平面光极的制备及水母消亡对沉积物-海水界面溶解氧影响的模拟观测❋

姜子可, 于新生,2❋❋， 李 栋， 阎子衿， 张 宇

(中国海洋大学 1. 海洋地球科学学院；2. 海底科学与探测技术教育部重点实验室，山东 青岛 266100)



平面光极的制备及水母消亡对沉积物-海水界面溶解氧影响的模拟观测❋

姜子可1, 于新生1,2❋❋， 李 栋1， 阎子衿1， 张 宇1

(中国海洋大学 1. 海洋地球科学学院；2. 海底科学与探测技术教育部重点实验室，山东 青岛 266100)

制备了基于八乙基卟啉铂和香豆素的光强比率测量传感膜，结合3CCD相机构建了基于比率测量法的两维溶解氧观测系统，通过实验验证了该系统在沉积物-水界面微结构的溶解氧的时空动态变化监测的可行性。基于实验室模拟观测装置对海蜇消亡过程中沉积物-海水溶解氧的变化特征进行了观测。观测结果表明在置入水母组织的第16 h后，水母分解使得沉积物-水界面的溶解氧开始下降，在2～3 d内会导致沉积物-水界面空间的海水溶解氧发生剧烈变化，在沉积物-海水界面附近海水形成严重缺氧区。第1天内，沉积物-海水界面的溶解氧消耗速率为0.2 mg·L-1·h-1，第2天溶解氧的消耗速率为0.04 mg·L-1·h-1。在近海底的水体空间内，第1天的溶解氧消耗速率为0.28 mg·L-1·h-1，第2天为0.14 mg·L-1·h-1，第3天为0.13 mg·L-1·h-1，表明水母消亡过程中的溶解氧消耗呈动态分布。实验证明水母在消亡过程中的3～4 d内可在沉积物-海水界面附近形成一个贫氧区，水母消亡过程改变了海底区域的溶解氧分布体系，将对海底生态环境产生较大影响。

溶解氧； 平面光极； 海蜇消亡过程； 沉积物-海水界面

溶解氧是表征水环境生物地球化学特征的重要参数之一[1-2],越来越多的研究发现全球近岸海域的底层水呈低氧或缺氧状态，当水体中溶解氧含量呈缺氧状态，将导致生态环境恶化，对沉积物-海水界面附近的生物生态环境产生影响[3-4]；同时，由于表层沉积物的氧化还原平衡环境遭到破坏，聚集在沉积物种的一些有毒与有害物质可能重新活化，释放到水体中带来二次污染[5]，因此深刻了解沉积物-海水界面附近缺氧机制及有机物富集的过程对整治和维护海底生态系统至关重要。

近年来，在部分世界沿海区域都出现了大规模水母爆发的现象[6]，水母暴发会带来一系列的海洋生态灾害:一方面,水母暴发时在短时间内繁殖,数量迅速增多,摄取大量的营养物质,死亡后的水母残体在分解过程中,向海洋环境中释放大量的C、N、P等营养元素,影响到海洋营养元素的循环模式,造成营养元素分布不均匀[7-9]；另一方面,水母组织内97%以上都是水分,是一类透明易碎的胶质浮游动物,一般水母死亡后的残体会在4～7d内产生分解,形成较大的有机质块体沉降到海底,沉降到海底的水母分解过程所产生的有机质会消耗大量溶解氧导致局部海域形成低氧和缺氧[10-11]。迄今为止，人类对沉降在海底的水母消亡过程对海洋生物地球化学产生的作用以及对沉积物-海水界面附近环境带来的影响报道很少，因此全面了解水母暴发后对环境影响机制，探讨水母爆发后期对海洋环境及生态系统影响，对采取相应的应对措施具有重要的科学意义。

