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渤黄海溶解态钼的非保守行为及与氮循环的耦合

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渤黄海溶解态钼的非保守行为及与氮循环的耦合

作者：范津奇中国科学院大学(中国科学院海洋研究所)

学位级别：硕士

钼（Mo）在海洋生物活动中起着重要的作用,Mo作为固氮酶和硝酸盐还原酶的辅助因子,在生物固氮和硝酸盐还原的氮循环过程中发挥着关键作用。目前渤黄海中溶解态Mo行为特征及与生物固氮和硝酸盐还原过程的耦合作用仍不清楚。本论文聚焦渤... 详细信息

钼（Mo）在海洋生物活动中起着重要的作用,Mo作为固氮酶和硝酸盐还原酶的辅助因子,在生物固氮和硝酸盐还原的氮循环过程中发挥着关键作用。目前渤黄海中溶解态Mo行为特征及与生物固氮和硝酸盐还原过程的耦合作用仍不清楚。本论文聚焦渤黄海溶解态和颗粒态Mo的行为特征及与氮循环的耦合关系,系统研究了秋季和夏季渤黄海海水中溶解态和颗粒态Mo的含量水平、行为特征和时空分布格局,及与盐度、溶解氧（DO）和Chl-a的耦合关系,解析了渤黄海溶解态Mo的非保守行为特征及其非生物和生物影响因素;研究了溶解态Mo浓度与无机氮盐、固氮速率及固氮菌和硝酸盐还原菌相对丰度在空间分布上的对应关系,探清了渤黄海溶解态Mo与微生物固氮和硝酸盐还原过程的耦合关系。同时,通过外海原位海水和人工海水添加钼酸盐的培养实验,进一步揭示了溶解态Mo对近海微生物固氮和硝酸盐还原的潜在调控作用。获得以下主要结论:1.系统研究了渤黄海海水溶解态和颗粒态Mo的时空分布格局、行为特征及影响因素。秋季和夏季溶解态和颗粒态Mo空间分布存在差异;秋季渤黄海溶解态Mo仅在水平分布上表现为非保守行为,而夏季在水平和垂直方向上均表现为非保守行为,其主要受河流输入、颗粒物吸附、氧化还原条件、生物利用等因素控制。渤黄海溶解态和颗粒态Mo的分布存在空间和季节差异。秋季和夏季溶解态Mo的浓度范围分别为36.4-125.0 nmol L和55.9-131.6 nmol L,大部分站位浓度都明显偏离了理论稀释曲线,表明溶解态Mo具有非保守行为特征,其主要受河流输入、颗粒物吸附、氧化还原条件、生物利用等因素控制。颗粒物吸附和生物利用对秋季和夏季溶解态Mo非保守行为的影响作用具有相似性。溶解态Mo和溶解态Mn浓度的空间分布相似,而颗粒态Mo高值与溶解态Mo低值相对应,表明秋季和夏季颗粒物,特别是Mn O相通过吸附作用去除水体溶解态Mo。表层海水中溶解态Mo浓度与Chl-a浓度呈负相关,表明生物吸收也对溶解态Mo的去除起到了重要作用。估算的秋季初级生产藻类对溶解态Mo的消耗水平(20nmol L)明显大于夏季(10 nmol L),说明溶解态Mo在季节尺度上的含量和分布差异可能是受到藻华爆发与消退的影响。河流输入对秋季和夏季溶解态Mo非保守行为的影响却存在差异。秋季,溶解态Mo在渤黄海多处出现高达40-50 nmol L的显著损耗,特别是黄河口附近海域溶解态Mo浓度存在显著低值,这是受淡水稀释影响的结果。夏季,最高溶解态Mo浓度最大值出现在黄河入海口和黄海的西部沿岸海域,这些沿岸区域可能受到了来自工业区或人类生活区中的陆源输入对溶解态Mo的补充。此外,在黄海冷水团,氧化还原条件对水体Mo的行为特征也存在显著影响。黄海底层海水中DO浓度与溶解态Mo的浓度显著正相关,这也表明了较高的DO含量有利于沉积物中的Mo向底层海水的释放与转移,而较低的DO含量则削弱了这一过程。2.揭示了渤黄海溶解态Mo浓度与无机氮盐、固氮速率及固氮菌和硝酸盐还原菌丰度在空间分布上的对应关系,探清了渤黄海溶解态Mo与微生物固氮和硝酸盐还原过程的耦合关系。渤黄海溶解态Mo对固氮菌和硝酸盐还原菌生长及生物固氮和硝酸盐还原过程存在一定的促进作用,硝酸盐还原过程比生物固氮过程会消耗更多的溶解态Mo。渤黄海中溶解态Mo与亚硝酸盐浓度、蓝藻相对丰度、固氮速率、固氮菌和硝酸盐还原菌相对丰度具有较好的耦合关系。秋季,高溶解态Mo浓度对于与较低的亚硝酸盐浓度,二者存在显著负相关,表明溶解态Mo可能参与了这一区域的硝酸盐还原过程。南黄海北部的36°N断面水体中蓝藻相对丰度和固氮速率最高,此处溶解态Mo浓度也出现了最高值,二者高值相对应。表明Mo可能促进了该区域的微生物固氮过程。渤黄海海水中具有硝酸盐还原功能的细菌相对丰度是具有固氮功能的细菌相对丰度的10倍以上,说明渤黄海中溶解态Mo对硝酸盐还原过程的影响或调控作用大于对生物固氮的影响或调控作用。渤黄海溶解态Mo对微生物固氮过程的影响在夏季更显著。夏季,渤黄海溶解态Mo浓度与固氮速率呈显著正相关,且表层海水中的固氮速率明显高于秋季,特别是渤海中的固氮速率和溶解态Mo浓度均显著高于秋季,表明渤黄海溶解态Mo对生物固氮存在促进作用,这种作用在夏季更显著。与秋季相似,夏季渤黄海溶解态Mo浓度与具有硝酸盐还原功能的细菌相对丰度呈显著负相关,说明夏季溶解态Mo也参与了渤黄海中的硝酸盐还原过程并被消耗。3.结合外海原位海水和人工海水添加钼酸盐培养实验,进一步揭示了溶解态Mo对近海微生物固氮和硝酸盐还原的潜在调控作用。结果表明,添加低浓度和高浓度的钼酸盐均促进了生物固氮和硝酸盐还原过程;海洋水体中无机氮盐和溶解态Mo充足时,硝酸盐还原菌比固氮菌的竞争力更强,但当无机氮盐和溶解态Mo浓度均较低时,固氮菌会优先利用水体中的溶解态Mo进

