2016年冬末长江口及邻近海域海气CO2交换特征分析

基于2016年3月对长江口及邻近海域的调查,剖析该海域CO₂分压及相关参数的区域分布特征,估算其海-气界面CO₂的交换通量,并探讨了源/汇分布特征背后的物理机制。研究表明,调查区域海表pCO₂变化范围为321~575 μatm,整体呈现出近岸高、离岸低的分布趋势。至冬季末期,海表pCO₂分布主要受控于低温低盐高pCO₂的河口水与高温高盐低pCO₂的东海陆架水的水团混合影响,水体垂直混合作用对海表pCO₂影响不大。长江口及邻近海域冬季整体表现为大气CO₂的弱汇,通量值为-4.43±7.41 mmol/m2/d。从区域碳汇强度看来,近岸长江冲淡水区近乎与大气保持平衡,黄东海混合水区和台湾暖流区表现为大气CO₂的中/强汇,是冬季末期海洋吸收大气CO₂的主要贡献区域。     

春季东、黄海溶解甲烷的分布和海气交换通量

于2011年3月17日～4月6日对东、黄海海域进行了大面调查,采集了45个站位不同深度的海水样品,对溶解甲烷(CH4)浓度进行了测定,并估算了其海-气交换通量.结果表明,东、黄海表层海水中溶解甲烷的浓度变化范围是2.39～29.67nmol.L-1,底层海水中甲烷浓度范围是2.63～30.63 nmol.L-1,底层浓度略高于表层,表明底层水体或沉积物中存在甲烷的源.春季东、黄海海域表、底层溶解甲烷的分布特征基本一致,即从近岸向远海逐渐降低,主要受长江冲淡水输入和黑潮水入侵的影响.春季东、黄海海域表层海水中CH4饱和度为93%～1 038%.利用Liss and Merlivat公式(LM86)、Wanninkhof公式(W92)和现场测定的风速估算出春季东、黄海海域CH4的海-气交换通量分别为(2.85±5.11)μmol.(m2.d)-1和(5.18±9.99)μmol.(m2.d)-1,根据本研究结果和文献数据初步估算出东海和黄海年释放甲烷量分别为7.05×10-2～12.0×10-2Tg.a-1和1.17×10-2～2.20×10-2Tg.a-1.春季东、黄海海域表层海水中CH4均呈过饱和状态,是大气中CH4的净源.     

冬季黄渤海DMS、DMSP和CH4的分布及影响因素

于2017年12月~2018年1月现场测定了黄、渤海表层海水中二甲基硫（DMS）、二甲巯基丙酸内盐（DMSP）以及溶解甲烷（CH₄）的含量，对DMS、DMSP及CH₄的浓度分布和相互关系进行了研究.通过培养实验探究了DMSP降解对DMS和CH₄生成的影响，并估算了DMS及CH₄的海-气通量.结果表明，表层海水中DMS、DMSPd、DMSPp及CH₄的平均浓度分别为（1.39±1.21），（2.87±1.54），（5.59±4.64），（6.91±2.77）nmol/L.DMS、DMSP与Chl-a水平分布基本一致，均呈现近岸高、远海低的趋势.垂直分布上，DMS、DMSP浓度最大值均出现在浅水层，而CH₄浓度则随深度的增加而增大，至底层达到最大值.相关性分析表明，DMS、DMSPp与Chl-a存在显著的正相关关系，CH₄与DMSPd、DMSPp浓度均存在一定的正相关性（P<0.05）.培养实验结果表明，海水中本底DMSPd的浓度越高，DMS的生产速率越大.冬季黄、渤海DMS和CH₄海-气通量的平均值分别为（2.73±3.18），（8.14±7.68）μmol/（m²·d），表明冬季黄、渤海是大气中DMS、CH₄重要的源.     

