大气CO_2浓度升高对海洋浮游植物影响的研究进展

工业的迅速发展、化石燃料的燃烧、森林的大量砍伐等引起大气中温室气体,特别是CO2的浓度逐年上升,据预测,到本世纪中叶大气CO2浓度将达到目前的2倍,即达到700μL L-1[1]。由CO2等微量气体浓度增加所造成的“温室效应”已成为影响全球变化的一个重要而又不可忽视的因素。近几年来通过“全球海洋通量的联合研究”表明,海洋对大气中CO2的净吸收主要是通过一系列被称为“生物泵”的生物学过程来实现,其中海洋浮游植物通过光合作用把海水中溶解态CO2转化为颗粒态是“生物泵”中一个重要的生物化学过程[2],可见海洋浮游植物对海洋回收大气C…     

古大气CO2 浓度重建方法技术研究现状

温室气候引起的全球气候变暖越来越引起人们的关注,大气中不断上升的CO2 浓度被认为是导致气候变暖的主要因
素。地史时期大气CO2 浓度变化与温室气候可能存在类似的关系,可提供参考,因而古大气CO2 浓度重建是首要任务。总结近
年来古大气CO2 浓度重建的进展,重点介绍GEOCARB模型模拟、植物叶片气孔参数和同位素指针的方法和技术。GEOCARB
模型是反映全球古大气CO2 浓度长期变化的碳相关模型;气孔参数方法是使用气孔比例来估计古大气CO2 浓度;同位素指针包
括成壤碳酸盐、浮游植物有机质生物标记物、钙质浮游有孔虫、古苔藓植物等,其中成壤碳酸盐碳同位素方法使用最为广泛。国内
只是在叶片参数研究方面有一些进展,古大气CO2 浓度重建工作任重而道远。      

神经网络法反演海水叶绿素浓度的分析

海洋水色遥感的最终目的之一是监测海洋初级生产力的时空变化,而反映海洋初级生产力的一个重要指标就是浮游植物中的叶绿素浓度[1]。对于海水叶绿素浓度的遥感反演研究工作至今已进行了30多年,方法主要是基于蓝-绿波段比值的经验统计法。近些年,随着水色遥感器的改进及数据处理方法的深入研究,提出了荧光高度法[2]和神经网络法[3-5]。本文基于SeaBAM(SeaWiFSBio-OpticalAlgorithmMini-Workshop)小组搜集的全球范围叶绿素浓度与离水辐射率的同步观测数据,利用神经网络方法反演海水叶绿素浓度,并将其结果与SeaBAM经验算法进行了比较及分析。     

大气CO2浓度非均匀分布及其对地表升温影响的研究进展与展望

在气候变化和全球治理挑战日益严峻的背景下,CO2排放及代价评估日益受到学术界和决策者的关注.当前全球范围包括联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)评估在内的几乎所有研究都是基于全球平均CO2浓度来驱动气候模式的,但基于全球CO2平均分布设定开展模拟影响评估在学术界多有争议.首先,综述了大气CO2非均匀分布的证据,评...     

镉和铜对海洋浮游植物的毒性效应及其机制研究进展

【目的】综述重金属元素镉Cd和铜Cu对海洋浮游植物的毒性效应研究,总结重金属对海洋浮游植物的毒性作用机制,为开展重金属对海洋浮游植物毒害机理的深入研究提供借鉴。【方法】以毒理实验中常用的重金属镉和铜为代表,总结了重金属对海洋浮游植物毒理研究的常用测试指标,归纳了重金属对海洋浮游植物光合作用、抗氧化系统等方面的毒性作用机制。【结果】重金属对海洋浮游植物毒性作用机制概括为:1)重金属替换与其结构相似的作为酶辅助因子的金属元素,使浮游植物体内某些酶失活;2)重金属直接或间接诱导活性氧的产生,使浮游植物受到氧化胁迫;3)重金属与生物大分子中的某些基团亲和性高而结合,阻断相关的生理生化过程。【结论】重金属的毒性效应因浮游植物种类不同而有所差异,今后相关研究中需更加关注重金属在多种海洋浮游植物共存环境下的毒性效应及机制,将有助于全面系统地理解重金属对海洋浮游植物的致毒机理。     

