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南黄海表层沉积物重金属的富集及其潜在生态风险评价

南黄海表层沉积物重金属的富集及其潜在生态风险评价

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中国海洋湖沼学会第十次全国会员代表大会暨学术研讨会

作者：袁华茂宋金明李学刚李宁段丽琴中国科学院海洋研究所海洋科学与环境科学重点实验室

重金属是近海沉积环境中最主要的污染物之一。研究表明,进入海洋水体中的重金属污染物绝大部分吸附于悬浮颗粒物中最终沉降进入海底沉积物中,在生物和地球化学机制的影响下可在沉积物中逐渐累积,表现出比水体含量高的特性,从而对底栖生... 详细信息

重金属是近海沉积环境中最主要的污染物之一。研究表明,进入海洋水体中的重金属污染物绝大部分吸附于悬浮颗粒物中最终沉降进入海底沉积物中,在生物和地球化学机制的影响下可在沉积物中逐渐累积,表现出比水体含量高的特性,从而对底栖生物产生毒性;另一方面,由于沉积环境的承载能力有限或因其他外界因素的改变（如气候、水动力条件、环境理化因子）导致重金属从沉积环境中重新释放出来,从而引发延缓或突然爆发的有害效应,可能导致生态环境恶化。因此,研究沉积物中重金属的分布、污染状况以及影响因素对于揭示其来源途径、迁移转化以及评价其对环境的潜在生态风险都有重要的科学意义。本文系统研究了南黄海表层沉积物中重金属的地球化学分布特征、影响控制因素、来源途径、潜在生态风险。表层沉积物中各类重金属的含量分别为Cu,1.00-32.9μgg-1;Mn,152-1910μgg-1;Cd,0.06-1.54μgg-1;Hg,0.006-0.069μgg-1;Pb,6.20-39.3μgg-1;Zn,24.6-244μgg-1,高含量的重金属主要分布在南黄海的中部海区,分别向中国和韩国沿岸逐渐降低。重金属的含量与沉积物中有机碳的含量呈现了很好的正相关关系,表明有机质通过吸附和络合作用对重金属的高亲和性。在所研究的重金属中,Mn与有机碳的相关性较差,这可能与Mn在近海既有陆源输入,同时又存在生物输入的不同来源有关。生物输入的Mn易于吸附于颗粒较粗、氧含量高的沉积物中,可形成Mn的水合氧化物MnO2nH2O。另外一种可能的原因是水体中溶解态的Mn易于吸附或渗入新沉积的生源CaCO3中,南黄海高含量CaCO3沉积物中同时也发现Mn的含量较高也说明了这一问题。对南黄海沉积物中重金属富集因子的研究发现,Cu的富集因子大多小于1,显示了其自然来源,而Cd的富集因子大多大于1.5,表明Cd受人为影响的污染程度较高。Mn,Hg,Pb和Zn的富集因子介于1和1.5之间,表明其受到较轻的人为影响。根据沉积速率的不同,本文还对重金属的沉积通量进行了研究,各类重金属的沉积通量分别为Cu,5.4×109gyr-1;Mn,291×109gyr-1;Cd,83×106gyr-1;Hg,8.3×106gyr-1;Pb,5.4×109gyr-1;andZn,27.8×109gyr-1。同时,还对各条河流重金属的入海通量以及大气沉降通量进行了估算,各类重金属的河流入海总通量分别为Cu,35.5×109gyr-1;Mn,691×109gyr-1;Cd,0.241×109gyr-1;Pb,22.7×109gyr-1;Zn,71.7×109gyr-1;大气沉降通量分别为Cu,2.76×109gyr-1;Mn,8.31×109gyr-1;Cd,0.30×109gyr-1;Pb,17.0×109gyr-1;Zn,27.8×109gyr-1。由于重金属的入海通量中只有部分输入南黄海,因此,相比较而言,大气的沉降通量对于南黄海重金属的生物地球化学循环的作用不可忽视。

关键词：重金属入海通量生态风险沉积物南黄海

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长江三峡蓄水后东海陆架海域2011年夏季CO2源汇分布的变化对比研究

长江三峡蓄水后东海陆架海域2011年夏季CO2源汇分布的变化对比研究

引用

中国海洋湖沼学会第十次全国会员代表大会暨学术研讨会

作者：曲宝晓宋金明中国科学院海洋研究所中国科学院大学

东海作为典型的陆架域（Shelf Sea）,其CO2源/汇分布受到多种生物地球化学过程的影响,其中长江冲淡水及浮游生物活动作用最为显著。而位于长江中上游的三峡工程兴建后,不仅可能使得长江入海径流总量减少,同时还可能改变长江冲淡水入海... 详细信息

