透明胞外聚合颗粒物碳输运新途径

目前大家普遍认为,透明胞外聚合颗粒物(Transparent Exopolymer Particles,TEP)因其独特的凝聚效应导致碳通量向海底输出。但是,近几年的研究表明TEP不仅影响了碳沉降途径,其本身能够悬浮甚至向海水表层迁移,导致其在海洋微表层(Surface Micro-layer, SML)积累,最终显著影响海洋表层碳通量。TEP和其他颗粒物聚集形成凝聚物后,其运动趋势则由凝聚物中TEP的含量占比,即最终颗粒物密度所决定。一个新的值得注意的现象是,密度低的TEP通过与其他微粒聚合形成表面活性物质(Surface-active Substances, SAS),会在海洋–大气界面形成薄膜,显著影响海–气CO₂交换通量,甚至对全球气候变化造成影响。     

基于经验模式分解的太阳南北半球黑子面积的Rieger-type周期相位分析

采用经验模式分解技术研究了从第12到第24太阳活动周黑子面积数据中的Rieger-type周期,以及它们在南北半球上的相位关系。研究发现:(1)Rieger-type周期尺度以及时间尺度在两个半球上是不一样的,从而导致了半球分布的不对称性;(2)平均Rieger-type周期在北半球上的周期长度略大于南半球上的;(3)占主导地位半球的Rieger-type周期的相位不一定是超前的,半球Rieger-type周期尺度相近的也并不一定是相关性强的。     

Carbon cycling in a high-arctic marine ecosystem – Young Sound, NE Greenland

Young Sound is a deep-sill fjord in NE Greenland (74°N). Sea ice usually begins to form in late September and gains a thickness of 1.5 m topped with 0–40 cm of snow before breaking up in mid-July the following year. Primary production starts in spring when sea ice algae begin to flourish at the ice–water interface. Most biomass accumulation occurs in the lower parts of the sea ice, but sea ice algae are observed throughout the sea ice matrix. However, sea ice algal primary production in the fjord is low and often contributes only a few percent of the annual phytoplankton production. Following the break-up of ice, the immediate increase in light penetration to the water column causes a steep increase in pelagic primary production. Usually, the bloom lasts until August–September when nutrients begin to limit production in surface waters and sea ice starts to form. The grazer community, dominated by copepods, soon takes advantage of the increased phytoplankton production, and on an annual basis their carbon demand (7–11 g C m⁻²) is similar to phytoplankton production (6–10 g C m⁻²). Furthermore, the carbon demand of pelagic bacteria amounts to 7–12 g C m⁻² yr⁻¹. Thus, the carbon demand of the heterotrophic plankton is approximately twice the estimated pelagic primary production, illustrating the importance of advected carbon from the Greenland Sea and from land in fuelling the ecosystem.In the shallow parts of the fjord (<40 m) benthic primary producers dominate primary production. As a minimum estimate, a total of 41 g C m⁻² yr⁻¹ is fixed by primary production, of which phytoplankton contributes 15%, sea ice algae <1%, benthic macrophytes 62% and benthic microphytes 22%. A high and diverse benthic infauna dominated by polychaetes and bivalves exists in these shallow-water sediments (<40 m), which are colonized by benthic primary producers and in direct contact with the pelagic phytoplankton bloom. The annual benthic mineralization is 32 g C m⁻² yr⁻¹ of which megafauna accounts for 17%. In deeper waters benthic mineralization is 40% lower than in shallow waters and megafauna, primarily brittle stars, accounts for 27% of the benthic mineralization. The carbon that escapes degradation is permanently accumulated in the sediment, and for the locality investigated a rate of 7 g C m⁻² yr⁻¹ was determined.A group of walruses (up to 50 adult males) feed in the area in shallow waters (<40 m) during the short, productive, ice-free period, and they have been shown to be able to consume <3% of the standing stock of bivalves (Hiatella arctica, Mya truncata and Serripes Groenlandicus), or half of the annual bivalve somatic production. Feeding at greater depths is negligible in comparison with their feeding in the bivalve-rich shallow waters.     

陆地生态系统氮状态对碳循环的限制作用研究进展

陆地生态系统碳循环和氮循环密切相关, 碳贮量与碳通量在很大程度上受氮循环的影响 和限制。由于氮循环的复杂性, 在以往的大多数碳循环研究中, 更多考虑水分、温度和大气CO2 浓 度等因子的影响, 考虑碳氮相互作用的研究较少。氮素可限制植物光合、有机质分解、同化产物的 分配以及生态系统对大气CO2 浓度升高的响应。根据目前有关碳氮模型的发展状况可将碳氮耦 合循环模型分为三大类: 一是静态模型, 它的土壤养分水平或者叶氮含量不变, 是常数, 这类模型 适合于在站点或氮素浓度变化不大的区域应用; 二是土壤氮限制模型, 能够保持稳定的生态系统 氮收支, 在NPP(Net Primary Productivity, 净初级生产力)的模拟中考虑土壤氮有效性的动态变化 的影响, 使模拟结果更为合理; 三是叶氮限制模型, 在NPP 的模拟中考虑叶片氮浓度的动态变化 的影响。这三类模型虽然都考虑了氮对碳循环的限制作用, 但在氮碳循环机理方面尚有不少欠 缺, 所以在研究中可能会带来很大的不确定性。在以后的研究中, 应通过加强碳氮相互作用的实 验研究, 增进对碳氮过程的深入了解, 进而建立综合动态的碳氮耦合模型, 以减少目前碳循环研 究中的不确定性。     

地下闭式循环地热交换发电系统简介

为解决能源问题而提出了地下闭式循环地热交换发电系统.该系统地下部分通过全井下套管形成一个封闭系统,克服了传统地热发电和干热岩发电受地质条件制约、对环境造成危害等缺点,是一种新型的不依赖位置、环境友好的地热发电系统.采用大位移技术进行钻井,应用悬链线技术对井身剖面结构进行了优化,提出了地下连接技术要求,应用分支井和膨胀套管技术固井,设计了水泥配方并进行了相关试验,优化了载热流体,计算了有机工质朗肯循环(ORC)的发电效率.     

