渤海中南部沉积物中生源要素的分布特征

李玲伟, 刘素美, 周召千, 鲁 超

（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）

渤海中南部沉积物中生源要素的分布特征

李玲伟, 刘素美, 周召千, 鲁 超

（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）

从化学结合形式出发, 对渤海中南部海区沉积物中OC、N、P、BSi等生源要素的含量进行调查分析, 讨论了各生源要素的分布及其影响因素。结果表明: 受陆源输入的影响, 表层沉积物中各形态氮、磷及有机碳均呈现“近岸高, 远岸低”的分布趋势, 生物硅的含量分布则与海区浮游硅藻的分布趋势相一致; 可交换态氮是总氮中较活跃的部分, 占总氮的比例约为 3.7%; 固定态铵是总氮的主要组成部分, 约占总氮的 38.4%, 其主要与有机质含量及黏土矿物组成有关; 渤海表层沉积物中 OC/BSi、ON/BSi以及OP/BSi的比值分别为2.38、0.19、0.03, 低于Redfield比值, 说明有机质优先于生物硅分解; OC/ON平均值在6.0～14.0之间, 判断渤海沉积物中有机质受陆源输入和海洋自生共同影响; 其中,有机碳主要以陆源输入为主, 而有机氮在沉积物表层主要以陆源输入为主, 在沉积物下层则主要来源于海洋自生。

有机碳; 氮; 磷; 硅; 沉积物; 渤海

生源要素（碳、氮、磷、硅等）的循环是海洋生物地球化学研究的核心内容, 是全球变化研究的重要组成部分[1,2]。海洋沉积物作为海水中碳、氮、磷、硅重要的“源”和“汇”, 其中各生源要素的含量分布对了解海区沉积环境以及物质来源有重要意义[3～5]。

渤海作为我国唯一的内海, 是典型的半封闭浅海, 通过渤海海峡与黄海相通, 总面积7.7×1010m2,平均水深 18.7 m, 其中 26%的海区水深低于 10 m,周围有黄河、海河、滦河、辽河等大量河流的输入。近年来, 随着工农业的迅速发展, 渤海近岸海域污染严重, 水质恶化, 生物资源衰退, 赤潮频繁发生[6]。沉积物作为水体中碳、氮、磷、硅的重要归宿, 必然对此有所响应。本文选取渤海表层及柱状沉积物样品,从化学结合形式出发分析探讨其中各生源要素的分布特征、影响因素及其成岩过程。

1 材料与方法

1.1 样品采集

本研究所使用的沉积物样品, 取自渤海1998年（98BH）和1999年（99BH）中德合作项目调查航次, 其中表层沉积物样品取自1998年调查航次, 柱状沉积物样品分别取自1998年G2站和1999年A2、E3站,具体采样站位见图1。表层沉积物样品利用箱式采泥器采集, 封存于干净的塑料袋中, 迅速冷冻; 柱状沉积物样品利用箱式采泥器采集后, 插入有机玻璃管,进行现场切割, 分装于干净的塑料袋中, 冷冻保存。采集的样品带回实验室后, 于烘箱内60oC干燥72 h以上, 然后用玛瑙研钵研磨, 封存于洁净干燥的塑料袋内, 待测。1

图1 采样站位Fig. 1 Sample stations

1.2 分析方法

采用国际上广泛应用的分析方法测定不同形态生源要素的含量。从化学结合形式出发, 以总氮、有机氮、无机氮（包括可交换态氮和固定态铵）三种形式来研究沉积物中的氮。其中, Nfix采用Silva-Bremner的 HF提取法[7], 用次溴酸钠氧化法（手工）测定提取液中的NH4-N, 可交换态的氮用0.5mol/L的KCL（液固比为 500:1）溶液进行提取, 提取液中的 NH4-N和NO3-N的浓度用Skalar营养盐自动分析仪进行测定。由于沉积物中可交换态NO2--N的含量很低, 其浓度可忽略[7]。总氮（TN）采用Vario EL III元素分析仪进行测定; 总氮减去无机氮所得的差值为有机氮（ON）的含量, 即: ON=TN−Nfix−NH4+ex−NO3-ex。总氮及无机氮测定的精密度均小于3%。

