红树林湿地沉积物硫酸盐-甲烷界面分布特征及其影响因素研究

利用孔隙水化学和稳定同位素化学等方法分析珠江口红树林湿地沉积层孔隙水硫酸根(SO_4~(2-))、游离甲烷气体(CH_4)、总溶解无机碳(DIC)以及δ13CDIC的垂直剖面分布特征.结果显示,孔隙水SO_4~(2-)浓度自表至底呈线性梯度减小,至硫酸盐-甲烷界面(SMI)附近,硫酸盐几乎全部消耗,而CH_4浓度急剧增大,KC1、KC3、KC4、K17和K10等5个站位SMI深度分别为20、50、70、80、50 cm,SMI深度由红树林湿地林间向光滩逐渐增大.同时,孔隙水DIC浓度在该深度明显升高,沉积物发生强烈的甲烷厌氧氧化(AOM)作用.在AOM过程中,由于12CH_4氧化速率较13CH_4快,故引起沉积物孔隙水δ13CDIC偏轻.沉积层中的有机质含量及其活性高低是制约沉积物SMI分布深浅的关键因素,高含量的活性有机质可加速孔隙水SO_4~(2-)再矿化过程的消耗,使得通过AOM作用的SO_4~(2-)消耗通量相应增大.在微生物作用下,部分活性有机质被大量消耗,致使进入沉积物SO_4~(2-)还原带的活性有机质数量相应减少,从而引起部分SO_4~(2-)转为与CH_4发生反应促进AOM作用.     

夏季东、黄海沉积物中甲烷的分布和沉积物-水界面通量

沉积物释放是海洋环境中甲烷(CH_4)的重要来源。通过2013年7月和8月两个航次,对东、黄海泥质区沉积物中CH_4浓度的垂直分布和沉积物-水界面通量进行了研究。结果表明,除个别站位外,黄海沉积物(50 cm以浅)中CH_4的浓度变化范围在0.2～1.0μmol/L之间,长江口及浙闽沿岸附近的沉积物中CH_4浓度则要更高(1.0～2.0μmol/L),而东海东部海域沉积物中CH_4浓度波动范围为0.2～3.0μmol/L。总体来说,东、黄海沉积物中CH_4浓度偏低,这可能与观测到的高浓度硫酸盐(20 mmol/L)有关。通过整柱密室培养实验估算出东、黄海沉积物-水界面CH_4释放速率在0.64～2.12μmol/(m2·d)之间,东、黄海沉积物CH_4释放总量为6.7×108 mol/yr;但采用菲克定律估算的CH_4扩散通量则要比现场培养的结果低2～5倍,表明不同的方法在估算沉积物-水界面CH_4通量上还具有一定的不确定性。     

南海东北部硫酸盐还原-甲烷厌氧氧化界面——海底强烈甲烷渗溢的记录

南海东北部沉积物顶空气甲烷含量较高,海底存在明显的甲烷渗溢现象。该海域6个沉积物岩心的孔隙水硫酸盐浓度和顶空气甲烷含量随深度变化而变化,出现明显的硫酸盐-甲烷互相消耗区域,硫酸盐和甲烷浓度均急剧下降。HD109、HD170、HD196A、HD200、HD319和GC10等6个岩心的硫酸盐还原-甲烷厌氧氧化界面(SMI)分别位于704、911、728、636、888、792cm处,完全落入全球水合物区富甲烷环境的SMI深度范围之内。强烈的甲烷渗溢过程使得硫酸盐-甲烷互相消耗作用加剧,并形成浅的SMI。浅的SMI显示了东北部存在强烈的甲烷渗溢活动以及强烈的甲烷厌氧氧化作用,具有天然气水合物成藏的典型特征。     

夏季珠江口沉积物中营养盐剖面分布和界面交换通量

通过对夏季珠江口区域沉积物间隙水营养盐剖面分析,调查了营养盐含量分布和特征,探讨了有机物的降解特性、营养盐的底部通量估算和作用.结果表明,珠江口沉积物间隙水中营养盐以高含量铵盐为主要的存在形式,沉积物中有机物的降解反应主要在厌氧状态下进行,底部水体铵盐的增加来源于底部沉积物有机质的降解释放,而且对水体的营养盐循环有较大的贡献.     

