自然资源部海洋生态系统动力学重点实验室 - 自然资源部海洋生态系统动力学重点实验室

海洋生物地球化学团队揭示长江口及浙江近海区域多种水源端元的定量贡献及其对营养盐结构的影响

近日，我室海洋生物地球化学研究团队在Water Research发表题为 “Quantitative Apportionment of Multiple Water Sources and Their Implications for Coastal Nutrient Dynamics: A Mult-Tracer Framework of River-Dominated System” 的研究论文（2026年4月在线发表）。博士后祝嗣腾为第一作者，陈建芳研究员与日本富山大学的张劲教授为共同通讯作者。大河主控的近岸海域是陆海物质交换的关键界面，营养盐与污染物输入直接影响富营养化、缺氧和有害藻华。准确量化不同水源（河流、降水、孔隙水、陆架水等）的贡献是理解这些过程的基础。然而，传统温盐图及单一示踪剂等难以区分密度相近的多个淡水来源，亟需发展高分辨率的多水源精准定量解析方法。本研究创新性地将稳定水同位素（δ18O、δD）与11种溶解稀土元素（REEs）结合，构建了最优多参数分析（OMP）多示踪剂框架。通过综合地球化学和地理水文背景，确定了长江冲淡水、杭州湾水、椒江与瓯江水、陆架表层与次表层水及沉积物孔隙水共7个端元。团队按主导过程将研究区划分为三个子区域分别进行OMP分析，经权重归一化与迭代校正，实现了复杂河控近海海域多水源的高分辨率定量解析（图1）。图1 研究区域及多参数量化分析框架基于该框架，研究取得以下重要成果：一是量化了降水贡献，秋季表层为2~6%，季节平均约3~8%，降水可绕过河口过滤带将营养盐快速输入真光层，可能驱动短期藻华；二是揭示了沉积物孔隙水作为人为污染物汇的作用，浙江沿岸泥质沉积物孔隙水中检测到显著人为钆异常，证实小型河流是人为Gd的主要来源，沿海沉积物成为陆地污染物的“遗留库”；三是阐明了大小河流的差异化生态影响，在30.5°N以北海域长江的影响占主导，椒江、瓯江虽影响范围有限，但其羽流区与重要渔场高度重叠，对当地渔业具有超比例的重要性；四是建立了河流月排放量与半贡献半径（R50）的对数关系（R²=0.998），该关系可预测河流径流量变化对生物地球化学影响区的范围，且与河口底层缺氧面积峰值高度同步此外，本研究还揭示河流混合比例直接控制营养盐化学计量比，高N/P、低Si/N的偏移有利于硅藻向非硅藻转变，增加近海有害藻华风险（图2）。图2 河水贡献比例与DIN（a）、DIN/DIP（b）、DISi/DIN（c）之间的关系，以及

