夏秋季东海陆架区二甲亚砜的分布特征及影响因素

于2013年10~11月和2014年5~6月调查测定了东海陆架区海水中二甲亚砜(DMSO)的浓度,探讨了溶解态二甲亚砜(DMSOd)和颗粒态二甲亚砜(DMSOp)的水平和垂直分布、季节变化及其影响因素;此外,对沉积物间隙水中DMSOd的浓度以及表层海水中不同粒径的DMSOp和叶绿素a(Chl a)进行了分析。结果显示,秋季和夏初表层海水中DMSOd和DMSOp的平均浓度分别为(10.52±7.16)、(8.99±6.34)nmol·L^-1和(17.51±9.90)、(16.96±10.73)nmol·L^-1,存在明显的季节差异。秋季表层海水中DMSOp的高值区出现在Chl a较低的远岸海域,而夏初表层海水中DMSO的浓度从近岸到远海逐渐降低。间隙水中DMSOd的浓度明显高于底层海水中DMSOd的浓度,说明沉积物中存在DMSO的生产释放,可能是底层海水DMSO的重要来源。此外,粒径分布结果表明较大微型浮游植物(5~20μm)是秋季东海表层海水中DMSOp的主要贡献者。     

夏季白令海海水二甲亚砜的分布及影响因素

基于中国第7次北极科学考察白令海现场调查资料与数据,分析了2016年夏季白令海海水颗粒态(DMSOp)和溶解态二甲亚砜(DMSOd)浓度的空间变化特征及其影响因素。研究表明,夏季白令海二甲亚砜(DMSO)浓度高于全球多数大洋和近岸海域。夏季白令海DMSOd和DMSOp浓度空间变化相似。表层海水DMSOp浓度为6.47～169.40 nmol/L,平均值为(79.62±56.10) nmol/L;DMSOd浓度的变化范围是20.07～153.70 nmol/L,平均值为(72.67±39.20) nmol/L。平面分布上,白令海表层DMSO浓度由海盆区、中外陆架区至内陆架区依次降低;垂直分布上由表至底随深度增加而降低,表层DMSOd和DMSOp浓度高于55 nmol/L,底层低于25 nmol/L。海盆区DMSOd主要源于DMS氧化和浮游生物直接合成的DMSOp,海盆区深层水团DMSOd浓度主要受控于温度和盐度。中外陆架区表层暖水团DMSO浓度主要受控于温度,陆架冷水团DMSO浓度则受盐度影响较大。内陆架区陆架水团DMSOp浓度和阿拉斯加沿岸水团DMSOd浓度分别受温度和DMS光化学氧化影响。     

秋季东海二甲基亚砜的分布与影响因素研究

2010年11月对东海进行了大面调查,研究了秋季东海表层水中颗粒态和溶解态二甲基亚砜(DMSOp和DMSOd)的水平分布和PN断面的垂直分布特征及其影响因素。结果显示,表层海水中DMSOp和DMSOd的浓度范围分别为2.49~85.5nmol/L和2.27~86.6nmol/L,平均值分别为(17.2±1.40)nmol/L和(15.3±1.29)nmol/L。DMSOp水平分布与叶绿素a(Chl a)相类似,呈现近岸高、远海低的趋势,而DMSOd浓度高值区主要集中在东海西南部上升流区域。分析PN断面的垂直分布可见,DMSOp在近岸底层水中浓度较高,而DMSOd浓度在表层出现高值。相关性分析的结果表明,DMSOp与颗粒态二甲巯基丙酸内盐(DMSPp)以及DMSOp/Chl a比值与盐度分别存在一定的相关性,说明DMSOp与DMSPp具有相似的来源及生理功能。此外,DMSOd与二甲基硫(DMS)浓度具有正相关关系,说明DMS的氧化是东海DMSOd的一个重要来源途径。     

