基于双还原体系与膜进样质谱快速测定15N加富水样中15NO3-的方法

海洋中的氮循环是海洋生物地球化学研究的热点领域之一,而硝化过程是氮循环的关键一环,准确获取硝化速率对于丰富海洋氮循环的认识至关重要。¹⁵N标记同位素技术是目前国际上最为广泛使用的硝化速率测定方法,该方法的核心在于准确测定¹⁵N加富样品产生的¹⁵NO₂^-和¹⁵NO₃^-的含量,但目前的方法普遍存在测试时间较长、测试成本较高、所需样品体积较大或者检测限较高等问题。研究以低成本的膜进样质谱作为¹⁵N加富样品测试设备,建立了基于镉柱与氨基磺酸双还原体系测定¹⁵N加富样品中¹⁵NO₃^-含量的方法。经条件优化实验确定的具体方法:采用1 mol/L HCl配制15 mmol/L的氨基磺酸（SA）作为反应试剂除去样品原有的NO₂^-,然后利用镉柱将¹⁵NO     

深海黏土定年研究进展

深海黏土广泛分布在水深超过碳酸盐补偿深度(CCD)以下的大洋盆地中,其沉积速率十分缓慢,只有少量的生物组分(主要是生物磷灰石)被保存,通常具有较高的稀土元素含量;海洋沉积物常用的磁性地层与生物地层相结合的定年手段通常不能有效使用。因此,深海黏土沉积年龄框架的建立一直存在巨大的困难和挑战,严重阻碍了对沉积环境演化和稀土超常富集机制等方面的深入研究。本文回顾总结了20世纪以来逐步发展应用的多种深海黏土定年方法,主要包括磁性地层、鱼牙⁸⁷Sr/⁸⁶Sr定年、鱼牙U-Pb定年、¹⁰Be测年、²³⁰Th_ex测年、¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os定年、鱼鳞石生物地层、恒定Co通量模型以及常用的地层对比方法。这些方法各具优缺点,单一使用以上任何一种定年方法几乎都难以获得完整可靠的年龄框架。因此,综合运用多种定年方法,对获得的年龄框架进行系统对比和验证,将会更为有效地提高深海黏土年龄框架的可靠性。     

利用TOPEX/Poseidon高度计资料提取的太平洋M2内潮能通量分布

基于内波动力学方程,提出利用TOPEX/Poseidon高度计资料提取内潮的方法.利用该方法,结合1992年10月到2002年6月共10a的TOPEX/Poseidon高度计资料和Levitus(1998)资料,给出了整个太平洋M₂内潮能通量的分布,并与观测资料进行比测,两者符合较好.同时也发现沿整个太平洋边界M₂内潮能通量向大洋内部输入的总功率为58.4GW,其中北太平洋对此贡献为30.2GW,南太平洋为28.2GW,可见南、北太平洋的贡献是基本相等的.东太平洋的总量为17.8GW,而西太平洋为40.6GW,两者差异较大(以160°W作为东、西太平洋分界线).     

石盐的36Cl断代法

讨论了~936)Cl的成因、~(36)Cl断代法的原理及测试方法。自1987年以来,应用该方法测得柴达木盆地尕斯库勒湖和大浪滩湖石盐的沉积年龄,并与~(14)C,~(230)Th和古地磁测年法所测得的年龄数据进行对比,结果均在误差(1δ)范围内相吻合,表明石盐的~(36)Cl断代法是可行的,获得的年龄数据是可靠的。     

晚第四纪热带西太平洋海气CO2交换影响因素

探究海气CO₂交换有助于解析全球碳循环和全球气候变化。由于海水和大气的直接接触,研究表层海水碳酸盐系统变化成为探究海气碳交换的关键。基于已有热带西太平洋表层海水碳酸盐系统研究成果,本文总结了有孔虫壳体B/Ca和δ¹¹B指标重建碳酸盐系统参数的原理、方法及优缺点。然后,从厄尔尼诺-南方涛动(El Ni?o-Southern Oscillation, ENSO)、东亚季风以及大气桥梁和海洋隧道三方面综述了晚第四纪热带西太平洋海气CO₂交换影响因素的研究现状。结果显示,类ENSO通过横向平流和垂向变化分别影响热带西太平洋东端和西端的海气碳交换。东亚夏季风对热带西太平洋海气碳交换具有较强的调控作用,而东亚冬季风的调控作用较弱或不明显。冰消期南大洋深部流通状况增强,可通过大气桥梁(大气CO₂)和海洋隧道(南极中层水)影响热带西太平洋海气碳交换。然而,为了更准确清晰地了解全球碳循环变化,还需针对指标记录的可靠性、覆盖范围以及海气碳交换在更长时间尺度的变化机理等方面开展更多研究。     

