2021年杭州湾及其邻近海域秋季营养盐分布特征和混合行为

营养盐是构成海洋生物资源的物质基础,也是我国近岸海域最主要的污染因素。本文基于2021年9月杭州湾及其邻近海域的调查资料,分析了该海域营养盐的形态、结构和分布特征,探讨了营养盐污染的潜在来源及影响因素。结果表明,总氮(total nitrogen,TN)平均浓度为1153μg/L,硝酸盐氮(NO₃-N)和溶解性有机氮(dissolved organic nitrogen,DON)是氮元素的主要形态,分别占TN的40.9%和39.1%;总磷(total phosphorus,TP)平均浓度为112μg/L,颗粒态磷(particulate phosphorus,PP)是磷元素的主要形态,占TP的61.7%。在空间分布上,各形态营养盐整体上呈现由近岸向远岸浓度梯度降低的趋势;嵊泗海域表、底层浓度差异明显。除颗粒态营养盐比值(氮磷比)小于16外,其他各形态营养盐比值远高于16,调查海域呈现显著的磷限制。NO₃-N、无机氮(dissolved inorganic nitrogen,DIN)、溶解性总氮(dissolved total nitrogen...     

巢湖溶解性有机物时空分布规律及其影响因素

为研究巢湖溶解性有机物(dissolved organic matter,DOM)的时空分布规律及其影响因素,于2013年4月至2014年4月每月在巢湖3个不同湖区17个点位采集表层水样,测定了水体溶解性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)和溶解性有机氮(dissolved organic nitrogen,DON)浓度.结果表明,东部、中部和西部这3个湖区DON浓度具有显著差异(P0.01,n=13),这可能与西湖区入湖河流的外源输入以及DON的可利用性有关.水华期间,水体总氮总磷比、总溶解性氮磷比以及溶解性无机氮(dissolved inorganic nitrogen,DIN)与溶解性活性磷(soluble reactive phosphorus,SRP)比值迅速降低,其中西湖区DIN/SRP在2013年8月降至5±7,表明水体出现氮限制.此外,DON浓度迅速降低,西部湖区叶绿素浓度与DON显著负相关(r=-0.265,P0.05,n=91),表明在氮限制条件下,DON具有一定生物可利用性.DOC浓度不存在显著空间差异,水温是控制这3个湖区DOC浓度变化的重要因素.东部和中部湖区DOC浓度还受叶绿素和硝态氮浓度的影响.此外,巢湖DOC/DON变幅较大,由于含氮化合物更易降解,因此DON是影响碳氮比值的主导因子,是表征DOM可利用性的重要组分.     

长江大通站溶解有机氮生物可利用性潜力及输入通量

根据2012~2013年度隔月对长江大通站的6次调查,分析了长江水体中溶解态总氮(TDN)的构成,包括溶解无机氮(DIN)及溶解有机氮(DON)中的尿素、自由态氨基酸(DFAA)、结合态氨基酸(DCAA)的构成和丰度,并评价了DON的生物利用性潜力,估算了不同形态氮的输入通量.结果表明,受稀释作用和悬浮颗粒物吸附影响,长江水体中DON浓度呈现出春冬季高、夏秋季低的变化特征,平均浓度为(33.28±21.35)μmol/L,占TDN比例平均为20.05%±13.53%;DON中组分尿素、DFAA和DCAA占DON的氮摩尔占比分别为21.94%±19.89%、0.84%±0.52%、3.68%±2.61%.其中,尿素浓度受季节性施肥灌溉影响,与径流量呈现出明显的正相关.总溶解态氨基酸(TDAA)占溶解有机碳(DOC)的碳摩尔分数和氨基酸降解指数均表明长江水体中DON具有较高的生物可利用性,且呈现出春夏季高、秋冬季低的变化趋势.DON的年输入通量为42.04万t,约占TDN年输入通量的17%.其中,具有高生物可利用性的尿素、DFAA、DCAA分别占DON年通量的15.50%、0.64%、2.80%.上述结果表明,长江输入的DON具有相当高的生物可利用性,对长江口及其邻近海域富营养化的贡献不可忽视.     