南海北部陆坡沉积物硫酸盐-甲烷反应界面深度的空间变化及其对甲烷水合物赋存状态差异性的指示意义

海洋沉积物中的硫酸盐-甲烷反应界面（SMI）的深度变化能够指示下伏甲烷水合物的赋存状态。本文通过对南海北部陆坡天然气水合物潜在分布区沉积物间隙水化学和自生碳酸盐氧、碳同位素组成资料系统分析和对比,探讨了南海北部陆坡沉积物的SMI深度空间变化对下伏甲烷水合物的赋存状态的指示意义。结果表明,南海北部陆坡沉积物的SMI的深度呈现出从西南-东北变浅的趋势,这一趋势与自生碳酸盐的碳同位素组成揭示的甲烷释放量增大趋势有很好的对应关系,进而表明在南海北部陆坡从西南-东北甲烷水合物的埋藏深度变浅或者甲烷水合物的分解程度增大。     

海底冷泉区沉积物-水界面甲烷通量原位观测研究进展

海底沉积物-水界面作为冷泉跨圈层活动最关键的界面,近年来已成为冷泉区碳循环研究调查的重点目标。为准确获取海洋沉积物-水界面的流体通量,客观重建界面环境过程,评估环境效应,必须发展一整套精确、高效、科学的水下原位甲烷通量测量技术。综述了当前海洋冷泉区沉积物-水界面甲烷通量研究的意义与价值,详细介绍了多种较为成熟的海洋沉积物-水界面甲烷原位通量测试技术工作原理、使用方法和优缺点等,如测试游离气泡态甲烷通量的渗漏帐篷、声学反射、时序影像等技术方法,原位溶解态甲烷膜脱气技术的甲烷传感器、激光拉曼光谱测量方法等,同时对全球该领域已经调查的地区、研究现状和进展进行了详细的介绍。最后从技术层面对这一研究领域未来的发展方向和趋势进行展望,以期为未来国内海洋冷泉区沉积物-水界面甲烷通量原位观测研究提供思路与方向借鉴。     

珠江口淇澳岛海岸带沉积物中硫酸盐还原和不同形态硫的分布

对珠江口淇澳岛海岸带3个站位(QA-11,QA-9和QA-14)的沉积物中不同形态的还原硫(酸可挥发性硫,黄铁矿和有机硫)、总有机碳(TOC)和孔隙水中SO42-,甲烷浓度进行了测定,并且利用稳态扩散模型计算其中2个站位(QA-9和QA-14)硫酸盐还原通量[1.74和1.14 mmol/(m2.d)]和甲烷厌氧氧化通量[0.34和0.29 mmol/(m2.d)]。研究结果表明由于潮间带沉积物受到SO42-供给的限制,因此位于潮间带的QA-11站位硫酸盐还原带较浅(约16 cm);在潮下带的QA-9和QA-14站位,随离海岸距离和水深的增加,硫酸盐还原通量呈现减小的趋势,并且硫酸还原逐渐受到可利用活性有机质的限制;甲烷厌氧氧化对硫酸盐还原的贡献表现出增加的趋势,由19.2%增加至25.5%。三个站位沉积物中按不同形态还原硫含量由大到小列出,它们是有机硫(OS)、黄铁矿(DS)、酸可挥发性硫(AVS)。沉积物中AVS的空间分布与硫酸盐还原通量有正相关性。QA-11和QA-14站位的黄铁矿与AVS硫的含量比值大于3,分别为7.9和3.6,表明两个站位的黄铁矿形成可能受硫酸盐还原作用的控制;QA-9站位黄铁矿与AVS硫的含量比值为2.2,暗示AVS向黄铁矿转化受到可利用活性铁的限制。     

桑沟湾养殖海域营养盐和沉积物-水界面扩散通量研究

利用2006年4,7,11月和2007年1月4个航次对桑沟湾养殖海域的观测资料,分析了该海域营养盐分布、结构特征、主要控制过程以及沉积物-水界面扩散通量,结果表明,该海域的营养盐分布具有明显的季节变化,海水中NO3-,NO2-,PO43-,DOP,TDP和SiO32-浓度皆是秋季最高,而NH4+,DON,TDN浓度则为夏季最高;各种营养盐的最低值除DON外都出现在春季。春季湾内外海水交换不畅,再加上大型藻类海带等生长旺盛期的消耗,使营养盐浓度处于较低水平,在夏秋两季丰水期沿岸河流注入对该海域营养盐的影响较大,冬季无机营养盐浓度分布主要受沿岸流的影响。磷的结构变化较大,其中DOP百分含量在夏季最高,达到81%。从春季到秋季海水中TDN的结构变化从以DON为主转变成以DIN为主。硅和氮的原子比值全年变化不大,硅和氮和氮和磷原子比值春夏两季的高于秋冬季的。分析营养盐化学计量限制标准和浮游植物生长的最低阈值结果表明,磷是春夏两季桑沟湾浮游植物生长的限制性因素;春季硅浓度低于浮游植物生长的最低阀值,也是一个潜在的限制因素。计算结果显示桑沟湾沉积物释放的NH4+,SiO32-和PO43-对初级生产力的贡献较小,与其他浅海环境相比,桑沟湾沉积物-水界面的营养盐通量处于较低或中等水平。     

