海洋中溶存甲烷研究进展

CH₄是大气中的重要微量气体，对全球变暖和大气化学有重要作用。海洋是大气甲烷的重要源和汇。开展海洋中溶存甲烷的研究，有助于了解海洋对大气甲烷和全球变化的贡献。综述了海洋中溶存甲烷的研究现状，着重介绍了海洋中溶存甲烷的分布特征、海气交换通量的估算及其生物地球化学循环，并探讨了该领域研究中存在的问题。     

北冰洋盐跃层研究进展

长年存在的盐跃层是北冰洋上层海洋独有的结构之一，对维持北冰洋表层的低温特征和海冰存在起着非常重要的作用。在过去的十几年中，北冰洋气候系统发生了前所未有的异常变化，北冰洋盐跃层也经历了从消退到近乎恢复的戏剧性变化。因此，北冰洋及其盐跃层的研究得到了广泛的重视。介绍了有关北冰洋盐跃层研究的进展情况，并对研究中存在的问题以及未来的发展进行了分析和阐述。有关北冰洋盐跃层的形成问题，先后有平流机制、对流机制等多种观点。认为由于现在欧亚海盆表层盐度普遍增高，其盐跃层的形成当以对流机制为主；而平流机制则更加适用于加拿大海盆的盐跃层。20世纪90年代，在北冰洋观测到一系列异常变化，包括盐跃层退缩、大西洋层增暖和北极海冰减少。实际上，这些变化是紧密联系在一起的，而后期盐跃层局部性的恢复似乎表明目前观测到的北冰洋气候系统的变化有可能是一种周期性的振荡。     

北冰洋海冰重建方法研究进展

近几十年来,伴随着全球变暖和大气中CO₂的增加,北极海冰的范围和厚度都显著衰减。数值模拟预测在未来20~50年,北冰洋中心海盆在夏季将可能成为无冰区。研究北冰洋海冰历史演变的沉积记录可以更清楚地了解现代海冰减少的控制机制并对预测未来变化趋势提供依据。文章回顾了北冰洋古海冰的重建方法,主要包括指标重建和数值模拟。用于重建古海冰的传统指标有IRD（Ice-Rafted Debris,冰筏碎屑）、微体生物化石以及地球化学指标等,北冰洋IRD和微体生物化石的记录表明北冰洋的海冰出现于大约47.5 Ma,永久性海冰出现于大约14 Ma,是北冰洋古海冰研究的重要发现。但是传统指标是间接指示海冰的变化且不能量化海冰,限制了北冰洋海冰历史演变的研究。近十几年来,海冰的直接指标IP₂₅（Ice Proxy with 25 carbon atoms）的发展,是北极海冰历史演变研究从定性到定量的里程碑,通过与海冰数值模拟结合,首次验证了氧同位素6期北冰洋在陆架边缘存在冰间湖（Polynya）。近年来,最新的气候模式结果显示中全新世北极海冰变化可以影响中低纬度及北半球气候。未来研究中,北冰洋多指标沉积记录与数值模拟研究结合,可以使我们更清楚地了解海冰变化的控制机制及其对全球气候变化的驱动。

     

飞越北冰洋

马涛 2008年7月11日摄于美联航北京-芝加哥UA850飞机上     

产甲烷菌生物地球化学作用的研究

地壳中,工业甲烷的形成机制主要受微生物和热作用两种因素的制约。70年代以来,国外对生物甲烷的形成机理进行了大量的研究,尤其是在产甲烷菌生物化学方面,取得了很大进展。HS-CoM和CH_3-S-CoM的发现,为深入研究成岩作用早、中期天然气的形成及微生物所进行的生物地球化学作用提供了可能性。本文对这一问题进行了综述,并论述了这项研究工作的重大意义。     

北冰洋酸化指标——海水文石饱和度变异的研究进展

文石饱和度(Ω文石)是评估海洋酸化及对海洋钙质生物影响的重要指标之一。海洋吸收CO2引起海洋酸化,导致Ω文石显著下降。模式研究预测表明北冰洋表层海水将成为最先出现Ω文石1的世界大洋。通过对北冰洋Ω文石有关研究进行归纳总结,重点阐述了北冰洋Ω文石的分布特征,讨论海—气CO2交换过程、融冰过程以及生物过程等因素对北冰洋Ω文石分布的影响,展望未来的变化趋势并提出一些关键的科学问题。     

