我国海洋碳汇建设现状、问题及建议

碳达峰、碳中和目标提出后,我国海洋碳汇建设面临新的机遇和挑战。本文梳理了近年来我国海洋碳汇建设进展,归纳总结了学界对海洋碳汇建设的主要关切,结合党的十九届五中全会“坚持系统观念”的精神,指出我国海洋碳汇建设需要重点解决谁来建设、建设什么、怎么建设的问题。针对谁来建设,建议依托国家海洋碳汇监测调查评估网和数据中心,在国家层面进一步明确协作机制并凝聚各方力量;针对建设什么,提出在统筹多种类型海洋碳汇建设的基础上重点建设二氧化碳海底地质封存工程,提升海洋碳汇;针对怎么建设,提出协同推进海洋生态环境保护修复、海洋碳汇建设和碳排放权交易市场建设。     

大连湾表层海水CO2、CH4和N2O的分布及海-气交换通量

根据2009和2010年两个航次对大连湾进行的大面调查,测定了不同季节表层海水中CO2分压、CH4和N2O的水平分布。结果表明,大连湾表层海水pCO2的季节变化不大,秋冬两季表层海水pCO2范围分别为44.00~51.55 Pa和35.45~56.21 Pa,统计平均值分别为47.77 Pa和40.05 Pa;大连湾表层海水中溶解CH4浓度的季节变化不大,但其饱和度差异明显,秋季远高于冬季;海水中溶解N2O饱和度的季节变化不大,浓度变化较显著,冬季远高于秋季。利用Liss和Merlivat公式和Wanninkhof公式分别估算了大连湾秋冬2个季节三者的海-气交换通量,结果表明秋季大连湾为大气CO2、CH4和N2O的源区,而冬季大连湾主要为大气CO2的汇区,是大气CH4和N2O的源区。     

河口区域反硝化作用研究进展

反硝化作用是河口区域去除NO-3的重要途径.其产物之一N2O是一种温室效应很强的温室气体.本文综述了河口区域反硝化作用在N元素生物地球化学循环过程中的重要作用,概述了不同测定反硝化速率的方法,并提出了各种方法的优缺点.总结了反硝化作用的影响因素:O2浓度,NO3-,有机质,温度,生物等.在这些因素的影响下,反硝化存在着区域性,季节性以及昼夜性差异.最后,提出了目前研究中存在的不足及发展方向.     

碱蓬湿地CH4排放通量及影响因素研究

2008年4月至10月,以辽河口碱蓬湿地为研究区域,采用静态箱—气相色谱法对CH4排放通量进行了原位测定,分析了碱蓬湿地CH4排放通量的季节变化特征,同时研究了地表温度、土壤有机质含量及碱蓬的地上生物量对排放通量的影响。结果表明,碱蓬湿地是CH4的排放源,CH4排放呈单峰型变化趋势,7月排放通量最大为55.29μg/(m2.h)。CH4排放通量与土壤温度、土壤有机质含量及碱蓬地上生物量密切相关。CH4排放通量与地表温度之间呈显著的指数相关关系;土壤有机质含量及碱蓬地上生物量的变化与CH4排放通量的季节变化呈二次正相关关系。     

顶空平衡-双通道气相色谱法测定海水中溶解态甲烷和氧化亚氮

将顶空平衡法和双通道气相色谱仪相结合,通过优化设计和实验调试,自组装集成建立了可同时测定海水中溶解态甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)的新型气相色谱系统及分析方法.实验表明,该系统对CH4和N2O的测定精密度分别优于0.8%和1.0%,准确度分别优于1.5%和1.2%,满足海水中溶解态CH4和N2O浓度监测需求.实际应用表明,本系统运行稳定,数据获取效率更高,运行成本更低.基于本方法,对2013年11月北黄海表层海水中溶解态CH4和N2O开展了观测研究,结果表明该海域表层海水中溶解态CH4和N2O均呈中部海域浓度较低且较均匀,近岸海域浓度较高且变化较剧烈的分布特征.     