晚泥盆世大陆风化作用增强及其海洋环境效应:来自华南碳酸盐岩锶同位素的制约

上泥盆统弗拉斯阶和法门阶界线附近发生了大规模的生物灭绝, 其起因被认为是植物登陆导致的陆地化学风化作用加强及其引起的海洋水体缺氧所致, 但其直接证据还比较缺乏。运用广西地区广泛发育的浅海碳酸盐岩中锶元素(Sr)和同位素(87Sr/86Sr)、铀钍比值(U/Th)记录, 探究了从中泥盆统到下石炭统的陆地化学风化速率及海水氧化还原条件的变化。研究结果表明, 在晚泥盆世(法门阶早期)陆地化学风化作用加强, 导致海水中Sr浓度升高, 及更富集重的Sr同位素组分; 低的U/Th比值也显示该时期水体缺氧严重, 海水中U元素被还原到沉积物中, 导致海水中的U浓度降低。陆地表面化学风化的加强对晚泥盆世海洋水体氧化还原条件的波动以及海洋生物的灭绝有重要影响。      

页岩黏土矿物CH_4/CO_2吸附规律的分子模拟

CH4和CO2在页岩黏土矿物中的吸附行为对页岩气的开采和CO2的封存具有重要意义。选取黏土矿物的主要成分蒙脱石为研究对象,构建层状裂缝型孔隙的分子模型,采用巨正则系综蒙特卡洛(GCMC)方法和分子动力学(MD)方法,在不同压力、不同温度条件下,研究不同狭缝孔隙宽度CH4和CO2气体的吸附行为,同时分析离子交换结构对吸附的影响。结果表明:CH4吸附符合Langmuir吸附规律,可以采用Langmuir方程进行拟合。随着温度的升高两种气体吸附量减小,随着压力的增大而增大;蒙脱石的离子交换结构对CH4的吸附影响较小,但促进对CO2的吸附;不同的狭缝孔隙宽度对应CH4和CO2的赋存状态不同,蒙脱石的离子交换结构影响CO2的赋存状态;平均作用势说明吸附层中分子间结合能力大于游离层,吸附态是CH4和CO2在蒙脱石狭缝中的主要赋存形式之一。基于CH4和CO2在页岩黏土矿物中的吸附规律,可为页岩气的勘探开发提供依据。     

平流层臭氧的温室效应及其气候影响

本文阐述大气中重要的“痕量气体”之一——臭氧(平流层臭氧)对地球表面和低层大气的温室效应及其全球气候的反馈影响;指出了云的辐射力的概念及其重要性,并讨论了“南极臭氧洞”现象。     

岩溶碳循环及碳汇效应研究与展望

碳酸盐岩风化是全球碳循环的重要组成部分,具有大气与土壤CO₂汇效应,受生态系统因子驱动与全球变化影响,岩溶地区碳汇具有地表和地下双碳汇特征。简要介绍岩溶碳循环与全球变化关系,论述岩溶碳汇的相关科学问题和主要进展,分析岩溶增汇潜力与土地利用变化,进一步提出基于岩溶关键带理念的碳酸盐岩风化过程概念模型。碳酸盐岩风化产生的碳汇可能是全球碳循环“遗漏碳汇”的贡献者,同时具有缓解土壤CO₂向大气释放的作用,进而成为全球碳循环模型中“土地利用变化项”(E_LUC)的重要调节者(减源效应)。碳酸盐岩风化过程能快速响应短时间尺度变化环境因子,是岩溶关键带中连接生物、水文与地球化学过程的核心驱动机制。岩溶碳循环可理解为是土壤-生态系统碳循环的延伸或横向组成部分,共同组成岩溶地区完整的陆地浅表层碳循环系统。碳酸盐岩风化对大气CO₂浓度上升的负反馈效应,石漠化治理与生态修复工程的持续推进,蕴藏着巨大的岩溶固碳增汇潜力。应加强土壤CO₂季节及其区域变化监测与研究,构建基于土壤CO₂...     

