南黄海沉积物中氮、磷的生物地球化学行为

于2004年10月采集南黄海4个站位的柱状沉积物和29个站位的表层沉积物,用氧化浸取分光光度法研究了自然粒度下沉积物中的氮、磷分布特征以及控制其分布的生物地球化学机制。结果表明,多数站位随着沉积深度的增加,沉积物中氮、磷浓度趋于稳定。4个站稳定时氮浓度平均约为289μg/g,磷约为329μg/g,平均稳定浓度出现的沉积层次分别为氮>30cm,磷>22cm。氮、磷垂直分布形状的规则性与沉积速率密切相关,沉积速率越小的站位,其氮、磷垂直分布愈规则;海洋沉积物中的氮主要来源自海洋生物的代谢,而磷与陆源碎屑输入密切相关。氮与沉积物粘土含量、浮游动物生物量干重有明显的正相关关系。海水中浮游动物干重每增加1mg/m3,则沉积物中氮浓度增加5.64μmol/g,磷不存在这样的关系。沉积物中氮的早期成岩速率远高于磷,在沉积物海水界面附近氮约为磷的7.4倍。海水浮游生物生物量与沉积物中氮的早期成岩类型密切相关,在所研究的2004年秋季海水中,浮游动物生物量干重19mg/m3是沉积物中氮早期成岩类型转变的界限值,小于这一界限值,水体中的氮趋向于向沉积物中凝聚;大于19mg/m3,则沉积物中的氮趋向于向水体释放。     

九龙江口、厦门西海域磷的生物地球化学研究──Ⅲ.生物活动参与下的磷形态转化及磷循环估算

１９８７年３月～１９８８年１２月笔者于九龙江口、厦门西海域的调查研究结果表明，厦门西海域特殊的地理、水文环境、沉积物的高磷量、磷形态的快速转化是西海域初级生产力［５５５ｇ／（ｍ＾２·ａ）］比九龙江口区［１５９ｇ／（ｍ＾２·ａ）］高得多的主要原因。颗粒态磷（ＰＰ）、溶解态无机磷（ＤＩＰ）、溶解态有机磷（ＤＯＰ）等以生物为媒介发生了某种程度的形态转化，本文估算了九龙江水总磷（ＴＰ）的入海通量为７８７ｔ     

九龙江口、厦门西海域磷的生物地球化学研究——Ⅰ.水体中溶解态磷与颗粒态磷的含量、分布与转化

1987年3月至1988年12月笔者在九龙江口、厦门西海域调查了颗粒态磷(PP)、溶解无机磷(DIP)、溶解有机磷(DOP)、总磷(TP)及其他水化学要素.研究结果表明,九龙江水携带入海的磷大部分以颗粒态存在,DOP占有相当的比例.各种形态磷的分布有明显的区域性差异.在河水海水混合过程中,PP发生明显转移,在S=15～20水域,达最低值.悬浮颗粒物上吸附的磷在盐度增大时解吸是DIP随S增大而增大的主要原因.该海区生物必需的磷主要不是来自九龙江水的供给,而是从海区磷的再生、转化中得到补充.     

九龙江口、厦门西海域磷的生物地球化学研究——Ⅱ.表层沉积物中磷形态的分布及在再悬浮过程中的转化

本文根据１９８７年３月至１９８８年１２月九龙江口、厦门西海域调查资料、讨论表层沉积物中各种形态磷的分布特征以及在沉积与再悬浮过程中磷形态的转化。结果表明表层沉积物磷含量最高值处距悬浮颗粒物最大沉降速率处下游约５ｋｍ，磷在悬浮颗粒物上主要以颗粒态有机磷存在，在表层沉积物中主要以无机结合态磷存在，缺氧的沉积环境中可溶性磷自表层沉和只物上释放以及吸附在悬浮颗粒物上的磷的解吸作用，是该水域溶解态无机磷再生     

