a遥感缺失数据的初步研究

卫星遥感观测是研究海洋环境变化的一种重要方法,但由于观测周期和天气影响等原因,观测数据经常存在一定的缺失,这使得遥感数据在海洋环境连续变化的应用研究中受到一定的限制.为解决此问题,本文采用了经验正交函数分解插值方法（DINEOF）重建缺失的遥感观测数据.首先,基于SeaWiFS（1998年1月至2010年12月）、MODIS-Aqua（2002年7月至2014年12月）和MODIS-Terra（2000年2月至2014年12月）三级叶绿素a月平均数据产品,按像素点平均的方法组合成原始资料集;其次,利用DINEOF方法重构该资料集的缺失部分,从而得到完整的1998-2014年台湾海峡及邻近海域叶绿素a浓度的月平均数据集;再通过分析重构影像与原始资料的时空误差和验证重构影像的时空变化特征等方法,评价了所用算法和重构数据集的合理性.结果表明：基于遥感组合数据,采用DINEOF方法重构的叶绿素a遥感影像,能够有效地反映研究海域叶绿素a浓度的时空变化规律.研究还表明,该方法操作简便,无需先验信息,且重构精度高,能有效重构大面积缺失的影像数据资料,为探索海洋环境和生态的长期变化规律提供了较好的基础.

黄河悬浮颗粒物中类脂生物标志物的组成和稳定碳同位素分布特征及来源研究

类脂生物标志物是古环境、古气候研究中一类常用的生物标志物,其稳定碳同位素性质能反映母源先质的来源以及温度、湿度等信息。在中国,类脂生物标志物分子稳定碳同位素对母源体的指示意义的研究大多局限于现代表层土壤中且存在区域限制性,河流中的研究工作较少。本研究以黄河为例,自2011年6月~2013年7月期间采集了黄河下游东营站12个表层悬浮颗粒物样品,利用13 C同位素确证了不同类脂生物标志物来源的指示意义。其中长链正构烷烃的δ13 C值在两年调查研究中均呈现冬、春季相对偏正,夏、秋季偏负的季节性变化趋势,且与长链正构烷烃CPI25~33值呈显著的线性负相关,显示了正构烷烃受到偏正的烃源沉积岩贡献。长链脂肪酸(n-C28、n-C30)的δ13 C值无明显的季节性变化,且CPIΣ24~32较低,范围分别为-31.4‰^-32.1‰和-31.1‰^-32.2‰,表明黄河悬浮颗粒物中脂肪酸主要来源于中国北部以C3植被覆盖为主的黄土土壤有机质的贡献,受季节更替新鲜植被源贡献较少。短链n-C17烷烃的δ13 C值季节变化明显,在夏、秋季显示出了明显的偏负的水生藻类源信号,而短链n-C16、n-C18脂肪酸在很大程度上受到δ13 C偏正的水体异养微生物的贡献。

海洋酸化及其与海洋生物及生态系统的关系

海洋酸化是CO2排放引起的另一重大环境问题.工业革命以来,海洋吸收了人类排放CO2总量的三分之一.目前,海洋每年吸收的量约为人类排放量的四分之一(即约每小时吸收100万吨以上的CO2),对缓解全球变暖起着重要的作用.然而,随着海洋吸收CO2量的增加,表层海水的碱性下降,引起海洋酸化.海洋酸化会引起海洋系统内一系列化学变化,从而影响到大多数海洋生物的生理、生长、繁殖、代谢与生存,可能最终导致海洋生态系统发生不可逆转的变化,影响海洋生态系统的平衡及对人类的服务功能.地球历史上曾多次发生过海洋酸化事件,伴随着生物种类的灭绝,其内在联系虽然不甚明确,却也可能暗示未来海洋酸化可能对海洋生态系统产生重大的影响.

大亚湾核电站周围海域水生生物人工放射性核素辐射剂量率的蒙特卡罗计算

为了定量研究核电站液态流出物对水生生物的辐射,建立了核电站周围海域水生生物辐射剂量模型,用MCNP程序对大亚湾11种辐射参考生物的人工核素辐射剂量率进行了计算.生物体建模时采用2个椭球体模型,分别模拟全身和器官团.选取了对生物影响最大的9种人工核素作为源项逐一模拟.最后以137Cs、90Sr、110mAg三种核素为例,根据其海水中的比活度计算出生物的吸收剂量率.结果表明在正常工况下大亚湾水生生物受到的辐射剂量是安全的,而且生物浓缩核素的内照射贡献了98%以上的辐射剂量.即使是在非正常工况下,海水中放射性核素含量升高,但只要比活度尚未超过海水水质标准的比活度限值,水生生物受到的剂量(最大剂量约3.420 mGy/a)仍然是安全的.本研究结果可用于评价核电站对海域生态环境的影响,以及水生物种的辐射防护工作.