东海作为典型的陆架域（Shelf Sea）,其CO2源/汇分布受到多种生物地球化学过程的影响,其中长江冲淡水及浮游生物活动作用最为显著。而位于长江中上游的三峡工程兴建后,不仅可能使得长江入海径流总量减少,同时还可能改变长江冲淡水入海的季节分配,以上诸多原因可能会造成东海夏季CO2通量降低。本文根据2011年夏季8月的调查结果,结合三峡蓄水运行前东海海-气界面CO2通量的相关报道,总结对比了蓄水前后CO2源汇的分布特征,变化规律以及控制因素,初步分析了蓄水前后pCO2及海气CO2通量变化的原因,为进一步探讨人类活动影响下东海CO2源汇通量变化提供了有意义的参考。（1）2011年8月调查结果表明,东海大部（26°N～32°N,122.5°E～126°E）表层水体pCO2范围为107～585μatm,pCO2分布呈现显著的区域性。具体表现为西部近岸区pCO2较高,中部陆架区较低,此结果与以往研究较为符合。长江口至杭州湾海域表现为碳源;而东海中部的广大区域（28°N～32°N,123°E～126°E）为东海主要碳汇区,pCO2最低可达107μatm;东海28°N以南及31.5°N以北部分海域为大气CO2的弱汇（341～373μatm）,东海夏季总体表现为大气CO2的汇。（2）从调查海域温度、盐度、pH25℃、pCO2的平面、断面分析可以看出,长江冲淡水对东海CO2源汇分布具有决定作用,在L、PN、P断面尤为显著,而28°N以南的S断面受长江冲淡水影响不明显。L断面存在一个低温中心。（3）对比三峡工程蓄水运行前后东海CO2源汇分布变化可知,三峡蓄水后,长江口及杭州湾外部海域表层海水二氧化碳分压有升高趋势,且该海域碳源强度有所增加,而东海东部碳源强度无明显变化。中部海域碳汇中核心区域有向内陆架区靠近的趋势,碳汇强度有所降低,且pCO2测值变化变大。CO2源汇性质最不确定的区域为陆架上升流海域,该海域可能也正是受长江径流变化影响最为显著的区域。（4）东海夏季CO2源汇格局的变化,主要可能在于长江冲淡水的输入及流向,陆源悬浮物的沉降与分解,营养盐含量、结构的变化,浮游植物同化作用等方面。长江冲淡水影响范围随入海径流量大小而改变,三峡工程运行后,长江入海径流的季节分配模式产生较大变化,由此将对碳汇核心区域产生明显影响。虽然蓄水后东海近岸悬浮体分布格局变化不大,但生活、工业污水污物的排放正成为影响长江口海域CO2源汇分布的新因素。东海营养盐含量及潜在的限制因子在三峡蓄水后有明显变化,由此使得浮游植物初级生产力变化较大,这也是东海CO2源汇分布变化的主要原因之一。

关键词：碳源汇影响因素长江三峡蓄水对比研究东海陆架海域

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黄海海-气界面CO2通量的季节变化特征及控制因素

黄海海-气界面CO2通量的季节变化特征及控制因素

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中国海洋湖沼学会第十次全国会员代表大会暨学术研讨会

作者：曲宝晓宋金明中国科学院海洋研究所中国科学院大学

海洋作为最大的碳汇（Carbon Sink）,对全球CO2水平及气候变化具有深远的影响。目前人类对海-气界面CO2交换的认识多集中在大洋海域,而受人类活动影响显著的陆架边缘海,其CO2源/汇性质至今尚未取得一致。黄海（the Yellow Sea）作为典... 详细信息

海洋作为最大的碳汇（Carbon Sink）,对全球CO2水平及气候变化具有深远的影响。目前人类对海-气界面CO2交换的认识多集中在大洋海域,而受人类活动影响显著的陆架边缘海,其CO2源/汇性质至今尚未取得一致。黄海（the Yellow Sea）作为典型的陆架边缘海,具有特殊的地形及水动力条件,其海-气间CO2传输受到多重生物地球化学过程的协同影响。本文总结了黄海海-气CO2通量的已有研究,分析了南、北黄海表层海水pCO2的分布状况及CO2源/汇格局,探讨了不同季节控制南、北黄海碳通量的主要因素,对进一步认识陆架边缘海CO2通量提供了理论基础。北黄海海域:北黄海是37°N以北黄海海域的统称,这一海域西连渤海,南接南黄海,是半封闭的渤海与近海和大洋进行物质能量交换的必经之地。根据水团性质及陆源条件,一般可将北黄海划分为辽南沿岸区（辽东半岛以南海域）、鲁北沿岸区（山东半岛以北海域）及北黄海中部海区。鲁北沿岸海域主要受鲁北沿岸区受上升流及渤海水系影响,冬、春、秋三季表层海水pCO2皆较高,为大气CO2的源;辽南沿岸海域在冬、春两季由于生物活动显著表现为CO2的汇,而秋季由于陆源有机物输入转变为较强的源。北黄海中部海域冬季由于黄海暖流的作用pCO2较高,为大气CO2的源,而春、秋两季生物活动及温跃层的存在使得pCO2较低。若北黄海面积以7.1×104km2计,则在冬、春、秋三个季节,北黄海每年可向大气释放的CO2量为248.5×103tC。南黄海海域:南黄海是37°N以南黄海海域的统称,这一海域具有特殊的海底地形及水动力条件,受到黄海冷水团,黄海暖流及长江冲淡水的共同影响。根据水深、盐度特征,可将南黄海划分为近岸、外海两个区域。在近岸区由于水深较浅,水体垂直混合较为强烈,富含CO2的底层水上涌,造成表层海水pCO2较高,近岸区总体表现为大气CO2的源。而在外海区由于受控因素多样,pCO2具有较大的季节变化。总体来说除却春季由于藻华爆发使南黄海外部海区表现为大气CO2的弱汇外,冬季、夏季、秋季分别收受黄海暖流、长江冲淡水、垂直混合作用的影响,表现为大气CO2的源。整个南黄海除春季为碳汇外,冬、夏、秋季皆为CO2的源。其中冬季碳通量最大,其次为秋季＞春季＞夏季。南黄海海-气界面CO2全年平均通量为1.99±***-1,若南黄海面积以0.39×106km2计,则全年可向大气释放CO2通量为9.27×***-1。黄海全年总体表现为大气CO2的源,其中北黄海冬、春、秋三季每年向大气释放CO2量为248.5×103t,南黄海全年向大气释放CO2为9.27×106t,若取北黄海冬、春、秋三个季节平均值为夏季北北黄海碳通量,则整个黄海全年海-气界面CO2通量为9.6×106t。