沉积物中磷含量的测定采用 Aspila的方法[8],无机磷（IP）用1mol/L的HCL连续提取16 h,离心后取上清液, 用40%的NaOH调节提取液的pH值。总磷（TP）在马弗炉中 550oC灰化 2 h, 冷却后移出, 进行提取操作, 方法同无机磷。提取液中PO4-P浓度用磷钼蓝法进行测定。总磷减去无机磷所得的差值为有机磷（OP）的含量[8]。TP及IP测定的精密度分别为0.79%与0.53%。

生物硅（BSi）含量的测定, 采用Liu等[9]的连续提取法, 将处理好的沉积物样品用2 mol/L的Na2CO3在85oC恒温水浴中连续提取8 h, 提取液中SiO3- Si浓度用硅钼蓝法进行测定, 测定精密度为2.63%。

有机碳（OC）含量的测定,先用10%的盐酸对沉积物样品进行酸化处理, 除去无机碳酸盐组分, 样品经低温烘干后, 使用 Vario EL III元素分析仪测定,测定精密度为1.18%。

2 结果与讨论

2.1 渤海表层沉积物中 OC、N、P及 BSi的含量分布特征

可交换态氮（主要包括NH4+ex和NO3-ex）是沉积物总氮中最“活跃”的部分[10], 是沉积物-水界面之间氮交换的主要形态, 能够直接被初级生产者吸收利用; 固定态铵（Nfix）是沉积物总氮中相对稳定的形态,是沉积物埋藏过程中主要的氮“蓄积库”[10], 其固定与释放对氮的供应和保存起着重要的调节作用[11]。有机氮（ON）是沉积物中总氮的主要组成部分, 除少量被埋藏外大部分通过微生物的矿化作用得以再生,并通过成岩作用以各种形式向环境中释放。表 1给出了渤海表层沉积物中各形态氮的含量及在总氮中所占的比例。

由平面分布图 2可看出, 表层沉积物中总氮及有机氮的分布规律相似, 均在渤海西北部呈现高值分布, 可交换态的氮（NH4+ex、NO3-ex）在渤海西北部及莱州湾附近含量较高, 固定态铵（Nfix）在渤海西北部和渤海海峡有较高含量。各形态氮的平面分布有一共同特点, 即“近岸高, 远岸低”, 这一结果与当年水体中营养盐的分布相似[12]。表层沉积物中有机碳含量在0.37%～2.1%之间, 平均含量为1.1%。有机碳在渤海西北部和渤海海峡有较高的含量, 黄河口附近含量则相对较低。

表1 表层沉积物中各形态氮的含量及在总氮中的比例Tab. 1 Concentrations of various forms of nitrogen and their proportions in total nitrogen in the surface sediments

海河、滦河等河流的陆源输入[13], 导致渤海西北部海区各形态氮和有机碳含量较高。渤海西北部海区, 营养盐由水体向沉积物中迁移的通量 NH4-N为0.070 mmol/（m2·d）, NO3-N 为 2.33 mmol/（m2·d）[14],是造成该海区可交换态氮含量较高的另一主要原因。在渤海西北部和渤海海峡有机碳有较高含量, 研究表明这两个区域叶绿素和脱镁叶绿素均含量较高[15],底栖藻类以及浮游藻类死亡尸体的沉降造成区域有机碳含量较高的原因。Ronsenfeld曾指出[16], 溶解态铵、可交换态铵及固定态铵之间存在动态平衡。渤海西北部, 沉积物中可交换态铵以及间隙水中NH4-N[17]均有较高的含量, 是导致该海区固定态铵含量较高的原因。Lange等[10]研究指出, 海洋沉积物中固定态铵可达总氮含量的 18%～96%, 其含量与黏土矿物中伊利石的含量呈显著正相关。渤海海峡沉积物黏土矿物中伊利石含量高达 28.7%[18], 是导致该海区沉积物固定态铵较高的原因。据统计, 莱州湾地区每年有5.8×107t的工业废水排入湾内, 其中氨氮的排入量为4.4 ×102t, 加上海水养殖业的自身污染, 造成莱州湾附近海区沉积物中可交换态氮含量较高。

