海气CO2通量的溶解无机碳δ^13C值示踪研究进展

海洋是地球表面上碳的重要贮存库,是全球碳循环系统的一个重要子系统,国际上研究海气间CO2交换调控机制的工作长期以来倍受关注.文章简要阐述海气CO2通量研究概况和对海水溶解无机碳δ13CDIC指标的地球化学特征的分析基础上,综述海气CO2通量的溶解无机碳稳定同位素示踪研究进展,并对该方法存在问题和研究发展趋势作了分析与展望.     

海水中溶解无机碳DIC的分析方法

海洋CO2是全球碳循环至关重要的纽带，分析测定海水中CO2体系各存在形式的含量及分布，对于探究CO2在海洋中的转移和归宿，海洋吸收转移大气中的CO2的能力以及CO2在海洋中的循环机制等都具有十分重要的意义，本文对海水中溶解无机碳的各种测定方法作了概括和总结，分别对各种方法的特点，原理、发展及前景进行了综述。     

Gran滴定法测量不同盐度海水样品的总碱度浓度及其影响因素

详细阐述了海水总碱度的定义、测量方法和原理,利用总碱度分析仪即Gran滴定法进行海水总碱度的分析,不仅利用t检验法检验总碱度实验是否存在系统差异,还分析了不同盐度的标准海水,探寻盐度与海水总碱度的关系。实验结果表明:总碱度分析仪的测量精度在±1μmol/L左右,测量过程中无系统差异;海水盐度与总碱度呈正相关关系,即盐度增大,海水总碱度增加;中国系列标准海水不适用于总碱度测量的标准物质。最后总结了海水总碱度测量时的影响因素,如pH电极的效率、反应过程的温度波动等。     

海洋中的CO2观测与研究

在1985年～1997年之间"陆架边沿海海洋通量研究"和"中美海气联合调查"(TOGA)海洋观测调查项目中,利用库仑仪系统和高精度测量海水二氧化碳分压气相色谱系统测量了表层和深层海水总溶解二氧化碳(TCO2)、海水和大气CO2分压(PCO2)样品,测量精度为±1umol/kg和±1utam.根据表层和深层CO2数据,讨论了影响CO2变化的主要因素,通过研究计算获得了CO2和温度(T)、盐度(S)、总碱度(ALK)相关回归方程.CO2分布变化与流、水团、黑潮变化密切相关.本文根据在中国东海四个航次测量的海水和大气的PCO2,描述了调查海域CO2的源与汇以及通量的分布.     

氮与磷的增加对海水无机碳体系影响的实验模拟研究

海洋碳循环是全球变化研究中的重要领域,它不仅在很大程度上决定了全球气温乃至全球气候的变化趋势,而且还是海洋生态系持续发展的基础,它决定着了海洋生态环境变化的走向。众所周知,碳(C)在海洋中以无机态和有机态的形式存在,在海-气系统中,大于98%的C以溶解无机碳(DIC)形式存     

中国海洋碳循环生物地球化学过程研究的主要进展(1998-2002)

阐述了1998-2002年期间中国海洋碳循环及其生物地球化学过程研究的3个主要进展部分：（1）海-气二氧化碳通量过程；（2）海水中碳及其生物地球化学循环；（3）入海河流流域土壤和沉积物在海洋碳循环中的作用；海洋与陆家容纳了近一半人类排放的二氧化碳，另外的50%被释放到大气中，海洋在缓和二氧化碳温室效应方面的作用不言而喻的，海洋储有的碳主要以无机碳的碳酸盐（CO3^2-）和碳酸氢盐（HCO3^-）的形式存在。海洋生态系统通过生物泵的作用驱动大气CO2进入海洋，在表面混合层中，由于生物的光合作用，CO2不断被转化成有机碳和生物碳酸盐，并进一步从表层CO2向深层转移，形成了海洋碳循环的主要途径，海洋水体中碳循环过程受到河口与近海碳的形态，转化，分布，迁移和生物生产过程等影响，海洋生物泵明显影响着海洋对空气中CO2的容量，春季和冬季东中国海皆为大气二氧化碳的汇，夏季皆为二氧化碳的源，秋季渤海与北黄海为二氧化碳的汇，南黄海与东海是二氧化碳的源。入海河流流域土壤，非入海河流流域的土壤和海洋沉积物在碳的来源，分布，含量以其迁移循环中具有重要的作用。     