春季东海海水和大气中挥发性卤代烃的分布特征研究

挥发性卤代烃（VHCs）是大气中一类重要的痕量温室气体和臭氧破坏者。于2017年5月对东海海水及大气中CFC-11（CC1₃F）、CFC-12（CC1₂F₂）、CFC-113（CC1₂FCC1F₂）和CH₃I的浓度进行了同步测定,讨论了4种VHCs浓度水平分布规律及其影响因素,并估算了CFC-11、CFC-12和CH₃I的海-气通量。结果表明,表层海水中CFC-11、CFC-12、CFC-113和CH₃I浓度平均值分别为（8.1±5.1）、（3.9±1.6）、（10.4±2.3）和（6.3±2.7）pmol/L。VHCs浓度高值出现在东海东北部和闽浙沿岸海域,显著受水团、生物活动及人类活动等因素的影响。相关性分析发现海水中CH₃I浓度与Chl a浓度之间存在显著性相关关系（r=0.403,p < 0.01）,说明CH₃I浓度分布可能主要受浮游植物生产释放的影响。大气中CFC-11、CFC-12、CFC-113和CH₃I的浓度平均值分别为（9.8±1.0）、（21.1±2.4）、（3.0±0.9）和（0.2±0.2）pmol/L。结合气象参数（风速和风向）和后向轨迹模拟计算分析可得,陆源污染气团的输送、外海气团的扩散和海-气交换是影响大气中VHCs浓度分布的重要因素。海-气通量的估算结果表明春季东海是大气中CFC-11和CFC-12的汇,是CH₃I的源。     

秋、冬季渤海溶解N2O的分布和通量及其影响因素

通过2019年10月和12月对渤海海域进行的调查及样品采集,分析溶解N₂O的分布和影响因素,并估算其海-气交换通量。结果表明：秋季表层海水溶解N₂O浓度为(8.2±0.5)nmol/L,饱和度为(97.5±4.7)%;冬季浓度为(11.0±0.8)nmol/L,饱和度为(93.8±4.5)%。渤海表层海水溶解N₂O浓度呈现明显的季节性差异,冬季浓度高于秋季,且高值区均集中在黄河口以及莱州湾附近。秋季渤海溶解N₂O处于接近饱和状态,冬季则处于不饱和状态。温度、陆源淡水输入以及沉积物-水界面交换对渤海溶解N₂O的分布有重要影响。2019年10月和12月黄河向渤海输入N₂O的量分别约为4.2×10⁴ mol和1.1×10⁴ mol,是渤海N₂O的重要来源,而秋、冬季渤海底层的沉积物既可能是渤海水体N₂O的源,也可能是其汇。秋季和冬季渤海N₂O海-气交换通...     

冬季和夏季长江口及其邻近海域一氧化碳的分布、海-气通量和微生物消耗的研究

海洋是大气中一氧化碳(CO)的重要来源,河口区域在调节气候活性气体收支方面发挥着重要作用。本文旨在研究长江口作为典型河口在全球海洋CO生物地球化学循环中的地位,并进一步了解河口区域海水和大气中CO浓度的变化情况。本文基于2021年冬季和夏季在长江口及其邻近海域的现场调查,对该海域CO分布、海-气通量和微生物消耗速率进行了研究。结果表明,冬季和夏季调查海域大气中CO的体积分数平均值分别为(530.39±120.40)×10^-9和(416.91±102.01)×10^-9,大气中CO含量受人类活动影响较大;受光照强度和陆源输入有机物的影响,夏季表层海水中CO的浓度平均值[(4.52±2.13) nmol/L]显著高于冬季[(1.30±0.79) nmol/L];相应地,夏季海—气通量平均值[0.95μmol/(m²·d)]亦显著高于冬季[0.10μmol/(m²·d)]。冬季的微生物消耗速率常数(k_bio)的平均值[(0.46±0.31)/h]明显高于夏季[(0.26±0.07)/h...     