环胶州湾污水处理厂排放口溶解有机氮生物可利用潜力研究

溶解有机氮(DON)是陆源输入近海总溶解氮(TDN)的重要组成部分,其生物可利用性对探讨近海氮污染和富营养化形成机制具有重要意义.本研究根据2012年7月、2012年11月、2013年3月和2013年5月在胶州湾海域4个污水处理厂进行的4次调查,分析了直排胶州湾污水处理厂水体中总溶解氮(TDN)及其中总溶解氨基酸(TDAA)的含量和季节分布特征,并以溶解有机碳n(DOC)/溶解有机氮n(DON)和氨基酸的构成和丰度为指标,评价了直排胶州湾各污水处理厂排放口DON的生物可利用性.结果表明,TDN的变化范围为413.10~3 580.65μmol·L~(-1),并基本呈现3月和11月高,5月和7月低的变化趋势,其中,DON在TDN中所占摩尔分数变化范围为2.14%~88.75%.各污水处理厂排放口不同季节DOC/DON值较低,介于0.2~26.2 mol·mol~(-1)之间,平均值为(5.05±6.39)mol·mol~(-1),而TDAA中所含碳在DOC中的摩尔分数即TDAA/DOC值较高,分布在0.33%~3.02%之间,平均值为1.54%±0.78%,基于TDAA/DOC估算排入胶州湾各污水处理厂排放口污水中具有生物可利用溶解有机质所占摩尔分数为0.44%~46.97%.上述结果表明,直排胶州湾污水处理厂排放口DON具有较高的生物可利用性,对该海域富营养化贡献不容忽视.     

秋季北黄海溶解有机氮的分布特征及机制分析

基于北黄海海域秋季(2011年10月)航次的调查资料,对北黄海秋季溶解有机氮(DON)的时空分布特征及其影响机制进行了探讨。结果表明,2011年秋季北黄海表层水体DON的平均浓度为11.9μmol/L,底层平均浓度为9.98μmol/L,表、底层DON占总溶解态氮(TDN)的比例分别为71.4%和48.9%。受陆源输入及生物作用影响,表层DON在鸭绿江口附近海域有高值。各断面DON含量基本由表至底逐渐降低,深水区含量低于浅水区。     

钦州湾海域不同季节尿素与浮游植物脲酶活性分布特征

2015年至2016年间,对钦州湾海域开展了四个航次调查研究,结合其它理化环境因子,对该海域尿素含量和浮游植物脲酶活性季节分布特征及影响因素以及尿素的来源和生物可利用性进行了初步探讨。结果表明,钦州湾表层水体中尿素分布呈现明显的由内湾向外湾递减的趋势,含量范围为0.24~5.14 μmol N/L,平均值夏季>春季>冬季>秋季,其中夏季尿素平均值为3.30 ±1.14 μmol N/L。浮游植物脲酶活性为0.15~2.60 μmol N/（L·h）,冬季浮游植物脲酶活性最高,平均为0.91 ±0.55 μmol N/（L·h）,其次是秋季和夏季,春季脲酶活性最低。不同季节尿素含量均≥1.00 μmol N/L,占溶解态有机氮（DON）的1.2%~63.0%,平均值为（15.6 ±14.2）%,表明尿素是钦州湾海域的重要氮源。钦州湾尿素含量和分布主要决定于陆源输入,尿素是DON的重要组成部分,故钦州湾DON具有较高的生物可利用性,为该海域浮游植物生长提供重要的氮源。     

深圳湾及邻近水域总溶解磷的来源和时空分布

依据2000~2012年每月一次的调查资料,简要描述和讨论了深圳湾及邻近沿岸水域中总溶解磷(TDP)质量浓度的时空分布,并结合现场盐度和溶解无机磷(DIP)实测数据探讨TDP的组成和来源以及DIP和溶解有机磷(DOP)之间的转化.结果表明,深圳湾和珠江口东南部沿岸TDP质量浓度分别为(0.26±0.22)和(0.05±0.02)mg/L.研究期间,珠江口东南部沿岸TDP质量浓度的年内和年际变化不大,趋势平稳.在深圳湾,由于受到周边陆源排放的影响,TDP质量浓度在丰水期较低,枯水期较高,且在2000~2004年呈上升趋势,从0.24mg/L上升至0.33mg/L, 而在2005~2012年则呈下降趋势,从0.33mg/L下降至0.16mg/L.研究海区中的TDP具有“保守性”,主要来自陆源排放.依二元混合质量平衡模式估算的珠江口东南部沿岸TDP的陆源质量分数约为53.9%,而深圳湾的均大于80%. TDP的赋存形态从河口的以DIP为主逐渐转变至近外海的以DOP为主,可能暗示磷从河口向海迁移期间,复杂的生物地球化学过程使DIP转化为DOP的速率大于DOP转化为DIP的速率.     