图2 渤海表层沉积物中OC、N、P及BSi的平面分布Fig. 2 Distribution of OC, N, P and BSi in the surface sediments of the Bohai Sea

渤海表层沉积物中磷的存在形态以无机磷为主,占总磷的81.9%, 有机磷仅占总磷的18.1%。总磷和无机磷的含量范围及平均值分别为291.1～665.8 µg/g和498.1 µg/g, 255.1～596.4 µg/g和408.1 µg/g; 有机磷的含量在 36.0～160.5 µg/g之间, 平均含量为 90.0µg/g。

表层沉积物中总磷、无机磷的分布类似, 均在黄河口附近有较高的含量, 在辽东湾口和渤海东部含量则相对较低（图2）。表层沉积物中有机磷在渤海西北部及辽东湾口附近有较高的含量, 而在黄河口和莱州湾含量则相对较低, 总磷及无机磷在黄河口和莱州湾出现高值分布主要原因是黄河输入带来大量的泥沙中含有高浓度的磷, 其中IP含量为576.1 µg/g,TP含量为 634.9 µg/g[19], 同时沿岸人为活动产生的废水也随河流注入海洋, 从而导致该区域出现较高的TP、IP分布。Li等[20]报道, 黄河口及其临近海区内的悬浮颗粒物中含有高浓度的总磷和无机磷, 但由于黄河携带大量的贫有机质的泥沙入海[21], 且该海区沉积环境不稳定[22], 不利于有机质的积累, 从而造成有机磷及有机氮、有机碳在该区域的含量较低。

渤海表层沉积物中 BSi在辽东湾口附近海区含量最高, 其次为渤海海峡、渤海湾及黄河口附近, 在渤海中央海区则相对较低（图 2）, 含量在 0.11%～0.49%之间, 平均含量为 0.33%。生物硅在沉积物中的积累可以反映上层水体的初级生产力状况, 其分布与海区硅藻等硅质浮游植物的分布密切相关[23,24]。1998～1999年渤海平均硅藻对总浮游植物细胞丰度的比率为0.868[25], 可见硅藻是渤海浮游植物群落的优势种群。1998年渤海浮游植物丰度及叶绿素a浓度的分布[26,27]与测得的表层沉积物中生物硅的含量分布规律吻合。

2.2 渤海柱状沉积物中OC、N、P含量分布特征

表2给出了G2、A2、E3站柱状样沉积物中C、N、P的含量范围。沉积物中 C、N、P的平均含量均在G2站最高, E3站次之, A2站含量相对较低, 生源要素的这一分布特点显示了陆源输入的影响。G2站位于滦河口附近, 较 E3站更接近海岸, 滦河输入渤海的大量泥沙在沿岸水团的作用下迁移沉降[28],使得各生源要素的含量在 G2站高于 E3站。而 A2站位于渤海海峡, 水动力条件充足, 不利于生源要素的沉积, 使得 C、N、P的平均含量在该站位相对较低。一般来说, 沉积物粒度由粗到细, C、N、P含量由低到高[29], 柱状样沉积物的平均粒径为:G2（6.12 µm）＜E3（8.29 µm）＜A2（37.5 µm）, 生源要素的含量依次由高到低。

表 2 G2、A2、E3 站柱状样沉积物中 N、P（µg/g）及 OC（%）的含量Tab. 2 The concentration of N、P （µg/g） and C（%） in the core sediments at G2、A2、E3 stations