九龙江口、厦门西海域磷的生物地球化学研究──Ⅲ.生物活动参与下的磷形态转化及磷循环估算

１９８７年３月～１９８８年１２月笔者于九龙江口、厦门西海域的调查研究结果表明，厦门西海域特殊的地理、水文环境、沉积物的高磷量、磷形态的快速转化是西海域初级生产力［５５５ｇ／（ｍ２·ａ）］比九龙江口区［１５９ｇ／（ｍ２·ａ）］高得多的主要原因。颗粒态磷（ＰＰ）、溶解态无机磷（ＤＩＰ）、溶解态有机磷（ＤＯＰ）等以生物为媒介发生了某种程度的形态转化。本文估算了九龙江水总磷（ＴＰ）的入海通量为７８７ｔ／ａ，其中ＤＩＰ为６９．２ｔ／ａ，ＤＯＰ为１７０ｔ／ａ，ＰＰ为５４７ｔ／ａ；九龙江口和厦门西海域沉积物磷的年释放量估计为１６ｔ和１３ｔ．接初级生产力估算全调查海域消耗磷约为９８１ｔ／ａ，而生物活动参与下磷的再生和转化起重要的作用。     

九龙江口、厦门西海域磷的生物地球化学研究——Ⅱ.表层沉积物中磷形态的分布及在再悬浮过程中的转化

本文根据1987年3月至1988年12月九龙江口、厦门西海域调查资料,讨论表层沉积物中各种形态磷的分布特征以及在沉积与再悬浮过程中磷形态的转化。结果表明表层沉积物磷含量最高值处距悬浮颗粒物最大沉降速率处下游约5km。磷在悬浮颗粒物上主要以颗粒态有机磷存在,在表层沉积物中主要以无机结合态磷存在。缺氧的沉积环境中可溶性磷自表层沉积物上释放以及吸附在悬浮颗粒物上的磷的解吸作用,是该水域溶解态无机磷再生的两个主要来源。潮汐运动对磷的形态变化有影响。     

九龙江口、厦门西海域磷的生物地球化学研究——Ⅰ.水体中溶解态磷与颗粒态磷的含量、分布与转化

1987年3月至1988年12月笔者在九龙江口、厦门西海域调查了颗粒态磷(PP)、溶解无机磷(DIP)、溶解有机磷(DOP)、总磷(TP)及其他水化学要素。研究结果表明,九龙江水携带入海的磷大部分以颗粒态存在,DOP占有相当的比例。各种形态磷的分布有明显的区域性差异。在河水海水混合过程中,PP发生明显转移,在S=15～20水域,达最低值。悬浮颗粒物上吸附的磷在盐度增大时解吸是DIP随S增大而增大的主要原因。该海区生物必需的磷主要不是来自九龙江水的供给,而是从海区磷的再生、转化中得到补充。     

九龙江口和厦门西港海域若干重金属元素的生物地球化学特性

根据１９８７年３月至１９８８年１２月九龙江口，厦门西港海域的调查资料，初步探讨该海域Ｆｅ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｐｂ，Ｃｄ等重金属元素的生物地球化学特性，及其与磷的生物地球化学的关系。结果表明该海域重金属元素的分布主要受九龙江径流的影响。在河水与海水混合过程中，悬浮颗粒态重金属元素发生明显转移，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｚｎ等元素自悬浮颗粒物上解吸，Ｃｕ可能被吸附，颗粒态重金属元素与颗粒态磷呈良好     

九龙江口,厦门西海域无机氮与磷的关系

１９８７年３月至１９８８年１２月笔者在九龙江口，厦门西海域开发磷等营养要素的生物地球化学研究。本文着重讨论该海域水体氮磷比值的区域分布和季节变化及春与初级生产力的关系，以及无机氮对磷的地球化学循环的影响。     

南沙群岛海域溶解无机磷的分布

根据“八五”,“九五”国家科技专项南沙群岛海域综合科学考察的现场调查资料,对该海域的溶解无机磷（PO4^3- -P）分布进行了分析。结果表明,南沙群岛东南部海域的PO4^3- -P含量高于其它海区;PO4^3- -P随深度的增加而增加,变化速度在50-100m范围内最大;周日变化随季节及站点的不同而不同。南沙群岛海域PO4^3- -P含量分布是物理过程和生物过程共同作用的结果。     