关键词：二氧化碳通量季节变化影响因素黄海

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我国绿潮特征与生态效应

我国绿潮特征与生态效应

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中国海洋湖沼学会第十次全国会员代表大会暨学术研讨会

作者：何培民霍元子于克锋张建恒陈丽平韩渭华梁吴青上海海洋大学

2009年.按照国家海洋局要求,我们沿海从南到北分别以海南、广东、福建、浙江)、江苏、山东、天津、辽宁等8条主线对我国沿海绿潮藻分布状况进行预调查。从整体看,江苏、浙江、福建、山东沿海绿潮藻分布较广、生物量较多,特别是江苏沿岸... 详细信息

2009年.按照国家海洋局要求,我们沿海从南到北分别以海南、广东、福建、浙江)、江苏、山东、天津、辽宁等8条主线对我国沿海绿潮藻分布状况进行预调查。从整体看,江苏、浙江、福建、山东沿海绿潮藻分布较广、生物量较多,特别是江苏沿岸绿潮藻漂浮现象严重,出现大面积成片堆积漂浮现象。海水较清的广东、广西、海南、河北、辽宁等南北沿海已出现绿潮藻漂浮现象,且有一定规模,并均以石莼为主,仅海水较浑的浙江、江苏近海是以浒苔为主。浒苔藻体结构为中空易形成气囊,光照强度越强气囊中气体越足,藻体更容易漂在海面上。浒苔生长速度在海藻中最快,日生长速率可以达到50%-60%,50天时间绿潮面积可以迅速扩大180倍。所以2008年黄海绿潮暴发规模已闻名天下,其规模为世界第一。按照分子监测结果,发现江苏近海2009-2011年浒苔暴发早期时期,每年绿潮暴发均存在浒苔种群演替现象,即漂浮绿潮藻优势类群先后出现次序为:***,***及***,最终漂浮种为浒苔***,且与2008年黄海绿潮优势种的ITS和5S序列完全相同。而2012年秋季,江苏最早漂浮浒苔种群已为***,说明***。已逐步适应当地环境并在当地"生根发芽"了。2008年青岛海域爆发的世界最大规模绿潮不但直接影响到奥帆赛顺利进行,也给当地带来了严重的生态危害和经济损失。如果绿潮浒苔不受季风影响而是直接漂向大洋,则绿潮在漂移过程中可以起着很好的去除碳、氮、磷等生态修复效果。本文主要研究了浒苔（Ulva prolifera）对NO3-N和PO4-P吸收动力学特征。结果表明:1)浒苔藻体密度与NO3-N和PO4-P的去除率成正比;2)浒苔对氮、磷的吸收速率与介质中氮、磷含量可用Mihcaelsi-Menton方程来描述（R2＞0.95）;3)浒苔对NO3-N和PO4-P吸收速率与时间均呈幂函数关系（R2＞0.96）,并存在3个不同的生理阶段:在60min内呈快速吸收阶段,最大吸收速率分别达到了250.43和5.82μmol/（gh）,而在60-320min内吸收速率变化相对缓慢,最大吸收速率为155.12和2.36μmol/（gh）,在320-720min内吸收速率基本接近平衡,此时浒苔对NO3-N和PO4-P的最大吸收速率为36.72和1.32μmol/（gh）。室内实验研究结果表明,温度和光照强度对浒苔吸收海水中溶解性无机碳（DIC）及提升海水pH的影响极显著（P＜0.01）。光照强度为60μmolm-2s-1时,浒苔吸收海水中DIC适宜温度为20-30℃,其吸收DIC速率在33-50μmol（C）g-1（FW）h-1之间,海水pH提升速率为每小时0.11个单位;温度为20℃时,浒苔吸收海水中DIC适宜光照强度在100μmolm-2s-1左右,其吸收DIC速率在32～47μmol（C）g-1（FW）h-1之间,海水pH提升速率为每小时0.10个单位左右。温度和光照强度对浒苔吸收海水中DIC及提升海水pH速率存在显著的交互效应（P＜0.05）,两者的最佳组合为温度25℃、光照强度100μmolm-2s-1。最佳组合条件下,浒苔吸收DIC速率达53.10μmol（C）g-1（FW）h-1,海水pH提升速率达每小时0.14个单位,显著高于其它实验组合。实验结果可为今后黄海绿潮暴发机制及海藻生态修复、CO2减排和防止海洋酸化作用的评估提供技术支撑。

关键词：绿潮特征生态效应

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长江口及其邻近海域痕量半金属的行为特征及与营养盐的协同关系

长江口及其邻近海域痕量半金属的行为特征及与营养盐的协同关系

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中国海洋湖沼学会第十次全国会员代表大会暨学术研讨会

作者：宋金明吴晓丹李学刚袁华茂李宁段丽琴中国科学院海洋研究所

本文对长江口及其邻近海域2009年5月（春季）、2011年8月（夏季）、2010年2月（冬季）、6月（夏季）、11月（秋季）和2011年4月（春季）和8月（夏季）5个航次水体硒、碲、砷、锑、铋以及硫化物进行了较系统的研究,初步揭示了长江口及其...