海洋沉积物中碳的来源、迁移和转化

人类活动每年向大气排放的CO2约为65亿t，其中留在大气中的约占50%，大洋吸收约16亿-20亿t，陆地生态系统大约吸收0.7亿~1.4亿t(Bates，2001；Battle et al.，2000),还有大约13亿t找不到去处，称为大气CO2丢失项，而陆架边缘海有可能是这丢失项的去处。近海沉积物是大气二氧化碳的接受者，同时当条件合适时沉积物中的碳又可被释放重新进入水体乃至大气中，是碳循环中的重要源与汇，因此海洋沉积物在碳循环中的作用是全球碳循环的一个关键环节。虽然近十年来这方面的研究已经引起众多学者的关注，对沉积物中的碳循环进行了较大量的研究，取得了一系列成果，但海洋沉积物在碳循环中的作用和过程至今并未查清，具体体现在海洋沉积物在海洋碳循环中起什么作用？起多大作用？在哪些方面影响和控制海洋碳循环？这些均需要科学家们长期的艰苦努力，以便在更深入、更系统和更高层次上研究解决困扰当今人类的涉及碳循环这一重大环境科学问题。 海洋沉积物为海洋环境中的一个主要研究对象，其中的碳与水体-生物体以及大气、入海河流等进行着不间断的交换、大气中的气体碳经过复杂的海洋生物地球化学过程转化为水体中的溶解碳，再变为颗粒碳，经沉降最终形成沉积物，在适宜的条件下上述的反过程同样会发生。因此，研究海洋沉积物中的碳在其循环中的作用是非常困难的。碳是最主要的生源要素，更是生命活动能流、物流中最重要的元素，几乎所有的生物地球化学循环过程都与它有关，因而有关碳循环的研究是目前全球变化研究的热点。许多国际研究计划均以此为核心研究内容。如国际地圈与生物圈计划(IGBP)中的全球海洋通量联合研究(JGOFS)、全球生态系统动力学(GLOBEC)以及上层海洋与低层大气研究计划(SOLAS)等(唐启升，2001；宋金明，2000)。碳循环研究以 JGOFS计划2001年基本结束为标志，通过近十几年的研究，取得了丰硕的成果，系统了解了海洋循环的过程及界面碳通量，对全球碳循环也有了一个初步的了解。为进一步深入开展这方面的研究作者从海洋沉积物中碳的形态与来源、海水及颗粒物中碳与沉积物碳的关系、表层沉积物再悬浮对碳循环的影响以及沉积物中碳的早期成岩作用等几个方面阐述了海洋沉积物中碳循环目前的研究进展。     

氮与磷的增加对海水无机碳体系影响的实验模拟研究

海洋碳循环是全球变化研究中的重要领域,它不仅在很大程度上决定了全球气温乃至全球气候的变化趋势,而且还是海洋生态系持续发展的基础,它决定着了海洋生态环境变化的走向。众所周知，碳(C)在海洋中以无机态和有机态的形式存在,在海气系统中,大于98%的C以溶解无机碳(DIC)形式存在于水体中(Zeebe et al,2001)其对海洋碳循环的影响至关重要。 氮(N)和磷(P)等营养盐对维持海洋生态系的正常运转起着至关重要的作用。但是，由于近年来人类生产、生活污水的排放以及滩涂和沿岸水域养殖区的长期施肥,它们也作为近岸海区的主要污染物而导致近海海洋生态环境的日益恶化,影响并改变了一些海域的生态结构。如在胶州湾,由于营养盐浓度及结构发生了变化导致该湾地区浮游植物数量和优势种组成的变化(沈志良,2002)近年来,在海洋沿岸带的河口、海湾等水体较浅的透光层内,以孔石莼等绿藻为主要代表的大型海藻开始泛滥,形成大型海藻的水华。海洋生态环境的改变,必然将导致海洋碳循环的变化,从长时间尺度来看也会影响到全球的气候和气温变化。目前,对营养盐与水生藻类之间的响应关系研究已有大量的报道(王勇等,2002；刘媛等，2004；张文俊等，2004)但对于营养盐与海水无机碳体系之间的耦合作用报道甚少。在海洋环境中、C N P作为主要的生源要素,其变化相互影响,并与海水中所存有的海洋生物密切相关。探讨海水中C-N-P的相互耦合关系对于研究海洋生态环境演变过程及效应,阐明海洋碳循环过程的深层次机理,揭示在过量N P作用富营养化条件下,C的迁移转化行为有重要的科学意义和实际价值。本文作者初步研究了模拟条件下C-N-P的相互关系。     

中国近海碳循环研究的主要进展及关键影响因素分析

海洋是地球碳的最重要贮存库之一,是全球碳循环系统的一个至关重要的子系统和大气CO2的汇.海洋碳循环过程不仅涉及海洋生物生产过程、化学能流与物流过程,还与不同时空尺度的海洋环流、大气动力学过程密切相关.大洋碳循环是海洋碳循环的主体.边缘海是陆地与大洋的连接带,虽然面积远比大洋小,但由于人类活动的影响以及河流径流不断向其输入丰富的营养物质,致使其中发生的生物地球化学过程比大洋复杂,所以,探明近海碳循环过程是全世界海洋学家必须要面对而且是与大洋碳循环相比更为难解、更具挑战性的研究课题[1, 2].     

