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东海区域海洋学调查研究回顾

海洋科学进展 2024年第1期42卷 1-20页

作者：冉祥滨徐腾飞赵彬郭景松乔淑卿魏泽勋冷疏影自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 崂山实验室山东青岛266237 国家自然科学基金委员会地球科学部北京10085

由于近几十年来日益增强的人类活动影响,近海海洋环境较过去发生了巨大变化;科学认知近海海洋环境特征、变化和控制因素对于应对全球变化具有重要意义,是当前海洋学关注的重要议题。东海作为中国重要的海洋区域之一,存在独特的环流系统... 详细信息

由于近几十年来日益增强的人类活动影响,近海海洋环境较过去发生了巨大变化;科学认知近海海洋环境特征、变化和控制因素对于应对全球变化具有重要意义,是当前海洋学关注的重要议题。东海作为中国重要的海洋区域之一,存在独特的环流系统,孕育了大河口、上升流和黑潮三个代表性的生态系统,其海洋科学研究对于我国的海洋资源开发、环境保护和国家安全具有重要意义。本文通过对东海区域海洋学研究的现状进行综述,围绕海洋生物地球化学这一主线,重点总结了物理海洋学、海洋化学、海洋地质学和生物海洋学的相关研究进展,分析了目前存在的问题,并展望了未来的发展方向。研究表明,东海区域海洋环境受到人类活动和气候变化的深刻影响,呈现新的变化格局;长江径流输入、黑潮北上及其入侵陆架是东海三大生态系统格局形成的主要驱动力。除主要的环流结构外,穿刺锋面和跨陆架海流是连接东海内陆架和外陆架水体的主要动力过程,并促进了碳等重要生源物质的跨陆架输送。相关研究在海洋生态环境、应对气候变化、海洋灾害等方面取得了一定的成果,但仍面临着数据不足、研究领域不够广泛等挑战。东海海洋环境在时间和空间上变化均较大,且存在近岸富营养化、大河口低氧现象等主要环境问题,因此有必要加强东海区域海洋学的研究。未来,应鼓励自由探索研究,加强国内、国际合作,提高数据共享和技术创新能力,推动东海海洋研究迈向更高水平。

关键词：综述区域海洋学海洋调查东海

中国近海营养盐结构失衡与磷消耗问题及其生态环境效应的研究进展

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海洋科学 2023年第8期47卷 75-89页

作者：冉祥滨韦钦胜于志刚自然资源部第一海洋研究所海洋生态研究中心和自然资源部海洋生态环境科学与技术重点实验室山东青岛266061 中国海洋大学深海圈层与地球系统前沿科学中心和海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室山东青岛266100

近海的生态环境问题态势严峻。在机制上,普遍认为富营养化是导致近海环境恶化的主导因子,但实际上,营养盐的结构失衡对近海生态环境问题的产生可能起到了更重要的作用。目前关于营养盐结构失衡的主导因素和机制尚缺乏全面系统的研究。... 详细信息

近海的生态环境问题态势严峻。在机制上,普遍认为富营养化是导致近海环境恶化的主导因子,但实际上,营养盐的结构失衡对近海生态环境问题的产生可能起到了更重要的作用。目前关于营养盐结构失衡的主导因素和机制尚缺乏全面系统的研究。本文基于对已有数据和文献资料的整合分析发现,由于存在强烈的人类活动影响,中国近海营养盐结构失衡问题较过去更为突出,且可能引发潜在“磷消耗”问题,其影响在某种程度上较传统意义上的磷限制要强,并进而产生深远的生态环境效应。据此提出,今后相关的研究应该特别关注河流流域-近海环境变化和它们之间的内在关联,阐明控制近海营养盐浓度、形态、分布和结构的关键生物地球化学过程,量化近海氮与磷的滞留机制与效率,揭示浮游植物群落结构变化与营养盐结构失衡和磷消耗的耦合关系及其生态效应等,最终制定中国入海河流与近海氮磷协同控制的适应性管理措施。

关键词：近海生物地球化学过程环境变化关键过程营养盐结构失衡磷消耗

沿海地区气溶胶硅的组成、来源及其生态效应研究进展

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地球科学进展 2022年第6期37卷 563-574页

作者：张京宋照亮李强孙少波郝倩冉祥滨胡伟刘洪妍天津大学地球系统科学学院表层地球系统科学研究院天津300072 自然资源部第一海洋研究所海洋生态研究中心和自然资源部海洋生态环境科学与技术重点实验室山东青岛266061 安阳师范学院资源环境与旅游学院河南安阳455000