海洋沉积物溶解氧消耗研究进展

海底沉积物—水界面的耗氧通量是海底沉积物有机质矿化速率的重要表征参数,因此,开展沉积物耗氧特征的研究有助于了解整个海洋的碳循环过程。目前,海洋沉积物耗氧测量的主流方法包括溶解氧浓度微剖面法、底栖培养箱法以及涡度协方差技术。其中,新兴的涡度协方差技术是一种非侵入式且能反映较大范围内溶解氧通量的测试方法,具有很强的应用前景。从全球来看,大部分海域的海底耗氧通量主要受水深和初级生产力的控制,海底扩散耗氧通量和总耗氧通量均随着水深的增加而显著降低,且海底扩散耗氧通量与总耗氧通量的比值随水深增大逐渐趋近于1,这主要是由底栖生物量及其对海底耗氧的贡献随水深增大而显著降低引起的。尽管海底耗氧观测已开展了逾半个世纪,但海底原位数据仍然十分匮乏,尤其是在深海和一些极端海洋环境,且目前大量实测数据依然以短时间内的单点监测为主。在全球变暖和人类活动对海洋环境和生态系统影响日益增长的大背景下,开展高精度、长时序的海底原位耗氧观测将是今后重要的发展趋势。     

植被生态系统汞的生物地球化学循环研究进展与挑战

汞是联合国环境规划署重点管控的全球性污染物.植被是联结大气圈与土壤圈的关键纽带,在全球汞生物地球化学循环中扮演着举足轻重的角色.植被生态系统是全球大气重要的汞汇,但由于大气-植被-土壤的汞界面交换过程及植物组织中汞的分布、来源与迁移转化规律及驱动机制认识不清,致使当前的全球汞生物地球化学循环模型缺失植被过程模块,无法厘定全球植被的大气汞汇通量.近年来迅速发展的汞同位素地球化学、同步辐射和微气象汞通量观测等新方法,为多层次解析不同类型植被与土壤及大气界面汞交换过程,阐明植物组织中汞的分布、来源与迁移规律提升了可能,能为进一步解决当前森林生态系统汞的生物地球化学循环的研究难点提供独辟蹊径的视角.     

海洋中溶解甲烷的原位检测技术研究进展

海水中溶解甲烷气体不但对全球变暖和海洋环境变化有着重要影响,而且也是发现渗漏型天然气水合物赋存区的依据之一,海水溶解甲烷原位监测的新技术和新方法是获取海水甲烷通量变化过程的主要手段。原位甲烷传感器具有原位、实时、便于多时空尺度定量观测等特点,在海洋环境变化和全球气候变化研究,以及海底资源开发利用中具有广泛的应用前景。介...     

根际环境重金属地球化学行为及其生物有效性研究进展

根际是土壤或滨岸沉积物中受植物根系及其生长活动影响的微域环境 ,具有特殊的物理、化学和生物性质 ,影响了重金属在根际环境中的分布、累积和生物有效性。从重金属在根际环境的分布与累积、地球化学赋存形态、生物有效性以及影响重金属根际行为和生物有效性的主要因素(温度、Eh和溶解氧、p H、根系分泌物、微生物 )、重金属根际吸收、富集、排斥和固定过程的调控、重金属耐性植物的筛选和培养 6个方面概述了近 1 0年来国内外在根际环境重金属地球化学行为及其生物有效性方面的主要研究进展 ,并指出了其存在问题以及今后的努力方向。     

怀俄明州积雪场CO2,CH4和N20的通量及其对全球预算的指示意义

三种主要的温室气体－ＣＯ２、ＣＨＲ和Ｎ２Ｏ－在大气中日益升高的浓度总共占所预期的全球变暖效应的约７０％，但是对于其中的任何一种气体来说，生产－消耗预算都是不平衡的。积雪可覆盖北半球陆地面积的４４％￣５３％，并且在高山及亚高山区，可以有好几米深的积雪厚度持续半年多。大多数微量气体预算假定：当土壤被积雪覆盖或土壤温度降至约０℃时，微量气体交换便会停止。因此，通常认为高山及亚高山区土壤是大气ＣＯ２的总汇     

硅的生物地球化学循环研究进展

生命元素硅在陆地生态系统和水生生态系统中都扮演着重要的角色。它的生物地球化学循环与全球碳循环和全球气候交化密切相关。因此,近年来逐渐成为研究的热点。本文概述了近年来国内外有关硅的生物地球化学循环的研究进展,包括陆地和海洋中硅的生物地球化学循环过程及人类活动对硅循环的影响等方面,指出日前研究中存在的问题,展望了研究的重点。     

中国分子有机地球化学研究进展

我国分子有机地球化学,特别是陆相沉积物和原油中新生物标志物的研究在近年来取得了重要进展,包括新生物标志物的发现和确认,生物标志物的异常分布和产出,以及成因、演化新途径、新模式。所研究的生物标志化合物包括类异戊二烯烷烃、甾烷、萜类化合物、卟啉化合物和有机含硫化合物。其中经标样确认的新生物标志化合物有羊毛甾烷、α-雪松烯和花侧柏烯等。我国分子有机地球化学研究的薄弱环节乃是新生物标志物的结构确认研究,包括分离、纯化技术与标样合成技术等。     