图3～图5给出了G2、A2、E3柱状样沉积物中C、N、P的垂直分布。由分布图可以看出, 总氮及有机氮均在表层有较高的含量, 随沉积深度增加而降低; 可交换态氮随沉积深度增加亦有降低趋势,G2站可交换态NO3-N在16 cm以深浓度有所升高;固定态铵随沉积深度增加浓度升高。有机碳含量随着沉积深度的增加而降低。

G2站总磷及有机磷均在表层有较高的含量, 随着沉积深度的增加含量有降低趋势, 无机磷则在次表层有较高的含量, 随沉积深度的增加含量基本保持稳定; A2、E3站总磷、有机磷及无机磷浓度均随沉积深度的增加均有不同程度的降低。各形态氮（固定态铵除外）、磷以及有机碳随沉积深度的增加含量均有降低趋势。水体向沉积物中高的营养盐扩散通量[14], 是造成表层沉积物中无机态氮、磷含量较高的主要原因。有机氮、磷含量随沉积深度的增加而减小, 主要是由于微生物大多生存于沉积物表层, 由于微生物的分解利用导致表层有机态的氮、磷含量会随着深度的加深而减小。沉积物中可交换态氮是总氮中较“活跃”的部分[10], 渤海柱状沉积物中可交换态氮占总氮的比例在 2.0%～2.9%之间, 其中可交换态的 NH4-N是主要存在形式, 占可交换态氮的96%。沉积物中可交换态氮的分布与有机质含量、氧化还原环境以及微生物活动等因素有关[10,30,31]。有机质的矿化产生铵是沉积物中氮循环的重要过程。在沉积物表层溶解氧含量丰富, 微生物通过氨化作用将有机氮转化成铵态氮, 铵态氮又可通过硝化作用转化为硝态氮, 因此表层沉积物可交换态氮的含量相对较高[32]。随着沉积深度的增加, 沉积环境变得相对还原, 有利于铵态氮的积累, 硝态氮含量则会逐渐降低[33]。研究结果表明, 在柱状沉积物表层铵态氮同样有较高的含量, 可能原因是硝化作用的强度不足以消耗全部的铵态氮, 致使表层沉积物中保存一定量的铵态氮。

固定态铵的含量与沉积物的黏土矿物组成、有机质的含量以及间隙水中NH4+浓度等因素有关。沉积物中黏土矿物的组成是影响固定态铵含量的主要因素之一[10,34]。Kowalenko等[35]研究认为, 土壤中施入大量有机质后, 固定态铵的含量会降低; 固定态铵与间隙水中的NH4+存在缓慢的动态平衡[16]。随着沉积深度的增加, 氧化环境的减弱有利于铵态氮的积累, 加之有机质含量不断降低, 间隙水中 NH4+浓度不断升高[17], 是造成固定态铵随沉积深度的加深略有增加的原因。通过固定态铵含量和沉积物粒径的相关性分析得出, 在α=0.001水准上, 固定态铵的含量与黏土粒径呈显著负相关（r=0.828,n=34）, 说明沉积物中的固铵过程主要分布在小粒径沉积物中。

2.3 沉积物中生物硅的积累及有机质来源的判断

2.3.1 沉积物中生物硅的积累

图3 G2站柱状样中OC、N、P的垂直分布Fig. 3 The vertical distribution of OC, N, P in the core sediments at G2 station