印度洋海水营养盐添加模拟实验中浮游植物生长的营养盐限制作用

借助"中国首次环球科学考察航次",在印度洋海区进行了N、Fe、N+Fe以及N+Fe+P的营养盐添加模拟实验。通过对实验过程中水体营养盐浓度、叶绿素a(Chl-a)浓度以及温度等参数进行分析,探讨了添加不同营养盐对该实验海区浮游植物生长的影响。结果表明,N的添加会引起浮游植物的快速爆发,而单独添加Fe并不能刺激浮游植物快速生长,N、P联合作用对浮游植物生长的影响远远大于单独N的作用。另外,在实验海区浮游植物优先利用海水中的硝酸盐,在硝酸根耗尽后,海水中可被利用的P会促进浮游植物的生长。实验过程中水体N/P比值的变化同叶绿素a浓度以及浮游植物生长速度(R)没有可对比性,而且N/P比值与后两者之间的相关性都差,所以认为水体中N/P比值并不能单独决定浮游植物生长。此外,实验水体温度同Chl-a浓度和R值之间相关性分析表明,水体温度虽对浮游植物生长有重要作用,但不能控制浮游植物生长。     

三角褐指藻及其藻际细菌对不同无机氮源的响应

海洋生态系统中,浮游植物和细菌之间的相互作用是影响营养盐供应和再生、海洋初级生产力和生物地球化学循环的基本生态关系.为研究营养盐、浮游植物和细菌之间的关系,在实验室内培养条件下,通过改变氮源的形态(硝态氮和铵态氮)和浓度,研究海洋浮游植物三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)的藻际细菌在不同营...     

加拿大海盆北部营养盐限制作用研究

利用2008年夏季中国第三次北极科学考察获得的营养盐、叶绿素a、温度和盐度等数据资料,结合现场营养盐添加实验的结果讨论西北冰洋加拿大海盆北部营养盐对浮游植物生长的限制作用。结果表明:由于融冰水稀释作用,加拿大海盆B80站约20m深度存在较强的盐跃层,阻碍了水体上下混合。较低浓度的溶解无机氮(DIN)和硅酸盐(分别为0.31μmol/L和0.94μmol/L)以及严重偏离Redfield比值的N/P、N/Si比值(分别为0.42和0.32)表明加拿大海盆表层水体存在N和Si限制。根据现场营养盐加富实验各培养组叶绿素a浓度变化、营养盐吸收总量差异和浮游植物种群结构,进一步表明氮是北冰洋海盆首要限制营养盐,而Si则抑制了硅质生物的生长。同时,较小的硝酸盐半饱和常数(Ks)证明即使在营养盐充足的情况下北冰洋海盆浮游植物生长速率也处于较低水平。计算得到各培养组营养盐吸收比例(N/P比值)均大于Redfield比值,可能是培养实验过程中以微型、微微型浮游植物为主,硅藻等小型浮游植物为辅造成的。     

Study on the analysis and distribution of dimethylsulfoxide in the Jiaozhou Bay

A chemoreduction-purge-and-trap gas chromatographic method has been developed for the determination of trace dimethylsulfoxide (DMSO) in seawater. In the analysis procedure, DMSO was first reduced to dimethylsufide (DMS) by sodium borohydride and then the produced DMS was analyzed using the purge-and-trap technique coupled with gas chromatographic separation and flame photometric detection. Under the optimum conditions, 97% DMSO was reduced in the standard solution samples with a standard deviation of 5% (n=5). The detection limit of DMSO was 2.7 pmol of sulfur, corresponding to a concentration of 0.75 nmol/L for a 40 ml sample. This method was applied to determine the dissolved DMSO (DMSOd) and particulate DMSO (DMSOp) concentrations in the surface seawater of the Jiaozhou Bay, and the results showed that the DMSOd and DMSOp concentrations varied from 16.8 to 921.1 nmol/L (mean:165.2 nmol/L) and from 8.0 to 162.4 nmol/L (mean:57.7 nmol/L), respectively. The high concentrations of DMSOp were generally found in productive regions. Consequently, a significant correlation was found between the concentrations of DMSOp and chlorophyll a, suggesting that phytoplankton biomass might play an important role in controlling the distribution of DMSOp in the bay. Moreover, in the study area, the concentrations of DMSOd were significantly correlated with the levels of DMS, implying that the production of DMSOd is mainly via photochemical and biological oxidation of DMS.     