近几十年来，微电极技术在海底观测中得到了广泛的应用，为了解沉积物-海水界面化学物质的垂直梯度变化过程提供有效的观测手段[12-13]，但是微电极测量法只能对上覆水和沉积物实现一维的测量，要获取两维空间的分布变化信息，需要多个微电极重复上下移动，使得观测系统的设计复杂，增加了水下操作的难度。近年来，荧光平面光极(Planar Optodes)技术开始应用于海洋生物地球化学的观测，为获取原位、接近真实环境的两维变化信息提供了一种新的观测手段[17]。光学平面传感器都将荧光指示剂包埋在高分子薄膜或溶胶凝胶中，利用成像器件记录激发的二维荧光光强度，依据像素标定的传递函数，可以计算所测物质的浓度[18-19]。平面光极可以在不干扰沉积物环境的前提下记录两维高分辨率的时空变化过程，如生物扰动对沉积物-海水界面的pH影响[14,16-18，20]、生物扰动对溶解氧在沉积物中的扩散作用[14,20]、表层沉积物的二氧化碳的两维分布等[14-20]。

平面光极通常采用荧光强度或荧光寿命测量方法。荧光强度测量容易受外界照射强度、光照不均匀及荧光指示剂分布等因素的影响，导致测量精度及稳定性较差。荧光寿命是基于荧光指示剂的本征参量，具有较高的抗外界光干扰能力，具备较好的准确性和稳定性，但是荧光寿命范围为微秒级或毫秒级，需要配置复杂的触发控制电路，使得观测仪器的制作变得复杂。比率检测法利用同时测量荧光激发强度与参考光的比值，可以消除荧光强度测量存在的对环境因素敏感的不足，同时不需要复杂的控制电路系统，具有较高的实用性。目前报道的溶解氧比率法测量多采用彩色CCD靶面，利用覆盖在CCD表面的Bayer滤光片将光分解为1个红光谱带、1个蓝光谱带，2个绿光谱带记录光谱强度，然后通过后期软件进行处理再分别提取3种光谱强度值。该方法由于每个像素只接收对应色彩的光线，需要将其他光谱范围的光强过滤掉，因此会引起2/3的光强损失，影响检测灵敏度。本文提出了基于3CCD相机的成像观测系统，在CCD靶面前利用分色棱镜将三入射光分解为三组光谱，每个单独颜色的光分别通过对应的CCD成像，因此有效保证了各光谱强度。基于八乙基卟啉铂(PtOEP)作为荧光指示剂制备了比率法的光学平面传感膜，结合平面传感膜和高分辨率相机构建了可以进行二维空间溶解氧的动态实时观测系统，并在实验室进行了水母消亡过程在沉积物-海水界面附近的时间序列观测模拟实验，给出了水母消亡过程对沉积物-海水界面附近生溶解氧动态变化结果。

1 材料与方法

1.1 溶解氧的测量机理

水体中溶解氧浓度测量是基于荧光淬灭机理，由于O2分子与荧光指示剂相互作用，导致荧光强度的衰减及荧光寿命的缩短，而荧光强度的衰减及荧光寿命的缩短与氧的浓度成比例关系，该方法已成功的用于医学、生物、以及海洋领域中溶解氧浓度的观测[14]。水体中溶解氧浓度测量可以用Stern-Volmer方程[26]表示：

(1)

其中：I0、τ0表示在无氧([O2]=0)情况下的最大荧光光强或寿命；I、τ表示在有氧([O2])下的荧光光强或寿命；ksv是Stern-Volmer淬灭常数。

实际应用中，传感膜内的指示剂分子不可能全部发生荧光淬灭效应，设定其中未参与部分的比例为A，则参与部分为1-A，那么可以修改式(1)得到以下方程：

(2)

为克服荧光强度测量容易受外界环境的照射强度、光照不均匀及荧光指示剂分布不均匀等因素的影响而导致测量精度和稳定性下降的缺陷，采用比率测量法，即同时测量对溶解氧不敏感的荧光作为参考光，利用同步测量的指示剂荧光激发强度与参考光强的比值替代单一的发射荧光，这样可以有效地改善发射荧光强度测量对环境因素敏感的问题。在比率法测量中，将式(2)中的I和I0替换成I=IP/IM，I0=IP0/IM0，则公式(2)可以改写为：

