西太平洋Y3海山对营养盐的影响及其生态环境效应

作为大洋典型地貌特征的海山,其邻近的海洋生境并不被人熟知。依据2014年冬季对热带西太平洋Y3海山及其邻近海域的综合调查,首次探讨了该海山区海水中营养盐的分布特征及其与生态环境的耦合关系。结果表明Y3海山区是典型的热带寡营养海域。在50~125 m的深度,温跃层和高盐区双重作用对底部高浓度营养盐向上输送的阻碍,是导致真光层上部营养盐浓度较低的重要原因;同时,浮游植物和异养细菌的消耗也加剧了该区域营养盐的缺乏。Y3海山突出的地形地貌对营养盐的分布产生重要的影响,海山对流经的海流产生阻碍,形成上升流,使底部高浓度的营养盐突破温跃层和高盐区的阻碍向上输送,从而使海山周围营养盐的平均浓度高于远离海山的海域。相关性分析显示,Y3海山区真光层中营养盐浓度与温度、盐度、叶绿素a浓度和异养细菌丰度分别呈负相关、正相关、负相关(除NO₂-N外)和负相关关系。海山区特殊的营养盐分布及其与生态环境的耦合是其成为一种独特的大洋生态系统的重要因素。     

70年来中国化学海洋学研究的主要进展

我国的海洋化学工作者通过70年来，特别是近30年来的化学海洋学研究，实现了我国与世界先进水平进入同步发展的快车道，其显著的特点是:(1)化学海洋学研究从元素地球化学分布系统转向了以揭示深层次海洋生物地球化学过程为核心的研究；(2)化学海洋学研究实现了多领域、多视点的综合交叉研究；(3)更加关注了人为影响与自然变化共同作用下的海洋生态环境变化研究，对近海和海岸带而言，更加注重从海陆统筹一体化角度探析化学物质的分布迁移特征。本文从生源要素的海洋生物地球化学过程、微/痕量元素与同位素的海洋化学研究、生物过程作用下的化学海洋学过程等角度，重点总结归纳和分析了30年来我国海洋化学研究的重要进展和发展状况，以期对化学海洋学的进一步研究提供借鉴和启迪。     

中国典型水域磺胺类合成药物的环境生物地球化学特征

作为广谱抗菌的人工合成药物——磺胺类(SAs)是应用最早的一类人工合成抑菌剂之一,被广泛用于人类医疗、禽畜及水产养殖等。大量磺胺类药物的应用随代谢进入水环境中,对水生生态系统和人类健康产生重要影响并构成潜在风险,截至目前,这些影响和风险并未被探明。因此,对8种典型磺胺类合成药物在我国典型水环境中的分布特征进行了阐述,评估了它们对不同水生生物的生态毒性及生态风险,并诠释了它们在生物体内的代谢及其在生态系统中的降解途径。结果表明,不同水环境中磺胺类合成药物的浓度分布差异显著,磺胺甲恶唑和磺胺嘧啶分别在水体及沉积物中的浓度和污染程度最高;水体藻类是磺胺类合成药物最敏感的水生物种,其次是甲壳类和鱼类,磺胺甲恶唑对水生生态系统构成高风险;磺胺类合成药物进入体内后被代谢成不同的产物,与母体合成药物一同进入水环境中经历降解过程;生物降解是水生生态系统中磺胺类合成药物去除的主要途径,不同种细菌、真菌及藻类均可降解磺胺类合成药物。在以后的研究中,应当进一步加强磺胺类合成药物对水生生物的慢性毒性以及合成药物混合毒性的研究,明晰水环境磺胺类合成药物的分布-代谢-传输-效应的综合过程,探析磺胺类合成药物在水生...     