本文对长江口及其邻近海域2009年5月（春季）、2011年8月（夏季）、2010年2月（冬季）、6月（夏季）、11月（秋季）和2011年4月（春季）和8月（夏季）5个航次水体硒、碲、砷、锑、铋以及硫化物进行了较系统的研究,初步揭示了长江口及其邻近海域痕量半金属的生态环境效应。长江口及其邻近海域痕量半金属具有典型的区域变化特征和明显的季节分布趋势,反映了水团迁移、溶解-沉降和吸附-释放等过程的影响。在不同水团控制的地区,痕量元素含量呈明显的梯度变化,西部沿岸受长江、钱塘江和浙闽沿岸流等陆源径流输入影响,痕量半金属在长江口外和杭州湾口出现高值,陆架锋面向外海方向推进,从近岸向中央海区延伸浓度逐渐降低,在陆架西侧受黑潮水和台湾暖流入侵,浓度又逐渐增大并出现一定层化。Se（Ⅳ）和Te（Ⅳ）在研究海域盐度范围行为保守,Se（Ⅵ）和Te（Ⅵ）在＜30盐度范围内保守,大于该盐度则表现为明显的添加行为;As（Ⅲ）和As（Ⅴ）在调查河口均不保守;Sb（Ⅲ）和Sb（Ⅴ）在调查海域均表现为良好的保守行为;溶解铋在春季行为保守,夏季则仅在20-30盐度范围内保守;硫化物在春夏季具有明显的保守行为,冬秋季节保守行为不显著。河口区域底层沉积物的溶解-沉降作用与颗粒物的吸附-释放过程也是控制水体中痕量半金属的重要因素,颗粒物对硒、碲、锑表现为释放作用,且解吸附能力低价态优于高价态,在18-25oC、pH值在7.9-8.0的条件下最易于释放硒,在＞27oC高温及pH7.9-8.0条件下最易于释放碲,25oC和pH＜8.15条件下最易于释放锑;砷表现出弱吸附性,高温、高pH条件下,利于吸附的进行;铋则在低温、低pH和高氧化条件下以吸附作用为主,在23-25oC、pH7.9-8.0范围内利于SPM释放铋;SPM仅在夏季表现为明显的释放硫化物过程。春季,表层水体Te（Ⅳ）和溶解铋具有相似性,共同受控于氧化还原条件（DO）、酸碱度（pH）、河流输入（盐度）和溶解-沉降作用（水深）,Te（Ⅵ）和Se（Ⅳ）与生物因子（Chla）关系密切,且与营养盐性质类似（TPP和TPN）,均说明它们具有生物利用潜能,可参与生物地球化学循环;底层水体中Se（Ⅳ）、Sb（Ⅲ）和Sb（Ⅴ）受水团迁移（盐度）、酸碱度（pH）、吸附-解吸（SPM和水深）影响,且具有与磷一样的营养盐效应（TPP）,Te（Ⅵ）的性质更靠近氮（TPN）,含量与分布还受控于温度和氧化还原条件（DO）。夏季,表层水体中Sb（Ⅲ）、Sb（Ⅴ）和Se（Ⅳ）具有相同来源,既包括河流输入和水团迁移（温度和盐度）,也包括沉积物和SPM的释放（深度和SPM）,硫化物与同族元素硒的高价态Se（Ⅵ）共同受酸碱条件（pH）的影响;底层水体中,硫化物与溶解铋和Te（Ⅳ）关系密切,受水团输入和物理混合（温度和盐度）的影响,也通过吸附-释放与沉降-溶解过程在固液相之间分配。As（Ⅲ）和Se（Ⅳ）在底层水体受控于pH值。硒与砷是生命必需元素,均与磷显著相关,说明其具有与磷相似的营养盐性质,发现13-15oC是被浮游植物吸收的最适宜温度。碲、锑和铋是非生命必需元素,但也表现出了一定的营养盐效应,具有较大的生物利用潜能,其中碲如硒和砷,与磷关系密切,而锑和氮、磷均相似,铋则更接近氮的性质。

关键词：

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中国滨海盐沼湿地碳收支与碳循环过程研究进展

中国滨海盐沼湿地碳收支与碳循环过程研究进展

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中国海洋湖沼学会第十次全国会员代表大会暨学术研讨会

作者：曹磊宋金明李学刚袁华茂李宁段丽琴中国科学院海洋研究所生态与环境科学重点实验室中国科学院研究生院

滨海盐沼湿地由于其较高的初级生产力和较缓慢的有机质降解速率而成为缓解全球变暖的有效蓝色碳汇,近年来引起全球范围内的热切关注。我国滨海盐沼湿地分布较广,国内学者对滨海盐沼湿地碳循环及碳收支研究取得了一定进展,深入研究滨海... 详细信息

