本書內(nèi)容基于大量現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查資料并結(jié)合有針對(duì)性的實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，闡述了近海海域溶解無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)鹽、溶解氧（DO）和有機(jī)碳的生物地球化學(xué)特征，探討了該海域夏季底層海水低氧酸化形成機(jī)制，評(píng)估了大規(guī)模海灣扇貝養(yǎng)殖對(duì)海洋環(huán)境的影響機(jī)制，豐富了對(duì)于人類活動(dòng)影響下近岸海域生源要素生物地球化學(xué)過(guò)程的認(rèn)識(shí)。
生源要素碳、氮、磷、硅和氧是海洋中物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的基本要素，在海洋生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。我國(guó)作為世界海洋經(jīng)濟(jì)大國(guó)，多年來(lái)海水養(yǎng)殖的規(guī)模和產(chǎn)量均位居世界首位。扇貝作為重要的海洋養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)貝類，在我國(guó)的漁業(yè)養(yǎng)殖中占有重要地位。近些年，隨著氣候變化和海水養(yǎng)殖等人類活動(dòng)影響的加劇，養(yǎng)馬島附近海域出現(xiàn)了一系列環(huán)境問(wèn)題，如水體缺氧酸化、赤潮頻發(fā)等，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅，給海洋經(jīng)濟(jì)帶來(lái)巨大損失。如何保證這個(gè)"藍(lán)色糧倉(cāng)"的可持續(xù)產(chǎn)出，已引起人們的極大關(guān)注。研究該海域生源要素的地球化學(xué)循環(huán)及其主控因素對(duì)于了解區(qū)域物質(zhì)循環(huán)過(guò)程和生態(tài)狀況，有針對(duì)性的制定環(huán)境保護(hù)措施，具有重要的科學(xué)和現(xiàn)實(shí)意義。
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中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)(A類)""美麗中國(guó)"生態(tài)文明科技工程專項(xiàng)"的子課題"近海典型環(huán)境災(zāi)害監(jiān)測(cè)評(píng)估與防控示范
目錄
第1章 海水中溶解無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)鹽分布特征及其主要影響因素1
1.1 材料與方法1
1.1.1 樣品采集與分析1
1.1.2 海水營(yíng)養(yǎng)狀況評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)2
1.1.3 營(yíng)養(yǎng)鹽收支計(jì)算3
1.2 水體中溫度、鹽度、Chl a和DO的分布特征4
1.2.1 季節(jié)變化特征4
1.2.2 水平分布特征5
1.3 水體中溶解無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)鹽分布特征7
1.3.1 季節(jié)變化特征7
1.3.2 水平分布特征10
1.3.3 斷面分布特征15
1.4 海水富營(yíng)養(yǎng)化狀況17
1.5 控制海水中溶解無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)鹽時(shí)空分布的關(guān)鍵過(guò)程分析19
1.5.1 河流及污水輸入19
1.5.2 大氣沉降22
1.5.3 與鄰近海域水體交換22
1.5.4 浮游植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽利用及轉(zhuǎn)化23
1.5.5 微生物活動(dòng)與營(yíng)養(yǎng)鹽再生24
1.5.6 扇貝養(yǎng)殖活動(dòng)對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽的影響25
1.5.7 沉積物-海水界面交換26
1.5.8 養(yǎng)馬島附近海域營(yíng)養(yǎng)鹽收支26
1.6 本章小結(jié)26
第2章 海水中溶解氧的分布特征及其主要影響因素28
2.1 材料與方法28