东海和黄海二甲基亚砜（DMSO）的季节和空间变化

Seasonal and spatial distributions of dissolved and particulate dimethylsulfoxide(DMSOd,DMSOp)were measured in the East China Sea and the Yellow Sea during March–April 2011 and October–November 2011.The concentrations of DMSOd and DMSOp in the surface water were 20.6(5.13–73.8)and 8.90(3.75–29.6)nmol/L in spring,and 13.4(4.17–42.7)and 8.18(3.44–22.6)nmol/L in autumn,respectively.Both DMSOd and DMSOp concentrations revealed similar seasonal changes with higher values occurring in spring,mainly because of the higher phytoplankton biomass observed in spring.Moreover,the ratios of DMSOp/chlorophyll a also exhibited an apparent seasonal change with higher values in autumn(35.7 mmol/g)and lower values in spring(23.4 mmol/g),thereby corresponding with the seasonal variation in the proportion of DMSO producers in the phytoplankton community between spring and autumn.In addition,DMSOd and DMSOp concentrations in the surface seawater revealed obvious diurnal variations with the maxima appearing in the afternoon.     

黄河下游营养盐浓度、入海通量月变化及“人造洪峰”的影响

于2009年至2011年在黄河下游采集溶解及颗粒态营养盐样品,分析了黄河下游各形态营养盐的浓度变化及营养盐入海通量,结果表明各形态氮的浓度多呈丰水期低、枯水期高,溶解无机氮是溶解态氮的主要存在形式;受黄河高悬浮颗粒物含量的影响,磷以颗粒态占绝对优势,而溶解态磷以溶解无机磷为主要存在形态;生物硅的含量平均约占硅酸盐与生物硅之和的20％,硅的浓度丰水期高于枯水期.颗粒态磷与生物硅的含量与悬浮颗粒物含量呈正相关.营养盐的组成具有高氮磷比、高硅磷比、低硅氮比的特点.近年来黄河下游溶解无机氮浓度显著升高而溶解无机磷变化不大,硅酸盐的浓度有所下降.黄河下游水沙通量、营养盐入海通量有明显的季节变化,丰水期占全年总入海通量的42％～84％.调水调沙期间,各营养盐的浓度和组成均有明显变化,氮的浓度、DIN/PO4-P下降,磷与硅的浓度、SiO3-Si/DIN、SiO3-Si/PO4-P升高,颗粒态营养盐的比例明显增加.短期内大量水沙及营养盐入海通量对黄河口及渤海生态系统产生重要影响.     

氮、磷对大亚湾大鹏澳海区浮游植物群落的影响Ⅰ .叶绿素a与初级生产力

根据2005年4-5月(春季)、8月(夏季)和11月(秋季)对大亚湾大鹏澳海区表层的现场调查结合营养盐加富实验,探讨了不同季节硝态氮(NO-3)、脲氮(urea)和无机磷(PO3-4)等营养元素对该海区浮游植物叶绿素a含量与初级生产力及它们的粒级结构的潜在影响.调查海区表层海水叶绿素a含量在近岸养殖区较高,季节变化不明显,但其粒级结构有较大的季节差异;初级生产力的平面分布与叶绿素a含量在春、秋季均较一致,其粒级结构与叶绿素a的粒级结构在春季基本一致,但在秋季有较大差异.实验结果表明, NO-3、urea和PO3-4对该海区浮游植物叶绿素a、初级生产力及它们的粒级结构有不同的潜在影响,并存在季节差异.尽管磷被认为是该海区浮游植物生长的主要限制因子,结果显示氮(NO-3或urea)对浮游植物生长仍有潜在限制作用,其中NO-3和urea作为不同氮源的潜在影响有明显区别.     