滨海盐沼湿地由于其较高的初级生产力和较缓慢的有机质降解速率而成为缓解全球变暖的有效蓝色碳汇,近年来引起全球范围内的热切关注。我国滨海盐沼湿地分布较广,国内学者对滨海盐沼湿地碳循环及碳收支研究取得了一定进展,深入研究滨海盐沼湿地碳循环有助于对全球碳循环及全球变化的理解,并为利用滨海湿地进行碳的增汇减排提供科学依据。本文通过对我国滨海盐沼湿地碳循环主要观测方法、碳收支与碳循环过程及特点、碳库的组成与影响因素、气态碳的输入输出、潮汐作用对其碳收支的影响这5个方面对国内的滨海盐沼湿地碳循环与碳收支的研究进展进行了归纳总结。尽管我国在滨海盐沼湿地碳循环及碳收支研究方面取得了一定进展,但仍存在一些局限性。例如,对滨海盐沼湿地土壤有机碳在时间、空间上的分布大部分仅进行简单的特征描述,只考虑部分环境因子对滨海盐沼湿地碳通量的影响等,这些都制约着对滨海盐沼湿地碳循环过程的整体理解以及对其碳收支的准确评估。因此,我们仍然需要更加深入和系统的研究去探寻滨海盐沼湿地的碳封存能力及不同地理位置和季节变化下碳通量的主控因素,达到准确量化滨海盐沼湿地的固碳潜力,提高我国滨海湿地的蓝色碳汇价值,需要重点开展的工作如下:（1）加强滨海盐沼湿地土壤碳库在深度上和广度上的研究。由于历史数据资料的缺乏和统计方法的单一,我国滨海盐沼湿地碳储量尚未能进行精确估算。目前,研究集中于对有机碳含量与水平分布特征的研究,对有机碳的沉积速率及埋藏效率方面的研究较缺乏,而这对于精确测量盐沼湿地的固碳能力是十分必要的。（2）对滨海盐沼湿地碳储量、碳通量的量化方法和观测技术进行标准化。尽管已有许多测定土壤碳密度和碳通量的方法,但是目前各种方法所得结果之间的可比性较差,难以获得较大时间、空间尺度上的准确数据,因此,探索更有效而准确的方法并统一标准是进行碳收支评估的迫切需要。（3）在研究尺度上要宏观、微观并重,长期原位监测湿地碳通量的变化与室内模拟研究都要加强。宏观上要明确滨海盐沼湿地碳循环在全球碳循环中扮演的角色,借助遥感和地理信息系统等新技术,研究滨海湿地作为"碳源"或者"碳汇"的地位及动态变化过程;微观上则要综合研究不同湿地碳循环特征及各影响因素之间的相互关系。（4）量化在潮汐影响下滨海盐沼湿地碳与邻近生态系统之间的横向交换通量。因受潮汐影响,涨潮落潮所造成的外来碳堆积对于滨海盐沼湿地滩面演化、碳的沉积与长期埋藏有着重要贡献;同时,颗粒有机碳、溶解态有机碳与无机碳的水文输出对其碳库动态变化具有重要的意义。因此,量化碳的横向通量对于准确评估滨海盐沼湿地的碳收支是必不可少的。综上所述,滨海湿地生态系统在全球碳循环中起着重要的作用,并对全球气候变化有着巨大的影响,同时全球变化也将对滨海湿地碳循环与碳收支有着最直接的影响。气温升高,降水变化,海平面上升,是影响湿地分布和功能的主要因素。因此,建立长期的滨海湿地碳库动态监测平台,深入研究我国滨海湿地碳库对全球气候变化的影响及其反馈作用,对于预测全球变化及制定湿地碳储备功能的提升策略具有重要的意义。

关键词：碳收支影响因素滨海盐沼湿地

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长江口海域海气界面CO2通量的季节变化特征

长江口海域海气界面CO2通量的季节变化特征

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中国海洋湖沼学会第十次全国会员代表大会暨学术研讨会

作者：李学刚宋金明袁华茂李宁段丽琴中国科学院海洋研究所海洋生态与环境科学重点实验室

虽然现有的研究表明整个大洋是大气CO2的汇,但陆架边缘海到底是大气的源还是汇并没有明确的结论,这一方面是因为对陆架海域的调查较少,缺乏足够多的数据,另一方面是因为不同区域的边缘海自身水动力条件的复杂程度和受陆源输入物质的影... 详细信息