作为地壳中第二大元素,硅对土壤形成、陆生高等植物和水生浮游植物生长发育以及碳循环有着重要的影响。在气候变化加剧的背景下,硅生物地球化学循环研究变得格外重要。近年来关于陆地和海洋系统的硅循环研究相对成熟,而大气系统中的硅... 详细信息

作为地壳中第二大元素,硅对土壤形成、陆生高等植物和水生浮游植物生长发育以及碳循环有着重要的影响。在气候变化加剧的背景下,硅生物地球化学循环研究变得格外重要。近年来关于陆地和海洋系统的硅循环研究相对成熟,而大气系统中的硅研究明显缺乏。气溶胶是大气中的活跃组分和元素地球化学循环的重要载体。目前关于气溶胶中硅的组成、来源以及部分地区硅沉降负荷的重要程度的认识还不够,制约了对表层地球系统中硅循环的认知。基于当前国内外的研究成果,总结了气溶胶硅的组成及其与其他元素间的耦合关系,综述了新兴的硅同位素在大气颗粒物溯源方面的应用,分析了沿海地区硅长距离传输的生态效应以及硅纳米颗粒对公共健康的影响。总体来说,气溶胶中硅以无机硅为主,部分近海海域气溶胶硅的沉降对于浮游植物生长具有控制作用。未来需要针对气溶胶硅的产生和转化机理、硅沉降及其对生物地球化学循环关键过程的影响以及硅纳米颗粒的毒理效应等方面开展进一步研究。

关键词：气溶胶硅组成来源耦合关系生态效应

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不同溶解氧条件下沉积物-水体系磷循环

环境科学 2022年第12期43卷 5571-5584页

作者：刘笑天刘军王以斌刘珈铭吴文涛冯耀臧家业冉祥滨自然资源部第一海洋研究所海洋生态研究中心和自然资源部海洋生态环境科学与技术重点实验室青岛266061 青岛海洋科学与技术试点国家实验室青岛266237 中国海洋大学海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室青岛266100

磷是控制富营养化水平和水环境演变的关键元素.沉积物-间隙水体系是影响近海水体磷循环的主要界面,而上覆水溶解氧(DO)则是影响这一界面磷转化行为和界面通量的控制因子.针对近海环境特征,利用沉积物多管培养装置进行室内实验和动力学... 详细信息

磷是控制富营养化水平和水环境演变的关键元素.沉积物-间隙水体系是影响近海水体磷循环的主要界面,而上覆水溶解氧(DO)则是影响这一界面磷转化行为和界面通量的控制因子.针对近海环境特征,利用沉积物多管培养装置进行室内实验和动力学过程研究,探讨了DO变化对沉积物-间隙水体系磷的赋存形态、转化和释放的影响.结果表明,上覆水DO变化对沉积物-水界面溶解态活性磷酸盐(DRP)交换通量有显著的影响,低氧条件下沉积物具有较富氧和无氧更高的DRP交换通量;富氧条件下沉积物中总磷在表层富集量最高,具有较高的保存能力,低氧和无氧状态下沉积物对磷的保存能力降低;低氧条件下沉积物中铁结合磷的还原溶解和有机质的矿化是水体的主要磷源.在不同DO条件下,磷的转换呈现出差异化的特征,其中低氧状态下沉积物-水界面的变化和理想的早期成岩模式最为接近.可见,溶解氧对沉积物-间隙水体系磷的释放和转化有着显著的影响,是控制磷循环的重要因素.

关键词：磷溶解氧沉积物-水界面磷形态转化速率

长江颗粒(类)金属元素分布、来源和向海输送

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环境科学 2022年第12期43卷 5478-5490页

作者：刘珈铭吴文涛刘笑天刘军王昊臧家业张爱军冉祥滨自然资源部第一海洋研究所海洋生态研究中心自然资源部海洋生态环境科学与技术重点实验室青岛266061 青岛海洋科学与技术试点国家实验室青岛266237 中国海洋大学化学化工学院海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室青岛266100

基于对长江干流与主要支流丰水期的调查和下游一个水文年的综合观测,结合多元数理统计手段和历史观测数据,对悬浮颗粒物中元素的时空变化、控制因素和来源等进行了解析,探讨了流域自然和人为因素对元素输送的影响.结果表明,大多颗粒物... 详细信息