(3)

通过校准确定ksv、A、I和I0系数，利用公式(3)就可计算出[O2]的浓度。

1.2 溶解氧平面光极制备

前人对PtOEP的荧光淬灭特性进行了详细的研究[25-26]，本文采用对氧分子具有良好淬灭作用的八乙基卟啉铂(Platinum(II) octaethylporphyrin，PtOEP)作为溶解氧荧光指示剂，掺杂对氧分子无响应的香豆素染料作为荧光能量供体，在激励光源的照射下，包埋在薄膜中的PtOEP可以647 nm附近产生一个较强的发射荧光。由于PtOEP和香豆素染料都在480 nm附近存在一个吸收峰，因此可以采用同一个激励光源对荧光指示剂和香豆素进行激励。将PtOEP、香豆素染料、聚苯乙烯，按照1%/1%/4%(wt/wt/wt)的比例溶解于三氯甲烷中形成均匀的液体[25]，利用厚度为125 μm的PETP膜作为支撑膜，采用刀片式涂膜机将制备的混合液均匀的涂布在支撑膜表面，形成约100 μm厚的液体膜，在室温下静止6 h，待溶剂挥发后形成厚度<10 μm，面积为150 mm×150 mm的传感膜。利用光谱仪对制备传感膜进行检测，其光谱响应如图1所示。香豆素的发射波长峰值在500 nm附近，荧光指示剂的发射波长峰值在650 nm附近。这2个波长的发射光中，只有荧光指示剂荧光强度与溶解氧浓度相关，其中香豆素荧光强度不受溶解氧浓度影响，并且两者峰值位置存在着较大的差距，有效地减少了相互之间的光学干扰。图2为所采用的3CCD相机的3个光谱通道的响应，因此在光学镜头中设置一个470 nm长通滤波器将光源发射光滤除，就可利用绿光CCD和红光CCD同时记录PtOEP荧光指示剂的发射光和香豆素参考光的光强，简化了光路系统，简化了平面光极观测系统的光路结。

1.3 平面光极观测系统

实验所用激励光源为深圳市天耀光电有限公司的大功率LED(SP1-S6BC-1)，其中心波长为460 nm，满足激发八乙基卟啉铂的需求。将3个LED与聚光灯罩集成作为激发光源。为了避免单侧光照射带来的光强不均匀，采用2组照明光源，在相机的两侧对称放置。

图1 在460 nm激励光的照射下溶解氧传感膜的光谱特性

图2 3CCD相机的光谱响应

荧光图像采用美国JAI AT-200GE面阵3CCD相机，该相机在R/G/B 3个波段各采用了1个1/1.8英寸CCD，每个CCD的像素分辨率为1 624×1 236。利用3CCD相机，其中2个光谱带CCD可以分别记录荧光指示剂的发射荧光和香豆素的参考光，同时在镜头前端安置一个长通滤波片(>470 nm)，阻止背景光及激发反射光进入镜头。实验观测装置如图3所示，3CCD相机正对传感膜，而光源与传感膜观测面呈30°角。

