海洋沉积物中铁保护的有机碳埋藏研究进展

研究表明,海洋沉积物中有超过20%的有机碳是通过与铁结合而被稳定地保存下来,阐明铁对有机碳的保护作用能深入理解碳封存机制。本文1)从与铁结合的有机碳的含量、碳同位素和二者的结合机制等方面梳理了铁在促进有机碳埋藏中所发挥的作用;2)阐述海洋环境(包括水动力和氧化还原条件)和有机碳来源等因素可能控制着铁与有机碳之间的相互耦合,并影响着与铁结合的有机碳的分布、组成和年龄特征;3)分析铁与有机碳之间吸附和共沉淀的结合机制,讨论了影响二者结合方式的因素;4)探讨铁循环与碳循环之间的密切生物地球化学联系在海洋碳封存中的作用。综合梳理了沉积物中“生锈的碳汇”(rusty sink)的研究进展,对当前应对碳中和-全球气候变化具有重要意义。     

北海陆架的近代沉积和有机碳的埋藏

大气中的二氧化碳是造成温室效应的主要因素之一。矿石燃料的使用使越来越多的二氧化碳进入大气中。研究全球二氧化碳的循环对于更好地理解增高的二氧化碳程度对未来气候和海平面波动可能产生的影响是非常重要的。由于海洋中的二氧化碳浓度被认为与大气中的二氧化碳浓度相...     

台湾海峡西部沉积物中碳的来源及埋藏

根据2005年夏季航次观测的沉积物中总有机碳(TOC)、无机碳(CaCO3)、总氮(TN)、悬浮体颗粒有机碳(POC)、沉积物粒度数据得出,台湾海峡西部表层沉积物TOC质量分数的范围为0.01～1.79,平均值为0.37±0.24,略高于20多年前台湾海峡南部海区,而低于台湾海峡中、北部海区;TOC的质量分数湾内比湾外...     

加拿大波弗特陆架的沉积物和有机碳估算

加拿大波弗特陆架的沉积物和有机碳估算Ｒ．Ｎ．Ｍａｃｄｏｎａｌｄ等大陆架和大陆边缘是大洋中保存沉积物和有机碳再循环与保存的最重要的场所,海洋沉积物中碳的“燃烧”明显影响着其它元素的全球循环。大陆架作为陆地和开放海的过渡带,不仅对生物繁殖力极为重要,而且...     

桑沟湾养殖海域沉积物中碳埋藏通量的长期记录

对取自桑沟湾北部和南部养殖海域2个站位柱状沉积物样品进行研究,测定了它们的总碳(TC)、有机碳(TOC)、无机碳(TIC)含量,估算了海源有机碳(Ca),结合沉积物年代序列测定,对碳的来源和埋藏通量(BF)进行分析。结果表明:从19世纪到20世纪初,桑沟湾碳埋藏基本处于平稳期;20世纪初开始,伴随着中国工业革命兴起,湾内营养水平提高,大量天然小型贝类繁殖及残骸埋藏使桑沟湾碳埋藏量有大幅度突跃;20世纪60年代以来人工养殖活动兴起及到90年代大规模养殖后,天然贝类繁殖受抑制且伴随养殖产品的不断收获,使此期间碳埋藏量又处于平稳期。20世纪60年代前BFCa/BFTOC和BFCa/BFTC的比值分别在20%和4%以下波动,其后随养殖活动增加呈显著增大趋势;但BFTOC/BFTC比值基本在40%以下范围内波动。并将该区与取自黄海中部一柱状沉积物的BFTIC/BFTC比值作对比,桑沟湾BFTIC/BFTC比值基本在60%~98%之间远高于黄海中部(约15%)的比值,桑沟湾TIC与TC含量高比值使仅应用TOC或Ca含量估算碳埋藏通量可能带来巨大误差。     

渤海南部现代沉积物堆积速率和沉积环境

本文介绍了采自渤海南部六个箱式岩芯的＾２１０Ｐｂ放射性活度的测定，根据＾２１０Ｐｂ放射性活度在岩芯中垂分布趋势，结合我们先前获得的有关资料，探讨了渤海南部沉积物堆积速率和沉积物堆积速率和沉积特征及沉积环境。这对研究所形成岩芯沉积作用过程和海底油气开发工具有双重意义。     

胶州湾潮间带沉积物有机碳和叶绿素的埋藏特征

于2004年9月,在胶州湾潮间带河套和红石崖两个区域(分别代表近河和近海区域)分别采集沉积物柱状样品,并分析了样品中有机碳和叶绿素含量。结果表明:(1)胶州湾潮间带沉积物有机碳和总氮质量比分别为1.0～3.0g/kg和0.1～0.3g/kg,随沉积物埋藏深度表现为波动变化,但无明显规律性;(2)胶州湾潮间带沉积物从表层到底层叶绿素a质量比的总体趋势是逐渐降低最后趋于稳定,叶绿素a质量比变化为0.3～5.2g/kg;(3)胶州湾潮间带沉积物中的有机质应属于混源有机质。本实验结果对探讨胶州湾潮间带近河和近海区域沉积物中有机碳和叶绿素的埋藏和降解规律有重要意义。     