河口水华区溶解有机碳行为与机制初探

浮游植物生长与固碳之间存在紧密的联系,相关机制的研究有助于更好了解海洋碳循环的过程。一般认为,水华发生时由于浮游植物大量繁殖,溶解有机碳（dissolved organic carbon,DOC,采用高温燃烧法测定）相应增加,然而,现场调查发现,长江口和珠江口夏季中高盐度（盐度10~30）水华区DOC浓度与非水华区相近,水华区总有机碳（total organic carbon,TOC）浓度较非水华区显著增加,其中,长江口水华区TOC比DOC增加60~140 μmol/L,珠江口水华区TOC较DOC高出~110 μmol/L以上,显示固碳主要以颗粒有机碳（particulate organic carbon,POC）存在。培养结果表明藻菌混合培养条件下DOC增加只占固碳~10%（即固碳的~90%为POC）,相反,无菌培养条件下DOC增量可占固碳的~80%（即固碳的~20%为POC）,两个河口水华区DOC未显著增加的机制可能是由于浮游植物产生的DOC易被细菌降解所致。     

贵州红枫湖水体溶解有机质的剖面特征和季节变化

溶解有机氮(dissolved organic nitrogen,DON)与溶解有机碳(dissolved organic carbon,DOC)相结合在湖泊水体溶解有机质(dissolved organic matter,DOM)的研究中少有报道.本研究对贵州喀斯特地区高原性湖泊———红枫湖水体DOC和DON的含量进行了近2a的测定,研究了DOM的剖面特征和季节变化,并探讨了DOM垂向分布和季节变化的影响因素.结果表明,红枫湖DOC的浓度范围为1.60～3.08 mg·L^-1,DON的浓度范围为0.10～0.37 mg·L^-1.在湖水混合期表层和底层的DOC和DON的浓度基本一致,在湖水分层期DOC和DON浓度表现出从表层往底层减小的趋势.表层水体(0～2m或3m)DOC的浓度在春末夏初或夏季达到最大,DON的浓度在春末夏初稍高于其它月份.结合叶绿素和降雨的数据分析认为,藻类活动和陆源输入直接导致了表层水体DOM的季节变化模式.DOM的C/N在一般情况下向下增大,但在夏季南湖的垂向水柱上,DOC和DON的浓度在12m以下增大,C/N从12m的18.1下降为14m的14.9,并向下持续减小,这很有可能是颗粒态有机质发生降解释放出C/N较低的DOM,成为水体内DOM的一个内源.     

大亚湾颗粒态氮磷的时空分布、关键影响因素及潜在生态意义

颗粒态营养盐是海洋营养盐的重要组成部分。本文通过2015年8月（夏）、12月（冬）,2016年3月（春）、10月（秋）4个季节的采样分析,探讨了大亚湾海域颗粒态氮（PN）、颗粒态磷（PP）的组成分布及其关键控制因素。结果表明,大亚湾水体中PN、PP含量范围分别为2.63~26.24 μmol/L、0.11~3.71 μmol/L,平均含量分别为8.20±4.75 μmol/L、0.39±0.37 μmol/L。PN以颗粒有机氮（PON）为主,占65.0%;PP则以颗粒无机磷（PIP）为主,占63.4%。PN和PP分别约占总氮（TN）、总磷（TP）的24.8%和37.0%。大亚湾PN、PP呈现湾顶至湾口浓度下降的趋势,仅冬季部分形态分布趋势较不明显。二者的含量和分布主要受浮游植物生长与径流输入影响。此外,大亚湾PIN/PIP年均值为13.2±11.1,接近16的Redfield比值,无明显失衡现象,而湾内DIN/DIP年均值高达49.1±39.7,远大于16,说明颗粒态营养盐在维持大亚湾水体中营养盐比例平衡中起到了重要缓冲作用。     