2026-09-11 查看详情

大洋生态研究团队揭示合成菌群协同降解聚乙烯的潜在机制

近日，我室大洋生态研究团队在国际期刊 Water Research 在线发表题为 “Synergistic degradation of polyethylene by a restructured bacterial consortium isolated from marine plastic debris” 的研究成果。我所博士后戎振为第一作者，吴月红研究员与许学伟研究员为共同通讯作者。研究团队从海洋塑料碎片富集体系中分离获得聚乙烯降解菌，并将Nitratireductor sp. Z-1、Gordonia sp. Z-2和Gordonia sp. Z-3三株细菌重组构建人工合成菌群 Z123，系统分析其对低密度聚乙烯（LDPE）的降解效果及潜在机制。人工菌群显著提升聚乙烯降解能力。聚乙烯具有稳定的碳-碳骨架和较高分子量，在海洋环境中难以被微生物有效降解。研究发现，单一菌株对LDPE的降解能力相对有限，而三株细菌组成的菌群 Z123表现出更强的聚乙烯结构破坏能力。经过30天培养，Z123使LDPE薄膜质量损失达到 9.98%，重均分子量降低 50.88%，数均分子量降低 32.90%，均明显高于单菌处理组。扫描电镜观察显示，Z123处理后的LDPE表面出现了更明显的裂纹、孔洞和不规则侵蚀。红外光谱分析还表明，聚乙烯表面形成了羟基、羰基和碳碳双键等氧化官能团，说明菌群能够促进聚乙烯表面氧化和高分子链断裂。培养过程中，三株细菌的相对丰度经过早期调整后逐渐趋于稳定，形成了相对稳定的群落结构（图1）。图1 人工合成菌群 Z123 对LDPE的降解效果及群落变化。不同菌株可能承担不同功能。多组学分析显示，Z123中的三株细菌具有不同的功能特征。Z-1携带多铜氧化酶相关基因，并表现出较强的物质转运和群落支持功能；Z-2和Z-3则具有更多与聚合物氧化、脂肪酸代谢和中间产物利用相关的功能。进一步的酶学实验表明，来自Z-1的多铜氧化酶 MCO1 和来自Z-2的乳胶清除蛋白 Lcp3 均能够对LDPE产生改性作用。两种酶联合处理时，聚乙烯表面出现更明显的裂纹和侵蚀，表明它们可能在聚乙烯氧化降解过程中发挥互补作用。研究团队据此推测，Z123可能通过功能分工共同完成聚乙烯降解：菌群成员中菌株Z-2和Z-3主要参与聚乙烯表面氧化和分子链断裂，菌株Z-1则主要参与低分子中间产物的转化和利用。（图2）。图2 人工合成菌群 Z123 降解LDPE的机制模型。本研究表

2026-09-09 查看详情

海洋生物地球化学研究团队揭示极端干旱重塑长江口颗粒有机碳循环与低氧过程

近日，MED海洋生物地球化学研究团队联合上海交通大学、浙江大学等单位，在《Marine Pollution Bulletin》发表研究论文“Extreme drought-induced significant reduction of particulate organic carbon (POC) and its impact on apparent oxygen utilization (AOU) in the Changjiang Estuary and adjacent East China Sea”。该论文于2026年8月正式发表。我所与上海交通大学联培博士生虞宁晓为论文第一作者，金海燕研究员为通讯作者。河口和邻近陆架海作为陆地碳向海洋物质输送、转化与埋藏的关键通道，其中物质来源、通量和空间分布对地表径流变化高度敏感。2022年夏季，长江流域经历了1961年以来最严重的干旱事件。研究团队基于2022年极端干旱年8月的综合航次调查，系统分析POC、POC稳定碳同位素（δ13C-POC）、营养盐、水文参数和表观耗氧量（AOU）等指标，并结合历史数据和端元混合模型，系统评估极端干旱对POC输入、来源和空间分布的影响，进一步揭示其与水体耗氧及底层低氧形成之间的耦合关系。图1 长江流域年降水（a）、年径流（b）与输沙量变化（c），以及2021年和2022年月均径流（d）对比（原文图2）。观测结果表明，研究海域POC的最高浓度2022年仅为2021年的六分之一。结合对真光层群落净生产力（NCP）的估算，干旱年POC总输入通量相较于平水年（2021）下降约63%。同时，径流减少使长江冲淡水及浑浊锋、盐度锋明显收缩；增强的近岸上升流将富磷底层水输送至上层，在高盐海域促进了海源POC的生产。两种过程共同导致了POC来源分布的空间异质性。研究指出，尽管POC输入和表层生产均明显降低，2022年底层水体仍发生了严重的低氧现象，并表现出低氧水层增厚、分布向外海扩展的特征。统计结果显示，缺氧海域水体AOU不仅与海源POC呈显著（p<0.01）正相关，同时与低温高盐信号表现出显著的统计学相关性，表明陆架底层水（SBW）在干旱年缺氧的发生中起着重要作用。水团混合模型进一步证实，干旱年具有较低溶解氧背景的SBW的平均贡献由正常年的31.9%提高到63.4%。增强的SBW入侵降低了深层水的溶解氧背景，在夏季强层化限制垂向通风的条件下，使得有限的海源POC再矿化仍足以推

2026-09-08 查看详情

科研动态

海洋生物地球化学团队揭示长江口及浙江近海区域多种水源端元的定量贡献及其对营养盐结构的影响

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海洋痕量元素采样技术的应用及进展

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