2001-2010年生物地球化学研究进展与展望     

谢树成  罗根明  宋金明  李超  黄咸雨  杨欢  李一良  黄俊华  胡超涌 《矿物岩石地球化学通报》2012,(5):447-469

阐述了21世纪第一个十年生物地球化学领域的重要研究进展和未来可能的重点发展方向。在近代陆-海系统碳循环的库和通量上已经取得了重要进展,并发现了一些参与氮、硫循环新的微生物功能群。阐述了显生宙生物大灭绝期间碳循环异常的特点及其可能的原因,但对氮、硫循环的了解比较薄弱。地球早期的碳、硫循环与生命起源、大气和海洋水化学条件的关系已经取得重要认识。生物地球化学过程可以通过生态毒理,以及大气成分和海洋水化学条件的改变影响生命系统。微生物地球化学功能的微区、原位、痕量示踪等技术得到快速发展。未来将加强地质历史时期碳、氮、硫循环的定量分析以及空间变化的研究,各种元素循环之间的相互关系及其界面过程、极端环境的生物地球化学过程将进一步受到重视。生命科学领域重要技术的引入将提升生物地球化学过程的研究。  相似文献   

沉积物微量金属元素在重建水体环境变化中的意义   总被引：7，自引：0，他引：7  

于宇  宋金明  李学刚  袁华茂  李宁 《地质论评》2012,58(5):911-922

沉积物所记录的微量金属含量与形态的变化是指示人类活动影响下水体环境变化的有效指标,主要用于指示沉积物重金属污染、水体初级生产力变化和氧化还原条件等方面的水体环境状况。总体而言,沉积物中微量金属含量在近一个世纪以来显著上升,反映了采矿、冶金、污水排放、化肥使用、煤炭和石油燃烧等各种人类活动造成水体和沉积物重金属污染的记录作为浮游植物微量营养元素,Cu、Zn、Ni、Ba、Cd等在沉积物中的记录可以指示水体初级生产力水平。U、Mo、V、Cu、Cd、Mn等氧化还原敏感元素在沉积物中的富集或贫化,及其比值(如Re/Mo、Cd/U、Th/U和V/Sc)的变化,是指示水体和沉积物氧化还原环境的有效指标。但需要指出的是,在受人类活动影响的水体中,这些生产力和氧化还原指标很少能指示水体生产力或氧化还原状况,可能主要与人类活动同时造成这些金属元素大量污染输入而掩盖了其自生来源和内在变化的沉积记录有关。所以,对沉积物中微量金属元素来源的判别(陆源碎屑输入、人为输入和水体自生来源)是重建水体环境变化的重要前提。本文总结了多种化学和统计学方法(包括同位素示踪法、化学提取法、富集因子法和主成分分析法等)在沉积物金属来源判别中的应用另外,成岩作用等多种因素会干扰沉积物金属记录对环境变化的指示作用,所以构建多元素指标来综合判断沉积物记录所反映的环境信息是今后的研究所必须关注的  相似文献   

东海海—气界面二氧化碳通量的季节变化与控制因素研究进展   总被引：1，自引：0，他引：1  

曲宝晓  宋金明  袁华茂  李学刚  李宁  段丽琴  马清霞  陈鑫 《地球科学进展》2013,28(7):783-793

通过对东海海—气界面二氧化碳(CO2)交换有关研究的总结,剖析了东海表层海水CO2分压(pCO2)的区域分布特征,探讨了海—气界面CO2通量(FCO2)的季节变化规律,诠释了影响海—气界面CO2转移的主要因素.结果表明,东海表层海水pCO2的区域分布具有明显的季节变化,可将其分为冬季、夏季、过渡季节(春季、秋季)3个时段.冬季西部近岸海域由于水体垂直交换强烈,造成表层水体pCO2较高,而中、东部陆架海域由于浮游生物的光合作用使得pCO2较低.夏季近岸河口海域由于陆源输入的影响导致pCO2较高,中、东部陆架海域受温跃层、长江冲淡水、浮游植物的综合作用pCO2较低.春季、秋季为过渡时段,表层海水pCO2分布变化剧烈,受控因素较为复杂.东海全年表现为大气CO2的净汇,其中冬、春、夏为碳汇,其海—气界面FCO2分别为(-6.68±6.93),(-4.94±0.80),(-3.67±1.09)mmol/(m2·d).秋季表现为碳源,通量约为(1.50±8.37)mmoL/(m2·d).东海全年平均通量约为-3.16 mmol/(m2·d),共可吸收CO2约为6.92×106 t C/a.不同季节海—气界面FCO2的年际变化凸显了人为因素的影响,近海富营养化加剧,三峡工程的运行都可能是造成东海冬季碳汇量减少、秋季碳源/汇格局转变的原因.  相似文献   