2003-2014年珠江口香洲大气无机氮湿沉降变化研究

目的】研究了珠江口区域近年来大气湿沉降中无机氮的变化特征及其对近海海水生态系统的影响。【方法】对2003-2014年珠海市香洲地区湿沉降中NO_3~--N和NH_4~+-N浓度及湿沉降通量的变化特征进行了分析。【结果】香洲地区湿沉降中NO_3~--N和NH_4~+-N的浓度均有明显的季节变化,表现为旱季高而雨季低,与降雨量呈相反的变化趋势;氮素的浓度在年际变化有波动,但无明显变化趋势;氮素湿沉降通量与浓度变化相反,雨季明显高于旱季;降水量、当地污染状况、大气中污染物(气溶胶粒子)浓度、降雨类型以及气象条件等因素是造成季节差异的主要原因;此外,香洲地区大气无机氮湿沉降具有很强的事件特征。【结论】香洲地区氮素湿沉降浓度春秋季高于海水,且DIN成分比例与海水有差异,可能改变表层水体营养盐结构,影响浮游植物的生长。     

松嫩平原南部土壤近二十年有机碳含量变化特征

一、土壤有机碳研究的意义 土壤碳库的稳定、增长或释放都与大气CO2浓度变化密切相关。与自然土壤相比,农田土壤在全球碳库中最为活跃。在自然因素和农业管理的作用下,农田土壤碳库在不断地变化。这种变化不仅影响区域乃至全球碳循环,而且直接影响土壤的肥力状况。     

大气二氧化碳遥感反演精度检验及时空特征分析（可下载全文）

 利用卫星遥感探测大气二氧化碳(CO₂)浓度,相比传统的地面观测方法,具有稳定、连续、大尺度观测等诸多优点,能更好地获得全球CO₂的时空分布与变化特征。随着卫星遥感技术的发展,一系列具备大气CO₂探测能力的卫星相继发射升空,大气制图扫描成像吸收光谱仪(SCIAMACHY)、温室气体观测卫星(GOSAT)、大气红外探测仪(AIRS)等卫星传感器,已经获得了多年的全球CO₂浓度分布产品。对这些卫星资料进行对比分析,并与本底观测数据进行全球范围的长时间序列的对比验证。研究显示,3种CO₂卫星遥感产品中,SCIAMACHY数据系统性略高于本底数据,且观测范围局限性较大;GOSAT数据稳定性较好,但系统误差较大,平均低于本底数据近9ppmv;AIRS数据产品相比前两者优势突出,单月全球覆盖率达到90%左右,与本底观测数据平均误差小于2ppmv(0.5%),相关系数达到0.9以上,能够较好地反映全球大气CO₂浓度的时空特征。卫星遥感产品与本底观测资料显示,全球CO₂浓度空间分布呈现出明显的纬度分布规律与海陆分布规律,时间变化规律方面则表现出明显的季节性周期变化。     

GPS坐标时间序列中地表环境负载效应区域特征分析

选取全球417个IGS测站2000~2012年环境负载数据分析非潮汐海洋、大气、积雪和土壤湿度等负载对GPS测站时间序列位移的影响以及与测站地理位置之间的联系。研究表明,大气压力对GPS时间序列位移的影响最大,U方向最大达到20 mm,积雪负载的影响最小。4种负载对GPS时间序列高程方向的影响可达cm级,且大气及非潮汐海洋负载呈现显著的区域性特征。     