东太平洋表层海水中添加氮、磷的现场培养实验

借助"中国首次环球科学考察"航次,在东太平洋表层海水进行了添加氮、磷的现场培养实验。现场记录了实验水体温度的变化,用分光光度法对水体硝酸氮和活性磷酸盐浓度进行了检测,并用荧光法分析了水体叶绿素a浓度。结果表明,氮的添加会引起水体中叶绿素a浓度短期内快速增大,同时伴随硝酸盐浓度的显著降低,而单独添加P对水体中叶绿素a浓度影响并不显著;水体中N/P比值与叶绿素a浓度、N/P比值与浮游植物生长速度、温度与叶绿素a浓度以及温度与浮游植物生长速度之间均缺乏相关性。因此认为,在东太平洋实验海区表层海水中添加氮会引起浮游植物快速爆发,而磷的添加并不能刺激浮游植物快速生长,水体N/P比值和水体温度都不能单独控制浮游植物群落的生长。     

营养盐对中肋骨条藻和新月菱形藻生长及氮磷组成的影响

：于１９９５年５月１９９６年３月通过一次培养实验,研究了培养介质中营养盐含量变化对中肋骨条藻和新月菱形藻生长速率和藻体氮、磷含量的影响。根据Ｍｏｎｏｄ方程,磷酸盐影响中肋骨条藻和新月菱形藻生长速率的半饱和常数分别为０．５４μｍｏｌ／Ｌ和０．５０μｍｏｌ／Ｌ;硝酸盐影响两种藻生长速率的半饱和常数分别为４．０μｍｏｌ／Ｌ和１４．６μｍｏｌ／Ｌ,相比之下新月菱形藻更容易受到氮不足的限制。将Ｍｏｎｏｄ方程扩展得到营养限制复合模式,限制程度可用限制作用系数定量化表示,代表氮或磷。培养介质中营养盐浓度是限制浮游植物生长的决定因素,其Ｎ／Ｐ比值则反映ＮＯ_３－Ｎ和ＰＯ_４－Ｐ何者起主要限制作用。藻体氮、磷含量随和有明显变化。当＜０．８０时较低,磷含量因贮存而明显升高;当＜０．８０时藻体磷含量下降,氮含量略有增加。藻体氮含量或＞０．８０时基本上为非限制状态。     

西太平洋叶绿素a浓度对气候变化响应概念模型初探

西太平洋海区浮游植物的分布受气候变化影响,在不同时空尺度上呈现不同的变化。本研究旨在通过对历史文献及数据资料分析,建立气候变化响应概念模型来探讨Chl-a、海水表面温度(SST)及营养盐如何响应长期气候变化。分析了西太平洋不同区域Chl-a与气候变化相关因子SST及海水营养盐(硝酸盐)的相关性,对模型参数进行选择及验证,来探讨该海区Chl-a是如何响应长期气候变化。结果表明,K2站位Chl-a浓度与SST、硝酸盐浓度呈显著正相关关系,与该海区存在上升流有关;而S1、XT站位均呈现负相关关系,可能与海水水温升高导致层化加剧、营养输入减少有关。本研究为进一步完善和优化西太平洋海区的浮游植物的气候变化响应模型奠定基础。     