图3 模拟实验装置

1.4 传感膜校准

溶解氧传感膜在实际应用之前，需要对传感膜进行校准，本文采用了两点校准拟合方法。校准实验采用向饱和溶解氧的人工海水(S=32)中按一定比例分步添加无水亚硫酸钠粉末消耗溶解氧的方法，整个校准实验过程中，实验室温度控制在25 ℃。为了尽量保持溶解氧分布的均匀，以及考虑到传感膜的响应时间，每次添加无水亚硫酸钠粉末到观测水槽后，对人工海水进行充分的搅拌，并稳定10 s后再进行图像的采集。在校准过程中，利用便携式溶解氧测量仪(型号：YSI-DO200)同步记录水体中的溶解氧。该溶解氧仪的测量范围为0～20 mg/L,分辨率为0.01 mg/L，精度为±2%。每个校准点分别用YSI-DO200和相机进行同步记录，然后利用公式(3)计算每个像素的溶解氧浓度值，并绘制每个像素的拟合Stern-Volmer曲线。图4为溶解氧平面传感膜的校准曲线，横坐标为溶解氧的绝对含量(mg/L)，纵坐标为像素光强比，根据测量值拟合后的参数为：A=0.432 18±0.006 6，ksv=0.396 94±0.045 42,表明传感膜中平均56.79%的指示剂参与了荧光淬灭。

图4 平面光极的像素准曲线(室温25 ℃)

1.5 沉积物-海水界面附近模拟观测实验

采用石英玻璃制作了长15 cm宽15 cm高15 cm的观测实验水槽，将所制备的平面传感膜用透明胶粘到石英观测窗口上。

实验所用的海水与沉积物均取自青岛石老人海水浴场潮间带区域。利用柱状管采集沉积物以保持原有的沉积物层序，把采集的沉积物从柱状管置入观测槽内，沉积物深度约为5 cm，然后将同一区域采集的海水缓慢加入，深度为约为8 cm，静置24 h，在这期间一直利用加氧泵向海水中供氧，以保证水体中维持充足的氧。24 h后，将青岛市邻近海域捕捞的海蜇用海水洗净表面沙粒,切割成1 kg(湿重)的块体(均包含伞部和触手部分,两者比约为4∶1)，把切割的海蜇置入观测槽中。在模拟实验过程中，为模拟自然界的海洋环境，采用一个蠕动泵抽取海水，用另一个蠕动泵将新鲜海水灌入观测池中。在整个式样过程中，除观测面外，其余4个面均用黑纸包住，降低外界光的干扰影像。

放进海蜇的第一天每隔2 h采集1次，共计8次；第2天每隔12 h采集1次，共计2次；第3天，每隔12 h采集1次，共计2次；在余下日子里，每隔24 h采集1次，共计15次。在实验过程中，室内温度一直控制在25 ℃。

每次观测，均采集6帧图像并存入计算机硬盘中，用于图像的后续处理。基于Matlab工具开发了观测图像处理程序，首先对每次采集的6帧记录图像进行平均；然后进行3×3中值滤波，以去除椒盐噪声及其他干扰；最后利用每个像素的Stern-Volmer校准曲线进行单个像素溶解氧含量的计算。为便于直观的显现两维空间溶解氧的分布变化，将每个像素溶解氧浓度采用色彩映射到两维空间，如图5(a)所示。

为消除粘结胶区域对测量的影响，图像处理过程中只选取只中心区域47 mm×68 mm作为传感膜的有效测量范围，所对应的单个像素点空间分辨率为0.52 mm×0.52 mm。图5(a)为用色彩表示的观测区内的两维溶解氧浓度分布图像，图5(b)是提取的3.2 cm处的一维溶解氧垂直梯度变化。

(图(a)为剖面溶解氧浓度的两维分布，0为沉积物-水界面分界点；图(b)为从图(a)中所抽取的黑线A的溶解氧垂直梯度变化。(a) 2D oxygen distribution image. 0 is the sendiment water interface position. (b) Extracted vertical profile across the sediment-water interface from the position of the black line A.)