2.1.1 樣品采集與分析28
2.1.2 室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)29
2.1.3 海-氣界面O2通量估算30
2.2 水文狀況以及DO的時(shí)空分布特征30
2.3 驅(qū)動(dòng)海水中DO變化的主要機(jī)制38
2.3.1 溫度38
2.3.2 鹽度40
2.3.3 海-氣界面O2交換41
2.3.4 初級(jí)生產(chǎn)41
2.3.5 微生物呼吸41
2.3.6 扇貝呼吸耗氧42
2.4 海水DO的收支43
2.5 本章小結(jié)44
第3章 海水中碳酸鹽體系的分布特征及其主要影響因素46
3.1 材料與方法46
3.1.1 樣品采集與分析46
3.1.2 扇貝呼吸和鈣化過(guò)程的實(shí)驗(yàn)研究47
3.1.3 海-氣界面CO2通量估算48
3.1.4 海水中碳酸鹽體系的一維模型構(gòu)建48
3.2 水文狀況以及碳酸鹽體系的時(shí)空變化特征49
3.3 影響碳酸鹽體系的物理過(guò)程分析54
3.3.1 溫度54
3.3.2 混合效應(yīng)54
3.4 影響碳酸鹽體系的生物地球化學(xué)過(guò)程分析56
3.4.1 初級(jí)生產(chǎn)56
3.4.2 生物呼吸作用58
3.4.3 扇貝養(yǎng)殖活動(dòng)59
3.5 一維模型揭示碳酸鹽體系的控制過(guò)程61
3.6 大規(guī)模養(yǎng)殖扇貝可能會(huì)加速沿海酸化進(jìn)程62
3.7 本章小結(jié)64
第4章 海水中溶解有色有機(jī)物的分布特征及其主要影響因素65
4.1 材料與方法65
4.1.1 樣品采集65
4.1.2 樣品分析65
4.2 夏季海水中DOM的時(shí)空分布特征66
4.2.1 DOC濃度和CDOM吸收光譜特征66
4.2.2 CDOM熒光光譜特征70
4.2.3 吸收和熒光光譜指數(shù)72
4.3 夏季海水DOM時(shí)空變化的關(guān)鍵過(guò)程分析73
4.3.1 DOM的組成變化73
4.3.2 吸收和熒光光譜指數(shù)所指示的DOM來(lái)源75
4.3.3 養(yǎng)馬島附近海域海水中DOM的影響因素76
4.4 本章小結(jié)83
第5章 海灣扇貝養(yǎng)殖對(duì)水體DOM的影響84
5.1 材料與方法84
5.1.1 樣品采集及分析84
5.1.2 海灣扇貝培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)84
5.2 扇貝養(yǎng)殖區(qū)和非養(yǎng)殖區(qū)結(jié)果對(duì)比85
5.2.1 主要環(huán)境參數(shù)85
5.2.2 DOM濃度和光學(xué)性質(zhì)85
5.3 影響因素分析88
5.3.1 環(huán)境因素的影響88
5.3.2 扇貝養(yǎng)殖的影響93
5.4 本章小結(jié)99
第6章 表層沉積物有機(jī)質(zhì)的時(shí)空分布及來(lái)源100
6.1 材料與方法100
6.1.1 樣品采集100
6.1.2 樣品分析100
6.2 水環(huán)境狀況101
6.3 TOC和TN含量及粒度組成特征102
6.4 有機(jī)質(zhì)來(lái)源分析106
6.4.1 基于TOC/TN的有機(jī)質(zhì)來(lái)源分析106
6.4.2 基于δ13C和δ15N的有機(jī)質(zhì)來(lái)源分析109
6.4.3 陸地輸入與海洋自生對(duì)沉積物有機(jī)碳的貢獻(xiàn)110
6.5 影響因素分析110
6.6 本章小結(jié)115
第7章 表層沉積物中磷的地球化學(xué)特征116
7.1 材料與方法116
7.1.1 樣品的采集與分析116
7.1.2 室內(nèi)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)117
7.2 底層海水及間隙水環(huán)境特征118
7.3 粒度組成特征及CaCO3和TOC的含量118
7.4 總磷含量與形態(tài)分布122
7.5 低氧和扇貝養(yǎng)殖的影響分析123
7.5.1 低氧對(duì)沉積物P的影響123
7.5.2 扇貝養(yǎng)殖對(duì)沉積物中P循環(huán)的影響129
7.5.3 沉積物P的埋藏與收支130
7.6 本章小結(jié)131
第8章 沉積物-海水界面營(yíng)養(yǎng)鹽交換通量132
8.1 材料與方法132
8.1.1 樣品采集及預(yù)處理132
8.1.2 沉積物培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)132
8.1.3 沉積物-海水界面交換通量計(jì)算方法134
8.1.4 樣品測(cè)定134