N、P是藻类生长的必需元素, 随着人类活动以及农业耕种、污水排放的增多, 水体中N、P的输入增加, 从而会导致硅藻生物量的增加, 加速BSi的沉积[36]。随着水体中溶解态硅的不断消耗, 硅藻生长减慢, 最终受到硅限制[37]。1982～1998年渤海的营养盐结构的变化趋势是N/P比值升高, Si/N比值下降, 渤海水域的氮限制状况正在向磷、硅限制方向转化[38]。渤海表层沉积物中OC/BSi、ON/BSi以及OP/BSi的变化范围分别为 0.86～5.43、0.06～0.39、0.01～0.06, 平均值分别为 2.38、0.19、0.03, 且均在渤海西北部海区有较高的比值。渤海表层沉积物中 OC/BSi、ON/BSi以及 OP/BSi都低于 Redfield比值（OC/BSi=6.63, ON/BSi=1.00, OP/BSi=0.06）[39,40], 说明在相同的条件下生物硅的分解速率要低于有机质的分解速率, 并且沉降到沉积物中的有机碳、氮、磷大部分可以分解后返回到水体中参与再循环, 从而引起生物硅在沉积物中的积累。刘素美等[41]研究指出, 渤海水体向沉积物中输入硅酸盐的通量大于0.29 mmol/（m2·d）, 高的硅酸盐交换通量, 亦会导致生物硅在沉积物中积累。

图4 A2站柱状样中OC、N、P的垂直分布Fig. 4 The vertical distribution of OC, N, P in the core sediments at A2 station

2.3.2 沉积物中C/N比值的变化及有机质来源的判断?

沉积物中有机质的来源主要有海洋自生和陆源输入两种, 而沉积物中的 C/N比值可用来判断有机质的来源。海洋浮游植物的C/N比值一般在4～10之间, 而陆生高等植物的C/N比值在13～20之间, 甚至更高[42,43]。因此, 将沉积物中C/N比值大于12的有机质划为陆源输入, C/N比值小于8的有机质划为海洋自生有机质[44]。由图6可看出, 表层及柱状沉积物中OC/TN的比值均低于OC/ON比值, 说明总氮中保留了一定量的无机氮, 因此应选用OC/ON比值来判断有机质的来源。表层沉积物中 OC/ON比值在5.8～22.2之间, 平均值为13.2, 说明表层沉积物中有机质的来源受陆源输入和海洋自生共同影响。3个柱状沉积物中OC/ON比值在6.0～14.0之间, 亦可认为沉积物属于混源输入。

钱君龙等[45]曾根据C/N比值定量估算总有机碳中海洋自生有机碳（OCs）和陆源输入有机碳（OCl）以及总有机氮中海洋自生有机氮（ONs）和陆源输入有机氮（ONl）的方法。假设海洋自生和陆源输入有机质C/N比值分别为5和20（作为零级近似）, 则上述参数存在如下关系:

其中, 设 OC、ON 为测量值, 表 3给出了依据上述公式计算渤海表层及柱状沉积物中 OCs、OCl、ONs及ONl的相对含量。

图5 E3站柱状样中OC、N、P的垂直分布Fig. 5 The vertical distribution of OC, N, P in the core sediments at E3 station

表3 渤海沉积物中OCs、OCl、ONs及ONl的相对含量（%）Tab. 3 The proportions of OCs,OCl,ONsand ONlin the Bohai Sea sediments（%）

经过分析可知, 渤海表层沉积物中有机碳主要为陆源输入, 有机氮中陆源输入亦占较大比例; 柱状沉积物中, G2、E3两站有机碳主要为陆源输入, A2站有机碳则主要来于海洋自生, 而柱状沉积物中的有机氮则主要来源于海洋自生, 在A2站尤为突出。