虽然现有的研究表明整个大洋是大气CO2的汇,但陆架边缘海到底是大气的源还是汇并没有明确的结论,这一方面是因为对陆架海域的调查较少,缺乏足够多的数据,另一方面是因为不同区域的边缘海自身水动力条件的复杂程度和受陆源输入物质的影响程度各不相同,具有一定的独特性。河口是陆架边缘海的一个重要组成部分,也是其与陆地相互作用的重要纽带之一,每年都有大量的淡水和各种营养物质通过河口输送到陆架边缘海,对其中发生的许多生物地球化学过程均有显著影响。作为世界上第三大河的入海口,长江口海域是研究河口海域碳源汇特征的理想区域之一,虽然有部分学者对其进行过研究,但对该海域碳源汇特征的季节变化仍然缺乏足够的认识。本文依据2003年5月、2004年8月、2010年3月、8月、11月和2012年5月对长江口海域的现场调查,依据表层海水的pH和碱度计算了长江口海域表层海水的二氧化碳分压（pCO2）,在此基础上研究了长江口海域碳源/汇强度季节变化。由于受长江径流、苏北沿岸流及上升流等的影响,温度、盐度、CO2体系各参数、pCO2和海-气碳通量（FCO2）均表现出显著的时空差异,其中海-气碳通量（FCO2）的分布在总体上呈现出由近岸向远海沿长江冲淡水方向由大气二氧化碳的强源逐渐过渡到弱汇的趋势。这种分布特征与长江口盐度的分布趋势高度一致,表明咸淡水的混合作用是控制长江口海域碳源汇特征的主要因素。对该区域两个定点站连续48小时的观测发现,不同时刻的碳源/汇的强度差异很大,无明显的日变化规律,其中低盐区站位的FCO2的变化范围为5.025.4mmolm-2d-1,最大值约为最小值的5倍;高盐区站位FCO2的变化范围为-15.7至32.2mmolm-2d-1,虽然大部分时间里该站表现为CO2的汇,但调查时间内其总体上为CO2的源,FCO2的平均值为0.5±12.1mmolm-2d-1。从整个长江口海域看,春季CO2海气交换通量的变化范围为-6.5至87.6mmolm-2d-1,平均为29.5mmolm-2d-1;夏季为-11.9～19.6mmol·m-2·d-1,平均值为-1.7mmol·m-2·d-1;秋季为3.7～32.8mmol·m-2·d-1,平均值为11.6mmol·m-2·d-1;冬季为2.8～47.5mmol·m-2·d-1,平均值为17.4mmol·m-2·d-1。长江口海域在春、秋、冬三季表现为大气CO2的源,夏季为大气CO2的弱汇,其中,春季每天可向大气释放5.56×102tC,夏季每天可吸收0.354×102tC,秋季每天可向大气中释放2.20×102tC,冬季每天可向大气中释放CO2为3.26×102tC。虽然长江口海域海-气二氧化碳通量在不同季节有明显差异,但这种差异与温度的变化没有显著的关系,而与浮游植物的生物量有明显的相关性,表明温度不是控制该区域海气碳通量的主要因素,浮游植物的光合作用是影响该区域海气碳通量的另一主要因素。

关键词：二氧化碳分压季节变化源汇特征长江口海域

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从典型pCO2高/低值海区特征剖析海洋中CO2体系的影响机制

从典型pCO2高/低值海区特征剖析海洋中CO2体系的影响机制

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中国海洋湖沼学会第十次全国会员代表大会暨学术研讨会

作者：陈鑫宋金明李学刚袁华茂李宁段丽琴中国科学院海洋研究所生态与环境科学重点实验室中国科学院大学

在CO2急据增加,气候异常事件频发,人们对海洋扮演的角色争论不休,但其在全球性物质能量循环中所起的调控作用毋庸置疑。纵观我国国内20余年海洋碳化学研究,国内外学者已在近海及大洋考察中获取大量一手资料,并且对数据进行了系统性的归... 详细信息

在CO2急据增加,气候异常事件频发,人们对海洋扮演的角色争论不休,但其在全球性物质能量循环中所起的调控作用毋庸置疑。纵观我国国内20余年海洋碳化学研究,国内外学者已在近海及大洋考察中获取大量一手资料,并且对数据进行了系统性的归纳分析,依据表层pCO2分布获取了海洋碳源或碳汇区,同时探讨了碳行为的影响机制。目前研究表明近海水域中pCO2的分布与水动力条件、生物活动、水温等密切相关。江春波等人研究南黄海夏季pCO2的分布,着重讨论了下层海水涌升和长江冲淡水对海-气界面CO2通量的贡献,认为这些水团运动是造成该海区pCO2分布差异的主要原因,其中,苏北浅滩外侧和长江口外北部区域由于富含CO2的底层水的涌升而出现pCO2极高值,长江冲淡水则主要影响汇区,占吸收区域CO2的99.9%。同时还分析了海区叶绿素a与pCO2的分布关系,认为在边缘海区,生物活动的剧烈程度往往是影响某一海域CO2源/汇的一个重要因素。高学鲁分析了长江口丰/枯水季节以及南黄海秋季的CO2相关参数,描述出各海区参数显著的时空变化特征,长江口区pCO2总体上呈由淡水向海水逐渐降低趋势,说明咸淡水的物理混合作用是主要影响因素;而南黄海表层、20m层、50m层的水体间pCO2呈现出的显著差异则指明黄海及邻近海域的环流格局为主要影响因素。谭燕等人对2001年夏季长江口及东海西部海域的pCO2分布和影响因素进行了分析和探讨,同样认为长江冲淡水是主要原因,此外分析了海区表层海水pCO2值与水温、叶绿素a、盐度等的相关性,并作简要归纳。高众勇等人分析了2008年夏季白令海pCO2的分布,提出了不同海域主要调控因子不同的解说,其中在海盆北区和陆坡流区pCO2与温度呈良好正相关关系,在海盆北区和陆架区则与盐度呈显著相关等。现有的研究多为对海洋-大气CO2体系的分布变化特征描述,并将其与海水基本性质如pH、温度、盐度以及叶绿素、初级生产力等单一参数进行相关性分析,探讨碳吸收或排放的影响机制。近海的碳收支极其复杂,探讨近海表层海水二氧化碳分压的极值分布区坦的收支特征,显然对近海碳循环过程的了解极为重要。如在江春波对南黄海的调查研究中发现,pCO2高值区域出现在南黄海的北部,其中在西北和东北分别达到最高,长江口西北部也出现最高值,这些区域的温盐特点是高盐低温;低值区域出现在长江口东北部,相对应温盐条件为低盐高温。而高众勇对白令海区表层的pCO2研究显示,高值的海盆南区表层水在温度、盐度、DIC、TA总体在整片海区中都为高值区域,而pCO2的最低值出现在北纬60°左右的陆坡流区,这一区域温度较海盆南区有所下降,盐度、DIC、TA都为整片海区的最低值区域。这种特征不同的现象可从水团运动、生产力影响等方面具体加以分析。在对类似研究进行总结分析的同时,还要注意pCO2的典型梯度变化海区,分析上述区域的主要变化参数,进一步佐证影响海水pCO2的主要控制因子。对本文通过划分pCO2的典型高值区和低值区域,解析典型高/低值海区区域的生物化学要素组成、水动力学条件等差异,以期从生态系统和海洋环境的综合角度,对典型海区吸收或释放CO2行为机制有深入地了解。