春季和秋季东海挥发性卤代烃的时空分布与海-气通量研究

海洋中挥发性卤代烃(VHCs)的产生和释放在调节全球气候方面发挥着至关重要的作用。本研究分别于2021年4月1日至19日搭乘“向阳红18号”科考船和2021年10月9日至30日搭乘“东方红3号”科考船对东海海域进行了大面积调查,探讨了春季和秋季东海海水和大气中CFC-11(一氟三氯甲烷)、CH₃Br(溴甲烷)、CH₃I(碘甲烷)和CH₂Br₂ (二溴甲烷)4种VHCs的时空分布及其影响因素,并对海水和大气中VHCs的分布和海-气通量进行了季节对比。结果表明,受气团来源、海表温度、水团、生物释放和河流输入的影响,VHCs在大气和海水中的分布呈现显著的季节变化。表层海水中VHCs的浓度高值主要出现在闽浙沿岸和东部外海某些站位。CFC-11的分布主要受油气开采平台和陆源气团输送的影响。浮游植物释放是秋季表层海水CH₂Br₂的主要来源,而CH₃I主要受到河流输入和海表温度的影响。大气中CH3Br和CH3I在两个季节均呈现显著正相关性。春季CF...     

东海海水和大气中挥发性卤代烃的分布

运用吹扫-捕集气相色谱法于2016年6月对东海海水和大气中5种短寿命挥发性卤代烃的浓度含量、分布来源特征及海-气通量进行了研究.结果表明,表层海水中CH₃I、CH₂Br₂、CHBrCl₂、CHBr₂Cl和CHBr₃浓度平均值及范围分别为8.93（0.39~23.49） pmol/L、15.02（4.77~32.75） pmol/L、0.97（0.30~2.16） pmol/L、9.35（6.8~18.46） pmol/L和12.24（2.60~50.04） pmol/L.受陆源输入、水团和生物活动释放的影响,表层海水中CH₃I、CH₂Br₂和CHBrCl₂的浓度分布呈现近岸高远海低的趋势,CHBr₂Cl和CHBr₃浓度呈现点状分布.相关性分析发现CHBr₃和Chl-a存在显著相关性,推断浮游植物生物量可能影响CHBr₃的浓度分布.大气中CH₃I、CH₂Br₂、CHBrCl₂、CHBr₂Cl和CHBr₃浓度平均值及范围分别为3.52×10^-12（1.72×10^-12~10.00×10^-12）、3.82×10^-12（0.20×10^-12~34.95×10^-12）、1.40×10^-12（0.46×10^-12~6.18×10^-12）、1.55×10^-12（0.16×10^-12~4.66×10^-12）和6.63×10^-12（2.20×10^-12~11.61×10^-12）.受陆源气团输送、生物生产和气象条件的共同影响,春季大气中5种短寿命挥发性卤代烃浓度分布较为复杂.海-气通量的估算结果表明春季东海是大气中CH₃I、CH₂Br₂、CHBrCl₂、CHBr₂Cl和CHBr₃的源.     

秋季长江口海域海水和大气中BTEX的分布及环境效应

以苯、甲苯、乙苯、间/对二甲苯和邻二甲苯为代表(简称BTEX)的单环芳烃是大气中挥发性有机物(VOCs)的重要组分，它们对臭氧(O₃)和二次有机气溶胶(SOA)的生成具有重要作用.于2020年10月分析了长江口及邻近海域海水和大气中BTEX的分布特征，并评估了其海-气通量及大气环境效应.结果表明，研究海域表层海水中苯、甲苯、乙苯、间/对二甲苯和邻二甲苯的浓度平均值分别为(17.4±21.9)、(91.2±64.0)、(25.9±16.9)、(52.9±34.9)和(26.7±19.3) ng·L^-1.BTEX浓度总体呈现近岸高、外海低的分布趋势，底层海水浓度略高于表层.大气中苯、甲苯、乙苯、间/对二甲苯和邻二甲苯的平均浓度分别为(90.4±46.6)×10^-12、(255±284)×10^-12、(139±115)×10^-12、(196±202)×10^-12和(131±116)×10^-12，在舟山群岛附近海域浓度较高.大气中乙苯和二甲苯...     