图5 沉积物-海水界面附近溶解氧分布的剖面图像

Fig.5 Oxygen distribution image around sediment-water interface

2 实验结果与分析

2.1 平面光极性能

虽然水体中的一氧化氮和SO2气体对PtEOP荧光指示剂有干扰，但是在近岸海水中这些气体含量非常少，可以忽略不计，因此可以认为氧分子是水体中主要的淬灭提供者，其他因素对溶解氧所引起的交叉灵敏性影响可以忽略不计[29]。在校准试验中，分别对低氧、饱和氧及中间的3个点进行传感膜精度的评估，与传统的溶解氧测量仪YSI-DO200进行了对比。表1给出了与YSI-DO200同步测量的传感膜对应的像素平均测量值，可以看出基于传感膜测量的像素平均值与YSI-DO200具有很好的线性关系。

由表1可以看出，基于PtOEP荧光指示剂的比率法平面光极在低浓度范围内具有较好的测量精度，在接近饱和氧的测量中会产生较大的测量误差，证明基于PtOEP的平面光极在低氧区具有较好的灵敏度和精度。鉴于沉积物-海水界面是一高耗氧区域，溶解氧的浓度较低，因此采用PtOEP的平面光极进行沉积物-海水界面溶解氧的测量是可行的。在本试验中，所采用的相机像素精度为8-bit，如采用高精度像素相机可以进一步提高测量精度[30]，譬如12-bit、16-bit。但是高像素精度相机会带来采集时间及图像处理时间延长的问题，因此要针对应用需求来综合平衡像素精度和测量精度之间的选取。与传统的原位溶解氧探头相比，平面光极受图像像素的传输速率及像素精度等因素制约，平面光极尚存在着响应速度较慢、灵敏度低等不足。

表1 传统溶解氧测量方法YSI-DO200与平面光极对比

平面光极在应用过程中不消耗试剂，与传统的微电极相比具有较长的使用寿命[29]。采用同步测量发射荧光和参考光进行光强的比值计算，外界干扰引起的光强变化同时对荧光和参考光都产生影响，通过比率计算可以有效的抑制外界的干扰，同时在图像处理中采用了多帧图像平均的方法，提高了图像像素的信噪比。由于氧分子是PtOEP的主要的淬灭参与者，其他溶解气体对溶解氧所引起的交叉灵敏性影响非常弱，因此溶解氧荧光指示剂比测量离子浓度的荧光指示剂具有更高的化学常稳定性[24-25，29]。Kazumasa等对基于PtEOP荧光指示剂的平面传感膜在海水中利用激励光源连续照射19 h，发现对照射前和照射后的校准系数ksv、和A几乎没有改变，证明包埋PtEOP荧光指示剂的传感膜可以忽略光降解的影响因素[29]。对平面光极测量稳定性的起主要影响的是所包埋在基体中的荧光指示剂在水体中会产生泄露，荧光指示剂的泄露会导致光强比值产生漂移。因此在连续使用过程中，需要进行定期的标定，以保证测量结果的准确性。

2.2 沉积物-海水界面水母消亡模拟观测

在室内模拟实验的第1天和第2天，培养箱水面结了一层薄膜,海蜇的大小无明显变化。第3天，海蜇块的分解速率加快,培养箱水面形成一层膜,水体散发出一股恶臭味，表明大量的氨释放到水体中，主要是微生物分解起着主要作用[7]。第4天，随着块体逐渐变小,海水表面薄膜渐变成红色,同时恶臭味加剧。第5天至第6天，海蜇块体消失,水体中只剩一些絮状体时,恶臭味逐渐变淡。室内模拟实验的观测表明，水母组织的分解过程一般需要4～6 d。

图6 沉积物-水界面剖面溶解氧分布的时间序列观测结果

图6是将切割的水母快放入观测水槽后，从第1天至第5天期间沉积物-海水附件两维溶解氧变化序列图像。图7是从图6中的溶解氧两维分布图像中提取3.2 cm A处黑线的一维溶解氧垂直梯度变化。

图7 抽取黑线A处的溶解氧垂直梯度变化。

从图6和7的溶解氧分布变化过程可以看出初期溶解氧渗透到沉积物表层的深度约为2～30 mm，在沉积物表层形成了一个厚度为2～30 mm的界面扩散边界层(DBL)。在沉积物表面的上覆水区存在一个耗氧区域，高度约80～150 mm，这是因为在沉积物界面表层生存着大量的细菌和微生物，这些细菌和微生物的新陈代谢活动消耗水体中的氧[30]，在上覆水区域内溶解氧较低，在上覆水区域到海水-空气界面的区域内溶解氧的垂直分布呈饱和氧的分布，总体上剖面的垂直方向溶解氧的分布范围为10～4 mg/L。