关键词：海水二氧化碳分压极值影响因素碳源汇

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东海中西部海域海气界面碳的迁移通量

东海中西部海域海气界面碳的迁移通量

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中国海洋湖沼学会第十次全国会员代表大会暨学术研讨会

作者：宋金明朱连磊李学刚袁华茂李宁段丽琴中国科学院海洋研究所

世界最大河流之一长江注入到的东海中西部海域,是中国大陆与东海相互作用的重要地带,探讨这一海域的碳循环对预测阐明中国区域气候变化意义重大。目前的研究尽管对东海海-气间CO2交换特征已有了一些认识,但在不同区域不同季节获得的的...

世界最大河流之一长江注入到的东海中西部海域,是中国大陆与东海相互作用的重要地带,探讨这一海域的碳循环对预测阐明中国区域气候变化意义重大。目前的研究尽管对东海海-气间CO2交换特征已有了一些认识,但在不同区域不同季节获得的的源汇强度有很大的差异,对导致其源/汇强度差异的缘由缺乏深入的认识,因此深入探讨这一海域溶解无机碳及海气间CO2通量的的变化有重要的科学和实际价值。本文基于对东海中西部海域2010年6月、11月和对长江口海域2010年3月、8月、11月的调查,系统研究了该海域海气界面二氧化碳通量及其影响因素。东海中西部海域:2010年6月,东海中西部海域受长江冲淡水、黄海沿岸流和黑潮支流等的共同影响,水文条件复杂。调查海域的无机碳体系受海洋环流等动力因素以及浮游植物生长繁殖的影响,表层海水无机碳体系空间分布有很大不均匀性,其中pCO2在106～543μatm之间。由于受多种水团的作用,pCO2整体上与温度、盐度无明显的相关性;在受陆源输入影响小的开阔海域,叶绿素a和pCO2之间表现为较好的负相关关系,说明浮游植物的生长繁殖对调查海域海水pCO2有重要的影响。长江口及杭州湾外海域有明显的高pCO2分布,表现为大气二氧化碳的源区,向大气释放的碳最高达11.50mmol·m-2·d-1,但其范围不大;在123oE～125oE,30oN～32oN范围内存在较强的大气二氧化碳汇区,吸收大气二氧化碳的强度最高可达-87.67mmol·m-2·d-1。总体而言,东海中西部海域在2010年6月调查期间是大气CO2的汇,该海域碳汇强度为3.24×1010gC·d-1,即每天这一海域可吸收大气中的二氧化碳以碳计达3.24×104吨。2010年11月,根据对温度、盐度的分析,调查海区主要受黑潮支流的影响,且调查海域pCO2整体上与温度、盐度有明显的负相关性说明秋季调查海域比较符合大洋单一性质的均匀水团性质。11月各站位CO2海-气交换通量为2.69～33.66mmol·m-2·d-1,为避免站位空间分布不均匀的问题使用网格计算法计算平均CO2通量为14.35mmol·m-2·d-1。2010年11月调查海域每天可释放CO2的量为2.34×104tC·d-1,11月东海中西部海域是大气CO2较强的源。长江口海域:2010年3月、8月、11月长江口海域受长江径流、苏北沿岸流及上升流等的影响,温度、盐度、CO2体系各参数及pCO2均表现出显著的时空差异。调查结果显示pCO2与温度无明显的相关性,但3月、8月、11月pCO2与盐度均有良好的负相关性,是由于长江淡水的输入,咸淡水的混合作用,使得盐度逐渐升高,但与低pCO2值的海水的混合,使得pCO2值逐渐下降,因此呈现负相关。2010年3月、8月、11月CO2海-气交换通量平均值分别为17.44、-1.69、11.58mmol·m-2·d-1。其中3月、11月整个调查海域均为CO2的源,3月、11月每天分别可向大气释放326tC、220tC;8月长江口附近为CO2的源,而外海地区表现为CO2的汇,总体而言8月长江口海域体现为CO2的弱汇,每天可吸收35.4tC。长江口三个月份的平均结果是每天可向大气释放170tC,进一步证实长江口咸淡水混合区是大气二氧化碳的源。

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厦门湾海水-沉积物系统PCDD/Fs的多相分配及颗粒垂直通量研究

厦门湾海水-沉积物系统PCDD/Fs的多相分配及颗粒垂直通量研究

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中国海洋湖沼学会第十次全国会员代表大会暨学术研讨会

作者：蔡明刚洪清泉纪凯献何建华高树基梁俊华林静厦门大学海洋与地球学院近海海洋环境科学国家重点实验室台湾阳明大学环境与职业健康科学研究所国家海洋局第三海洋研究所

于2011年12月采集厦门湾海水、沉积物样品,开展海水-沉积物系统多氯代二苯并二噁英/呋喃（Polychlorinated dibenzo-p-dioxins and diben zofurans,PCDD/Fs）的多相分配及颗粒垂直通量研究。首次获得PCDD/Fs在厦门湾海水中悬浮颗粒态、...