台湾以东黑潮沉积物中的生源要素对近千年来气候环境变化的响应

基于台湾以东黑潮主流系沉积物中碳、氮、磷等生源要素指标的变化，在沉积物年代学的基础上，探讨了近千年来气候环境变化在黑潮沉积物中的历史记录。结果表明，近千年来台湾以东、琉球岛弧南侧斜坡的黑潮主流区平均沉积速率可达34.2 cm/ka，据其变化可大致分成的3个沉积阶段，与中世纪暖期、小冰期和现代暖期的划分基本一致。沉积物中碳以无机碳为主，总无机碳（TIC）的含量从1850年开始逐渐增大并伴随剧烈波动，恰好与大气CO₂水平的快速升高相对应；总有机碳（TOC）含量的变化则与东亚夏季风强度的变化关系密切，在夏季风较弱的小冰期其含量明显高于夏季风较强的中世纪暖期和现代暖期，这是由于较弱的夏季风有利于亚洲大陆风尘的产生和向海输送，从而促进了研究海域的初级生产力。1850年以来，沉积物中的C∶N∶P逐渐从低于转变为高于Redfield比，反映了上层水体营养盐结构从氮缺乏到氮充足的转变，这与近现代以来急剧增加的全球氮排放密切相关。总体来说，黑潮主流系沉积物中的生源要素指标，明确记录和响应了近千年来的气候环境变化，尤其是近150多年以来不断加剧的人类活动所造成的气候环境剧变。     

2020年秋季渤海的健康状况与海域开发利用建议

为获取渤海最新的健康状况,文章基于新构建的以海洋生态环境自身状态为内核、以人类社会经济学指标为外核的“双核”评价体系,对渤海2020年秋季的海洋健康状况进行综合评价。内核评价结果显示,2020年秋季渤海的水体环境和沉积环境整体较为健康,仅中心区域水质略差,而海洋生物群落的健康状况一般,整个研究区域仅58.9%的区域评级为“优”,因此该海域总的内核评级为“良”;以分别代表海洋第一、二、三产业的海洋渔业、海洋油气业和海洋交通运输业作为外核指标的评价结果显示,渤海的外核得分为0.95。因此,所调查的渤海中西部海域海洋生态环境健康状况的“双核”评价结果为“良+0.95”,表明该区域的海洋生态环境目前整体上处于较健康的状态,但人类对渤海海洋资源环境的开发力度接近饱和,且局部海区的生态环境健康状况已经出现了恶化,需要对该海区进行密切监测。建议通过优化产业结构和提升开发技术等方式,尽可能降低经济开发活动对海洋生态环境的影响,以实现渤海海洋资源环境的可持续利用。     

胶州湾沉积物-海水界面溶解无机氮的迁移特征及其影响因素解析

采用实验室培养法,在原位温度和溶氧条件下,研究了夏、冬季胶州湾沉积物-海水界面溶解无机氮(DIN)的迁移特征。结果表明,夏、冬季胶州湾沉积物-海水界面DIN主要以NO_3-N和NH_4-N的形态进行交换,夏季胶州湾沉积物表现为水体DIN的源,其交换通量为1.64×10~9 mmol/d,可以提供维持初级生产力所需氮的39.3%;而冬季沉积物表现为DIN的汇,其交换通量为–2.12×10~8 mmol/d。利用相关分析和主成分回归分析,研究界面不同形态DIN交换速率和底层环境因子的关系,结果表明,夏季胶州湾沉积物-海水界面DIN的交换主要受沉积物中有机质的矿化、底栖藻类的同化作用和扩散过程共同调控,而冬季则主要受内源有机质的矿化、底栖藻类的同化作用、吸附-解吸和扩散过程共同调控。     

胶州湾沉积物-海水界面硅的交换速率及其影响因素探讨

采用实验室培养法在原位温度和溶氧条件下测定了胶州湾沉积物-海水界面硅的交换速率,并探讨了相关环境因子对界面交换速率的影响机制。结果表明,胶州湾沉积物-海水界面硅的交换表现为从沉积物向水体释放,其交换速率在947~4 889 μmol/（m2·d）范围内,平均速率为1 819 μmol/（m2·d）。表层沉积物中叶绿素a（Chl a）和总有机碳（TOC）是影响胶州湾沉积物-海水界面硅交换速率的主要环境因子,同时表层沉积物的含水率（φ）、生源硅（BSi）和粘土含量以及间隙水中溶解硅酸盐（DSi）对沉积物-海水界面硅的交换也有重要影响。由此可推知,胶州湾沉积物-海水界面硅的交换速率主要受生物活动和溶解-扩散双重过程调控,而表层沉积物粒度与底层水体中DSi对胶州湾硅的释放影响较小。     