关键词：溶解态Mo 非保守行为生物固氮硝酸盐还原渤黄海

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黄河口无机碳输运行为研究

黄河口无机碳输运行为研究

作者：王晓亮中国海洋大学

学位级别：硕士

本课题来源于973“中国典型河口通量研究”。论文根据国内外对河口咸淡水混合区域水体中碱度、无机碳的研究现状,采用目前国际上公认的对海水无机碳测定的先进方法,于2003年9月、2004年4月、2004年9月在黄河口及其邻近海域设立站位,针... 详细信息

本课题来源于973“中国典型河口通量研究”。论文根据国内外对河口咸淡水混合区域水体中碱度、无机碳的研究现状,采用目前国际上公认的对海水无机碳测定的先进方法,于2003年9月、2004年4月、2004年9月在黄河口及其邻近海域设立站位,针对无机碳、碱度等参数在咸淡水混合过程中的变化特征,以及引起无机碳、碱度变化的各种因素进行了深入、系统的研究。得到的主要结果如下: 1、2004年春季TSS和盐度之间呈负相关关系,在河口0～15的低盐区,悬浮物含量随咸淡水混合迅速下降到200mg/L以下,变化比较剧烈;盐度大于15以后,悬浮物含量变化不大,基本维持在100～200mg/L之间。颗粒无机碳百分含量与TSS之间具有非常好的正相关关系,表明在河口区咸淡水混合的初始阶段,颗粒无机碳的变化与TSS的变化是同步的。碱度、溶解无机碳与盐度明显呈负相关关系,而且在小于5的低盐度区域,碱度和溶解无机碳明显“亏损”;而在盐度为8～20的中盐度区域,碱度和溶解无机碳却又表现出“盈余”。 2、大洪水期间:水体TSS分布总体趋势是底层最高,中层次之,表层最小,黄河口以南高浑浊度水体的外侧沉积梯度大。从河口向外海,水体中PIC%呈明显的递减趋势,且西高东低,南高北低。从河口向外海延伸方向上,表、中、底层水体的DIC分布呈现降低趋势,总体趋势是:淡水影响的区域表层>中层>底层。悬浮物含量与盐度之间呈负相关关系,PIC%与TSS之间呈良好的二次曲线关系:当TSS大于50～60mg/L时,PIC%降低;当TSS小于50～60mg/L时,PIC%略微增加。受黄河水量影响,在咸淡水混合过程中pH与盐度之间呈正相关。 3、小北干流调沙期间:在东经119.31°附近,存在一个低盐、低TSS的淡水区域:盐度小于10,TSS低于50mg/L,导致黄河口咸淡水混合过程中悬浮物含量与盐度之间呈正相关关系,即TSS随盐度增大而增大。由于受小北干流

关键词：碱度无机碳非保守行为黄河口

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长江口及其邻近海域溶解无机碳的分布与转化

海洋科学进展 2021年第4期39卷 557-569页

作者：马琳明玥高磊河口海岸学国家重点实验室上海200241 华东师范大学河口海岸科学研究院上海200241

为研究长江口海域溶解碳的生物地球化学行为,对2019年3月(冬)及7月(夏)长江口及其邻近海域调查航次采集的溶解无机碳(DIC)和溶解有机碳(DOC)样品进行测定。DIC浓度呈现底层显著高于表层,冬季显著高于夏季的分布特征;DOC浓度则是表层显... 详细信息