模拟研究沙海蜇消亡过程中海水pH 变化及对海水酸化的影响   总被引：1，自引：0，他引：1  

马清霞  李宁  李学刚  袁华茂  段丽琴  曲宝晓  宋金明 《海洋科学》2012,36(12):12-18

通过室内模拟实验,研究了不同pH、盐度、温度和氮磷比控制条件下沙海蜇(Nemopilema nomurai)消亡过程中水体pH的变化特征及对海水酸化的影响.结果表明,沙海蜇块体分解会造成pH的显著降低,水体出现明显酸化.随着沙海蜇的分解,本底海水组(本底海水+实验用沙海蜇)水体pH呈现先下降,后缓慢回升直至稳定的趋势,并在第2天形成最小值,且水体pH下降0.5～1.3.沙海蜇块体在不同pH、盐度、氮磷比、温度控制条件下分解时,水体pH变化趋势相似,均表现为先下降,达到最小值后再缓慢回升,但不同控制条件下水体pH出现最小值的时间并不一致,从先到后的顺序是温度组(第3天)、pH和盐度组(第4天)及氮磷比组(第5天),这与沙海蜇块体分解速率顺序一致.沙海蜇分解过程中,这4个实验组水体pH下降0.5～1.8,水体发生明显的酸化,这其中海水盐度、pH的变化及温度的降低所导致的沙海蜇消亡过程中海水酸化程度比较严重;因此,在当今海水富营养化及海水温度升高的情况下,沙海蜇的暴发及其消亡会造成海洋生态系统遭受更严重的破坏.  相似文献   

东海中北部海域秋季表层海水中无机碳与海气界面碳的迁移   总被引：2，自引：0，他引：2  

朱连磊  宋金明  李学刚  袁华茂  李宁  段丽琴  于宇 《海洋科学》2012,36(10):26-32

基于2010 年11 月对长江口外东海中北部海域的综合调查, 系统研究了该海域的无机碳体系参数的分布特征、海?气界面二氧化碳通量及其影响因素。研究结果表明, 该海域秋季溶解无机碳(DIC)高值区主要出现在调查海域东北部及长江口附近海域, 而调查海域南部DIC 含量较少且变化平缓, 其主要是受台湾东部流向东北方向的黑潮支流及长江冲淡水的影响; 表层海水CO₂分压(pCO₂)值变化范围为40.8～63.5 Pa, 呈现沿黑潮支流流入方向由东南向西北逐渐增高的趋势。秋季表层海水pCO₂与温度(T)、盐度(S)有较好的负相关性, 说明海水温度升高和盐度增加, pCO₂降低, 反之亦然。另外, 通过估算得出, 秋季CO₂海-气交换通量为2.69～33.66 mmol/(m²·d), 平均值为(14.35 ± 7.06 )mmol/(m²·d),其在长江口邻近海域相对较大, 而在调查海域南部相对较小; 2010 年秋季水体向大气释放CO₂的量(以碳计)为(2.35 ± 1.16)×104 t/d, 是大气CO₂较强的源, 说明东海中北部海域秋季总体上是CO₂的源。  相似文献   

沙海蜇(Nemopilema nomurai)模拟消亡过程中氮与磷的释放     

李学刚  李宁  马清霞  袁华茂  段丽琴  宋金明 《海洋与湖沼》2012,43(3):507-512

在实验室内模拟研究了沙海蜇消亡过程中氮与磷的释放特征。模拟结果表明:沙海蜇消亡过程中向水体释放氮、磷可分为两个阶段,且氮的释放速率比磷高一个数量级。在沙海蜇消亡的初期阶段,水体中溶解态氮、磷和总氮、总磷的浓度迅速增高,氮可以达到其消亡过程中的最高浓度;在后期阶段,水体中溶解态氮和总氮的浓度不断下降,但水体中的磷在这一阶段达到消亡过程中的最高浓度碱性条件有利于氮的释放,酸性条件有利于磷的释放;盐度越高氮与磷的释放速率越小;温度对氮、磷的释放影响不大;水体中氮与磷含量越高,沙海蜇消亡的速度越慢,而且氮的浓度越高,氮与磷释放到水体中的速率就越慢。  相似文献   

全球变化研究中化学海洋学的几个新领域          下载免费PDF全文

宋金明 《海洋科学》1993,17(4):26-31

本文阐述IGBP(国际地圈生物圈计划),JGOFS(全球海洋通量联合研究),WOCE(世界海洋环流实验)等计划中化学海洋学研究内容及当前的研究进展,重点讨论当今化学海洋学最新领域即海洋中溶解有机碳、新生产和化学示踪物质的研究,对化学海洋学研究现状和发展趋势进行评论。 l IGBP,JGOFS,WCOE计划中的化学海洋学  相似文献   