海带幼孢子体的光合碳利用

于1999年10月，采用pH移移技术研究了海带幼孢子虫的无机碳源利用途径以及无机碳对幼孢子体光合碳利用的影响。结果表明，在天然海水中（pH=8.1-8.3)，海带幼孢子体外源无机碳的利用形式主要是HCO3^-,HCO3^-由质膜外碳酸酐酶（CA）将HCO3^-水解成CO2，以游离CO2形式扩散进入细胞，占全部无机碳供应的75％。游离CO2只占所吸收总无机碳的25％；在游离CO2浓度接近于零（pH=9.1)时，幼孢子体的全部无机碳源均来自于HCO3^-的水解。提高海水中无机碳的浓度能增加海带对无机碳的利用量，当无机碳浓度达到3．5mmol/L时，无机碳的利用速率达到最大值，说明天然海水中的无机碳不能满足其最大生长的需要。     

海洋雾状层的成因及其对海洋碳循环过程的影响

海洋雾状层既是陆源物质进入海底的输送通道,又是海洋水体中沉降颗粒及底部再悬浮颗粒物的停留场所。雾状层物质来源主要有陆源、生源以及海底表层沉积物的再悬浮,不同海区、不同层位的雾状层的物质来源有所差异;雾状层的成因具有复杂性,既有物理作用,又有生物及化学作用,大量研究表明,海底洋流、内波(潮)等物理作用是雾状层形成的主要控制因素。雾状层中碳的存在形态主要有颗粒有机碳(POC)、溶解有机碳(DOC)、胶体有机碳(COC)以及无机碳,雾状层与其上下海水之间、雾状层与海底表层沉积物之间不同形态碳在生物-化学-物理动力系统作用下不断发生物质交换与迁移,对海洋碳循环生物地球化学过程起重要的控制作用,是整个海洋碳循环的一个不可忽视的环节。     

海洋酸化研究进展

<正>海洋是巨大的碳库,不断地从大气吸收CO2,工业革命以来,海洋吸收了人类向大气排放CO2的30%~40%[1]。海洋吸收的CO2对于缓解全球变暖起着重要的作用,但是它破坏了海洋自身碳酸盐的化学平衡,导致海水酸度增加。这种由于海洋吸收了大气中人为CO2引起的海水酸度增加过程,被称为海洋酸化。目前全球海洋正处于5500万年以来海洋酸化速度最快的时期,工业革命以来,全球表层海水pH已     

黄河口及其邻近海区溶解态砷的分布及存在形式

作者以阳极溶出伏安法和氢氧化铁共沉淀—DDC—Ag法测定了黄河口表层海水中溶解态总砷、溶解态有机砷、溶解无机砷、砷(Ⅲ)和砷(Ⅴ)的含量。实验结果表明:1、黄河口区表层海水中丰水期溶解态无机砷的平均浓度(2.26μgL~(-1))高于枯水期的平均浓度(1.43μgL~(-1));2、枯水期内,表层海水中溶解态无机砷浓度与海水盐度之间存在良好的相关性,而在丰水期内无此相关关系;3、两航次中溶解态无机砷的平面分布呈明显的梯度分布,即由河口向渤海湾中部方向溶解态无机砷浓度递减。     

南海古生产力研究进展

海洋表层水中的浮游生物通过光合作用和沉降作用,将碳从真光层“泵”入深海,从而使海洋表层生产力、CO2浓度与全球气候3个环节连接起来。海洋存储的CO2是大气的60倍,因此,在相当程度上,海洋控制着大气中CO2浓度的变化,海洋生产力控制着全球碳循环,从而对全球气候变化产生极大的影响。因此,研究海洋生产力的变化,对于理解全球环境变迁有着重要的意义。     

海水中总无机碳的气相色谱测定

海水中总无机碳是指溶解在海水中的分子状态的二氧化碳及碳酸盐和重碳酸盐的总和.其含量通常用海水pH值、总碱度以及水温和盐度的资料进行计算.显然,这样计算的结果包含了上述各项参数测定的所有误差,以及由温盐资料导出的无机硼酸盐和碳酸盐离解常数的不准确性.就一般的海洋学所用而言,这样的资料是可行的.但在一些精细的研究中,如海水中的二氧化碳系统的平衡,海水与大气之间气体交换速率等,就需要更准确的资料.海水中总无机碳的气相色谱测定,为直接和准确测定海水中总无机碳的含量提供了新的测试手段.     