黑碳在全球气候和环境系统中的作用及其在相关研究中的意义

燃烧形成的黑碳粒子进入大气中可影响辐射平衡,导致全球气候变暖,其沉降在河流、湖泊、海洋、土壤等环境中对全球生物地球化学循环起到重要的作用,成为当前国际地球科学研究的热点问题。综述了黑碳的定义及排放、沉降、降解过程,并总结了其在现在及过去环境和气候系统中的重要作用与研究意义。黑碳是全球惰性有机碳库的重要组成部分,在全球慢速碳循环中发挥潜在作用。因其具有很强的吸光特性,它在区域气候变暖过程中扮演重要角色。沉降在不同地质载体中的黑碳难以降解,可以保存几百万年,为地质历史时期古气候和古环境重建研究提供重要信息。海洋沉积物过去数百万年的黑碳记录指示了天然火的演化信息,晚第四纪黄土剖面黑碳也指示了天然火的变化信息,最近千年的湖泊和冰芯黑碳记录既反映了天然火的信息,也指示人类活动的信号。未来黑碳研究应进一步关注标准测量方法,以真正理解黑碳在全球气候与环境系统中的作用。     

温室气体源汇及其对气候影响的研究进展

从与人类活动密切相关的温室气体（CO2、CH4、N2O）源汇研究以及温室气体对气候环境的影响等方面论述温室气体研究进展.介绍了国内外有关温室气体源和汇研究,如岩溶系统碳循环、黄土中温室气体组分特征、森林和大陆边缘海二氧化碳、稻田和湿地甲烷排放等方面的研究成果和认识.介绍了冰芯温室气体的部分研究成果和国内外温室气体与气候关系研究中涉及的一些模式及重要结论.结合温室气体源汇及其与气候变化,指出了目前应重视的一些研究内容,如研究陆地和海洋生态系统的碳氮循环问题,温室气体浓度变化与气候变化的相互关系以及气候变化机制.     

科学家研究发现6亿年前地球是超级温室

一个国际研究小组日前报告说,其研究结果显示,在距今6亿多年前的地球大气中,二氧化碳的浓度远比现在高,当时的地球类似一个“超级温室”。此前科学界普遍认为,地球在距今6亿多年前经历了一个漫长的冰川期,当时不仅陆地全部被冰川覆盖,而且海洋也被完全冻结,地球如同一个大“雪球”,其大气中的二氧化碳浓度不应该如此之高。     

中国近海浮游植物叶绿素、初级生产力时空变化及其影响机制研究进展

综合分析中国近海不同海域浮游植物的时空分布和季节变化特征研究,概述该海域浮游植物叶绿素和初级生产力研究。受复杂的物理环境场、生物地球化学作用等综合影响,不同海域Chl-a和初级生产力具有显著的时空变化特征:空间上,叶绿素浓度表现为近岸高离岸低、离岸海域随纬度增加呈升高趋势;时间上,大体呈现明显的季节变化特征,北部季节特征尤为明显,其中叶绿素浓度及生产力的季节最大值在南海出现在冬季,而在中国北部海域逐渐变化为春季。影响浮游植物生长的主要因素有营养盐、温度、光照、陆源输入、季风、环流、涡旋等,不同海域、不同季节浮游植物生长的限制因子有差异。另外,由于遥感数据的精度以及现场观测航次的频率较低和站位布置较为稀疏影响了上述机制的探讨,因而浮游植物生长的主要调控机制仍待进一步研究。     