大亚湾沉积物中可溶性有机氮与蛋白酶和脲酶活性特征及其影响因素

为认知海湾沉积物有机氮转化机制及其对富营养化的影响,本文探讨了大亚湾表层沉积物可溶性有机氮（DON）、游离氨基酸（DFAA）含量及其关键酶活性的特征。结果表明,沉积物DON平均含量为50.56×10-6,分别占沉积物可溶性总氮（TDN）和总氮（TN）的64.52%和3.58%,DON是TDN的重要组成部分;DFAA平均含量为8.48×10-6,占DON的20.34%,表明大亚湾沉积物DON有较多易分解组分。DON和DFAA含量均与沉积物TN、总磷（TP）、有机质的含量密切相关,呈现出湾沿岸和海水养殖区较高,而湾中区域较低的分布趋势。蛋白酶和脲酶平均活性分别为61.64 mg/kg/d和86.12 mg/kg/d,蛋白酶主要与DFAA密切相关,而脲酶与DON、DFAA均密切相关,脲酶活性大小可以反映沉积物有机氮引起二次污染的风险程度。     

钦州湾枯水期和丰水期分粒级Chl a的分布及影响因素

分别于2014年3月（枯水期）和7月（丰水期）对钦州湾海区Chl a浓度分布及其粒级组成进行了分析。结果表明,研究区域两个时期都具有较高氮浓度和氮磷比,枯水期磷酸盐浓度高于丰水期,Chl a浓度及其粒径结构差异显著。枯水期Chl a浓度（1.70±0.74 μg/L）显著低于丰水期浓度（7.81±3.63 μg/L）（p < 0.01）。优势粒级从枯水期Nano级Chl a（51.8±14.0%）向丰水期Pico级（50.4±17.4%）演变。Pico级与Micro级共同构成了丰水期的Chl a浓度高值,两个时期Nano级Chl a浓度无明显差别。Nano级Chl a对总Chl a浓度的贡献存在着自枯水期优势（51.8±14.0%）至丰水期降低（15.5±9.2%）的动态变化。通过与营养盐和盐度等因子的相关分析,可知浮游植物粒级组成的差异与钦州湾陆地径流的输入、营养盐浓度变动及高密度牡蛎养殖密切相关。     

青岛近海及黄渤海大气气溶胶中不同形态氮磷质量浓度及组成特征

于2016年6~7月采集了青岛近岸以及黄渤海大气气溶胶样品,并于8月6~15日连续采集了青岛近岸气溶胶昼夜样品,分别测定了不同形态的氮磷(溶解无机氮、溶解无机磷、溶解态总氮、溶解态总磷、总氮和总磷)质量浓度,并分析了气溶胶中这些不同形态氮磷的组成特征.结果表明,青岛近岸大气气溶胶中不同形态氮磷的浓度明显高于同时期黄渤海气溶胶中氮磷浓度.青岛近岸气溶胶总氮中溶解态占比为56%,溶解态与不溶态差别不大;黄渤海气溶胶总氮中溶解态为主要部分,所占比例达72%.青岛以及黄渤海气溶胶中,无机氮是溶解态总氮的主要贡献者,分别占溶解总氮的67%和75%.青岛以及黄渤海气溶胶总磷中,溶解态与不溶态磷的贡献相近,溶解态分别占总磷的49%和58%;气溶胶溶解总磷中无机磷的贡献略高于有机磷,青岛以及黄渤海占比分别为56%和59%.气团来源对青岛以及黄渤海气溶胶中不同形态氮磷的浓度和组成特征有一定程度的影响,南方气团来源气溶胶中溶解无机氮(DIN)、溶解有机氮(DON)、总氮(TN)、溶解无机磷(DIP)和溶解有机磷(DOP)的浓度均高于北方和海上气团来源.青岛近岸气溶胶中溶解有机氮浓度昼夜差别不大,而溶解无机氮和总氮浓度则白天相对较高.白天和夜间气溶胶总氮中溶解态氮占主要部分,所占比例达到79%,且无昼夜变化;无机氮是溶解总氮的主要贡献者,且晚上无机氮所占比例(61%)较白天(70%)略有降低.青岛近岸气溶胶中的溶解无机磷和有机磷昼夜浓度差别不大,而总磷浓度则白天明显高于晚上.昼夜气溶胶样品中不溶态磷是总磷的主要组成部分,占比分别为83%、62%,夜间气溶胶中溶解态磷的贡献远高于白天;不论昼夜,无机磷均是溶解总磷的主要部分,所占比例在71%~77%.     