南海全新世珊瑚礁AMS14C,230Th/234U和ESR年龄的对比研究

用~(14)C(AMS和稀释技术),铀系和ESR方法对南海珊瑚礁进行了测年对比研究,表明这些珊瑚礁形成于全新世早、中期。此外,对测年方法的一些有关问题也进行了讨论。     

四川盆地雷四3亚段油气勘探方向

近年来,中石油和中石化在四川盆地雷口坡组雷四³亚段的勘探陆续取得重要进展,展示了良好的勘探前景。笔者结合新钻探井和最新研究成果,从地层、沉积相、烃源岩、储层和成藏等多方面采用烃源对比、埋藏史及烃源岩热演化史、包裹体测温等方法对四川盆地雷四³亚段的含油气地质条件进行了进一步分析,总结了其油气成藏特征,提出了有利勘探区带,以期有助于拓展四川盆地雷口坡组的勘探领域。研究结果表明:雷四³亚段天然气以雷口坡组和须家河组烃源岩混合来源气为主;储集空间以粒间溶孔、晶间溶孔为主,属低孔低渗储层;雷四³亚段气藏为2期成藏,烃源岩于中、晚侏罗世进入生烃高峰;雷四³亚段具有构造和构造-岩性地层2种气藏类型,龙门山山前断褶带为构造气藏的有利勘探区,新津-邛崃斜坡带与梓潼-盐亭斜坡带是构造-岩性地层气藏的有利勘探区。     

不同潮时对厦门湾水体中234Th/238U不平衡的影响

厦门海水体中^234Th/^238U不平衡的时间序列数据表明，无论是溶解态、颗粒态^234Th还是总^234Th,相对于母体^238U均严重亏损，呈现出与开阔大洋水明显不同的特征。溶解态、颗粒态^234Th的停留时间介于0．5－41d之间，其中低潮时停留时间比高潮时小2－4倍，证实近岸海域具有强烈的清除、迁出作用，且潮汐变化对海域颗粒动力学特征有重要影响。^234Th停留时间与总悬浮颗粒物浓度（TSM）、Ch1.α的关系则表明，近岸海域元素的清除、迁出作用主要受陆源颗粒物输送的影响，与生物活动关系并不密切。此外，非稳态与稳态清除模型结果的对比证明，稳态模型对于具有强烈清除、迁出作用的近岸海域是适用的。     

210Pb沉积速率测定法在浅水动力环境中的应用

本文根据瓦登海(Waddensea)潮滩沉积物。~(210)Pb强度的测定和有关实验,讨论了~(210)Pb沉积速率测定法在浅水动力环境中应用所存在的一些问题和原因;提出了~(210)Pb“转换时间”和“沉降时间”概念;分析了泥沙运动与沉积物~(210)Pb强度的关系并依据粒度指标对某些不规则~(210)Pb剖面进行修正;发现Jade湾潮滩现代沉积速度为0.16—0.29cm/a,Greetsiel为0.16cm/a,Afsluitdfijk大坝附近达6.0cm/a,反映了大坝工程改变动力环境后出现的聚淤现象。     

冬季大风对渤海海峡水体通量的影响研究

基于FVCOM模型,通过七套不同风场再分析数据,对2017年冬季渤黄海的海洋水文动力环境进行了模拟。模拟结果与实测资料对比,发现ECMWF Reanalysis v5＿1HR(以下简称ERA5＿1HR)风场数据可以对渤黄海冬季水文环境实现最优化模拟。并发现2017年2月17—24日大风事件发生时,渤海和北黄海海流会随大风暴发和松弛流出和流入渤海海峡。出流现象主要出现在渤海海峡的南通道和中间通道,入流现象初期主要出现在北通道,随着时间的推移整个渤海海峡都有入流现象。在此期间水位呈周期性变化,在大风事件发生时渤海水会向南部堆积呈现南高北低的现象,大风松弛时,渤海水位呈现北高南低的现象。大风期间急剧的流入流出过程显著增强渤海的水交换,三次高频大风过程造成的出水通量分别是18.35×10⁶ m³、32.46×10⁶ m³和34.15×10⁶ m³;入水通量分别是21.11×10⁶ m³、38.69×10⁶     