氮、磷对大亚湾大鹏澳海区浮游植物群落的影响Ⅱ种类组成

根据2005年4－5月（春季）、8月（夏季）和11月（秋季）对大亚湾大鹏澳海区表层的现场调查结合营养盐加富实验,探讨了不同季节氮（NO3－或脲氮 (urea)）和无机磷（PO43－）营养元素对浮游植物种类组成的潜在影响。大鹏澳海区浮游植物优势种有明显季节变化,秋季种类组成的平面变化最明显。春季浮游植物平均细胞密度最高但多样性指数最低。实验结果显示,春季至夏季浮游植物优势种翼根管藻模式变型Rhizosolenia alata f. genuina、丹麦细柱藻Leptocylindrus danicus和绕孢角毛藻Chaetoceros cinctus之间的演替可能受氮、磷条件变化的控制。夏季优势种菱形海线藻Thalassionema nitzschioides和威氏海链藻Thalassiosira weissflogii之间的演替可能受营养条件外的因素控制。尽管磷被认为是该海区浮游植物生长的主要限制因子,但夏季无机氮磷比值较高的实验组中未出现磷限制现象,无机氮磷比值的变化对浮游植物种类组成也没有显著影响,而秋季氮对浮游植物种类组成有较明显的潜在影响。     

南黄海浮游植物季节性变化的数值模拟与影响因子分析

用三维物理-生物耦合模式研究南黄海浮游植物(以叶绿素a为指标)的季节变化.对于物理模式采用Princeton ocean model(POM),对于生物模式考虑溶解无机营养盐(氮、磷、硅)、浮游植物、食草性浮游动物和碎屑.给定已知的初始场和外加边界强迫,模拟了观测到叶绿素a的主要时、空分布特征,如浮游植物的春、秋季水华和夏季次表层叶绿素a极大值现象等.研究表明,浮游植物春季水华最先发生于黄海中央海域,主要原因是该海域透明度较高,流速较小.春季水华开始于垂直对流减弱和层化开始形成之前(约3月底至4月上旬),显著地依赖水层的稳定性.水体层化以后(约5～9月)叶绿素a浓度高值区分布在南黄海的南部和锋区.夏季的南黄海中央海域,由于上混合层营养盐几乎耗尽,限制了浮游植物的生长,在紧贴温跃层下部的真光层,具有丰富的营养盐和合适的光照,次表层叶绿素a极大值得以形成.秋季(约9～11月份,略迟于海表面开始降温的时间,随地点不同而异)随垂直混合的增强,有利于营养盐向上输运,浮游植物出现一次较小的峰值.     

南黄海春季海水化学要素的分布特征及其受控因素

基于2007年4月对南黄海调查所得资料,对海水化学要素的分布特征及影响因素进行了探讨。结果表明,受浮游植物光合作用的影响,南黄海中北部上层海域出现了DO、pH的高值区以及营养盐的低值区,而底层则因有机物的分解,DO和pH较低而营养盐含量较高;受苏北沿岸水、长江冲淡水和/或台湾暖流前缘混合水的影响,南黄海西南部海域表、底层DO含量均较低,但却为营养盐的最高值区,且表层水中无机氮盈余状况的分布与该海域环流状况、尤其是苏北沿岸水的扩展途径密切相关,表现为无机氮相对过剩,而无机磷相对缺乏;南黄海西部沿岸流对营养盐往东南方向的输运态势较为明显,同时,首次从营养盐分布的角度揭示了这一水动力过程;受苏北沿岸水、黄海暖流以及两者之间的南黄海西部沿岸流主体的影响,南黄海斜断面上海水化学要素的分布具有明显的区域化特征和空间结构。     

胶州湾围隔浮游生态系统氮、磷营养盐迁移-转化模型研究

通过对目前生态动力学模型的总结和综合,以生态系统中氮、磷营养盐循环为主线,建立了适用于海洋围隔浮游生态系统的多变量的营养盐迁移-转化动力学模型.该模型包括浮游植物、浮游动物、溶解无机态营养盐、溶解有机态营养盐和生物碎屑5个模块,涉及溶解无机氮、磷酸盐、溶解有机氮、溶解有机磷、浮游植物、浮游动物和生物碎屑7个状态变量.分别利用1999年秋季和2000年夏季胶州湾围隔生态实验数据进行了模型和验证工作,成功地模拟了富加营养盐条件下围隔浮游生态系统中氮、磷营养盐生物化学迁移-转化过程,并确定了20余个参数的量值.     

