极地雪冰中高氯酸盐的研究进展

环境中普遍存在着自然条件下产生的高氯酸盐(ClO4-),其同位素组成的显著特征(如17O异常和/或36Cl正值)表明这些ClO4-很可能来自于大气平流层且臭氧(O3)参与了其形成过程.极地冰盖是保存大气来源ClO4-的天然档案,能够提供大气来源ClO4-的含量、空间分布、长时间尺度内的变化序列及不同历史时期的来源等信息...     

南半球环状模与南极冰芯中气候信息关联研究综述

冰芯作为气候环境信息的良好载体,在研究过去大气环流异常中具有其他气候代用指标难以比拟的优势。本文重点综述了南极冰芯气候记录与南半球环状模(SAM-Southern Annular Mode)的关联特征:SAM与冰芯记录为同期变化,冰芯中NO-3、海盐组分(以Na+为代表)和水同位素比值δ18O同SAM指数具有较好的关联性;冰芯中SO2-4和MSA同SAM存在一定的关联,但相关性不显著;西南极冰芯记录的积累率同SAM具有较强的关联。需要说明的是,冰芯中各参数与SAM的相关性存在较大的空间差异。     

极地冰芯气候及环境记录指标研究现状与展望

冰芯记录了自然和人类活动等各种因子的变化,是研究全球气候变化和环境变化的良好载体。极地冰芯可以将高分辨率古气候记录的时间尺度延长至过去几十万年,具有重要的科学意义。近年来,极地冰芯在气候及环境记录上取得了一系列新的研究进展,但尚缺乏系统的总结。本文对极地冰芯的研究进展进行了梳理,从冰芯物理特性、冰芯氢氧同位素、可溶及不可溶物质理化特征、冰芯气体等方面进行了概述,重点关注了最新分析方法在极地冰芯中的应用。最后对极地冰芯研究的未来发展方向进行了展望,以期为今后深入开展极地冰芯气候及环境记录研究提供参考。     

东南极冰盖中山站-Dome A断面表层雪中SO_4~(2–)和MSA的空间分布特征

中山站-Dome A断面考察是国际横穿南极科学考察计划(ITASE)的核心考察路线之一,具有重要的科学意义,在国内外产生了广泛影响。中国第31次南极科学考察内陆冰盖考察期间,采集了中山站-Dome A断面上约10 km间隔的表层雪样品,通过离子色谱实验分析,得出了断面上含硫化合物(SO_4~(2-)与MSA)的含量。在整个断面上,nssSO_4~(2-)和MSA含量表现出微弱的递减变化趋势,呈现出区域性变化趋势。在内陆高原区域(Dome A区域),nssSO_4~(2-)与MSA存在较好的线性关系([MSA]=0.1158×[nssSO_4~(2-)]–1.1497,r~2=0.75)。MSA/nssSO_4~(2-)比值在断面上的变化范围为0.04—0.47,均值为0.14,比值表现为沿海区域高于内陆区域,与低温条件下MSA/nssSO_4~(2-)比值大相矛盾,原因是由于源区的不同或风场而造成的。通过对断面上含硫化合物的研究,为进一步利用冰芯SO_4~(2-)与MSA记录研究过去气候环境提供了科学依据。     

南极雪冰中硝酸根稳定同位素研究进展

硝酸根(NO_3~–)是南极雪冰中主要的化学离子之一,过去对雪冰NO_3~–记录与气候环境信息的关联开展了广泛研究。然而,不同于雪冰中其他化学离子,NO_3~–沉积进入雪层中会发生一系列复杂的沉积后过程,给定量解读雪冰NO_3~–的气候环境信息带来了严峻挑战。NO_3~–的稳定同位素构成则为定量解译大气氮的来源、氧化剂的相对丰度等提供了有力工具,受样品量(尤其是冰芯)和含量所限,目前对南极雪冰中NO_3~–稳定同位素研究仍非常薄弱。本文综述了目前南极雪冰中NO_3~–稳定同位素的空间分布特征和主要影响因素、NO_3~–的沉积后过程和相关机制及南极雪冰中NO_3~–稳定同位素记录,并指出了目前研究存在的主要问题,探讨了未来南极雪冰中NO_3~–稳定同位素可能的研究重点和方向。     