为研究长江口海域溶解碳的生物地球化学行为,对2019年3月(冬)及7月(夏)长江口及其邻近海域调查航次采集的溶解无机碳(DIC)和溶解有机碳(DOC)样品进行测定。DIC浓度呈现底层显著高于表层,冬季显著高于夏季的分布特征;DOC浓度则是表层显著高于底层,近岸含量高和外海含量低的空间分布特征。结合与盐度相关性的研究发现,DIC与盐度虽存在显著正相关关系,但当盐度保守性回归拟合曲线现象,说明DIC在盐淡水混合区域存在非保守性“添加”或“移除”的可能。利用相同盐度斑块化分析方法进一步对DIC非保守行为进行识别,同时提出DIC和DOC之间存在相互作用的可能性,并对其影响因素展开分析。我们发现二者间的转化与河流输入、盐淡水混合、浮游植物活动、微生物活动及沉积物再悬浮等各种因素相关。由于河口区生物地球化学过程较为复杂,这些影响因素还受控于不同时期水体的环境条件,需要结合更多化学参数进行深入分析。

关键词：长江口溶解无机碳(DIC) 溶解有机碳(DOC) 非保守行为

九龙江口枯水期溶解有机物的组成及其生物可利用性

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海洋通报 2022年第2期41卷 179-188页

作者：何碧烟欧光南陈能汪曾燕婷高春柏林慧萍方珊珊集美大学港口与海岸工程学院福建厦门361021 集美大学海洋食品与生物工程学院福建厦门361021 厦门大学生态环境学院福建省海陆界面生态环境重点实验室福建厦门361102

为了深入了解河口溶解有机物 (DOM) 的生物地球化学循环过程,基于现场调查,结合实验室受控培养,研究了枯水期九龙江口 DOM 的组成及其生物可利用性,探讨了枯水期 DOM 各组分的生物可利用性的空间差异及其影响因素。结果表明,九龙江口溶... 详细信息

为了深入了解河口溶解有机物 (DOM) 的生物地球化学循环过程,基于现场调查,结合实验室受控培养,研究了枯水期九龙江口 DOM 的组成及其生物可利用性,探讨了枯水期 DOM 各组分的生物可利用性的空间差异及其影响因素。结果表明,九龙江口溶解有机碳 (DOC)、总糖 (TCHO) 的浓度和 DOM 的紫外吸收系数 (a;) 总体上表现出上游高、下游低的分布特征。生物可利用溶解有机碳 (BDOC) 的含量 (以 DOC 占比表示) 在 6.0%~20.2%之间,其浓度与盐度呈显著负相关,与 DOC 和 TCHO 呈显著正相关,说明河流输入的 DOC 是九龙江口 BDOC 的重要来源,DOM 中的活性组分糖类对 BDOC 有重要的贡献。DOC 浓度与盐度呈显著负相关,在河口混合过程中基本呈现保守行为,与此相反,DOM 的组分却呈不保守混合。TCHO 组分在河口低盐度区存在一定程度的去除,而 a;和 SUVA;在中盐度区存在明显的添加,说明 DOC 的表观保守混合行为是因为同时存在 DOM 活性组分的去除和惰性组分的添加。DOM 组分分析表明微生物降解、颗粒有机物的解吸作用显著改变了九龙江口 DOM 的分子组成。

关键词：溶解有机物糖类生物可利用性非保守行为九龙江口

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胶州湾海水中硼的研究

中国海洋大学学报（自然科学版） 1999年第S1期32卷 72-76页

作者：张爱滨陈国华姜晓波张一纯齐春惠褚金芳青岛海洋大学青岛266003

首次实验研究胶州湾海水中的硼，胶州湾表层海水中硼的浓度为３．２４～３．８７ｍｇｋｇ－１，Ｂ／Ｃｉ比值为０．１８１～０．２１５，平均值为０．２０４ ±．０．００９。Ｂ／Ｓ比值为０．１００～０．１２０，平均值为... 详细信息

首次实验研究胶州湾海水中的硼，胶州湾表层海水中硼的浓度为３．２４～３．８７ｍｇｋｇ－１，Ｂ／Ｃｉ比值为０．１８１～０．２１５，平均值为０．２０４ ±．０．００９。Ｂ／Ｓ比值为０．１００～０．１２０，平均值为０．１１３ ±０．００５。湾内硼的分布，低值区在李村河口沧口湾附近，而在湾的东西两侧、东北角及湾口区域海水中硼浓度则较高。湾内海水中的硼主要靠湾外海潮输入。因湾内无常年径流流入，盐度分布变化小，硼浓度随盐度及氯度变化不明显。相对于北黄海水，胶州湾海水硼平均迁出量８．６５％，胶州湾海水中的硼表现为非保守性质。

关键词：胶州湾硼海水非保守行为