渤海春季营养盐限制的现场实验

1999年4－5月，在现场条件下对天然水体中浮游植物以外加营养盐受控培养的方式，研究和探讨春季渤海中部、莱州湾和渤海海峡3个海区的浮游植物生长的营养盐限制问题。结果表明，在莱州湾附近浮游植物生长受到显著的磷限制；尽管水体中硅酸盐浓度较历史水平大大降低，并且实验进行时硅藻为优势种，但是硅酸盐尚不成为限制因子；渤海中部不存在营养盐的限制问题，营养盐浓度和结构相对适宜；渤海海峡也不存在营养盐的限制问题，但是溶解无机氮的相对含量略低。     

2019年夏季长江口及邻近海域锋面控制下叶绿素a的分布特征及其环境影响因素分析

长江口外潮汐混合和低盐度羽流形成的泥沙锋和羽状锋对浮游植物与环境因子的空间分布具有重要控制作用。本研究依据2019年夏季长江口及邻近海域典型断面叶绿素a (Chl-a)浓度和环境因子的调查结果,以锋面为边界,探讨了不同区域Chl-a浓度与环境因子的分布特征及相互关系,以期深入了解锋面的生态效应。结果表明,在泥沙锋以内的近岸区域,水体垂直混合均匀;受长江径流输入和泥沙锋"屏障"作用影响,总悬浮物(TSM)和营养盐浓度最高,其中TSM为220.0±275.3 mg/L,溶解无机氮(DIN)、溶解无机磷(DIP)和溶解硅酸盐(DSi)分别可以达到94.7±21.2μmol/L、0.85±0.33μmol/L和95.3±22.6μmol/L;高浓度TSM引起显著的光限制效应,导致Chl-a浓度较低(1.7±0.5μg/L)。在羽状锋以外的区域,出现垂直层化现象;表层海水的TSM和营养盐显著降低,其中TSM为5.1 mg/L,DIN、DIP和DSi分别为1.0μmol/L、0.03μmol/L和2.4μmol/L;Chl-a浓度受到营养盐供应不足的影响,浓度仅为0.2μg/L。高浓度的Chl-a (7.5±4.1μg/L)主要出现在泥沙锋和羽状锋之间的过渡区域,该区域营养盐得到长江径流与上升流的补充;同时,由于大量TSM在泥沙锋快速沉降,缓解了水体的光限制效应,有利于浮游植物的生长和积累。研究结果验证了泥沙锋和羽状锋对TSM与营养盐的重要控制作用,这对于理解长江口及邻近海域藻类灾害高发区的成因具有科学参考价值。     

渤海湾西南部典型站位营养盐限制特性的加富培养实验研究

2010年10月,对渤海湾西南部海域典型站位表层水体进行了模拟现场的营养盐加富培养实验。初始状态下,培养水样中溶解无机氮浓度为20.68μmol/L,磷酸盐浓度0.24μmol/L,硅酸盐浓度4.58μmol/L,叶绿素a浓度为1.05μg/L,浮游植物细胞密度为1 080 cells/L。通过改进实验设计,研究了该水样的营养盐限制类型、水样中浮游植物对不同氮磷比以及不同硝酸盐添加方式的生态响应。实验结果表明,在单一添加营养盐的各组中,添加磷酸盐的1-3组叶绿素a浓度和浮游植物细胞密度的增长状况最显著,1-3组叶绿素a浓度峰值为空白对照组1-1组的2.48倍,达到营养盐全加组1-5组同期浓度的48%,其细胞密度峰值为1-1组的1.66倍,达到1-5组同期密度的72%,该水样为磷限制。在实验条件下,浮游植物的增长在总体上随着氮磷比的降低而增大,最适宜的氮磷比为5-15左右,略低于Redfield比值16。硝酸盐的连续性添加比一次性添加更有利于浮游植物的生长,暗示了低浓度长期持续性氮污染可能会比高浓度冲击性氮污染更有效地刺激浮游植物的增长,从而造成更严重的生态问题,而此时用以往的一次性添加培养实验可能会低估浮游植物的增长潜力。