沁水盆地南部煤层气地球化学特征及影响因素

为进一步厘清沁水盆地高阶煤煤层气富集机理,综合运用地球化学分析测试技术,系统刻画了沁水盆地南部煤层含气量和煤层气分子组成特征,初步探讨了其影响因素。研究结果显示沁水盆地南部各区块煤层含气量呈南高北低分布趋势。煤层含气量与煤化程度具有显著正相关性,这可能与煤层内有机孔隙发育关系密切;与煤层厚度,尤其薄煤层厚度(≤2 m)具显著正相关性,当煤层厚度大于2 m时这种相关性反而不甚明显,表明研究区煤层气赋存状态以吸附态为主,薄煤层中气体饱和度相对较低;含气量与煤层埋深和上覆地层剥蚀量之间在南部区块没有显著相关性,在北部区块呈现出弱相关性,表明煤层气主要以吸附态存在,北部区块保存状况可能相对较好。研究区煤层气属于典型干气,南部区块煤层气甲烷含量和稳定碳同位素值均较北部区块高,非烃气体含量则相对较低。煤化作用程度是控制煤层气分子组成和煤层甲烷稳定碳同位素组成的重要因素。煤层气吸附-解吸-扩散-运移散失可导致煤层气富含CO2,甲烷稳定碳同位素值偏重。次生生物气的生成对部分煤层甲烷稳定碳同位素组成影响显著。该研究对于寻找沁水盆地煤层气“甜点”区具有重要意义。      

日本海洋深层水资源的开发与利用

长久以来，为我们日常所接触熟悉的海详仅限于其表层的一小部分。目前，在日本对深层海水资源的研究越来越受到瞩目。利用海洋深层水的各种特性开发的商品，也正逐步走入人们的生活，莫今后的市场前景正可谓方兴未艾；而在生物科学、诲洋肥沃化．能源开发等众多领域，深层海水资源的开发利用，也已取得了初步的成果。有关专家认为，今后在使用推广方面，这些研究成果都蕴含着巨大的可能性。什么是海洋深层水关于海洋深层水的定义很多。通常认为水深二百米以下的海洋被称为深海。所谓海洋深层水就是指这种深海层中的海水而言的。这种海洋深层水占海洋总体积的９３％。相对而言，从海面到水深二百米的范围内的水层，通常被称为海洋表层水。冬季里与冷空气接触的表层水由于温度降低而下沉，与下层的海水相混合；但是，这种混合仅限于从海面到水深二百米的范围内，也就是说海洋中的表层水和深层水是不混合的。诲烊深层水的持姓高度的纯净性与海洋表层水不同的是深层水不与大气接触，从而避免了由大气中的化学物质或细菌造成的污染；困为海洋中的表层水和深层水是不混合的，所以，深层水更不会受到现代工业废水．生活排水以及河流水源的影口向。在阳光无法到达的二百米以下的深水层中，没有光合作用的发生，植...     

中高渗倾斜地层与水平地层中CO2地质封存的差异性对比

CO2地质封存是减少CO2向大气排放,缓解温室效应的有效手段之一。由于构造和成岩作用,倾斜地层在自然界中普遍存在,研究倾斜地层对CO2封存量及安全性的影响具有实际意义。依托新疆准噶尔盆地阜康凹陷某CO2地质封存示范工程,采用数值模拟方法,分析了中高渗CO2储层地层倾角变化对CO2地质封存过程的影响。结果表明:CO2注入将导致近井区域地层压力显著升高;中高渗倾斜地层与水平地层相比,在地层压力分布、CO2侧向运移距离、CO2注入速率和总封存量等方面均存在明显差异。相比于水平地层,由于地层倾角的存在,倾斜地层压力呈不对称分布,CO2侧向运移距离显著加大。倾斜地层中压力传递和消散过程与水平地层差异显著,受此影响,倾斜地层与水平地层CO2的总注入量差值随时间呈非单调性变化。在注入初期,倾斜地层CO2的总注入量小于水平地层,随着注入时间延长,倾斜地层CO2的总注入量逐渐接近并超过水平地层;注入20年后,相较于水平地层,倾斜地层倾角越大越有助于增加CO2的总注入量,这一研究结果与前人基于低渗倾斜地层的研究结论正好相反。地层倾角的存在会促进CO2向浅部运移,倾角越大,CO2向浅部含水层和大气泄露的风险越大。因此,在CO2地质封存场地选址中,应充分考虑倾斜地层对封存效率及安全性的影响。