大直径环式组合潜孔锤及钻进工艺研究

论述了大直径嵌岩桩孔钻进的现状、发展趋势,阐述了大直径环式组合潜孔锤的工作原理、结构设计、钻进工艺方法,对设计加工的HC-15型环式组合潜孔锤钻具进行了室内模拟试验,并对试验结果进行分析总结.     

白垩纪大洋缺氧事件研究进展

系统总结了白垩纪OAEs的研究进展,重点讨论了OAE1a、OAE1b和OAE2时期的有机碳(TOC)含量、碳同位素、古温度和锶同位素特征及其古环境指示意义,综合分析了白垩纪OAEs的成因机制。结果表明白垩纪OAEs的发生可能与该时期海底大规模的火山活动以及由其引起的气温升高、碳水化合物大量分解、水文循环加快和海洋生物生产力提高等一系列变化有关。对于白垩纪OAEs演化特征和成因机制的深入研究具有重要借鉴意义。通过对白垩纪OAEs的综合分析发现,当前的研究区域主要集中在大西洋/特提斯盆地及其周边陆地,而对南半球高纬度地区的研究报道迄今未见,从而无法对白垩纪OAEs进行全球性对比和系统性研究。今后我们将重点围绕南半球高纬度地区白垩纪OAEs的演化特征、成因机制及其古气候环境效应等进行深入研究。     

东北地区湿地的特点及形成与演替机制

东北地区湿地类型众多.通过分析解剖东北地区湿地的形成与演替机制,揭示了湿地的形成与演替过程中同时承受着自然与人为两种不同性质驱动力的影响,指出人类活动外在驱动力在较小的时空尺度下起着主导作用,如不加以正确引导而盲目开发,势必将导致湿地环境的恶化.     

空间分析与生物地球化学循环:西藏林周县大骨节病患病村与非患病村的比较研究

西藏林周县是我国大骨节病(KBD)患病较为严重的地区之一,本文将林周县作为研究区,通过使用地理探测器(GeoDetector)量化分析KBD患病率风险因子的影响,并使用环境化学方法验证空间分析结果。通过对10个潜在影响因子的分析以及对当地KBD患病村和非患病村的土壤-水-粮食-人这一生物地球化学循环的环境化学分析,结果表明:(1)林周县KBD由一组多重且交互作用的环境影响因子共同作用影响,其中最重要的控制因子是地层因子;(2)所有环境介质(土壤、水、谷物)及人体组织中的硒元素浓度在KBD患病区均低于非患病区;(3)当地居民对硒和铬的摄入严重不足,尤其是KBD患病村中居民硒元素平均日摄入量(ADD)大约仅为世界卫生组织(WHO)建议的成人基本摄入量下限的4%;(4)我们推测,当地居民患病主要是由于地层这一影响因子,这是由于通过生态系统的迁移转化导致当地人口严重硒缺乏,最终导致地方性生物地球化学硒缺乏。     

生物土壤结皮对风沙土和黄绵土膨胀特性的影响

作为重要的土壤物理性质,膨胀性在影响土壤导水性、持水性、抗蚀性以及土壤结构的形成和发育等方面发挥着重要作用。为了探讨生物土壤结皮（BSCs）土壤的膨胀特性及其主要影响因素,针对黄土高原风沙土和黄绵土两种典型土壤,利用膨胀仪测定并比较了有、无藓结皮及其在不同因素（初始含水量、干湿循环、冻融循环、温度）下膨胀率的差异,分析了BSCs对土壤膨胀性的影响及其与环境因素和BSCs性质的关系。结果显示：风沙土上藓结皮的膨胀率为1.93%,较无结皮增加了8.65倍;而黄绵土上藓结皮的膨胀率为2.05%,与无结皮相比降低了76.68%。藓结皮的生物量和厚度与其膨胀率在风沙土上均呈线性正相关关系（P < 0.05）,在黄绵土上分别呈二次函数（P=0.02）和线性正相关关系（P=0.02）。初始含水量同时影响了土壤最大膨胀率和稳定膨胀时间,影响程度风沙土远大于黄绵土（包括藓结皮和无结皮）;干湿循环次数对无结皮土壤膨胀率的影响程度大于藓结皮土壤,其中风沙土和黄绵土上无结皮的膨胀率分别是50.00%~620.00%和-2.28%~10.81%,而两种土壤上藓结皮的膨胀率分别是-5.70%~10.88%和-10.24%~-21.46%;冻融循环下4种土壤的膨胀率均有不同程度的降低,降幅为0~18.54%。黄绵土无结皮的膨胀率受温度影响程度较大,50℃下黄绵土无结皮的膨胀率分别是25℃和35℃下的1.17倍和1.21倍。BSCs显著地改变了风沙土和黄绵土表层的膨胀性,其影响的程度和方向取决于土壤类型。同时,BSCs的膨胀性受含水量、温度、干湿以及冻融循环等关键因素影响。