2019年长江口及其邻近海域溶解有机物的分布和季节变化特征

2019年3月和7月分别采集长江口及其邻近海域表层和底层的海水样品,测定了其中溶解有机碳（DOC）浓度和有色溶解有机物（CDOM）的吸收光谱。本文根据DOC浓度和CDOM吸收系数a₂₅₄、比紫外吸光度SUVA₂₅₄、光谱斜率S_275-295等参数对该区域溶解有机物（DOM）的分布情况和季节变化进行了研究。结果表明,DOC浓度和a₂₅₄指征的CDOM丰度总体表现出近岸高、外海低的特点;指征CDOM芳香性的SUVA₂₅₄和指征CDOM平均分子量的S_275-295分别随着离岸距离的增加逐渐降低和升高,表明CDOM的芳香性和平均分子量均逐渐降低;两个航次表层的DOC浓度、CDOM丰度、芳香性及平均分子量均显著高于底层;7月和3月相比,DOC浓度、CDOM丰度及芳香性较高,但未发现平均分子量存在显著的季节变化;DOC浓度、a₂₅₄、SUVA₂₅₄、S_275-295均与盐度呈现显著的相关关系,其中,DOC浓度、a₂₅₄、SUVA₂₅₄呈现负相关关系,而S_275-295呈现正相关关系。上述参数与盐度的相关系数（R2）表明,DOC和CDOM在3月较为保守,而在7月（尤其是在表层）不保守程度明显升高。     

巢湖不同富营养化区域甲烷排放通量与途径

为了更好的认识不同富营养化区域甲烷（CH₄）排放通量及途径的时空异质性,本文以我国典型富营养化浅水湖泊-巢湖为研究对象,设置西北湖湾、西湖心和中湖心3个研究点位,采用漂浮通量箱和经验模型分析等方法对其水-气界面CH₄排放通量与途径进行季节性研究.结果表明水体与沉积物中CH₄溶存浓度、水-气界面CH₄排放通量同水体营养盐水平及叶绿素a含量的空间变化相一致,且均表现为西北湖湾最高,其水体CH₄溶存浓度为（0.178 ±0.002）~（1.123 ±0.026）μmol/L、表层沉积物中CH₄含量为（70.5 ±30.7）~（189 ±97.0）μmol/L、CH₄总排放通量为（50.1 ±2.93）~（1232 ±28.6）μmol/（m²·h）;3个点位的CH₄扩散通量占总排放量的7.3%~42.9%,冒泡通量占57.1%~92.7%,富营养化程度最高的西北湖湾冒泡通量占比最高;CH₄排放通量大小与途径同时受季节变化影响,夏季CH₄冒泡与总排放通量均最高,其中冒泡对总通量的贡献高达98.1%.     

上海城市河流温室气体排放特征及其影响因素

为研究城区和郊区河流3种温室气体(N₂O、CH₄和CO₂)排放通量的差异,分别于春季(2013年4月)、夏季(2013年7月)、秋季(2013年10月)和冬季(2014年1月),利用浮箱法和扩散模型法对上海市城区河流(苏州河)和郊区河流(淀浦河)的温室气体排放通量进行了观测;并探讨了人类活动干扰下环境因子对温室气体排放的影响. 结果表明:研究区内2条河流是温室气体的排放源,城区河流N₂O和CH₄的扩散排放通量和浮箱排放通量年均值均比郊区河流大1~2个量级, CO₂两种排放通量在城郊区2条河流的年均值相当. 苏州河N₂O、CO₂和CH₄扩散排放通量年均值分别为15.88、6 748.27和84.98 μmol/(m2·h);淀浦河分别为0.61、2 978.98和9.61 μmol/(m2·h). 苏州河N₂O、CO₂和CH₄浮箱排放通量年均值为15.77、4 041.61和6 721.08 μmol/(m2·h);淀浦河为0.60、1 214.77和59.58 μmol/(m2·h). 城市河流呈现出高氮负荷及缺氧的特征,是影响中心城区河流N₂O、CO₂和CH₄扩散排放通量偏高的重要因素. CH₄浮箱排放通量和扩散排放通量的差异显示,城市河流中的富碳氮缺氧环境条件有利于随机气泡排放的发生,增强了温室气体的排放.      