基于对长江干流与主要支流丰水期的调查和下游一个水文年的综合观测,结合多元数理统计手段和历史观测数据,对悬浮颗粒物中元素的时空变化、控制因素和来源等进行了解析,探讨了流域自然和人为因素对元素输送的影响.结果表明,大多颗粒物携带的元素在涪陵至宜昌河段存在下降趋势,这和三峡水库对颗粒物的滞留有关.多个元素在人口活动密集的下游地区出现高值,为人类活动和流域地质背景共同作用的结果.统计表明,硼(B)、钪(Sc)、镓(Ga)、锶(Sr)、钛(Ti)、锆(Zr)和铌(Nb)元素主要来源于岩石风化和土壤侵蚀等自然过程;锰(Mn)、铜(Cu)、锌(Zn)、镍(Ni)、钴(Co)、铅(Pb)、镉(Cd)和铬(Cr)元素主要受人类活动影响.尽管颗粒物中各元素入海通量差异大,但大多在丰水期的输送通量占全年的比例最高,且颗粒态元素的输送通量远高于溶解态.长江悬浮颗粒物中重金属元素含量在全球河流处于中等浓度水平.长江输沙量因筑坝发生了较大的变化,悬浮颗粒物中金属元素的输送源汇格局因此正在发生改变,并可能对河流和河口环境产生深远的影响.

关键词：长江悬浮颗粒物(SPM) 金属元素时空分布输送通量

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植硅体在河流硅输送中的作用

第四纪研究 2019年第1期39卷 67-75页

作者：冉祥滨王永吉国家海洋局第一海洋研究所海洋生态研究中心山东青岛266061 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室山东青岛266237 国家海洋局第一海洋研究所海洋沉积与环境地质国家海洋局重点实验室山东青岛266061

高等植物产生的植硅体是古气候和古环境研究的重要手段,也是陆地硅循环中重要的硅的储库;植硅体通过河流的跨区域输送在全球硅的生物地球化学循环中起着重要作用,是区域硅循环研究的重要载体,然而这方面的关注却很少。河流输送的生物硅... 详细信息

高等植物产生的植硅体是古气候和古环境研究的重要手段,也是陆地硅循环中重要的硅的储库;植硅体通过河流的跨区域输送在全球硅的生物地球化学循环中起着重要作用,是区域硅循环研究的重要载体,然而这方面的关注却很少。河流输送的生物硅大致分为自源和异源两种类别。"自源"生物硅主要包括河流水体本身自生浮游植物(主要是淡水硅藻)产生的硅质颗粒;"异源"生物硅主要由流域土壤的侵蚀输出到河流的植硅体所构成。流域地表过程是使得部分土壤中的植硅体进入河流的主要途径,并成为河流生物硅输送中重要的形式,这对河流-河口水循环体系的硅生物地球化学循环过程产生了重要的影响,但人们对河流输送的植硅体在硅循环中的作用的研究还不够。文章着眼于陆海相互作用研究,以河流中水体携带的植硅体为中心,总结了河流植硅体输送在地表水体硅循环系统中贡献的研究进展,分析了长江与黄河植硅体入海通量与河口行为及对近海海洋环境的影响。最后,对未来河流输送的植硅体参与硅循环研究可能需要加强的科学问题提出了建议。

关键词：植硅体硅循环河流硅输送

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典型枯水年长江干流硅的分布、输送与滞留

湖泊科学 2017年第3期29卷 740-752页

作者：冉祥滨刘军于志刚姚庆祯郭鸿博陈洪涛中国海洋大学海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室青岛266100 国家海洋局第一海洋研究所海洋生态研究中心青岛266061 天津环境监测中心天津300191

于特枯水情年对三峡水库溶解硅和长江干流自涪陵至河口段悬浮颗粒物、溶解硅、生物硅和叶绿素a浓度等进行调查.研究表明,在平水期和汛期末,长江干流水体溶解硅和生物硅浓度和通量在其上游受大坝"滞留"效应的影响呈现沿程降低的趋势,中... 详细信息

于特枯水情年对三峡水库溶解硅和长江干流自涪陵至河口段悬浮颗粒物、溶解硅、生物硅和叶绿素a浓度等进行调查.研究表明,在平水期和汛期末,长江干流水体溶解硅和生物硅浓度和通量在其上游受大坝"滞留"效应的影响呈现沿程降低的趋势,中、下游受"两湖"和汉江等的补充作用有明显升高.在枯水年,长江干流水体生物硅浓度占活性硅(溶解硅和生物硅之和)浓度的2%~5%,显著低于平水年的比例(13%),同时也低于世界河流的平均水平(16%).三峡水库在4-12月份减少溶解硅向下游的输送通量,而在1-3月份增加溶解硅的输送通量;水库在枯水年滞留了大约3%~6%的溶解硅.三峡水库内低的初级生产水平和高的生物硅再生速率是其难以对溶解硅形成有效滞留的主要因素.大坝下游会因清水下泄产生潜在的滞留效应,不过还需要更多的数据去量化.