但是随着水母组织的分解，在垂直方向上使得沉积物-海底附近的低氧区逐渐变成无氧区，同时消耗大量水体中的溶解氧，贫氧区在垂直方向上将逐渐向水体空间迁移，第3天使得水体空间呈现大面积的贫氧区，表明水母组织在降解过程中产生一系列的化学反应并消耗大量的溶解氧，形成局部范围内大面积的贫氧区，改变了沉积物-界面及水体空间溶解氧的分布范围。图8是沉积物-水界面和沉积物-水界面上部15 mm处的水平方向溶解氧的分布变化的时间序列观测结果，可以观察到第2天在沉积物-水界面的水平方向溶解氧含量整体平均减少了3.5 mg/L,第3天沉积物-水界面就成为贫氧区域。在沉积物-水界面上部15 mm处，水平方向上溶解氧含量在整体水平方向整体呈下降趋势，第1天平均下降6.8 mg/L，第2天下降2.5 mg/L，第3天下降3 mg/L。本模拟实验表明水母组织在海底降解过程中，在两天内可以使得沉积物-水界面附近从初期的低氧变为贫氧区，并且使得贫氧区由上覆水空降向水体空间整体迁移，在3d后可导致水体空间形成贫氧区。

((a)是沉积物-水界面(黑线B)的溶解氧水平分布，(b)是位于沉积物-水界面上15 mm处(黑线C)的溶解氧水平分布。(a)is the spatial distribution of dissolved oxygen in the sediment-water interface,(b)is the spatial distribution of dissolved oxygen in the upper 15mm sediment-water interface.)

图8 在沉积物-水界面(黑线B)和沉积物-水界面上部15 mm(黑线C)处的溶解氧水平空间分布
Fig.8 The horizontal distribution of dissolved oxygen in the sediment-water interface (black line B) and upper 15 mm sediment-water interface (black line C)

结合图7和8的观测结果可以看出，第1天内，沉积物-海水界面的溶解氧消耗速率为0.15 mg·L-1·h-1，第2天溶解氧的消耗速率增加为0.04 mg·L-1·h-1。在近海底的水体空间内，第1天的溶解氧消耗速率为0.28 mg·L-1·h-1，第2天为0.14 mg·L-1·h-1，第3天为0.13 mg·L-1·h-1，表明不同区域溶解氧的消耗呈动态分布，在第1天消耗溶解氧最高，使水体中的溶解氧梯度发改变；在第2天和第3天持续消耗水体中的溶解氧，在垂直方向上和水平方向上使得水体呈缺氧状态；第4天在水体空间形成一个贫氧区，改变了海底区域的溶解氧分布体系。

模拟观测结果表明，水母在消亡过程中的2～3 d内会导致沉积物-水界面空间的海水溶解氧发生剧烈变化，使得沉积物-海水界面附近海水溶解氧含量下降，形成严重缺氧区，并且缺氧区向水体空间扩散，如果大规模水母爆发，其消亡将改变依靠水体溶解氧相关的沉积物-海水界面附近的生物群的生存环境，可导致海底微生物群的缺氧而窒息死亡[27]，对沉积物-海水界面附近生态环境造成严重的影响[28]。

3 结语

本文介绍了一种基于八乙基卟啉铂和香豆素的光强比率测量传感膜制备，该传感膜在低溶解氧的测量中具有较好的灵敏度和稳定性。利用3CCD构建了基于比率法的两维溶解氧观测系统，该系统可以对沉积物-水界面的溶解氧两维动态分进行实时观测，其空间分辨率可达0.52 mm，为研究缺氧-有氧界面附近的动态变化过程提供了新的观测手段。

