春季西北太平洋水体中甲烷和氧化亚氮的分布及海气交换通量

于2010年5—6月搭乘日本KH10-1航次,对西北太平洋两个不同深度站位甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)的垂直分布及海气交换通量进行了研究。结果显示:研究海域表层海水中CH4和N2O浓度分别为(2.55±0.22)nmol/L和(7.50±1.11)nmol/L,饱和度分别为126%和116%,均处于轻度过饱和状态。在垂直方向上,CH4浓度分布呈现次表层极大的特征,次表层以下CH4浓度随深度增加逐渐减小。CH4次表层极大值可能是由于细菌利用甲基化合物进行好氧产生和在悬浮颗粒物、浮游动物或其他海洋生物肠道内厌氧微环境产生的综合作用造成的。N2O浓度随深度的增加而增大,在跃层下部达到最大值,N2O与溶解氧的垂直分布呈镜像关系。水体中N2O主要通过硝化过程产生。利用LM86和W92公式计算得到CH4的海气交换通量分别为(0.76±0.57)μmol/(m2·d)和(1.57±0.67)μmol/(m2·d),N2O的海气交换通量分别为(1.96±0.24)μmol/(m2·d)和(3.08±0.38)μmol/(m2·d),因此西北太平洋是大气CH4和N2O的净源。     

春季东海溶存氧化亚氮的分布和海气交换通量

于2011年5至6月在东海采集不同深度海水样品,研究了其中溶存氧化亚氮(N2O)的分布并估算其海-气交换通量。结果表明,春季东海表层海水中溶存N2O浓度范围为6.31~11.88 nmol/L,平均值为(9.13±1.45)nmol/L;底层海水中N2O浓度范围为7.53~39.75 nmol/L,平均值为(13.71±7.76)nmol/L。随着深度的增加,N2O浓度逐渐升高。温度是影响春季东海N2O分布的主要因素,N2O浓度与温度呈负相关关系。长江冲淡水和黑潮水是东海N2O的重要来源。东海表层海水中N2O的饱和度范围为92.5%~139.3%,平均值为118.5%±10.3%,绝大多数站位都处于过饱和状态,因此,春季东海是大气N2O的净源。利用LM86公式和W92公式求得东海的海-气交换通量分别为(4.96±6.12)μmol/(m2·d)和(10.25±17.18)μmol/(m2·d),初步估算出东海年释放N2O通量约为0.061~0.127 Tg/a,占全球海洋释放总量的2.0%,远高于其所占的面积比0.2%。     

冬季九龙江河口表层水体N_2O分布特征及海气通量的初步研究

氧化亚氮（N2O）因其强温室效应和潜在的臭氧破坏作用备受关注.大量研究显示河口区域,特别是人为氮源输入影响严重的区域是N2O的重要源区.随着氮肥施用量的快速增加,中国大陆河口区域对全球N2O收支势必有较大的贡献.本文研究了2009年冬季九龙江口表层水N2O浓度的分布特征及其影响因素,并评估了其海气通量.研究结果显示,冬季九龙江河口表层水体N2O浓度从盐度低至0.3时的81.7±1.7 nmol/dm3下降至盐度为27.2时的14.1±0.2 nmol/dm3,相应盐度下其饱和度分别为754%和138%;九龙江河口为大气N2O的强源区.与NO3-N、NO2-N、NH4-N等营养盐浓度的分布特征相比较可推测,2009年冬季N2O在九龙江河口的混合过程中呈不保守状态,部分N2O可能通过海气混合过程从水体迁移出.N2O的海气通量呈由高盐处向低盐处递增的趋势,变化范围在3~94μmol/（m2.d）之间.     

胶州湾海底沉积物-海水界面磷酸盐交换速率和通量研究

根据交换速率连续函数计算法,应用实验室培养法测定了PO_4-P在胶州湾16个站位沉积物-海水界面上的交换速率。结果表明,PO_4-P的交换主要表现为由沉积物向水体的释放,其交换速率一般在 0.1～90 μmol·m~(-2)·d~(-1)范围内。根据 PO_4-P在不同类型沉积物-海水界面上的交换速率,估算出其在胶州湾海底沉积物-海水界面上的交换通量为 9.76×10~6mmol·d~(-1),仅占河流输入量的 24％,可提供浮游植物生长所需磷的 9％±3％。     