鱼类在海洋碳循环中的作用及研究展望

碳中和是应对气候变化的必由之路,海洋负排放是实现碳中和的重要途经。海洋作为地球最大碳库,研究发现越来越多的海洋和海岸带生物参与碳循环,并对海洋碳汇产生重要贡献。鱼类作为海洋生态系统中最重要组成部分之一,其在海洋碳循环中的作用还没有引起足够的重视。最新研究表明海洋鱼类在无机碳循环中发挥了重要作用,深化对鱼类参与碳循环过程的认识、量化其固碳潜力将有助于丰富海洋碳循环研究。本文首先系统梳理了鱼类参与碳循环的过程和机制等研究进展。鱼类通过产生碳酸盐粪便、水平和垂直迁移运输、生物扰动、生物碳和“尸体”碳以及食物网消耗与传输等方式参与海洋碳循环。鱼类参与碳循环的证据和参与海洋碳循环的重要性逐渐凸显。其次,本文提出目前鱼类参与碳循环研究存在的问题与挑战,包括渔业捕捞源汇之争、水产养殖业的机遇和挑战以及准确量化鱼源碳酸盐的困难,仍有待理论和方法学的深化研究和技术的革新去解决。最后本文提出鱼类参与碳循环的研究展望,及其在全球气候变化背景下的潜在机遇,同时结合当前渔业碳汇的发展进程以及行业需求,提出渔业减排固碳发展路径建议。本文旨在提升鱼类在海洋碳循环贡献和服务生态系统的潜力的认识,为海洋碳汇和渔业碳汇研究提供新的视角。     

热带西太平洋海水和大气碳化学量的测试和应用

海洋是海气交换的敏感区,同时对调节全球气候的冷、暖也具有决定性的作用。海洋和大气中ＣＯ２含量的变化也会直接影响气候的变化。本文主要介绍热带西太平洋海水和大气中二氧化碳分压（ＰＣＯ２）、海水总溶解二氧化碳（ＴＣＯ２）的测试方法以及所得数据在碳循环方面的应用。目前在国内对海洋碳体系能够系统测试甚少,所得数据非常珍贵,对将来研究我国和世界的气候都有着不可忽视的作用。     

热带西太平洋海水和大气碳化学是的测试和应用

海洋是海气交换的敏感区,同时对调节全球气候的冷、暖也具有决定性的作用。海洋和大气中ＣＯ２含量的变化也会直接影响气候的变化。本文主要介绍热带西太平洋海水和大气中二氧化碳分压（ＰＣＯ２）、海水总溶解二氧化碳（ＴＣＯ２）的测试方法以及所得数据在碳循环方面的应用。目前在国内对海洋碳体系能够系统测试甚少,所得数据非常珍贵,地将来研究我国和世界的气候都有关不可忽视的作用。     

第四纪气候突变研究的新工具--长链不饱和酮及其碳同位素

长链不饱和酮是一种广泛存在于第四纪海洋沉积物中的生物标志物。其不饱和指数UK37能够在较短的时间尺度上 ( 1～ 1 0 0 0 a)定量刻划海水表层温度的灵敏变化 ,因而成为恢复古海水表层温度变化、识别气候突变事件的有效参数。长链不饱和酮分子的碳同位素与海水中的溶解 CO2 浓度之间具有确定的关系 ,因而可以用其定量恢复第四纪海水溶解 CO2 浓度和大气 CO2 分压。长链不饱和酮及其碳同位素已成为研究第四纪气候突变事件及驱动机制的新工具。     

两代耦合海浪的地球系统模式FIO-ESM全球碳循环过程发展

自然资源部第一海洋研究所地球系统模式FIO-ESM是自主研发的、以耦合海浪模式为特色的地球系统模式,包括物理气候模式和全球碳循环模式。该模式从第一代版本FIO-ESM v1.0发展到第二代版本FIO-ESM v2.0,其物理气候模式和全球碳循环模式都取得了改进与提升。FIO-ESM v2.0全球碳循环模式的海洋碳循环模式由v1.0的营养盐驱动模型升级为NPZD（Nutrient-Phytoplankton-Zooplankton-Detritus）型的海洋生态动力学碳循环模型,陆地碳循环模型由v1.0的简单的光能利用率模型升级为考虑碳氮相互作用的碳氮（CN）耦合模型;大气碳循环模型仍为CO₂的传输过程,考虑了化石燃料排放、土地利用排放等人为CO₂排放量。在物理过程参数化方案方面,FIO-ESM v2.0全球碳循环过程在考虑浪致混合作用对生物地球化学参数的作用的基础上,增加了海表面温度的日变化过程对海-气CO₂通量的影响。已有数值模拟试验结果表明,FIO-ESM v2.0在考虑了更加复杂的碳循环过程后仍具有较好的全球碳循环模拟能力,为进一步开展海洋与全球碳循环研究提供了更有力的支撑工具,从而更好地服务于国家的双碳目标。