在实验室对水母在海底消亡过程进行了模拟观测研究，观测结果表明，在水母水母消亡前沉积物表面的上覆水区存在一个耗氧区域，高度约80～150 mm，在上覆水区域到海水-空气界面的区域内溶解氧垂直分布呈饱和氧的分布。在置入水母的第16 h后，水母消亡将消耗溶解氧，使得沉积物-水界面溶解氧开始下降。在2～3 d内会导致沉积物-水界面空间的海水溶解氧发生剧烈变化，在沉积物-海水界面附近逐渐形成严重缺氧区。第1天内，沉积物-海水界面的溶解氧消耗速率为0.15 mg·L-1·h-1，第2天溶解氧的消耗速率为0.04 mg·L-1·h-1。在近海底的水体空间内，第1天的溶解氧消耗速率为0.28 mg·L-1·h-1，第2天为0.14 mg·L-1·h-1，第3天为0.13 mg·L-1·h-1，表明不同空间中溶解氧的消耗呈动态分布。

实验结果表明,海蜇在消亡过程中的3～4 d内会导致沉积物-水界面垂直方向和水平方向上的海水溶解氧发生显著变化，消耗大量的溶解氧并形成一个贫氧区，证明在大规模水母爆发区域，水母的消亡将对海底的生态结构和生存环境会产生严重的影响。

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责任编辑 徐 环

Development of the Planar Optode for Dissolved Oxygen Measurement for Simulated Jellyfish Decomposition Around Sediment-Water Interface

JIANG Zi-Ke1, YU Xin-Sheng1,2， LI Dong1， YAN Zi-Jin1， ZHANG Yu1

(1. College of Marine Geo-Science；2. The Key Laboratory of Seabed Resources and Investigation Technology, Ministry of Education， Ocean University of China, Qingdao 266100, China)

The method of preparation of membrane based on platinum octaethylporphyrin and coumarin intensity ratio measurement is presented and a ratio observing spatial systems with resolution of up to 0.52 mm by use of 3CCD camera is builed.The experiments verity the teasibility of monitoring the spatial dynamic changes of discolved oxygen in the microstructure of sediment-water interface.Observations using laboratory simulation methods is carried out to study the variation of dissolved oxygen in the sediment - seawater system in the process of jellyfish decomposition. The results show that the decomposition of jellyfish can cause significant reduction in the concentration of dissolved oxygen of the water after 16-hours by placeing the jellyfish tissue in the tank. It will cause dramatic changes of dissolved oxygen in seawater around the sediment-water interface space in 2～3 days, forming severe hypoxia zone in seawater around the sediment-water interface. In the first day, the consumption rate of dissolved oxygen in the sediment water interface is 0.15 mg·L-1·h-1, the second day, the rate is 0.04 mg·L-1·h-1.In the first day, the consumption rate of dissolved oxygen at the bottom of the water space is 0.28 mg·L-1·h-1, the second day,the rate is 0.14 mg·L-1·h-1,the third day ，the rate is 0.13 mg·L-1·h-1，it indicates that the consumption of the dissolved oxygen in different regions is a dynamic distribution. Experiments prove that the jellyfish in the decomposition of 3-4 days at the sediment water interface formed severe hypoxia zone in seawater around the sediment-water interface, the hypoxia zone will have a greater impact on the marine environment.

DO; planar optical sensor; jellyfish extinction process; sediment-water interface

国家自然科学基金项目(41176089；41176078)；国家重点基础研究发展计划项目(2013CB429704)资助

2013-12-27；

2014-04-02

姜子可(1987-)，男，硕士，研究方向为海洋地球化学及原位观测方法。E-mail: jiangzike2011@126.com

❋❋ 通讯作者： E-mail: xsyu@ouc.edu.cn

P716+.5

A

1672-5174(2015)02-080-08

10.16441/j.cnki.hdxb.20130464