春季长江口崇明东滩沉积物-水界面营养盐交换过程研究

2005年3-5月,选取位于长江口崇明东滩的3个典型站点,对沉积物间隙水中营养盐剖面进行了观测;同时,通过模拟现场环境培养的方法测定了营养盐在沉积物-上覆水界面的交换通量.结果表明,间隙水中NH4+和SiO32-浓度比PO43-和NO2-+NO3-一般要高2-3个数量级.沉积物-水界面交换过程在春季表现为对NO3-和SiO32-的吸收,吸收的量在很大程度上取决于上覆水中这两种营养盐的浓度;由上覆水和表层间隙水浓度梯度所决定的分子扩散通量对实际交换通量的控制有限.对NO3-,分子扩散通量占交换通量的比例为到21%;对SiO32-,前者和后者的方向相反;对NH3+,较大的浓度梯度支持显著的释放通量,而在培养过程中并没有发现上覆水中NH4+浓度持续的增长.以上结果都说明其它因素,如浮游植物吸收、颗粒物吸附以及底栖动物扰动在更大程度上决定着崇明东滩沉积物-水界面营养盐的交换过程.     

海底水－沉积物界面系统中稀土元素的变化及配分特征

本文利用”大洋多金属结核调查“期间”海洋4“号调查船HY₄-871、881航次在东太平洋海盆取得的底层水、沉积物、间隙水及多金属结核样品,对比研究了稀土元素(REE)在海底水-沉积物界面系统不同物质相中的分布变化及配分特征。结果表明,在大洋氧化性沉积物间隙水中REE相对于底层水亏损。除Ce外,沉积物与多金属结核REE含量较为接近。底层水、沉积物、间隙水REE配分特征极为相似,都表现出中稀土相对于轻、重稀土的轻度分离和富集,Ce表现为负异常。多金属结核中中稀土也有类似的富集倾向,但Ce主要表现为正异常。随深度的增加,沉积物REE含量增加,但其配分模式不变。     

南海北部及珠江水体中Be同位素分布

在南海北部及珠江口水体中取样进行Be同位素分析,结果表明:从海向珠江水体中~(10)Be和~9Be浓度分别从1250at./g,和40PM增加到22060at./g及1120PM,其悬浮质中~(10)Be从小于0.3×10~7at./g到19.0±0.8×10~7at./g。~9Be在水中的垂直分布从底部向表层逐渐增加,悬浮质中~(10)Be则从底部到表层逐渐减小。本区域悬浮质中的~9Be,~(10)Be和Si不论在水平和垂直分布其特征都类似。     

长江口崇明东滩沉积物中生源硅的地球化学分布特征

对采集自长江口崇明东滩潮间带的沉积物柱状样进行了生源硅含量(BSi)测定。BSi的测定采用了7h的碱液连续提取法以校正样品中粘土矿物非生源硅的溶出对测定结果的影响。结果表明,与渤海和黄海沉积物类似,研究区域沉积物BSi含量也处在较低水平(<0.5Si%),沉积物中所含有的陆源粘土矿物也使SiO32?在间隙水中的浓度(<250μmol/L)远远低于纯BSi的溶解度。沉积物中含氮量以及N/BSi摩尔比等指标随深度呈现出降低的趋势,这反映了沉积物中的有机物在早期成岩过程中的降解,并且N比BSi降解得快。沉积物中δ15N值与含氮量、N/BSi摩尔比等指标都具有一定的正相关关系,显示在早期成岩过程中,与14N相比,15N更容易从有机物中释放出来。此外,在沉积物10—15cm深度处,发现含氮量、N/BSi比值等指标异常的变化,可能反映了修坝、台风等偶然事件对沉积过程的影响。     