楚科奇海表层沉积物的生源组分及其对碳埋藏的指示意义

工业革命以来大气中CO₂浓度由280 ppm剧增至375 ppm,是导致全球气候变暖的主要原因[1]。海洋作为大气CO₂的“汇”之一,每年可吸收人类释放CO₂气体总量的30%,对全球碳循环的收支平衡有重要作用[2]。两极地区是CO₂的主要汇区,也是全球变化的重要反馈窗口。因此,了解碳在北冰洋的生物地球化学循环过程是十分必要的[3-4]。海洋中的生源沉积物主要来自于海洋上层浮游生物碎屑的沉降,主要由蛋白石(以生物硅代替,BSi)、碳酸钙(CaCO₃)和有机质(通常用有机碳替代,TOC)组成[5]。     

青海湖沉积物有机碳及其同位素的气候环境信息

通过对青海湖沉积物有机碳及其同位素的分析，结合碳酸盐含量的变化特征，探讨了青海湖沉积物有机碳及其同位素组成的环境意义，并且据此分析了青海湖地区近700a来的气候环境演变。青海湖沉积物的有机碳含量及其同位素较好地记录了温度的变化，在有机碳含量高，有机碳同位素低时，气温较高，反之则相反，小冰期的3次冷期以及20世纪以来的升温在该岩心中得以清晰地反映。     

青海湖沉积物有机碳含量与同位素和粒度特征及其古气候意义

对青海湖沉积物中粒度参数、总有机碳（TOC）含量及其δ^13C值的形成条件与环境气候的关系进行了研究。结果表明：在暖湿时期，沉积物中有机碳含量（TOC）较高，有机质的δ^13C值较高，沉积物的平均粒径较细；反之，在冷干时期，沉积物中有机碳含量（TOC）较低，有机质的δ^13C值较低，沉积物的平均粒径较粗。反映出沉积物中TOC含量、有机质δ^13C值及粒度特征与气温具有良好的相关性。结合^14C测年，分析了湖区古气候演化序列，表明自8500aBP以来湖区气候经历了4个演化阶段：即暖湿－凉干－温湿－冷干的变化过程。     

白令海西部柱样沉积物中有机碳的地球化学特征与埋藏记录

基于2012年中国第5次北极科学考察专项调查获得的样品资料,重点探讨了百年来白令海西部柱样沉积物中有机碳(TOC)的地球化学特征及其埋藏记录,结果显示,基于两柱样210Pbex随深度的指数衰变趋势,整体能反映出调查区相对稳定的现代沉积环境,可获得两沉积柱约70年以来的海洋沉积环境序列。陆架区BL16柱样中TOC的垂向分布与TN及粒度具有较好的一致性,反映出有机质来源较为一致,粒度可能对沉积有机碳的赋存起控制作用;而陆坡区BL10柱样粒度相对略粗,且TOC与TN、粒度无明显相关关系,这可能与该区复杂的沉积水动力环境、有机质输入和较强的细菌微生物作用有关。两柱样上层样品(近20年以来)都不同程度表现出TOC含量增加和CaCO3含量下降,这可能指示了近期北极地区变暖和海洋酸化加剧等过程对沉积有机质的影响。计算得到两柱样沉积有机碳的埋藏通量分别为3 100 mmol C·m-2·a-1(BL16)和1 400 mmol C·m-2·a-1(BL10),通过对有机碳埋藏保存效率的分析和区域对比,认为该区较高的有机碳埋藏通量,可能主要受控于较高的上层水体初级生产力和有机碳输出效率,较为有利的沉积有机碳保存代谢机制以及较快的沉积速率等因素的共同作用。     

东海岛东北部砂质岸滩年度冲淤变化及沉积物运移分析

东海岛是全国第五大岛,其东部长达28km的海滩是"中国第一长滩"。近年来因海平面上升和人类开发,该海滩局部出现较为严重的海岸侵蚀。基于高精度GPS监测结果及表层沉积物粒度测试结果,使用GSTA趋势分析模型,研究了东海岛东北部砂质岸滩的季节性冲淤变化及沉积物运移趋势,探讨了海岸侵蚀机制。结果表明,研究区岸滩沉积物的运移主要受潮流的控制,以沿岸向北运移为主。研究区南部岸滩紧邻低滩灯塔形成的波影区,沉积物供应较少,岸滩以侵蚀为主;研究区北部沿岸流搬运的沉积物能从南侧得到补给,加之向岸运移的沉积物,岸滩多处于淤积状态。     