夏季南海北部溶解碳水化合物浓度分布

采用TPTZ（2,4,6三吡啶-s-三嗪,C₁₈H₁₂N₆）方法对2015年6月采集的南海北部表层海水,以及珠江口东侧S断面进行了碳水化合物的分析。结果表明,溶解单糖（dissolved monosaccharide,MCHO）、溶解多糖（dissolved polysaccharide,PCHO）及溶解总糖（total dissolved carbohydrate,TCHO）的浓度范围分别是0.22~13.66,1.51~21.02和2.63~26.24 μmol C/L。表层海水MCHO、TCHO和PCHO具有相似的分布特点:近岸高,远海低;高值区大多分布在近岸受陆地影响较大的海区。S断面分析表明,该区域海水分层明显,MCHO、TCHO和PCHO分布较为相似,上层浓度高于下层浓度,浓度最高值出现在上层海水,部分站位受珠江冲淡水影响较大。表层海水的Chl a（chlorophyll a）与DOC（dissolved organic carbon）浓度分布大体上也呈现类似特点,不同之处在于水平分布方面Chl a的浓度分布与盐度分布更为类似,垂直分布方面在真光层以下Chl a与DOC的浓度分布无高值区。同时结果也表明二者的浓度分布对MCHO、TCHO和PCHO的分布有较大影响。     

黄渤海海域秋季营养盐及有色溶解有机物分布特征

本文利用2013年11月黄渤海海域航次采集的海水样品,对该海域有色溶解有机物(CDOM)、营养盐等的组成、来源、分布特征和主要环境影响因子进行了分析研究.通过三维荧光光谱-平行因子分析法(EEMs-PARAFAC)对CDOM进行分析,共鉴别出2类4种荧光组分:类腐殖质组分C1(325/410 nm)、C2(275,370/435 nm)、C3(270,395/495 nm)和类蛋白质组分C4(290/340 nm).3种类腐殖质组分在黄渤海海域各层的平面分布均为由近岸向远岸逐渐递减.黄海表层和渤海中层类蛋白质组分荧光强度在近岸和远岸海域均出现极大值,而其在渤海表底层及黄海中底层的分布呈现由近岸到远岸逐渐降低的趋势.各层CDOM高值区主要分布在近岸海域.渤海表层溶解无机氮(DIN)和溶解有机氮(DON)浓度高于底层浓度,底层溶解无机磷(DIP)浓度高于表层浓度.渤海DIN呈现由近岸到远岸逐渐降低的趋势,DIP由曹妃甸近岸海域及中部海域的高值区向北部、东部和南部海域逐渐降低的趋势,DON则呈现由渤海中部偏南海域的高值区向四周逐渐递减的趋势.黄海底层DIN和DIP浓度高于表层,而表层DON浓度最高.黄海表中层DIN和DIP呈现由近岸到远岸逐渐降低的趋势,底层DIN和DIP则呈现由近岸到远岸逐渐增加的趋势,DON呈现由近岸到远岸逐渐降低的趋势.渤海DIN、DON和DIP的总体浓度均高于黄海.将4种荧光组分(C1~C4)、吸收系数(a_(355))、溶解有机碳(DOC)与叶绿素a(Chl-a)、盐度(S)、溶解氧(DO)、DIN、DON、DIP进行冗余分析,结果表明黄渤海各荧光组分(C1~C4)主要受陆源输入的影响,DOC受陆源与海源的共同影响,但陆源影响较大.渤海DIN受陆源输入的影响较大,而DON受海源影响较大;黄海DIN受陆源和海源共同影响,而DON主要受陆源输入影响.黄渤海DIP均受陆源和海源共同影响.     