3 结语

受陆源输入的影响, 渤海中南部表层沉积物中各形态氮、磷及有机碳均呈现“近岸高远岸低”的分布趋势, 由于黄河携带大量贫有机质的泥沙入海,黄河口附近有机碳、氮、磷的含量均较低; 表层沉积物中生物硅的分布与海区浮游硅藻的分布一致, 在辽东湾口附近含量较高, 其次为渤海海峡、渤海湾及黄河口附近; 表层沉积物中OC/BSi、ON/BSi、OP/BSi的比值分别为2.38、0.19、0.03, 均低于Redfield比值, 说明有机质优先于生物硅分解以及 BSi在沉积物中的积累; 柱状沉积物中各形态氮随沉积深度变化不同, 说明其成岩过程的差异以及在循环中所起的作用不同, 可交换态铵氮的垂直分布说明沉积物表层有向上覆水体中迁移NH4+-N的可能; OC/ON平均值在 6.0～14.0之间, 判断渤海沉积物中有机质受陆源输入和海洋自生共同影响,在渤海西北部海区及渤海海峡有较高的 C/N比值, 通过对陆源输入和海洋自生有机质含量的估算得出, 渤海沉积物中有机碳主要以陆源输入为主, 而有机氮在沉积物表层主要来源于陆源输入, 在沉积物下层则主要来源于海洋自生。

图6 渤海表层及柱状沉积物中OC/TN、OC/ON比值分布Fig. 6 The ratios of OC/TN and OC/ON in the surface and core sediments of the Bohai Sea

致谢:感谢张桂玲老师、任景玲老师以及中国海洋大学海洋生物地球化学实验室同学们给予的帮助。

[1] Gabriela Friedl, Christian Dinkel, Bernhard Wehrli.Benthic fluxes of nutrients in the northwestern Black Sea[J]. Marine Chemistry, 1998, 62: 77-88.

[2] Meon B, Amon R M W. The biogeochemistry of dissolved organic matter and nutrients in two large Arctic estuaries and potential implications for our understanding of the Arctic Ocean system[J]. Marine Chemistry, 2004, 92（1）: 311-330.

[3] Berner R A. Comments on the role of marine sediment burial as a repository for anthropogenic CO2[J]. Global Biogeochemical Cycle, 1992, 6: 1-2.

[4] Calvert S E, Pedersen T F, Naidu P D. On the Organic Carbon Maximum on Continental Slope of the Eastern Arabian.Sea[J]. Mar Res, 1995, 350: 692-695.

[5] Herbert R S. Nitrogen cycling in coastal marine sediments[J]. FEMS Microbiology Reviews, 1999, 23:563-590.

[6] 王曙光. 中国海洋灾害公报[R]. 北京: 国家海洋局,2001: 1-13.

[7] Silva J A, Bremner J M. Determination and isotope-ratio analysis of different forms of nitrogen in soils.5.fixed ammonium[J]. Soil Sci Soc Am Proc,1966, 30:587-594.

[8] Aspila K I, Agenian H, Chan A S Y. A semi-automated method for the determination of organic and total phosphate in sediment. [J].Analyst,1976,101:187-197.

[9] Liu Sumei, Ye Xiwen, Zhang Jing, et al. Problems with biogenic silica measurement in marginal seas[J]. Marine Geology, 2002,192:383-392.

[10] Lange G J. Distribution of exchangeable, fixed, organic and total nitrogen in interbedded turbiditic/pelagic sediments of the Madeira Abyssal Plain, eastern NorthAtlantic [J]. Marine Geology, 1992, 109: 95-114.

[11] Drury C F, Beauchamp E G. Ammonium fixation,release,nitrification and immobilization in high and low fixing soils[J]. Soil Science Society of America Journal, 1991, 55（1）: 125-129.

[12] Zhang J, Yu Z G, Raabe T, et al. Dynamics of inorganic nutrient species in the Bohai Sea waters [J].Journal of Marine System, 2004, 44: 189-212.

[13] 夏斌, 张龙军, 桂祖胜, 等. 海河流域的富营养化状况及污染物入海通量[J]. 中国海洋大学学报, 2006,36（Sup.II）: 33-38.

[14] Liu Sumei. Benthic nutrient recycling in shallow coastal waters of the Bohai Sea[J]. Chinese Journal of Oceanology and Limnology, 2004, 22（4）: 365-372.

[15] 冯士 , 张经, 魏皓, 等. 渤海环境动力学导论[M].北京: 科学出版社. 2007: 119-237.