酸洗法测定海洋沉积物有机碳和无机碳含量的致命缺陷

Organic and inorganic carbon contents of marine sediments are important to reconstruct marine productivity,global carbon cycle, and climate change. A proper method to separate and determine organic and inorganic carbons is thus of great necessity. Although the best method is still disputable, the acid leaching method is widely used in many laboratories because of its ease-of-use and high accuracy. The results of the elemental analysis of sediment trap samples reveal that organic and inorganic carbon contents cannot be obtained using the acid leaching method, causing an infinitely amplified error when the carbon content of the decarbonated sample is 12%±1% according to a mathematical derivation. Acid fumigation and gasometric methods are used for comparison, which indicates that other methods can avoid this problem in organic carbon analysis. For the first time, this study uncovers the pitfalls of the acid leaching method, which limits the implication in practical laboratory measurement, and recommends alternative solutions of organic/inorganic carbon determination in marine sediments.     

氧气对大陆边缘沉积物中有机碳保存的影响

海洋沉积物和上伏水的样品是在华盛顿州的三个航次和墨西哥西北海岸的两个航次中采集的。墨西哥边缘１５０～１６０ｍ水深有一个明显的缺氧带。其溶解氘的浓度太低了,用常规方法检验不出来。相反,华盛顿边缘较低的缺氧带的氧浓度在８００ｍ降至２０μｍ０ｌ。海岸带彩色...     

崇明东滩沉积物有机碳的分布及影响因素

对崇明东滩3个柱状沉积物中的有机碳含量、分布变化特征以及影响因素进行了研究。研究结果表明崇明东滩沉积物中有机碳的含量较大,在0．3％～1．07％之间。在垂向分布上,表层／亚表层含量高且变化复杂,主要与该层沉积物颗粒较细并大量接受当地有机质输入有关;中层有机碳含量逐渐变小,下层有机碳含量较小且变化不大,但有几个峰值出现。3个柱样由于所处的位置不同,有机碳含量的分布变化特点也不相同,说明其受物源输入、沉积环境、生物化学作用、矿化程度及物理扰动的共同影响。     

科钦港湾区沉积物和有机碳的分布

科钦港湾(印度西南海岸)目前正受到来自河流、污水道和潮汐不断带来的沉积物的严重影响，尽管每年都在进行清淤，但不断增加的淤泥正成为养护港湾的潜在威胁之一．目前的调查内容主要包括科钦港湾表层沉积物的粒度特征和有机碳的分布．     

南极罗斯海柱样沉积物中有机碳和氮元素地球化学特征及其来源

南极周边海域沉积物中的有机碳和氮元素地球化学特征对于深入研究全球碳循环和海洋生态环境演变具有重要意义。本文对取自南极罗斯海的RBA08C柱状样沉积物进行了有机碳和氮元素地球化学特征分析。结果表明：RBA08C柱样中TOC含量在顶部0~12cm呈现随柱深增加而降低的趋势, 自12cm以深含量总体相对稳定; TN总体具有与TOC相同的变化趋势, 两者含量变化呈现较强正相关性, 说明可能具有相同来源; 沉积物TOC/TN比值和δ13C值揭示RBA08C柱样有机质主要为海洋生源沉积, 其含量变化应主要受控于上层水体生产力、沉积速率和氧化还原环境等因素的共同作用; RBA08C柱样的TOC埋藏率约为50%, 与位于普里兹湾埃默里冰架边缘的IS-4站柱样相同, 加之较为相近的TOC和TN含量及变化趋势, 表明两者可能具有相近的沉积速率, 其所在的海区是南极海域较重要的碳循环和碳储区。     

海草床沉积物有机碳研究综述

海草床具有重要的生态系统服务功能,可以为海洋生物提供栖息地和食物来源,同时还具有重要的碳储存功能,海草床“蓝碳”功能日益受到学术界的重视,据研究全球每年海草床的碳埋藏量高达(2.7~4.4)×10⁷ MgC。近年来,由于人类活动的影响,世界范围内海草床衰退严重,导致海草床沉积物有机碳储量降低。本文综述了全球海草床沉积物有机碳的来源、组分、储量以及指示作用;从物理、化学和生物三方面讨论了影响海草床碳储量的环境因素。最后提出了未来主要研究方向,主要包括加强海草床碳通量普查,分析全球气候变化背景下海草床沉积物有机碳的变化机制,明确海草床碳储量流失速率,研究海岸带工程对海草床沉积物有机碳的影响。评估海草床沉积物有机碳储量及变化机制可以为全球海洋蓝碳研究提供科学依据。