钦州湾养殖区营养盐分布特征及富营养化状况研究

为了研究钦州湾养殖区的营养盐分布特征和富营养化现状、趋势和原因,于2018年冬季（2月）和夏季（8月）调查了钦州湾养殖区的营养盐及相应理化因子。结果显示,磷酸盐（PO₄3?）的浓度为3.7～40.0 μg/L,溶解性无机氮（DIN）浓度为41.1～664.8 μg/L ,其中,硝酸盐（NO₃?）占比最高（77%）,其次是铵盐（NH₄+）（16%）,而亚硝酸盐（NO₂?）占比最低（7%）。营养盐与理化因子的相关性和主成分分析显示,冬季陆源污染物输入是影响营养盐分布的主要因素,而夏季除了陆源输入外,生物过程对营养盐分布的影响不可忽视,这与夏季DIN和PO₄3?的浓度明显高于冬季的现象相对应。钦州湾养殖区水体的富营养化指数（ EI ）范围为0～19.65,平均为4.06,富营养化超标率为77%,其中,夏季水体富营养化程度高于冬季,处于中度富营养化状态。与近40年的历史数据相比,钦州湾水体富营养化状态呈显著增长趋势。与此相对应,钦州湾养殖区水体的N/P下降明显（低于Redfield值）,其根本原因是磷排放的增加。     

2000~2010年大鹏湾溶解有机氮的时空分布

依据2000~2010年每月一次的调查资料,简要描述和讨论了大鹏湾中溶解有机氮(DON)质量浓度的时空分布,并结合现场盐度、5d生化需氧量(BOD5)、总溶解氮(TDN)和叶绿素a (Chl a)实测数据探讨DON的组成、来源和滞留时间(TDON).结果表明,大鹏湾的水动力条件对DON的分布变化影响不大.DON质量浓度为(0.15±0.08)mg/L,与大亚湾的相近,但比珠江口的低,而比南海北部沿岸的高.由二元混合质量平衡模式结合周边小河溪(向海排放淡水)中TDN的DON质量分数估算的大鹏湾中陆源DON质量分数约为19%,远小于海源的,暗示大鹏湾中的DON以自生来源为主.由平均不稳定DON(LDON):BOD5比率估算的LDON质量分数约为41%.由表层平均浮游植物DON (PDON):Chl a比率估算的PDON质量分数约为17%,而由此结合累计DON估算的大鹏湾中的TDON约为15d.11a研究期间,LDON的年际变化呈下降趋势,而DON和难降解DON (RDON)的年际变化略呈上升趋势,表明RDON在大鹏湾中逐渐缓慢积累.     

洱海水华高风险期水体氮磷变化及其指示意义

为揭示水华高风险期水体氮磷变化对洱海的指示意义,结合洱海2009年、2013年和2018年采样检测数据及三维荧光、紫外光谱技术,研究了洱海上覆水氮磷组成和结构变化及影响因素.结果表明:①ρ(TN)和ρ(TP)均先降后升,由2009年氮磷以DON(0.231 mg/L,占36.90%)和DOP(0.016 mg/L,占42.05%)为主,转变为2018年以NH₄+-N(0.197 mg/L,占32.89%)和PP(0.033 mg/L,占70.00%)为主,NH₄+-N和溶解性有机氮磷质量浓度变化是引起氮磷变化的主要因子.各形态氮磷质量浓度空间变化差异较大,北部和中部湖区ρ(TN)、ρ(TP)及其增幅均大于南部湖区;ρ(DON)在北部和南部湖区总体呈下降的趋势,中部湖区ρ(DON)先降后升,增幅为3.32%;ρ(DOP)在北部和中部呈递减,南部湖区则先升后降,总体增加了70.21%;ρ(NH₄+-N)在中部和南部湖区显著增加,北部湖区先降后升.②上覆水氮磷质量浓度及形态时空变化受外源负荷、内源释放和藻类生长共同影响,其中入湖河流是影响氮磷质量浓度变化的主因,且农村生活污染和农田面源污染影响也较大;有机氮磷变化主要受外源输入和湖泊微生物代谢影响,而ρ(NH₄+-N)变化则主要受沉积物释放和藻类生长影响.③洱海水华高风险期上覆水腐殖化程度明显降低,有机氮磷分子量减小,而活性增加,一定程度上可促进藻类生长.研究显示,近10年洱海氮磷质量浓度有增加趋势,有机氮磷质量浓度虽有所下降,但其活性较高,藻类水华风险并未降低,除进一步加强外源负荷控制,关注TN和TP的同时,洱海保护治理还应关注有机氮磷输入以及中部和南部湖区沉积物氮磷释放的水质影响.