南海中部和北部上层海水中溶存甲烷浓度及海气交换通量*

根据2010年4—5月国家基金委南海多学科综合航次在南海中部和北部的调查资料,利用抽真空气相色谱法测定海水中溶存甲烷浓度,分析了该海区上层海水中溶存甲烷的浓度、饱和度及海气交换通量。南海中部和北部表层海水中溶存甲烷浓度范围为1.15—5.6nmol·L?1,平均值为2.2nmol·L?1,饱和度范围为59.7%—298.8%,59%站位的溶存甲烷处于过饱和状态。甲烷海气交换通量范围分别为?17.7—61.3μmol·m?2·d?1(根据 LM-86方程计算)和?27.9—119.6μmol·m?2·d?1(根据 W-92方程计算)。南海是大气中甲烷的来源之一,年甲烷辐射量估算值为2.7×10?2—4.0×10?2Tg·a?1。     

海湾区海水中的溶存甲烷：Ⅱ.浓度,海气交换通量

本文基于日本东京湾，伊势湾和浜名湖的调查资料，详细地比较了这３个海湾海水中的溶存甲烷浓度，饱和度，表层海水中，溶存甲烷浓度以滨名湖最高，达９５ｎｍｏｌ／ｄｍ＾３，伊势湾和东京湾相近，分别为４１ｎｍｏｌ／ｄｍ＾３和３７ｎｍｏｌ／ｄｍ＾３；其表层测定浓度是其平衡深度的１３－７８倍，并分别计算了这３个海湾中甲烷的海气交换通量；用平均值外推法得出全球海洋环境中总的甲烷海气交换通量为６．３Ｔｇ／ｇ。     

大亚湾海水中N2O的分布特征与通量的初步研究

2004年1月(冬季)和4月(春季)在大亚湾海域设置15个采样站,采集大气和海水样品,运用静态顶空气相色谱法测定了大气和海水中溶存N2O的浓度并对其分布特征和海-气通量进行了初步研究。结果显示,海水中N2O浓度范围在10.90—40.54 nmol.L-1,饱和度为122%—454%,处于过饱和状态;N2O浓度在湾的中部分布较为均匀,大鹏岙、核电站、范和港顶和澳头等受人类活动影响较大的沿岸浓度较高,最大值出现在龙歧河口。海-气通量为0.05—0.78μmol.(m2.d)-1。海水中N2O浓度与NH4 的含量之间有较为显著的正相关性,河口与核电站是N2O的排放源,说明人类活动影响了大亚湾海水中N2O的分布。     

桑沟湾溶存N2O的分布和海气交换通量的季节变化

于2006年4月至2007年1月对桑沟湾海域进行了4个航次的调查,采集表层海水样品,研究了该海域表层海水中溶解N_2O的分布特征及海气交换通量的季节变化,结果表明:桑沟湾表层海水中溶解N_2O浓度和饱和度存在一定的季节性变化,浓度表现为冬季最高而饱和度为夏季最高.利用Liss和Merlivat公式(LM86)以及Wanninkhof公式(W92)估算了该海湾海水中N_2O的年平均海-气交换通量,分别为0.2 μmol/(m~2·d)±0.1 μmol/(m~2·d)和1.5 μmol/(m~2·d)±1.0 μmol/(m~2·d).     

夏季渤海溶解甲烷的分布与通量研究

于2008-08-26—09-11对渤海海域进行了调查,采集了28个站位表、底层和部分站位中层海水样品,对溶解甲烷(CH4)浓度进行了测定。结果表明:夏季渤海各个站位表、底层海水中CH4的浓度和饱和度变化幅度较大,其中在秦皇岛沿岸海域出现高值,体现了人为活动的影响。表层海水中CH4的浓度和饱和度均低于底层的。估算出夏季渤海溶解CH4的海-气交换通量为(3.1±1.6)~(8.1±4.2)μmol/(m2.d)。渤海海域表、底层海水中CH4呈过饱和状态,是大气中CH4的净源。     