中国近海海表温度对气候变暖及暂缓的显著响应

基于多套全球海温再分析数据和2种线性趋势分析方法,评估了1958—2014年中国近海海表温度(SST)的变化及其对全球气候变化的响应特征,并与全球平均地表温度特别是与若干重要海区的SST做了比较。研究表明:在全球变暖的显著加速期(1980年代和1990年代),中国近海区域年平均SST表现出更快速的升温特征,其速率达0.60℃/10a,是同期全球平均升温速率的5倍以上;在变暖暂缓期(1998—2014年),中国近海SST出现显著的下降趋势。研究还表明,中国近海区域SST的年代际变化与太平洋年代际涛动(PDO)的位相转换一致,前者SST的快速上升(下降)期与PDO正(负)位相最大值的时期相对应,PDO可能是通过东亚季风和黑潮影响中国近海SST的年代际变化。

西北太平洋137°E断面温度场和盐度场的时空特征

本文利用日本气象厅在137°E断面获得的水温和盐度长期观测资料,分析了该断面温度场和盐度场的时空特征.结果表明,137°E断面的温度场和盐度场都存在着明显的季节差异和年际变化.冬季,温度场变化的关键区位于3°～18°N的300m以浅海域,而盐度场变化的关键区则位于18°～34°N的300m以浅海域.夏季,温度场变化的关键区位于3°～16°N的300m以浅海域,而盐度场则有两个关键区,分别位于3°～18°N的200m以浅海域和24°～34°N的300m以浅海域.温度场的年际变化与ENSO循环相联系,而盐度场的年际变化则比较复杂.

半导体制冷干燥装置在气相色谱法测定溶解态N_2O中的应用

结合半导体制冷技术,建立了一种气相色谱在线除水方法,该法具有节约载气、减少干燥剂用量、样品消耗量小等优点。采用该装置,气相色谱法测定溶解态N2O,可有效消除水汽的干扰,仪器连续运行15 h基线漂移的变异系数优于0.6%。

白令海和楚科奇海表层沉积物中多环芳烃降解微生物多样性

为了研究白令海（海盆及陆架）至楚科奇海陆架表层沉积物中多环芳烃（PAHs）降解菌的多样性，并获得新的PAHs降解菌资源。在GC—MS分析沉积物中PAHs种类和含量的基础上，以萘、菲和芘的混合物为唯一碳源和能源对表层沉积物样品进行富集，通过平板分离鉴定可培养菌株，并验证其降解能力；同时利用变性梯度凝胶电泳（DGGE）和Illumina高通量测序技术分析降解菌群结构。GC—MS测定结果表明，14个表层沉积物中PAHs总干质量介于32．99～276．97ng／g。富集菌群中共分离获得51株可培养细菌，平板纯培养、PCR—DGGE及Illumina测序结果均表明，菌群中优势的降解菌是7Lproteobacteria的Marinobacter，Pseudoalteromonas，Pseudomonas和Actinobacteria门的Dietzia菌。此外，Illumina测序结果还表明14个降解菌群在菌群结构组成上，可分为海盆区和陆架区两种类群；同时检测到一些低丰度的海洋专属PAHs降解菌，如Cyclo—clasticus，Alteromonas和Neptunomonas等。本文结果将加深对白令海及楚科奇海表层沉积物中PAHS降解菌资源与生物多样性的认识。

夏季中国东部地区海陆温差变异及其与降水的关系

利用1957-2010年中国东部（105°E以东）355个站点的温度、降水观测资料和Hadley中心的HadISST海温再分析资料以及EOF等分析方法,分析了中国东部地表气温和邻近海域海表温度的时空变化特征,构建了一个用于表征夏季中国东部与邻近海域纬向海陆热力差异的温差序列,探讨了该序列的变化特征及其与中国东部夏季降水的关系.结果表明：（1）夏季海陆表面温度变化的强信号区分别位于中国黄海、东海北部及邻近海域和长江中下游地区;（2）夏季强信号区的海陆温差序列有明显的年际和年代际变化特征,约为4-6、8和15a的变化周期.此外,在2000年前后7月海陆温差发生明显转折,在1957-2000年期间,海陆温差幅度有下降的趋势,2000年之后则有上升的特点,并且与中国东部降水相关关系也不同;（3）6月份的海陆温差与中国东北大部分地区的降水有明显的正相关关系,7月份则与中国长江中下游及南部地区的降水有显著的负相关关系.这表明夏季中国东部纬向海陆热力差异的变化可能对中国东部的降水有重要的影响.