养殖塘CH4通量时空变化特征及其影响因素

本研究基于多通道密闭式动态箱法对亚热带典型养殖塘CH₄通量的时空变化特征及其影响因素进行了分析.结果表明：亚热带养殖塘CH₄主要排放方式是冒泡,CH₄扩散及冒泡通量均呈现明显的季节变化特征.春、夏、秋、冬4个季节CH₄扩散通量分别为：0.113,0.830,0.002,0.005μmol/（m²·s）,冒泡通量分别为0.923,1.789,0.006,0.007μmol/（m²·s）,冒泡通量占总通量的比例分别为89.04%、68.29%、78.95%和60.52%.在冬、春季养殖塘没有人工管理措施的情况下,CH₄通量随着离岸距离的增加而增大,冬、春季养殖塘中间区域CH₄总通量分别是岸边浅水区的34.70和2.98倍.夏季养殖活跃期CH₄通量在空间上呈现出：人工投食区（7.371μmol/（m²·s））>自然生长区（2.151μmol/（m²·s））>人工增氧区（0.888μmol/（m²·s））>岸边浅水区（0.206μmol/（m²·s））的特征.在0.5h尺度上,春季CH₄扩散通量与水温呈显著正相关关系,与风速呈负相关关系,秋季CH₄扩散通量与水温、风速呈正相关关系,冒泡通量和水温呈正相关关系.在日尺度上,水温是CH₄扩散通量和冒泡通量的主控因子,两者均随着水温升高呈指数增加,并且冒泡通量的水温敏感性Q₁₀（12.72）大于扩散通量（7.78）.     

高原湖泊溶解甲烷浓度空间异质性研究—以阳宗海秋季为例

以西南典型高原湖泊阳宗海为研究对象,于2020年11月应用新型快速水-气平衡装置(FaRAGE)及便携式温室气体分析仪,开展了表层水体和垂向剖面溶解CH4浓度的高分辨率监测,揭示了溶解CH4浓度空间分布特征及影响因素.结果表明,阳宗海表层水体溶解CH4浓度为0.02～0.97μmol/L,表现为大气甲烷的源.空间上呈现...     

太湖竺山湾甲烷扩散通量及其驱动机制

选取竺山湾为研究区域,同时选取受人为活动影响较小的湖心区作为对比区域,基于2011年11月至2013年8月逐月连续观测,探讨外源输入及富营养化对CH4扩散通量的影响及其驱动机制,结果表明,竺山湾水-气界面CH4扩散通量显著(P＜0.01)高于湖心区CH4扩散通量,其平均通量分别为(0.193±0.049)mmol/(m...     

南京轿子山生活垃圾填埋场温室气体释放的变化规律

垃圾填埋场是全球温室气体释放的重要来源. 在南京轿子山生活垃圾填埋场3个具有不同填埋龄(4~13 a)、覆土深度(30~100 cm)和有无填埋气收集系统的平台,采用静态箱气相色谱法对填埋场CH₄和N₂O的释放规律进行了研究. 结果表明:填埋龄与覆土深度对填埋场CH₄和N₂O的释放影响显著,与其他2个平台相比,填埋龄(10~15 a)长、覆土深度(80~100 cm)大且无填埋气收集系统的平台1的CH₄和N₂O四季及昼夜释放通量均相对较小,相差为2个数量级;虽然3个平台温室气体释放通量的昼夜和季节性变化规律并不一致,但在春季均出现最小值,CH₄和N₂O的最小释放通量分别约为30和186.49 μg/(m2·h). 夏季、秋冬季交替及冬春季交替时期,CH₄和N₂O的释放通量均出现峰值,晚上的释放量约占全天释放总量的70%左右. 垃圾填埋场是高度异质性体系,相关性分析表明,CH₄释放通量与覆土温度、覆土含水率无显著相关性,而N₂O释放通量却与这2个指标呈显著相关. CH₄释放通量季节和昼夜性变化较稳定,变异系数范围分别为13%~405%和43%~429%. N₂O释放通量的季节性和昼夜性变异水平较高,变异系数范围分别为15%~1 005%和17%~1 552%,因此有必要进行全时段监测.