一种船载走航式海气甲烷交换通量测量系统设计与应用研究

海气界面交换是实现海洋和大气相互作用的重要途径,其通量代表海洋与大气之间的能量交换幅度。研究海气交换通量变化特征对监测海气界面碳循环过程、碳收支通量和全球气候变化具有重要意义。针对传统通量测量方法存在观测方式结合不足、样品转移损耗大、无法实时测量导致计算结果偏差较大等问题,并结合实际工作需求,本文设计了水气甲烷交换通量自动测量系统。该系统主要由采集模块、控制模块及辅助模块构成,在硬件层面上实现了船载海表大气及表层海水甲烷同步走航测量。基于C#、JavaScript语言对流式数据实时存储及通量计算过程进行了可视化编程,该系统实现了交换通量结果计算自动化,解决了海水—大气界面甲烷含量及交换通量的快速实时测量等核心问题。通过对海气通量自动测量系统海试,验证了该系统设计的可行性,为后续研究多尺度海气相互作用及全球气候变化提供了新的技术手段。     

Distributions, sources and atmospheric fluxes of nitrous oxide in Jiaozhou Bay

The distributions, sources and atmospheric fluxes of nitrous oxide (N₂O) in the seawater of Jiaozhou Bay were investigated during four surveys in 2003 to evaluate this area as a source of N₂O to the atmosphere. N₂O concentrations in both the surface and bottom waters of Jiaozhou Bay showed obvious variability with both seasons and tidal cycles. Atmospheric fluxes of N₂O in Jiaozhou Bay showed seasonal and spatial variations, with the highest values occurring in summer and the lowest in winter. The annual emission of N₂O from the bay was estimated to be 1.09 × 10⁶–2.23 × 10⁶ mol yr⁻¹. N₂O in the water column of Jiaozhou Bay was found to come from several external sources including riverine water, sewage water and groundwater input, among which the riverine input was dominant while the groundwater input was rather limited. The spatial variation in distribution and atmospheric fluxes of N₂O in Jiaozhou Bay was influenced by the input of polluted river waters and sewage effluent along the eastern coast, which highlights the effects of human impacts on N₂O emission rates.     

胶州湾海水中无机氮的分布与富营养化研究

根据2003年112月胶州湾海区12个航次海水无机氮等的调查资料,分析了该海域生态环境中无机氮的分布特征及时空变化,评价了水质的富营养化状况。结果表明,测区全年溶解无机氮的平均含量为17.70μmol／dm^3。在4个季节中,溶解无机氮以NO3-N的含量为最大,占58．2％,是氮主要存在形态,其中秋季含量最高,占溶解无机氮的64．74％。无机氮分布从东北部高含量区域向湾内及湾口方向呈逐步递减趋势。溶解无机磷的年平均含量为0．49μmol／dm^3,表层海水4个季节中N／P比平均为39．41,胶州湾海水中的磷相对于氮是匮乏的。据营养状态指数划分,胶州湾的东、北岸海域属富营养化区,夏、秋两季可能受到赤潮的严重威胁。     

冬季胶州湾及其周边河流中酚类环境激素的分布特征

分析青岛胶州湾及其临近河流中丁基酚、辛基酚、二氯酚和双酚A等环境激素的污染特征。结果表明,胶州湾水体中上述4种污染物的浓度分别为<1.2~28.0,<1.2~16.1,<2.7~9.5和<3.8~161.5ng/L;胶州湾沉积物中上述4种污染物的浓度分别为<1.0~1.4,<1.0~2.8,<0.8~1.6和<0.7~5.4ng/g。胶州湾内上述污染物均呈现东高西低的分布格局,说明湾内污染与沿岸工业分布和河流输入密切相关。胶州湾周围河流中上述污染物浓度远远高于湾内,其中墨水河污染最严重。文中同时讨论了酚类环境激素对当地生物的潜在危害。     

春、夏季长江口及邻近海域溶解甲烷的分布与释放通量

分别于2012年3和7月对长江口及其邻近海域进行了大面调查,测定了表、底层海水中溶解甲烷浓度,并对其海-气交换通量进行了估算。结果表明,春、夏季表层甲烷的平均浓度分别为(28.33±38.33)和(19.92±19.18)nmol·L-1,甲烷浓度从内河口向外海逐渐降低。长江口溶解甲烷浓度和饱和度有明显季节变化,其中春季内河口甲烷浓度和饱和度高于夏季,但外河口及邻近海域则相反,这主要是温度和长江冲淡水中甲烷浓度的季节差异造成的。该海域溶解甲烷的分布受陆源输入影响显著,夏季长江冲淡水影响范围较春季更广,但由于稀释效应夏季甲烷浓度低于春季。夏季沉积物的释放对河口区甲烷的贡献较春季更为明显。调查期间该海域溶解甲烷都处于过饱和状态,是大气甲烷的净源;根据W92公式初步估算出长江口及其邻近海区年释放CH4量约为8.81×108 mol·a-1,占全球海洋年释放量的0.08%,远高于其面积比0.01%,因此该海区是甲烷产生和释放的活跃海域。     