胶州湾沉积物中氮与磷的来源及其生物地球化学特征

通过对比分析和相关分析对沉积物中氮、磷含量、OC∶TN、TN∶TP进行了研究,探讨了胶州湾沉积物中氮、磷的来源及其生物地球化学特征.研究表明,胶州湾表层沉积物中总氮、总磷的变化趋势一致,即从湾内到湾外含量依次降低,其中总氮依次为0.41、0.25、0.20mg/g,总磷的含量依次为0.29、0.24、0.22mg/g.在整个柱状样中总氮、总磷平均含量的变化也和表层基本一致,有机氮在大部分层次占总氮的50%-70%,无机磷所占总磷的比例一般大于60%.根据沉积物OC∶TN比、氮、磷的垂直分布可以判断湾内和湾口沉积物中的氮主要是陆源的,海洋自生的氮分别占28.9%和13.1%,湾外的氮主要是自生的,海洋自生的氮占62.1%.与氮相比,磷主要是陆源的,但在湾外海洋自生磷的比例明显高于湾内.悬浮颗粒物的组成也证明了湾内沉积物中氮、磷主要是陆源的.沉积物中OC∶TN值的垂直变化也反映了近年来胶州湾物质来源的变化特征,即河流来沙急剧减少,沿岸倾倒垃圾不断增多,后者已经取代前者成为胶州湾主要的沉积物来源.另外,沉积物中TN和TN∶TP的垂直变化也和近年来胶州湾水体中营养盐含量的变化相一致.胶州湾不同地区氮、磷的沉积通量相差很大,湾口的沉积通量最大,而湾外的沉积通量最小;在表层沉积物中,氮的矿化速率高于磷,有机磷的矿化速率大于无机磷,但有机氮的矿化速率并不一定大于无机氮.OC、pH、Eh、Es等环境因素影响氮、磷的矿化,但在不同海区影响程度并不相同.     

辽东湾氮、磷和COD环境容量的数值计算

一个原始方程海洋环流模式(POM)被用来模拟辽东湾环境动力场,同时用有限容积方法对描述氮、磷、COD等污染物输运过程的对流扩散方程进行离散,提高了计算精度和效率。通过对仙人岛海域四个采样点的实测浓度和相应点上的计算浓度的比较分析,并结合试验数据确立了适合辽东湾污染物浓度研究的降解系数;在此基础上进一步对各种污染物进行为期一年投放的数值实验,初步估算了各种污染物在辽东湾的保有容量、经过开边界的交换率以及非保守过程(磷、COD)的削减率。     

渤海沉积物-海水界面附近磷与硅的生物地球化学循环模式

现场模拟了渤海沉积物-海水界面磷、硅的交换通量,在此基础上提出了渤海磷、硅的生物地球化学循环模式,渤海的磷、硅主要来源于河流的输入和沉积物向海水的扩散提供,输出则是主要通过向黄海输送。计算结果表明,渤海每年沉积物向海水提供的磷、硅分别为102×106和190．6×106kg,分别占渤海磷、硅循环总量的86．4％和31．7％。说明沉积物-海水界面过程在渤海磷、硅循环中所起的作用是巨大的。     

甘油二醚膜类脂化合物的生物地球化学研究进展

甘油二醚膜类脂化合物相对其他类脂生物标志物而言,通常具有较特定的微生物来源及环境指示意义,目前国内外还未有相关的综述性报道。综述了该类型化合物的测试方法,古菌和细菌二醚的组成特征,重点评述了如产甲烷菌、甲烷氧化菌、嗜盐菌等古菌,以及硫酸盐还原菌、Aquificales及一些嗜热细菌,在极端环境(如冷泉、热泉、热液系统)研究中甘油二醚膜类脂化合物应用的进展和可能经历的生物地球化学过程。简要介绍了环境对甘油二醚膜类脂分布的影响,并对其及其他类脂生物标志物的应用前景和发展趋势进行了展望。     