8.2 模擬原位條件下營(yíng)養(yǎng)鹽的交換通量及影響因素分析135
8.2.1 交換通量135
8.2.2 影響因素分析138
8.3 溫度和溶解氧對(duì)沉積物-海水界面營(yíng)養(yǎng)鹽交換通量的影響152
8.3.1 溫度對(duì)DIN交換通量的影響152
8.3.2 DO濃度對(duì)DIN交換通量的影響155
8.3.3 溫度對(duì)DIP交換通量的影響157
8.3.4 DO濃度對(duì)DIP交換通量的影響158
8.3.5 溫度對(duì)DSi交換通量的影響159
8.3.6 DO濃度對(duì)DSi交換通量的影響160
8.4 本章小結(jié)161
第9章 大氣營(yíng)養(yǎng)鹽沉降特征及生態(tài)效應(yīng)163
9.1 材料與方法164
9.1.1 研究區(qū)域164
9.1.2 采樣站位和采樣過(guò)程164
9.1.3 樣品分析165
9.1.4 大氣質(zhì)量參數(shù)及氣團(tuán)后向軌跡分析167
9.1.5 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)學(xué)分析167
9.2 TSP與降水中營(yíng)養(yǎng)鹽濃度及組成特征168
9.2.1 TSP中營(yíng)養(yǎng)鹽濃度及組成特征168
9.2.2 降水中營(yíng)養(yǎng)鹽濃度及組成特征173
9.3 TSP與降水中營(yíng)養(yǎng)鹽來(lái)源解析180
9.3.1 TSP中營(yíng)養(yǎng)鹽來(lái)源解析180
9.3.2 降水中營(yíng)養(yǎng)鹽來(lái)源解析182
9.4 大氣營(yíng)養(yǎng)鹽干濕沉降通量特征185
9.5 大氣營(yíng)養(yǎng)鹽沉降對(duì)近海水體的生態(tài)效應(yīng)192
9.5.1 大氣沉降對(duì)水體無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)鹽收支的貢獻(xiàn)192
9.5.2 大氣沉降對(duì)水體氮磷比失衡的影響193
9.5.3 大氣沉降對(duì)水體新生產(chǎn)力的影響195
9.6 本章小結(jié)197
第10章 大氣水溶性有機(jī)質(zhì)沉降特征及生態(tài)效應(yīng)199
10.1 材料與方法201
10.1.1 采樣站位和采樣過(guò)程201
10.1.2 理化性質(zhì)分析201
10.1.3 光譜分析201
10.1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)學(xué)分析203
10.2 TSP與降水中DOM濃度的變化特征203
10.2.1 TSP中DOM濃度變化特征203
10.2.2 降水中DOM濃度變化特征208
10.3 TSP與降水中DOM的光學(xué)性質(zhì)變化特征216
10.3.1 TSP中DOM的光學(xué)性質(zhì)變化特征216
10.3.2 降水中DOM的光學(xué)性質(zhì)變化特征220
10.4 大氣DOC干濕沉降通量特征224
10.5 大氣DOM沉降對(duì)近海水體的生態(tài)效應(yīng)227
10.5.1 大氣沉降對(duì)于水體DOM儲(chǔ)量的貢獻(xiàn)227
10.5.2 大氣沉降對(duì)于水體次級(jí)生產(chǎn)力的影響227
10.5.3 大氣沉降對(duì)于水體缺氧的影響228
10.6 本章小結(jié)229
第11章 大氣顆粒有機(jī)質(zhì)沉降特征及生態(tài)效應(yīng)231
11.1 材料與方法233
11.1.1 采樣站位和采樣過(guò)程233
11.1.2 理化性質(zhì)及穩(wěn)定同位素特征分析233
11.1.3 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)學(xué)分析234
11.2 TOC和TN濃度的時(shí)間變化規(guī)律235
11.3 TOC和TN的穩(wěn)定同位素特征239
11.4 大氣TSP、TOC和TN的來(lái)源特征分析244
11.5 POC的干濕沉降特征247
11.5.1 POC的干沉降特征247
11.5.2 POC的濕沉降特征250
11.6 大氣沉降對(duì)近海有機(jī)碳循環(huán)及夏季海水缺氧的影響254
11.6.1 大氣沉降對(duì)表層海水顆粒碳循環(huán)的影響254
11.6.2 大氣沉降對(duì)研究區(qū)域碳循環(huán)及夏季缺氧的貢獻(xiàn)257
11.7 本章小結(jié)258
參考文獻(xiàn)260
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