海水痕量元素——有机配体的配分特征与影响因素研究进展     

泮枫敏  袁华茂  宋金明  段丽琴 《地球科学进展》2019,(5):499-512

在痕量元素的海洋生物地球化学循环过程中,有机配体直接控制痕量元素在不同形态及粒径范围内的分配,进而影响痕量元素的迁移转化过程和生物可利用性。深入研究海水中痕量元素-有机配体的配分特征及影响因素,明确有机配体分子量组分及其对痕量元素的配合作用差异,对于了解痕量元素的生物地球化学行为,评估痕量元素的生物可利用性和毒性效应均具有十分重要的意义。对海水中痕量元素-有机配体的分布规律、配分特征及盐度、pH、氧化还原条件和生物活动对配体的影响进行了系统总结。海水中的有机配体一般以低分子量部分为主体,配合能力因元素性质差异存在随分子量增加而提高或降低的不同趋势。除此之外,有机配体的结构、配合能力及分子量分布随水体各物理化学参数的变化而改变。盐度的增加会降低有机配体相邻官能团的静电排斥力从而降低配体的配合能力,还会导致高分子量金属有机配合物发生絮凝和降解而去除。pH的增加不仅可以促使有机配体离子化,还能促进部分痕量元素水解为与有机配体亲和力更高的形式,提高有机配体配合率。氧化还原环境同时影响了痕量元素的价态和有机配体的浓度,间接影响痕量元素-有机配体的配合率。浮游植物利用及微生物分解可以增加低分子量有机配体的比例,从而提高其配合能力,但当生物遭受过量金属离子的毒性胁迫时,其细胞内会释放胞内配体,将致毒元素转化为配合物并排出体外,从而增加水体中痕量元素高分子量有机配体的浓度。未来应结合有机物结构分析技术及痕量元素分离检测技术,系统研究海洋环境中不同分子量有机配体的结构及与痕量元素配合强度的相互关系,进一步揭示痕量元素的迁移转化过程与生态学意义。  相似文献   

黄海和渤海沉积物 210Pb活度的分布特征   总被引：3，自引：1，他引：2  

齐君  李凤业  宋金明 《地球化学》2005,34(4):47-52

利用α多道能谱仪测定了黄海和渤海海域 58个表层沉积物样品的 210Pb活度,探讨了黄海和渤海表层沉积物中 210Pb活度的空间分布特征.渤海中部、北黄海中部泥质沉积区和南黄海中部泥质沉积区是 210Pb活度的高值区.渤海湾内、莱州湾内及北黄海西南部沿岸海域则是 210Pb活度的低值区.黄海和渤海海区 210Pb的富集、分布特征受到研究海区水动力条件和沉积物粒级的制约.根据位于黄海和渤海泥质沉积区的 3个岩芯 210Pb活度的垂直分布资料,并结合 2个站位所取岩芯的 210Pb活度的垂直分布资料,探讨了 210Pb活度的垂直分布与沉积环境之间的关系.黄海和渤海 210Pb活度呈现高值的泥质沉积区,其 210Pb活度随岩芯深度衰减的垂直分布很有规律且沉积速率较低,由此可以反映泥质沉积区稳定的沉积环境.  相似文献   

胶州湾沉积物-海水界面溶解无机氮的迁移特征及其影响因素解析   总被引：1，自引：0，他引：1  

汪雅露  袁华茂  宋金明  李学刚  李宁  曲宝晓  康绪明  王启栋  邢建伟  梁宪萌 《海洋科学》2017,41(3):102-112

采用实验室培养法,在原位温度和溶氧条件下,研究了夏、冬季胶州湾沉积物-海水界面溶解无机氮(DIN)的迁移特征。结果表明,夏、冬季胶州湾沉积物-海水界面DIN主要以NO_3-N和NH_4-N的形态进行交换,夏季胶州湾沉积物表现为水体DIN的源,其交换通量为1.64×10~9 mmol/d,可以提供维持初级生产力所需氮的39.3%;而冬季沉积物表现为DIN的汇,其交换通量为–2.12×10~8 mmol/d。利用相关分析和主成分回归分析,研究界面不同形态DIN交换速率和底层环境因子的关系,结果表明,夏季胶州湾沉积物-海水界面DIN的交换主要受沉积物中有机质的矿化、底栖藻类的同化作用和扩散过程共同调控,而冬季则主要受内源有机质的矿化、底栖藻类的同化作用、吸附-解吸和扩散过程共同调控。  相似文献