中国南极昆仑站深冰芯科学钻探工程进展

我国于2012年1月在南极Dome A区域正式开展实施了南极昆仑站深冰芯科学钻探工程,截至2021年,钻孔深度已达803.54 m。该工程是我国第一个深冰芯钻探工程,也是国际上第一个在Dome A地区开展的深冰芯钻探项目。本文介绍了昆仑站深冰芯科学钻探工程实施的整体情况,对过去近10年的钻探活动以及取得的成果和经验进行了总结,以期为后续的深冰芯钻探工作提供理论和经验指导。     

南极中山站-Dome A断面表层雪稳定同位素空间分布及环境影响因素分析

中山站-Dome A断面是表层雪稳定同位素组成分析的理想区域,沿线进行δ18O、δD和d的空间分布及环境影响因素研究对反映东南极地区的气候变化和物质来源具有关键意义。因而,本文基于线性回归及相关性分析方法,详细探究了断面上多种环境因素与表层雪稳定同位素分布的空间关系。结果表明,温度和地理因素与同位素比值之间有显著相关关系,且海拔是地理因素中的主要影响因素,随海拔上升表层雪的δ18O呈线性下降趋势。另外,通过断面上δ-T斜率与南极其他断面对比,发现斜率可能具有冰盖近岸和内陆地区较低的区域性特征,而造成这一现象的原因是水汽源区的改变和低温条件下水汽过饱和时的同位素动力分馏。最后,d的空间分布在沿海区域和内陆区域也有不同,推测主控因素分别是水汽源区条件和温度。     

增温对南极湖泊沉积物反硝化过程的影响

全球变暖导致的极地地区增温正深刻地改变着极地地区生态系统物质循环过程和速率。目前,增温对南极地区湖泊沉积物氮循环关键过程的影响还鲜有报道。中国第29次南极科学考察期间在南极中山站附近选取了5个湖泊,采集了1处含企鹅粪土的湖泊沉积物(莫愁湖)和4处自然湖泊沉积物(团结湖、大明湖、米尔湖和玉珍湖),利用样品瓶泥浆恒温培养法进行增温模拟,设置低温(1℃)、中温(5℃)、高温(11℃)培养实验。结果表明,低温条件下莫愁湖沉积物反硝化速率和反硝化潜势明显高于自然湖泊沉积物(277.37倍、244.13倍)。一定程度的增温促进了沉积物反硝化速率与反硝化潜势,但过高温度也会抑制部分样点的反硝化速率与反硝化潜势。总体而言,高温条件下自然湖泊沉积物平均反硝化速率分别是中、低温条件下的1.57倍、3.56倍,反硝化潜势为1.91倍、6.31倍;而含企鹅粪土湖泊沉积物反硝化速率为1.17倍、2.08倍,反硝化潜势为0.72倍、1.01倍。增温对自然湖泊沉积物反硝化速率和潜势的影响高于莫愁湖沉积物,但含企鹅粪的莫愁湖沉积物的反硝化速率和潜势具有更高的绝对增量。企鹅粪中较高的硝酸盐、铵盐、磷酸盐以及有机碳含量是...     

大气硝酸盐中氮氧稳定同位素研究进展

受人类活动和工农业快速发展的影响,大气硝酸盐(NO_3^-)污染越来越严重且已成为世界范围内的环境问题之一。探究大气NO_3^-的稳定同位素组成(δ15N,δ18O和Δ17O),可以为深入理解大气氮循环、有效控制大气NO_3^-污染提供有力依据。综述了目前大气NO_3^-不同来源NOx的δ15N值、NO_3^-的δ15N季节变化特征及主要影响因素,总结了大气中不同氧化剂的δ18O值和Δ17O值,归纳了全球范围内部分大气NO_3^-中δ18O值和Δ17O值的时空分布特征及可能影响因素,回顾了NO_3^-同位素分析测试技术的主要进展,在前期工作基础上提出未来大气NO_3^-稳定同位素研究应更多关注NO_3^-的氧化生成机制(不同类型氧化剂同位素组成时空差异)、不同NOx来源的δ15N组成、借助化学模型开展大气NO_3^-循环过程等方面的研究。