[16] Rosenfeld J K. Ammonium adsorptionin near shore reducing sediments[J]. Limnol Oceanogr, 1979, 24:356-364.

[17] Liu Sumei, Zhang Jing, Jiang Wensheng. Pore water nutrient regeneration in shallow coastal Bohai Sea,China[J]. Journal of Oceanography, 2003, 59:377-385.

[18] 黄庆福. 渤海湾区工程地质与地震基础资料研究与汇编[R]. 青岛: 中国科学院海洋研究所, 2001, 4:16-53.

[19] Liu Sumei, Zhang Jing, Li Daoji. Phosphorus cycling in sediments of the Bohai and Yellow Seas[J]. Estuarine,Coastal and Shelf Science, 2004, 59: 209-218.

[20] Li Y, Yu J. Geochemical characteristics of phosphorus near the Huanghe River Estuary[J]. Chinese Journal of Oceanology and Limnology, 1999, 17: 359-365.

[21] 马红波, 宋金明, 吕晓霞. 渤海沉积物中氮的形态及其在循环中的作用[J]. 地球化学, 2003, 32（1）: 48-54.

[22] 吕丹梅, 李元洁. 黄河口及渤海中南部沉积特征变化及其环境动力分析[J]. 中国海洋大学学报, 2004,34（1）: 133-138.

[23] Nelson D M, Treguer P, Brzezinski M A, et al. Production and dissolution of biogenic silica in the ocean:revised global estimate,comparison with regional data and relationship to biogenic sedimentation[J].Global Biogeochemistry Cycle, 1995, 9: 359-372.

[24] Conley D J, Schelske C L, Stoermer E F. Modification of the biogeochemical cycle of silica with eutrophication[J]. Marine Ecology Progress Series, 1993, 101:179-192.

[25] 孙军. 渤海中部和渤海海峡及邻近海域浮游植物群落结构的初步研究[J]. 海洋与湖沼, 2002, 33（5）:461-471.

[26] 孙军. 1998-1999年春秋季渤海中部及其邻近海域叶绿素 a浓度及初级生产力估算[J]. 生态学报, 2003,23（3）: 517-526.

[27] 魏皓. 渤海浮游植物生物量时空变化初析[J].中国海洋大学学报, 2003, 33（2）: 173-179.

[28] 李凤业, 史玉兰. 渤海南部现代沉积物堆积速率和沉积环境[J]. 黄渤海海洋, 1995, 13（2）: 33-37.

[29] 岳维忠, 黄小平. 近海沉积物中氮磷的生物地球化学研究进展[J]. 台湾海峡, 2003, 22（3）: 407-414.

[30] Raaphorst W V, Malschaert J F P. Ammonium adsorption in superficial North Sea sediments[J]. Cont Shelf Res, 1996, 16: 1 415-1 435.

[31] Mortimer R J G, Davey J T, Krom M D, et a1．The effect ofmacrofauna on porewater profile and nutrient fluxes in the intertidal zone of the Humber Estuary[J]．Estuarine, Coastal and Shelf Science,1999, 48: 68-699.

[32] 岳维忠, 黄小平. 珠江口柱状沉积物中氮的形态分布特征及来源讨论[J]. 环境科学, 2005, 26（2）: 195-199.

[33] Michael D K, Robert A B. The diagenesis of phosphorus in a nearshore marine sediment[J]. Geochimica et Cosmochimica Acta, 1981, 45（2）: 207-216.

[34] Drury C F, Beauchamp E G, Evansl J.Fixation and immobilization of recently added15NH4+in selected Ontario and quebec soils[J]. Cana Jour of Soil Sci, 1989,69: 391-400.

[35] Kowalenko, C G, YU S. Solution,exchangeable and clay-fixed ammonium in south Coast british Columbia soils[J]. Cana Jour of Soil Sci, 1996, 76: 473-483.