Comparative assessment of nitrogen fixation rate by 15N2 tracer assays in the South China Sea

Nitrogen fixation is one of the most important sources of new nitrogen in the ocean and thus profoundly affects the nitrogen and carbon biogeochemical processes. The distribution, controlling factors, and flux of N₂ fixation in the global ocean remain uncertain, partly because of the lack of methodological uniformity. The 15N₂ tracer assay (the original bubble method → the 15N₂-enriched seawater method → the modified bubble method) is the mainstream method for field measurements of N₂ fixation rates (NFRs), among which the original bubble method is the most frequently used. However, accumulating evidence has suggested an underestimation of NFRs when using this method. To improve the availability of previous data, we compared NFRs measured by three 15N₂ tracer assays in the South China Sea. Our results indicate that the relationship between NFRs measured by the original bubble method and the 15N₂-enriched seawater method varies obviously with area and season, which may be influenced by incubation time, diazotrophic composition, and environmental factors. In comparison, the relationship between NFRs measured by the original bubble method and the modified bubble method is more stable, indicating that the N₂ fixation rates based on the original bubble methods may be underestimated by approximately 50%. Based on this result, we revised the flux of N₂ fixation in the South China Sea to 40 mmol/(m2·a). Our results improve the availability and comparability of literature NFR data in the South China Sea. The comparison of the 15N₂ tracer assay for NFRs measurements on a larger scale is urgently necessary over the global ocean for a more robust understanding of the role of N₂ fixation in the marine nitrogen cycle.     

北太平洋大气沉降的时空特征及其对副极区海洋生态系统的影响

北太平洋副极地海区作为全球海洋三个高营养盐低叶绿素(high nutrient and low chlorophyll, HNLC)海区之一, 其浮游植物生长受到微量元素铁的限制。对于开阔大洋, 大气沉降是海洋表层铁的一个重要来源, 铁元素沉降进入海洋后能够促进浮游植物生长, 进而引起海洋初级生产力和生物泵的响应。本文利用SPRINTARS(Spectral Radiation-Transport Model for Aerosol Species)模式的时长为20a的日均大气沉降数据, 对北太平洋海区大气沉降的时空特征进行了分析。结果表明, 进入北太平洋海区的大气沉降量为26.81Tg·a^-1, 并且存在显著的季节变化: 春季最高, 冬季最低, 5月份进入海洋的沉降量达到峰值。大气沉降主要来源于陆地区域, 在风场的驱动下向海洋传输, 因此大气沉降量的空间分布呈现出西高东低的特征。本文以2010年8月中旬卫星观测到的一次强沙尘(即高大气沉降量)事件为例, 研究了大气沙尘的传播路径。进一步结合2001年4月9—12日及2008年4月20—22日的沙尘事件, 分析了西北太平洋K2站位(47°N, 160°E)附近海域海洋初级生产力对大气沉降——沙尘事件的响应。结果表明, 三次沙尘事件后, K2站位的颗粒有机碳通量、叶绿素浓度均有明显增加, 即沙尘事件对北太平洋副极区海洋初级生产力存在促进作用。     

基于广义回归神经网络的全球表层海水1°×1°二氧化碳分压数据推演

表层海水二氧化碳分压是评估海洋碳源汇强度的关键参数,但其实测数据较少、时空分布极不均匀,导致二氧化碳交换通量的估算有很大的不确定性,海洋源汇特征就不能确切获取。为了解决这个难题,在收集的表层大洋二氧化碳地图(Surface Ocean CO₂ Atlas,SOCAT)实测数据集基础上,运用广义回归神经网络建立二氧化碳分压与经纬度、时间、温度、盐度和叶绿素浓度间的非线性关系,构建了1998?2018年间全球1°×1°经纬度的表层海水二氧化碳分压格点数据,其标准误差为16.93 μatm,平均相对误差为2.97%,优于现有研究中的前反馈神经网络、自组织映射神经网络和机器学习算法等方法。根据构建的数据所绘制的全球表层海水二氧化碳分压的分布与现有研究有较好的一致性。     