南海深水海盆沉积物压实作用及影响因素

深水盆地沉积物的压实作用直接关系到沉积物本身的稳定性,沉积物压实不均衡可能引发严重的深水地质灾害,如海底滑坡、浅层气、浅水流等,同时对钻井工程也会造成严重影响,如出现井漏、井喷,甚至引发平台不稳定至坍塌。选取了南海深水盆地ODP184航次1144、1146、1148站位与IODP349航次U1431、U1432、U1433、U1435站位的测井数据进行分析,获得了南海深水盆地沉积物正常压实系数与沉积物组分、沉积速率、沉积物埋深等多个影响因素的关系,初步建立起南海深水盆地不同深度沉积物正常压实系数与初始孔隙度的变化规律。为今后研究南海深水盆地地质灾害,特别是超压地质灾害提供参考。     

南海北部珠江口盆地油气运聚成藏机制与特征

以油气藏形成的源储控制因素为核心和切入点,总结出珠江口盆地3种主要的油气运聚成藏机制,即古近系半地堑洼陷自源型油气成藏机制、三角洲砂岩—生物礁外源型油气成藏机制、深水扇系统外源型油气成藏机制。古近系半地堑洼陷自源型油气运聚成藏机制,其烃源供给系统与油气运聚系统均位于半地堑体系内部,具有自源型近距离原地运聚成藏的特点;三角洲砂岩—生物礁外源型油气成藏机制,其烃源供给主要来自三角洲—生物礁运聚成藏体系之外下伏的古近系半地堑烃源供给系统,因此,其纵向烃源断裂体系及构造脊砂体和不整合面构成的油气运聚系统为主要控制因素;处于盆地南部陆坡深水区的深水扇系统外源型油气运聚成藏机制,其烃源供给亦主要来自下伏的古近系地堑型烃源供给系统,且上渐新统海相烃源岩亦有贡献,而纵向烃源断裂体系与深水扇体系中良好储层共同构成的深水油气运聚系统,则是形成这种油气藏之关键所在。     

2006年6月长江口低氧区及邻近水域浮游植物

根据2006年6月2-11日在长江12低氧区及邻近水域(26°-34°N,121°-126°E)27个站位的调查,对长江口低氧区及邻近水域的浮游植物群落结构特征进行了相关研究.经Utermohl方法初步分析,共发现浮游植物130种,隶属4门57属.甲藻和硅藻是2006年6月长江口低氧区及邻近水域的主要浮游植物门类,其优势物种是:具齿原甲藻Prorocentrum dentatum(=Prorocentrum donghaiense)、米氏凯伦藻Karenia mikimotoi、尖刺伪菱形藻Pseudo-nitzschia pungens、柔弱伪菱形藻Pseudo-nitzschia delicatissima、锥状施克里普藻Scrippsiella trochoidea和具槽帕拉藻Paralia sulcata.调查区浮游植物物种以广温、广布型为主.本次调查海域浮游植物的细胞丰度介于0.0026×105-37.37×105个/dm3.平均值为1.47×105个/dm3;甲藻占浮游植物细胞丰度的比例最大,细胞丰度介于0.0002×105-32.01×105个/dm3,平均值为1.39×105个/dm3;其次为硅藻,细胞丰度介于0.0001×105-18.72×105个/dm3,平均值为0.52×105个/dm3.具齿原甲藻和米氏凯伦藻所占丰度比例分别达到45.81%和26.44%,优势度分别为0.30和0.18.具齿原甲藻细胞丰度最高值出现在调查海域北部3号站-20m水层,为3.19×106个/dm3;米氏凯伦藻细胞丰度最高值出现在调查海域西南部29号站表层,为1.71×106个/dm3.浮游植物细胞丰度在水体中的垂直分布为表层最大,随着水深增加而逐渐降低.根据浮游植物的表层分布和断面分布可以发现,细胞丰度高值主要集中在调查区的西南部和北部.东南部浮游植物细胞丰度较低.同时调查海域东南部浮游植物多样性指数和均匀度指数较高,近岸低氧区和中部区域则较低.调查区水体层化现象明显,表层水和底层水之间氧的交换变弱,有机碎屑和浮游植物大量繁殖后沉降分解可能导致了底层低氧区的形成.     