[36] Schelske C L, Stoermer E F. Eutrophication,silica depletion and predicted changes in algal quality in Lake Michigan[J]. Science, 1971, 173: 423-424.

[37] Conley D J, Schelske C L ,Stoermer E F, et al. Modification of the biogeochemical cycle of silica with eutrophication[J]. Marine Ecology Progress Series, 1993,101: 179-192.

[38] 蒋红, 崔毅, 陈碧鹃, 等. 渤海近20年来营养盐变化趋势研究[J]. 海洋水产研究, 2005, 26（6）: 61-67.

[39] 李学刚, 宋金明, 袁华茂, 等. 胶州湾沉积物中高生源硅含量的发现-胶州湾浮游植物生长硅限制的证据[J]. 海洋与湖沼, 2005, 36（6）: 572-579.

[40] Tréguer P, Nelson D M, Van Bennekom A J, et al. The silica balance in the world ocean: a reestimate[J]. Science, 1995, 268: 375-379.

[41] 刘素美, 江文胜, 张经. 用成岩模型计算沉积物-水界面营养盐的交换通量-以渤海为例[J]. 中国海洋大学学报, 2005, 35（1）: 145-151.

[42] Emerson S, Hedges J I. Processes controlling the organic carbon content of open ocean sediments[J]. Paleoceanography, 1988, 3: 621-634.

[43] Meyers P A. Preservation of elemental and isotopic source identification of sedimentary organic matter[J].Chemical Geology, 1994, 144: 289-302.

[44] Milliman J D, Xie Q C, Yang Z S. Transfer of particulate organic carbon and nitrogen from the Yangtze River to the ocean[J]. American J Sci, 1984, 284: 824-834.

[45] 钱君龙, 王苏民, 薛斌, 等. 湖泊沉积研究中一种定量估算陆源有机碳的方法[J]. 科学通报, 1997, 42（15）:1 655-1 657.

Received: Dec., 25, 2009

Key words:organic carbon; nitrogen; phosphorus; silicon; sediment; Bohai Sea

Abstract:We studied the distribution of OC, N, P and BSi in the southern and central Bohai Sea sediments.The results indicated that:Because of the effect of terrigenous input, the concentrations of various forms of nitrogen、phosphorus and organic carbon were higher in the shallow coastal sediments than in the central Bohai Sea, and the distribution of Biogenic Silica had close relationship with the content of diatoms; Exchangeable nitrogen accounted for 3.7% of total nitrogen and fixed ammonium accounted for 38.4% which was affected by the content of organic carbon and the clay mineral composition in the sediments;The OC/BSi,ON/BSi and OP/BSi ratios were 2.38, 0.19 and 0.03 in the surface sediments,lower than the Redfield ratio,which indicated that the decomposition rate of BSi was lower than that of organic matter;The OC/ON ratio was from 6.0 to 14.0,indicating that the organic matter in the southern and central Bohai Sea sediments was mixing source,including terrigenous organic matter and marine source; OC was mainly terrigenous input,and ON was mainly terrigenous input in surface sediments but marine autogenic in the lower layer of sediment cores.

（本文编辑:康亦兼）

Distribution of biogenic elements in the southern and central Bohai Sea sediments

LI Ling-wei, LIU Su-mei, ZHOU Zhao-qian, LU Chao
（Key Laboratory of Marine Chemistry Theory and Technology Ministry of Education, Ocean University of China, Qing Dao 266100,China）

P734.2+5

A

1000-3096（2010）11-0059-10

2009-12-25;

2010-04-15

国家自然科学基金项目（NOs.40876054,40730847）; 科技部国家重点基础研究发展计划“973”项目（NO.2006CB400602）

李玲伟（1984-）, 女, 山东烟台人, 硕士研究生, 主要从事海洋生物地球化学研究, 电话: 13792471516, E-mail: Lilingwei_0307@163.com; 刘素美, 通信作者, 电话: 0532-66782005, E-mail:sumeiliu@ouc.edu.cn