厦门西海域水体的细菌动力学研究和环境容量评估

把通常用在废水生化处理的原理,引入海洋微生物生态研究,应用于环境容量评估.选择3个有关微生物生长和耗氧的动力学模型,通过现场调查和室内试验,确定动力学有关参数值进而估算环境容量.结果表明,若把海水BOD₅控制在3mg·dm^-3以下,则厦门西海域水体BOD₅的毛容量为37t·d^-1,现有生态系已经消耗毛容量的25%左右,故净容量为28t·d^-1,即该海域每天可接纳相当于28tBOD₅的生活污水.此外还发现,耗氧动力学常数K和体系的BOD₅浓度呈正相关,海域的总细菌数TB和BOD₅浓度的关系呈TB(10⁸dm^-3)=9.91×BOD₅(mg·dm^-3)+1.74(n=32,r=0.5441,p<0.01).     

硅的生物地球化学过程的研究动态

陆地物质不断地随河流等载体输入海洋 ,经过海洋几千万种的生物吸收后 ,一起随海洋生物沉降到海底 ,展现了物质从陆地到海底的迁移过程。为了研究这个动态过程 ,本文通过海洋中硅藻的特性和迁移 ,阐述了硅的生物地球化学过程。并与氮、磷进行比较分析 ,讨论了海洋中营养盐的限制和水华产生的原因 ,并认为海洋在生态系统中保持着营养盐和浮游植物的动态平衡。１海洋中硅藻是浮游植物的优势种浮游植物是水生环境中从无机到有机物质转换的主要承担者 ,即主要的初级生产者。它们的变化直接影响着食物链中其他各环节的变化。因此 ,研究浮游植物的…     

九龙江口生物可利用磷的行为与人海通量

于１９９５年３、５月在九江口进行两个航次的现场调查,研究不同形态磷的河口行为,并估算生物可利用磷的入海通量。结果表明,在Ｓ〈２０区域内,溶解活性磷（ＤＲＰ）的行为受控于“缓冲机制”,其含量在８－１０μｇ／ｄｍ＾３水平上下波动。颗粒磷中ＭｇＣｌ２可提取磷（ＭｇＣｌ２－Ｐ）含量随盐度增大而增大,并与叶绿素ａ以及悬浮物Ｆｅ、Ｍｎ、Ａｌ含量呈正相关关系。ＮａＯＨ／ＮａＣｌ可提取磷（ＮａＯＨ／ＮａＣｌ－Ｐ）     

流沙湾海域潮汐潮流的三维数值模拟和海域环境容量研究

将改进的干湿网格技术引入到POM模型中,通过坐标变换,合理安排计算区域,对流沙湾海域的三维潮流场进行了数值模拟.模拟结果与实测数据吻合较好.模拟结果表明:流沙湾海域属正规日潮,潮流运动是带有旋转流的往复流运动;涨潮历时大于落潮历时;落潮流速大于涨潮流速;余流较强,基本指向外港.采用垂向平均的水平二维对流扩散方程来模拟流沙湾污染物的浓度变化.结果表明:在Ⅱ类国家海水水质标准的要求下,流沙湾COD的环境容量约为906吨/年,交换率为78％;无机氮约为105吨/年,交换率为97％;活性磷酸盐约为11吨/年,交换率为97％.整个流沙湾海域水环境质量很好,海水自净能力强,对各种污染物的交换能力强.结合水质、水动力和容量计算结果,可以认为流沙湾海域水质属较贫营养类型,虽然较大的剩余环境容量是我们所希望的,然而结合具体养殖对象看,流沙湾海域低含量的氮、磷营养盐反而在一定程度上制约了流沙湾养殖业的健康发展.因此,环境管理不仅要考虑环境容量,还应结合具体海域使用特点进行合理规划,以促进海域生态健康发展.     

厦门西海域水质状况及其环境容量评估

由于厦门西海域独特的地理位置,周边城市规模扩大和经济发展,使得厦门西海域承受沉重的环境负载.本文根据厦门西海域功能特点,以及在对厦门西海域水质状况分析的基础上,分析了西海域对主要排海污染物的环境承载力.西海域无机氮和无机磷平均含量基本符合四类或超四类国家海水水质标准,西海域已无无机氮和无机磷承栽能力;西海域化学耗氧量、重金属(铜、铅、镉、汞和砷)和油类还存在相当的承载能力.