关键词：三峡水库溶解硅生物硅滞留效应长江

黄渤海氮磷营养盐的分布、收支与生态环境效应

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中国环境科学 2016年第7期36卷 2115-2127页

作者：赵晨英臧家业刘军孙涛冉祥滨国家海洋局第一海洋研究所生态研究中心山东青岛266061 中国海洋大学海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室山东青岛266100

基于在黄渤海的综合调查结果,分析了水体和沉积物间隙水中溶解无机氮(DIN)和溶解无机磷(DIP)的分布;结合历史数据构建了黄渤海DIN和DIP的收支模型,并分析了陆源输入变化对研究区域生态环境的影响.结果表明,黄渤海DIN和DIP的含量受季节... 详细信息

基于在黄渤海的综合调查结果,分析了水体和沉积物间隙水中溶解无机氮(DIN)和溶解无机磷(DIP)的分布;结合历史数据构建了黄渤海DIN和DIP的收支模型,并分析了陆源输入变化对研究区域生态环境的影响.结果表明,黄渤海DIN和DIP的含量受季节、河流输入和沉积物界面扩散作用的影响,具有秋季高于春季和近岸高于离岸的时空分布特征.收支模型计算结果表明,底界面扩散是黄渤海水体DIN的主要来源,其次是大气、周边河流、地下水和东海的输入;黄渤海水体DIN的支出主要是通过沉积埋藏和反硝化.黄渤海水体DIP的来源主要是磷酸盐吸附解吸,占91%,底界面扩散和大气输入为其次,河流和地下水的输入贡献较小.DIP的支出主要是通过沉积埋藏和向东海的输出.黄渤海每年有11Gmol的氮在水体积累,并导致其浓度提高约0.6μmol/(L·a).近些年来陆地向黄渤海输入氮的持续增加,加剧了氮营养盐的积累,导致非硅藻类浮游植物比例以及赤潮发生频率和面积显著增加,同时还提高了水体初级生产力和海洋磷的埋藏量以及加剧了磷限制的趋势,并可能威胁生态系统的稳定.

关键词：黄渤海溶解无机氮溶解无机磷收支

南黄海-长江口海域溶解氧分布和低氧、酸化特征及其控制因素

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中国环境科学 2021年第3期41卷 1311-1324页

作者：吴林妮韦钦胜冉祥滨孙俊川王保栋自然资源部第一海洋研究所海洋生态环境科学与工程重点实验室山东青岛266061 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋生态与环境科学功能实验室山东青岛266237 青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能试验室山东青岛266237

基于2019年8月与11月所获取的2个航次的水文、化学和生物资料,重点研究了夏、秋季南黄海和长江口海域溶解氧(DO)分布的时空格局及其与水文动力状况和生物地球化学过程之间的关系,探讨了该海区低氧特征及其对酸化环境的指示.结果表明,研... 详细信息

基于2019年8月与11月所获取的2个航次的水文、化学和生物资料,重点研究了夏、秋季南黄海和长江口海域溶解氧(DO)分布的时空格局及其与水文动力状况和生物地球化学过程之间的关系,探讨了该海区低氧特征及其对酸化环境的指示.结果表明,研究海域内DO含量及分布与流场/水团格局具有良好的对应关系,其中夏季长江口外台湾暖流影响区具有低氧的特征,秋季则在黄海冷水团海域下底层存在一个DO低值区.在上升流影响下,夏季长江口海域的底层低氧水体可抬升至上层水体,低氧水体由长江口海域向东北方向扩展;夏季长江口外下层低氧水体的涌升、黄海冷水团区DO最大值层的抬升均与跃层的抬升趋势基本一致,不仅反应了上升流对DO垂向分布的影响,同时也指示了冷水团边界区和长江口外海域涌升流的存在.此外,夏季长江口外东北部离岸低盐水团区的生物地球化学过程也对局地底层低氧区的形成有重要贡献.在夏季的长江口海域和秋季的黄海冷水团海域存在水体酸化区,其中长江口的酸化区范围与低氧区总体相吻合,秋季黄海冷水团底层酸化区也与DO低值区和冷水团范围基本一致.本研究结果可为南黄海和长江口海域低氧和酸化等生态环境问题的改善提供理论指导.

关键词：溶解氧(DO) 低氧区酸化上升流黄海冷水团长江口