胶州湾内外海水中营养盐的分布

在综合调查的基础上,对１９９７ 年１０ 月胶州湾的营养盐分布作了较详尽的分析。湾内各营养盐硝酸氮、亚硝酸氮、氨氮、磷酸盐及硅酸盐的含量分别为２．７３～１４．７１、０．６１～３．２１、３．３１～３４．５５、０．２６～２．０５、４．４７～１５．８６μｍ ｏｌ／Ｌ,其中表层含量低于底层,湾内明显高于湾外,此次调查结果比往年略有提高。ＴＩＮ／Ｐ在２０～３０ 之间,表层平均为２６．３,底层平均为２５．４。并探讨营养盐分布的基本特征及影响因子,对胶州湾口的两个断面分析为研究胶州湾内外水团交换作了较好的基础工作。     

胶州湾鱼卵、仔鱼和稚鱼的分布

2003年1月-2004年1月在胶州湾海域逐月进行连续13个航次的调查,对胶州湾鱼卵、仔鱼和稚鱼的种类组成、丰度和主要种类的分布进行了研究。结果表明,采集到的鱼卵均为浮性鱼卵。鱼卵丰度最高值出现在8月(5.02粒/m3),次之为5月(4.97粒/m3)。共采集到仔、稚鱼10种,隶属9科10属,优势种为刺鱼叚虎鱼、斑鱼祭和玉筋鱼。根据出现的季节和出现时间的长短,将仔、稚鱼分为暖季类群、暖季短时类群和冷季类群三种类群。暖季类群较冷季类群占有明显的优势。暖季短时类群的种数、丰度和站位出现率都比较低。仔、稚鱼的丰度、种数的季节变化显著,最大值均出现在6月份,丰度是16.34尾/m3,种数为7种,与海水月平均温度的季节变化节律基本一致。     

Seasonal Study of Methane and Nitrous Oxide in the Coastal Waters of the Southern Baltic Sea

Atmospheric and dissolved methane (CH₄) and nitrous oxide (N₂O) were measured in the unique coastal ecosystem of theBoddenwaters, including the western Oder estuary, (southern Baltic Sea) during five campaigns between 1994 and 1997. The CH₄saturations, ranging from 105–15 500%, showed great spatial and temporal variability with maximum values in September and minimum values in December. The N₂O saturations were in the range of 91–312% with a maximum in March. Enhanced concentrations of both gases were observed only in the western Oder estuary near the mouth of the Peene River. Thus, we conclude that the distributions of CH₄and N₂O in the investigatedBoddenwaters are, directly or indirectly, linked to the Peene River runoff and not to the Oder River. Our estimate of the annual CH₄emissions from theBoddenwaters to the atmosphere indicates a significant contribution (c. 17%) to the overall CH₄emissions from the Baltic Sea. In contrast, theBoddenwaters represent only a small source for atmospheric N₂O.CH₄production rates estimated from sediment slurry experiments revealed a significant spatial variability and indicated that methanogenic activity was related to acetate consumption in the surface sediment layer. Sedimentary CH₄production might depend on different amounts of accumulation of organic material.     

胶州湾水域有机农药六六六分布及迁移

根据1979年的胶州湾水域调查资料,分析有机农药六六六（HCH）在胶州湾水域的分布、迁移和季节变化。分析结果表明,在一年中,胶州湾水域夏季HCH的污染严重,而春、秋季污染较轻。在时空分布上,春、夏、秋季整个胶州湾水域的HCH水平分布比较均匀,属于面污染源。HCH的表、底层含量都相近,水体的垂直分布均匀。整个胶州湾水域,春季HCH含量增加,夏季迭到高峰5．393～12．480μg／L,秋季降低到低值0．073～0．685μg／L,这与胶州湾的入湾河流的流量变化相一致。因此认为,农药HCH的使用导致胶州湾水域HCH含量的变化。