上新世/更新世之交太平洋经向翻转流演化

随着北半球冰盖的发育,全球气候环境发生了显著变化。太平洋经向翻转流（PMOC）对全球海洋热量分配和大气CO₂在深海的封存起举足轻重的作用,但是关于PMOC与北半球冰盖的形成之间的关系还欠缺研究。本文收集了太平洋海山富钴结壳的Nd同位素记录,通过对比不同区域Nd同位素记录的演化特征,分析风尘输入、水团演化等因素对Nd同位素记录的影响,探讨了太平洋经向翻转流演化及其与全球气候变化之间的关系,认为北太平洋深层水下沉的停滞和亚洲风尘输入增加可能是导致深层水Nd同位素从距今3～4 Ma开始降低的原因。同时,因北太平洋深层水下沉停滞,PMOC改组,使得更多的CO₂在深水封存,从而对全球气候变冷和北半球冰盖形成产生了积极的贡献。     

西北冰洋表-底层碳动力学耦合作用的同位素(13C,234Th)指示

The coupling of upper ocean-benthic carbon dynamics in the ice-free western Arctic Ocean(the Chukchi Sea and the Canada Basin) was evaluated during the late July–early September 2003 using natural stable(13C) and radioactive(238U-234Th) isotope tracers. POC export flux estimated from 234Th/238 U disequilibria and dissolved CO2 concentration([CO2(aq)]) pointed out that the strengthened biological pump in the Chukchi Shelf have significantly lowered [CO2(aq)] and altered the magnitude of isotopic(12C/13C) fractionation during carbon fixation in the surface ocean. Further, d13 C signatures of surface sediments(d13Csed) are positively correlated to those of weighted d13 CPOC in upper ocean(d13Csed =13.64+1.56×d13CPOC, r2=0.73, p0.01), suggesting that the POC isotopic signals from upper ocean have been recorded in the sediments, partly due to the rapid export of particles as evidenced by low residence times of the highly particle-reactive 234 Th from the upper water column. It is suggested that there probably exists an upper ocean-benthic coupling of carbon dynamics, which likely assures the sedimentary d13 C record an indicator of paleo-CO2 in the western Arctic Ocean.     

气体交换速率和时间平均尺度对海-气碳通量估计的影响

基于卫星资料建立的CCMP风场、ECMWF波浪和最新CO₂分压数据, 分别用4种以风速为单参数和2种包含海况影响的双参数气体交换速率公式, 估算了全球海-气CO₂通量, 发现前者的结果比后者平均小30%左右, 从整体上看, 与单参数公式相比, 双参数公式使得海洋中CO₂源和汇的强度均明显增强。在此基础上, 讨论了时间平均尺度对海-气CO₂通量估计的影响, 结果表明, 标量平均法比矢量平均具有更好的稳定性, 但依然使得短时间平均比长时间平均得到的CO₂通量值要大, 月平均与6 h平均相比, 单参数公式和双参数公式分别使海洋的净吸收量减少33%和5%, 说明双参数公式具有较好的稳定性。研究还发现, 1988-2009年间, 全球平均风速有增大的趋势, 2006年前后出现一个极大值, 但相应的CO₂年净通量基本保持稳定, 甚至其绝对值有所减小、海洋的吸收能力减弱的倾向。     

再探温跃层有孔虫B/Ca与温度和[CO32-]的依赖性及其在24 ka以来热带西太平洋次表层碳酸盐系统重建中的应用

The B/Ca ratio of planktonic foraminifer shells has been used as a proxy for reconstructing past ocean carbonate chemistry. However, recent studies have revealed significant uncertainties associated with this proxy, such as whether seawater temperature or [ CO_3~(2-)] is the dominant control on the partition coefficient(K_D) of planktonic foraminiferal B/Ca. To address these uncertainties and thus improve our understanding of the planktonic foraminiferal B/Ca proxy, we analysed B/Ca ratios in the tests of Neogloboquadrina dutertrei(300–355 μm) and Pulleniatina obliquiloculata(355–400 μm) in surface sediment samples from the tropical western Pacific and South China Sea. The relationship between these B/Ca ratios and bottom water calcite saturation states(Δ[ CO_3~(2-)]) is weak, thus suggesting only a small dissolution effect on the B/Ca of the two species. The correlation coefficients(R~2) between the B/Ca ratios of N. dutertrei and P. obliquiloculata and environmental parameters(e.g., temperature, salinity, phosphate, DIC and ALK) in the tropical western Pacific and South China Sea are not high enough to justify using B/Ca ratios as a palaeoenvironmental proxy in the study areas. The significant correlation between K_D values of N. dutertrei and P. obliquiloculata and carbonate system parameters(e.g.,[ CO_3~(2-)], DIC, ALK, pH and [ HCO_3~-]) in the study area reflect chemical links between the K_D denominator and these variables. Based on our surface sediment calibration, an empirical relationship between the K_D of N.dutertrei and temperature is proposed in the tropical western Pacific. We also generated a record of B/Ca ratios in N. dutertrei(300–355 μm) from Core MD06-3052 in the tropical western Pacific over the past 24 ka to evaluate the application of the revised B/Ca proxy method. Based on the reconstructed empirical relationship for B/Ca and subsurface seawater ALK, we estimated subsurface seawater carbonate system parameters in the tropical western Pacific since 24 ka. In general, the estimated subsurface seawater pH and [ CO_3~(2-)] show an increase with time, and the record of subsurface seawater pCO_2 shows a decrease with time, in the tropical western Pacific over the past 24 ka. The consistent trends in subsurface seawater pCO_2 and opal flux during deglaciation may imply that the reported increase in subsurface water pCO_2 in the study area was promoted by enhanced upwelling in the Southern Ocean.     