于2011年12月采集厦门湾海水、沉积物样品,开展海水-沉积物系统多氯代二苯并二噁英/呋喃（Polychlorinated dibenzo-p-dioxins and diben zofurans,PCDD/Fs）的多相分配及颗粒垂直通量研究。首次获得PCDD/Fs在厦门湾海水中悬浮颗粒态、胶体态和自由溶解态的含量、水平与垂直分布,沉积物中PCDD/Fs的时空分布,PCDD/Fs的来源和海水-沉积物系统颗粒态PCDD/Fs的垂直通量等特征,提升了对海洋环境中PCDD/Fs的多相分配和颗粒垂直通量过程的认识。取得了以下成果:厦门湾水体17种2,3,7,8-PCDD/Fs总含量（ΣPCDD/Fs）为35.389-283.933pg/L,平均为145.156pg/L,其中PCDDs含量为34.929-282.554pg/L,占ΣPCDD/Fs的98.6%-99.6%。总体上,厦门湾水体PCDD/Fs含量处于较高水平。水体中PCDD/Fs的毒性当量（采用WHO 2005年的毒性当量因子计算）为0.084-0.422pgTEQ/L（平均为0.250pgTEQ/L）,超过美国EPA规定的水质标准（0.14pgTEQ/L）。其中,对毒性当量贡献最大的为1,2,3,7,8-P5CDD,其次为O8CDD和1,2,3,4,6,7,8-H7CDD。表层水体中PCDD/Fs浓度随离九龙江口距离的增大而减小,表明九龙江水体输入是研究区域PCDD/Fs的输入途径。垂直水体中PCDD/Fs呈现上层水体和底层水体含量较高而中层水体含量较低的分布,主要与载带PCDD/Fs的悬浮颗粒物在水体中的迁移有关。上层水体由于载带大量颗粒物的九龙江水体输入而有较高的PCDD/Fs含量,底层水体则主要由于沉积物的再悬浮作用从沉积物释放颗粒态PCDD/Fs。水体中PCDD/Fs在悬浮颗粒态-胶体态-自由溶解态的三相间主要以悬浮颗粒态存在,占98.4%-99.7%,PCDD/Fs在颗粒物与表观溶解态间的分配接近平衡。PCDD/Fs在三相间的分配是温度、盐度、pH、Chl-a、DOC、SPM、POC/SPM等因素共同作用的结果。其中,POC/SPM、Chl-a、pH和DOC主要控制胶体态和自由溶解态间的分配,SPM主要控制颗粒态的含量与分配。厦门湾沉积物PCDD/Fs的含量为1129.656-3806.936pg/gd.w.,平均含量为1809.188pg/gd.w.,总毒性当量为1.60-6.65pg TEQ/g,平均为2.49pg TEQ/g,其毒性当量主要由五至八氯代的PCDDs贡献。根据Hemming等（2003）提出的风险评价标准,厦门湾表层沉积物的PCDD/Fs含量对生物没有毒性风险。沉积物中PCDD/Fs含量与沉积物中的细颗粒（粘土、粉砂）和TOC含量存在正相关关系,说明沉积物中PCDD/Fs主要受细颗粒和TOC吸附作用控制。表层沉积物中PCDD/Fs的分布与水体中颗粒态PCDD/Fs的分布相似,从河端至海端逐渐降低,说明九龙江水体载带的颗粒态PCDD/Fs往外海迁移过程中的沉降和埋藏是沉积物中PCDD/Fs的主要来源。对柱状沉积物的研究表明,在百年时间尺度上,PCDD/Fs呈现波动变化,其中最大值出现在1970年代。海水和沉积物中PCDD/Fs的同系物组成相似,均以O8CDD为主,其次为H7CDD,另有少量O8CDF和H7CDF。结合1,2,3,6,7,8-H6CDD与1,2,3,4,7,8-H6CDD的比值,判断厦门湾PCDD/F的主要来源是污水污泥的输入,PCP（五氯酚）杂质的输入有限。百年时间尺度上,PCDD/Fs的同系物组成几乎不变,说明近100年内,PCDD/Fs几乎不发生降解。对海水-沉积物界面颗粒PCDD/Fs的垂直通量估算结果为,表层水体颗粒PCDD/Fs垂直沉降通量为9878.86-65148.84ng/m2a,平均32625.96ng/m2a。水柱的PCDD/Fs垂直沉降通量为4002.80-12962.85ng/m2a。沉积物对PCDD/Fs的埋藏通量为2057.17-157176.23ng/m2a,沉积物再悬浮作用向水体释放的PCDD/Fs通量为3026.29-8375.26ng/m2a。在扩散作用和降解作用可以忽略的条件下,九龙江河口沉积区和外海区水体中颗粒PCDD/Fs在下沉过程中大部分通过水平输送输入到邻近海域,而在西港与九龙江水体交汇的快速沉积区,周围海域水体中PCDD/Fs在此快速沉积并发生埋藏。在河口区,尤其是沉积速率较慢的区域,沉积物再悬浮通量不能忽略,证明了河口区沉积物为PCDD/Fs的"二次污染源"。

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