北冰洋沉积物和海水叶绿素α浓度分布的区域性特征

2003年夏季中国第二次北极科学考察期间,在北冰洋楚科奇海陆架、楚科奇海台、陆坡流区、门捷列夫海岭和加拿大海盆等不同区域进行了200 m以浅海水和部分观察站沉积物表层叶绿素a浓度的现场观测。结果表明,观测水体叶绿素α浓度变化范围为0.002～39.008 μg/dm3。表层浓度分布范围为0.037～4.644 μg/dm3,平均值为0.612 μg/dm3;高叶绿素α浓度出现在水深20～30 m的次表层水。叶绿素α浓度分布具有明显的区域性特征,水柱平均浓度的次序为楚科奇海陆架区>陆坡流区>楚科奇海台区>加拿大海盆区>门捷列夫海岭区。表层沉积物叶绿素α浓度从未能检出～3.978 μg/g(湿重),平均浓度为0.954 μg/g(湿重),表现为沉积物表层的浓度高于下层,陆架和陆坡流区的浓度高于海岭区以及海台和海盆区的分布特征。     

植物中汞的研究进展

植物生态系统中汞的环境过程是生物地球化学循环过程的重要组成部分，且与整个生态系统中各物种的生存和发展密切相关。本文介绍了植物中汞生物地球化学循环的进展，包括汞对植物的生物毒性、植物中汞的来源、分布与迁移转化、植物大气间汞的交换过程及其研究方法，以及植被在生态系统间汞循环中的重要作用，最后简要介绍今后的研究重点和热点。     

北冰洋中央密集冰区海冰对太阳短波辐射能吸收的观测研究

太阳辐射能是海冰融化的最主要能源,基于在2008年8月21～27日北极加拿大海盆中部为期8天的冰站考察中海冰光学观测数据,研究了北冰洋中央密集冰区海冰吸收的太阳辐射能.通过现场直接观测,确定了海冰透射率、反照率、吸收率及其随冰厚的变化,得出海冰对太阳短波辐射的吸收率大约为到达冰面太阳辐射的16%,大部分被冰雪表面反射.为期3天的对太阳辐射的观测表明,虽然到达北冰洋中央密集冰区的太阳辐射能并不少,但由于云和雾覆盖的时间所占的比例很大,有将近57%被大气削弱,其余的又有77%左右被冰雪表面反射回太空,海冰吸收的热量只有10.2W/m2,相当于每天融化2.6mm的冰,1m厚海冰全部融化需要380天,不足以为海冰融化提供足够的热量.因此北冰洋中央密集冰区终年被海冰覆盖,即使在北冰洋海冰面积骤减的现状下,那里的海冰密集度仍然接近100%.然而,文章的结果指出:大气中云和雾大幅度减少、积雪层融化、海冰厚度减小、融池的比例增加等因素都会大幅度增加海冰吸收的热量,未来这些过程的发生有可能导致北冰洋密集冰区的海冰快速融化.     

大气气溶胶地球化学研究进展

大气气溶胶地球化学研究进展刘广深，洪业汤（中国科学院地球化学研究所，贵阳５５０００２）关键词大气，气溶胶，生物地球化学循环天然和人为的颗粒物发生过程使低层大气尤其是对流层，成为大气气溶胶的圈层。大气气溶胶在地球表面无时无处不在，对人类生活和自然过程有...     

水库汞生物地球化学循环研究进展

对近年来国内外有关水库汞生物地球化学循环的研究现状进行了综述,主要从基质释汞行为、汞释放对水体的影响、汞在水库水生食物链中的迁移富集和水库对河流汞输送的影响等四个方面进行了探讨,并指出该领域研究工作的薄弱环节及发展方向.     

北冰洋中央密集冰区海冰对太阳短波辐射能吸收的观测研究

太阳辐射能是海冰融化的最主要能源,基于在2008年8月21~27日北极加拿大海盆中部为期8天的冰站考察中海冰光学观测数据,研究了北冰洋中央密集冰区海冰吸收的太阳辐射能。通过现场直接观测,确定了海冰透射率、反照率、吸收率及其随冰厚的变化,得出海冰对太阳短波辐射的吸收率大约为到达冰面太阳辐射的16%,大部分被冰雪表面反射。为期3天的对太阳辐射的观测表明,虽然到达北冰洋中央密集冰区的太阳辐射能并不少,但由于云和雾覆盖的时间所占的比例很大,有将近57%被大气削弱,其余的又有77%左右被冰雪表面反射回太空,海冰吸收的热量只有10.2 W/m²,相当于每天融化2.6 mm的冰,1 m厚海冰全部融化需要380天,不足以为海冰融化提供足够的热量。因此北冰洋中央密集冰区终年被海冰覆盖,即使在北冰洋海冰面积骤减的现状下,那里的海冰密集度仍然接近100%。然而,文章的结果指出：大气中云和雾大幅度减少、积雪层融化、海冰厚度减小、融池的比例增加等因素都会大幅度增加海冰吸收的热量,未来这些过程的发生有可能导致北冰洋密集冰区的海冰快速融化。