太平洋中的主要起伏模态

对海洋中起伏运动(heaving)信号的时空分布研究能够帮助我们更好地了解气候系统中的年际和年代际变率。文章通过再分析资料和模式对太平洋区域的heaving主要模态进行了研究。研究结果表明: 太平洋区域主要存在两种heaving模态: 第一模态主要表现为赤道东西两侧的温跃层异常信号反位相; 第二模态表现为赤道区域和副热带区域的温跃层异常信号呈现反位相变化的规律。本文对这两个主要heaving模态所涉及的物理过程进行详细讨论, 结果表明: 东西反位相模态主要是受赤道波动调节的结果; 而经向结构模态则主要是由赤道地区的波动和副热带区域的风应力旋度异常作用共同导致。此外, 我们还讨论了heaving模态可以通过海洋波动以及Ekman输送等过程对海盆尺度的热输送(振幅约为5×10¹⁴W)以及海洋热含量(振幅约为1.5×10²⁰J)的再分配起到了关键的调制作用, 进一步表明heaving模态对全球气候变化有着重要的作用。     

西太平洋海域现场培养实验中挥发性卤代烃浓度的变化及其影响因素

CH₃I、CHCl₃、C₂HCl₃和CH₂Br₂是挥发性卤代烃4种重要成分,对大气化学产生重要影响。于2018年10月在西太平洋进行船基现场培养实验,研究微量元素Fe (50 nmol/L)、酸化(pH=7.9)、酸化(pH=7.9)和微量元素Fe (50 nmol/L)耦合作用、微量元素Fe (50 nmol/L)和N/P (16∶1)耦合作用及沙尘(4 mg/L)对浮游植物释放CH₃I、CHCl₃、C₂HCl₃和CH₂Br₂含量的影响。结果表明,与对照组相比,实验组CH₃I、C₂HCl₃和CH₂Br₂的释放均被不同程度抑制;CHCl₃的释放除添加沙尘时表现抑制作用外,其他条件下均为促进作用;实验组培养周期内叶绿素a浓度较高,而营养盐浓度变化规律不明显。总的来说,酸化和微量元素Fe可能是影响浮游植物释放挥发性卤代烃的重要限制因素,沙尘对促进浮游植物生长繁殖的影响更为显著。     

福岛核事故泄漏入海的137Cs长期输运的数值研究

The Fukushima nuclear accident in 2011 released large amounts of radionuclides, including ~(137)Cs, into the Pacific Ocean. A quasi-global ocean radioactive transport model with horizontal grid spacing of 0.5°×0.5° and 21 vertical layers was thereafter established to study the long-term transport of the Fukushima-derived ~(137)Cs in the ocean.The simulation shows that the plume of ~(137)Cs would be rapidly transported eastward alongside the Kuroshio Current and its extensions. Contaminated waters with concentrations lower than 2 Bq/m3 would reach the west coast of North America 4 or 5 years after the accident. The ~(137)Cs tends to be carried, despite its very low concentration, into the Indian and South Pacific Oceans by 2016 via various branches of ocean currents.Meanwhile, the ~(137)Cs concentrations in the western part of the North Pacific Ocean decrease rapidly with time. Up to now the highly contaminated waters have remained in the upper 400 m, showing no evidence of significant penetration to deeper layers.