大洋海山及其生态环境特征研究进展

海山作为深海大洋独特地貌,尽管其研究可追溯到100多年前,但对大洋海山的形成、地质特征、动力学特性、生态环境等方面了解甚少。随着人们认识海洋程度的提升,特别是回声探测、无人潜水器和卫星技术等技术的应用,对大洋海山的系统探索已取得了前所未有的进展,大洋海山研究已成为当代人们所渴求探索的领域之一。本文对大洋海山的研究历程、分类、生物群落特征、水文环境特征以及维持海山区高生物量的机制进行了总结。目前全球海山主要有两种分类方式,其分类一是基于构造特征,可将海山分为板块内海山、大洋中脊海山和岛弧海山;二是基于山顶到海表面的距离,可将海山分为浅海山、中等深度海山和深海山。海山为生物提供了独特的栖息地,形成了高生物量、高生物多样性和高生物独有性等三种主要的生物群落特征,使海山成为世界海洋渔业的重点海域和生态环境研究的热点区域之一。海山突出的地形对大洋环流造成阻隔,因而在海山周围形成了其独特的水文环境,其中海山环流和上升流是其两种典型代表,这些独特的水文环境特征对生物群落的组成和分布具有重要影响。海山区的高生物量主要通过上升流输送、地形诱捕和海流水平输送三种机制维持,三种机制对支撑海山生态系统的物质循环和能量流动至关重要。     

黄河口新生湿地沉积物放射性核素及其对 沉积过程变化指示作用解析

为探讨放射性核素对沉积速率、沉积环境变化以及重大环境历史事件的指示作用,本文首次报道了用HPGeγ谱仪测定黄河口新生湿地柱状沉积物中6种放射性核素活度的结果,并根据137Cs的垂直分布估算了沉积速率,探讨了放射性核素与有机质的关系及其垂直变化与沉积过程变化的对应关系。结果表明,黄河口新生湿地柱状沉积物中6种放射性核素的平均比活度分别为40K(687.33±54.59)Bq/kg、137Cs(8.60±1.35)Bq/kg、226Ra(29.96±4.23)Bq/kg、228Ra(69.96±6.63)Bq/kg、228Th(45.35±4.58)Bq/kg和238U(60.52±15.37)Bq/kg,与其他区域相比,黄河口新生湿地137Cs、238U含量偏高。除137Cs外,其他5种核素均与TOC呈显著正相关,表明有机质有利于核素在沉积物中的保留。137Cs的垂直分布与黄河口净造陆速率的年际变化具有一致性,据此估算获得近20年该区域平均沉积速率为2.8cm/a,其中河口湿地形成初期沉积速率较高,而后逐渐减小并保持相对稳定。放射性核素比活度的垂直变化可反映沉积过程中黄河断流、黄河调沙以及大的洪水等重大环境事件,可以作为指示沉积变化特征的重要指标。     

近40年来对南海化学海洋学研究的新认知

作为西太平洋最大的边缘海, 南海在全球海洋和海洋学研究中占有重要地位。近40年来, 南海的化学海洋学研究取得了大量系统的新发现、新认识, 提出了不少新的理论观点, 对全球海洋学的发展进步做出了重要贡献。研究发现了南海次表层存在以海水亚硝酸盐为代表的生态环境参数极值现象, 不同参数水层深度范围不同, 由此形成的跃层生态系统有着与其他生态系统显著不同的特点。从系统研究获知, 南海碳循环过程十分复杂, 生物作用下的生物泵过程以及碳源汇区域和季节变化巨大, 南海碳源汇在不同的区域不同的时间的性质和强度迥异, 全年尺度上总体表现为大气二氧化碳的弱源。南海北部的珠江口邻近海域和深海盆的生态环境特征与化学物质循环和陆架边缘海、珊瑚礁等密切相关, 但又与陆架边缘海、珊瑚礁等显著不同, 表现为珠江口底层存在缺氧现象, 珠江口海域是一个以缺氧为特征的生态脆弱区。在系统认识南沙珊瑚礁生态系统物质循环快速、生物过程控制着化学物质的垂直转移的基础上, 提出了维持珊瑚礁生态系统高生产力的新机制——“拟流网理论”。对南海沉积物化学的系统研究认识到, 沉积物-水体化学物质循环有密切的耦合关系, 南海珊瑚礁或沉积岩心化学物质分布变化可反演其历史变化, 如南海冰期表层海水古生产力为间冰期的1.6倍; 晚中新世南海南部发生了一次“生物勃发事件”, 其生产力主要受季风和陆源营养物质输入量影响; 东北季风与西南季风在不同区域其影响程度不同等。40年来南海化学海洋学研究的这些新发现和新认识对系统揭示南海的海洋学过程奠定了强有力的基础, 未来南海化学海洋学研究也必将为南海资源环境的可持续利用提供科学支撑。