夏季环渤海主要入海河流溶解无机碳分布及入海通量估算

河口是连接陆地和海洋的关键通道,每年地表径流通过河口向陆架边缘海输入大量溶解无机碳,导致其碳源汇格局发生改变。本文分析了渤海夏季28条入海河流关键碳循环参数分布特征,估算了主要入海河流夏季溶解无机碳直接输入通量,莱州湾、辽东湾及渤海湾的溶解无机碳直接输入通量分别为0.66 TgC、0.44 TgC、0.17 TgC,直接汇入莱州湾的溶解无机碳通量超过50%,主要贡献来自黄河,另外,汇入辽东湾的大辽河及双台子河贡献了渤海河流溶解无机碳直接输入通量的20%。     

辽河口沉积物中硝化细菌数量的时空变化分析

采用MPN-Griess和MPN-PCR两种方法,于2007年春季(5月份)、夏季(8月份)和秋季(11月份)分3个航次,对辽河口区域沉积物中的硝化细菌进行了计数,并对硝化细菌在时间和空间上的分布进行了定量分析。结果表明,MPN-PCR方法要灵敏于MPN-Griess方法10~100倍,且重复性好,能够更快速、更准确的测定硝化细菌的数量;辽河口沉积物中硝化细菌的数量有明显的季节差异,分布趋势为春季最高、夏季最低;空间水平分布趋势为:从河口上游至深海区,硝化细菌数量逐渐降低。说明硝化细菌数量的时空分布与环境温度和沉积物中N的含量有关。     

海底地下水排放对胶州湾碳酸盐系统的影响

海底地下水排放(submarine groundwater discharge,SGD)是陆地与海洋之间无机碳(DIC)、总碱度(TA)输送的重要途径,但是关于SGD在近海碳酸盐系统中的作用特别是对pH的影响,认识还十分有限。本文通过2021年1月和2021年4月胶州湾两个航次调查,结合7次不同季节地下水、污水处理厂的野外调查采样,评估了春季胶州湾SGD的流量及其输送的DIC和TA通量,探讨了SGD输入对胶州湾DIC收支及水体酸化的影响。研究结果表明,SGD的DIC、TA平均浓度为(5696±3528)μmol/kg和(4981±3359)μmol/kg,是胶州湾水体平均浓度的两倍左右。春季胶州湾SGD流量为(0.73±0.12)×10⁷ m³/d, SGD输送的DIC和TA通量分别为(2.54±0.41)×10⁷ mol/d和(2.12±0.36)×10⁷ mol/d。SGD是胶州湾水体DIC的重要来源之一,其输送通量比污水高一个数量级。胶州湾SGD具有高DIC、低pH[平均值(7.09±0.46...     

光腔衰荡光谱法走航连续观测海表大气中CH4

以基于高精度光腔衰荡光谱法(Cavity Ring-Down Spectroscopy,CRDS)的Picarro G2301型分析仪为核心,自主设计、组装,建立了适用于船载走航连续观测大气CH4的系统.采用可溯源至世界气象组织全球大气观测网(WMO-GAW)的标准气序列开展多次测试,并建立了外标法线性校正方程.测试表明,该系统对CH4响应精密度优于0.5 ×l0-9,准确度优于0.1％,5个月内漂移小于0.3 ×l0-9.同时,结合船载走航连续观测的特点,优化建立了观测数据处理与质量控制方法,以保证所获数据的高质量和国际可比性.分别于2011年7月和2012年5月,率先在北黄海及渤海海峡区域开展了海表大气CH4的走航连续观测.实践证明,该系统操作简便,运行稳定,适用于船载走航连续海表大气CH4的研究,可获取高精度高时空分辨的观测数据.其中,2011年7月观测到的CH4浓度范围为1823.8×10-9～2020.7×10-9,2012年5月为1887.2×10-9～ 2136.2×10-9,均呈渤海海峡区域浓度高,北黄海中部区域浓度低的分布特征.     

水体低氧的早期暴露对青鳉(Oryzias latipes)后期的生长、性别比和繁殖能力的影响

水体低氧已是全球性生态问题,常以季节性、偶发性和昼夜间等不同形式存在于不同的水体中。长期低氧可影响鱼类正常的生长和繁殖,但鱼类早期生活阶段暴露于不同形式的低氧后,后期的生长和繁殖是否会受到不利影响,目前研究甚少。本研究在实验室模拟了连续低氧(2.8 mg·L~(-1)DO)(H1)、昼夜低氧(H2)和发生在胚胎器官形成时期的偶发性低氧(H3)等3种情景对青鳉胚胎的发育影响,评估了这一早期暴露对青鳉后期的生长、存活和繁殖的影响。我们发现,3种低氧方式都可以显著延长青鳉胚胎的孵化周期,引起胚胎卵黄囊吸收和鱼鳔发育异常;暴露结束120 d后,H1组青鳉成鱼的畸形率显著升高、存活率和生长速度都显著下降;H1、H2和H3组中成鱼的雌雄比都发生了改变,鱼群中以雄鱼为主,且产卵量和受精率都显著下降。结果表明,鱼类早期胚胎发育阶段所受到的低氧暴露可对后期生长和繁殖产生不利影响,对子代补充和种群稳定产生重要影响;鱼类关键发育期所经历的低氧事件,以及昼夜低氧事件所产生的生态后果不容忽视。