①阐明了渤、黄、东海与胶州湾沉积物中生物硅的埋藏效率与再生效率及其生态效应;给出了胶州湾与东海生物硅收支结果;②阐明了沉积物中低含量生物硅样品测定中的不确定性,这些工作弥补了粘土矿物干扰严重区域生物硅研究的不足,推动了相关领域的发展。③提出了颗粒态磷大部分在水柱中再生,沉积物中磷的埋藏效率高,维持了海水中低浓度磷水平。④较系统地研究了渤、黄、东海沉积物中生源要素再生通量及其对水体中营养盐收支的贡献,并建立了渤海营养盐的早期成岩模型。⑤在我国主要河口到陆架开展生源要素的动力学研究;定量评估了不同来源生源要素的贡献,建立了胶州湾、渤、黄海等海区营养盐的收支。⑥提出东、黄海大气沉降以湿沉降为主,与河流输入相比具有高氮特征。近5年来发表论文57篇,包括SCI收录19篇、EI收录4篇、被SCI论文他人引用172次。应邀在Science杂志联合发表文章,做特邀报告,为CREAMS工作组顾问委员会委员等
nutrients;nitrogen loss;nitrate reduction;ecological environmental chang;marginal sea
针对生源要素循环在生态系统的可持续发展中的重要作用,重点探讨了东黄海生源要素埋藏的关键过程及其组成与结构演变的沉积记录。利用国家自然科学基金委的共享航次并搭载其他项目航次在黄东海共进行了9个航次的调查。发表论文27篇(包括3篇已接受的),其中SCI论文 16篇。取得的主要认识有一、沉积物中氮的循环过程 通过溶解氧、NH+ 4和NO? 3的整柱培养交换通量以及沉积物15N受控培养实验,证实在黄东海沉积物中反硝化、厌氧铵氧化、异化硝酸盐还原为铵(DNRA)以及细胞内硝酸盐储存与释放等过程共同存在。DNRA的存在干扰了对反硝化和厌氧铵氧化的量化,通过对DNRA的影响加以量化,给出了准确定量反硝化和厌氧铵氧化在化合态氮移除中的各自贡献。对于硝酸盐异化还原,主要贡献为反硝化和厌氧铵氧化,最终以N2的形式被移除,而DNRA的贡献约为1/5左右。在黄海总的化合态氮移除速率为0-0.45 mmol N m-2 d-1,厌氧铵氧化占10-70%;在东海总的化合态氮的移除速率为0-0.89 mmol N m-2 d-1,比黄海略高,厌氧铵氧化占30%左右。黄东海每年被移除的氮不足以影响到矿化后无机氮的再利用,暗示着水体中的有机氮的矿化比较强烈以维持比较高的初级生产。存在的细胞内硝酸盐储存与释放线索也预示着更深一步研究黄东海底栖氮循环的必要性。二、沉积物中生源要素的分布及生态环境的演变历史 黄东海沉积物中磷的含量和分布特征多种因素的影响。在东海,随着离岸距离的增加,沉积物中TP的含量逐渐减小。可交换态磷、铁结合态磷、自生钙结合态磷分别占TP的1-5%、7-25%和14-24%,随深度变化不明显。有机磷占TP的 11-31%,是活性磷主要的埋藏汇,随深度增加而逐渐减小,反映了有机质的降解和成岩过程。碎屑磷占TP的35-65%,是主要存在形态,随深度增加变化不大,表明物质来源和沉积环境稳定。有机质降解和铁锰氧化物还原,使磷酸盐浓度随深度增加而增大。黄东海沉积物中生物硅含量呈区域性变化。黄海表层沉积物生物硅的溶解度为118.9-251.2μM,溶解速率常数为8.57-17.7 nmol/g?h,比溶解速率常数为0.13-1.72/年。 通过对沉积物中生源要素的分析,揭示了近几十年来随着人类活动的影响,东黄海生态环境发生了变化。