珠江磨刀门河口水位与海平面、上游流量的联合分布关系异变研究

河口的水位变化是径潮动力相互作用的结果,但近30年来,强人类活动对河口环境的影响已远超环境自我修复能力,导致水位发生异变。为研究这种变化,本文选取人类活动影响剧烈的珠江磨刀门河口作为研究区域,采用Copula方法定量分析在同一上下边界(上游流量和口外海平面)下由强人类活动引起的水位异变。结果表明:1)强人类活动后,河道地形下切显著,外海海平面对沿程各站水位的线性影响增强,上游马口流量对水位的线性影响减弱。2)强人类活动后甘竹至灯笼山站同概率水位事件明显降低;三灶海平面呈上升趋势;马口流量分布特性变化不明显。3)水位与海平面、流量的联合依赖关系发生明显改变,低水位与海平面关系的敏感度增加,而高水位与海平面关系的敏感度下降。低水位与流量关系的敏感度基本不变,而高水位与珠江流量关系的敏感度明显下降。4)强人类活动后各站水位变化幅度变窄,在相同概率海平面及流量驱动下,强人类活动后各站水位均有明显下降,水位与海平面、流量遭遇概率为0.1—0.9时,其月均水位下降幅度达0.01—1.24m。低海平面和低流量联合驱动下各站水位的下降幅度明显小于高海平面和高流量联合驱动下月均水位的变幅,而且上游站位的...     

鸭绿江河口地区沉积物的粒度变化及影响因素

通过对比鸭绿江河口不同地区柱状样的粒度参数及敏感组分变化规律,分析了河口不同地区沉积动力环境和沉积特征的差异;结合代表性柱状样的210Pb测年,分析了柱状样在不同时期自然和人类活动影响下的沉积特征变化。结果表明,西水道主要受潮流作用而含有泥沙互层,粒度参数变化小;西岸潮滩受潮流和波浪作用含有贝壳碎屑,并在顶部出现粗化层。近几十年来,鸭绿江河口地区沉积特征的变化主要由于人类活动对水沙入海通量的影响:1941年以前柱状样的波动沉积特征反映了河流山溪性特征;1941—1970(1980)年随水沙入海通量减少而呈现砂含量降低、粉砂增加的特征;1970(1980)—1990年由于水沙入海通量变化较小,而呈现沉积物组成和敏感组分保持稳定的特征;但1990年后随水沙入海通量的进一步降低,邻近河口区域的沉积物出现明显的粗化。     

南海南部粉红色 Globigerinoides ruber 冰期旋回及影响因素

对南海南部ODP1143站氧同位素11-5e期大约2ka分辨率的粉红色Globigerinoides ruber进行分析,发现其冰期／间冰期旋回与代表全球冰量的底栖有孔虫氧同位素(δ^18O)的变化相反,即在间冰期时含量低,而冰期时高,与其他海区的记录相反。海水表层温度和温跃层深度转换函数结果以及碎壳率的变化显示,在一定的温度背景下,温跃层深度的变化可能是控制粉红色G．ruber冰期旋回的主要因素,而这段时期南海南部溶解作用的影响则不明显。     

黄河口及邻近海域表层沉积物中锌的研究

作者于1984年夏季测定了黄河口及邻近海域表层沉积物中Zn、Fe、Mn、Cu及有机质的含量。结果表明:河口及近岸海域表层沉积物中Zn含量较高Zn与有机质、Fe、Mn、中值粒径呈正相关,相关系数为: γ_(Zn-Org)=0.704 γ_(Zn-Fe)=0.858 γ_(Zn-Mn)=0.802 γ_(Zn-Mdφ)=0.906 本文提出表层沉积物中Zn的地球化学形式、含量及其分布。在调查区表层沉积物中总锌平均含量为80.47mg/kg,其中可交换部分为0.48％,碳酸盐结合部分占5.16％,铁—锰氧化物结合部分占15.5％,有机物结合部分占9.15％,残渣部分为69.3％。     

东海沉积物间隙水中硅酸盐和硫酸盐“扩散-平流-反应”模式的研究

本文提出了东海沉积物间隙水中溶解硅酸盐和硫酸盐的“扩散-平流-反应”模式。研究结果表明,由于间隙水受到硅酸盐溶解、吸附和沉淀不同体系的控制,因而间隙水中的硅酸盐具有三种不同形式的垂直分布,并从模式中得到了上述反应的反应常数,其中E柱硅溶解的一级动力学反应常数为0.00l 42a~(-1)。首次发现了东海沉积物间隙水中硅酸盐指数下降的垂直分布规律,并从数学模式上进行了处理。本文还研完了由于有机质还原sO_4~(2-)而产生的硫酸盐指数下降垂直分布,提出其模式,结果表明,SO_4~(2-)还原最大速率发生在沉积物-水界面附近,每年可达lmmo1/dm~3。