南极南设得兰群岛周边水域侧纹南极鱼胃肠含物微塑料特征及其分布

海洋微塑料污染是全球性的环境问题,南极周边海域的微塑料污染问题是其中不可或缺的一环。目前关于南极微塑料的研究多集中于南极附近海水与企鹅粪便等,对南极海域鱼类体内微塑料研究较少。由于侧纹南极鱼是栖息于南极陆架海域数量最多的中上层鱼类,其在南极海洋生态系统中发挥着承上启下的作用,实验以南极南设得兰群岛周边海域侧纹南极鱼为对象,探究其体内微塑料污染情况对于养护该资源有着重要的意义。将南极带回的样品解冻并记录好生物学信息后,将其胃肠道部分取出。在60°C条件下,使用10%KOH在恒温摇床消解24 h以上,待溶液基本澄清后利用0.45μm的滤膜过滤。抽滤后置于体式显微镜下,挑出疑似微塑料,再使用傅里叶红外光谱仪定性检测,最后利用扫描电子显微镜拍摄微塑料的微观形貌。结果显示,南设得兰群岛附近水域侧纹南极鱼体内微塑料平均丰度为(0.36±0.51)个/尾。侧纹南极鱼胃肠含物中微塑料丰度与鱼类体长之间存在正相关。整体上,南设得兰群岛北侧侧纹南极鱼胃肠含物中微塑料出现的概率略高于布兰斯菲尔德海峡南侧,但整体上处于低污染水平。侧纹南极鱼体内微塑料类型分为纤维状和碎片状,以纤维状为主。微塑料颜色以蓝色为主,其次是黑色,红色与透明色数量较少。微塑料的平均粒径为(584.6±419.2)μm,其中84.6%的微塑料粒径小于1000μm。聚酯类微塑料占比接近80%,是侧纹南极鱼微塑料的主要成分,其中绝大多数为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。渔船渔网和船员生活污水排放可能是其存在的主要来源。通过电镜分析微塑料表面特征,发现碎片类微塑料断裂处较为粗糙,其比表面积显著增加;两种纤维类微塑料电镜照片说明了微塑料在生物体内的变化。由于较大的表面积会导致其易与其他污染物结合,携带有毒有害物质进入生态系统,进而通过食物链进入人类生活中,因此仍需重视微塑料污染带来的生态效应。研究结果丰富了南极海洋生物微塑料研究的基础数据,可作为本底资料,为进一步研究南极生态系统微塑料提供科学依据。

南极斯科舍海涡旋分布及其内部水文结构特征分析

南大洋涡旋在跨锋面物质热量输送方面具有重要作用,斯科舍海位于德雷克海峡东面,属于重要的经济渔区,因此针对斯科舍海的涡旋分布及其影响进行研究具有迫切意义。本文基于2005-2019年卫星遥感数据对斯科舍海涡旋进行了探测与追踪,并统计了涡旋半径、传播距离、生命周期等特征参数,分析涡旋的地理分布特点、涡旋跨锋面情况以及移动特性,同时结合剖面数据分析了该海域涡旋内部水文特性。结果显示,该海域近92%的涡旋均为生命周期小于30 d的短寿命涡旋,平均半径集中在10~30 km之间。涡旋产生地主要集中在斯科舍海中部的极锋(PF)、南极绕极流南锋(SACCF)和亚南极锋(SAF)附近水深为3000~5000 m的海域。受斯科舍海海底山脊的阻碍作用,涡动能(EKE)高值聚集在PF和SAF之间,并在2016年之后达到显著正异常。跨PF和SACCF锋面的涡旋中,低纬向涡旋数量占主导,其中以气旋式涡旋居多。在高纬向涡旋中反气旋式涡旋占主导。涡旋内部水文结构显示,冷涡内部次表层相对低温低盐,与高纬水团特征一致;暖涡内部次表层相对高温高盐。推测冷涡可能携带高纬海域水体向低纬移动,暖涡可能携带低纬海水向高纬移动。本研究为进一步理解斯科舍海涡旋特性及其在该海域物质能量运输上的作用研究提供了基础支撑。

基于2005~2019年卫星遥感观测的南大洋印度洋扇区中部涡旋特征分布研究

在南大洋印度洋扇区中部海域,除了地形控制(凯尔盖朗高台),南极绕极流和厄加勒斯回流的汇合流进一步加强了下游的斜压剪切强度,导致涡旋能量显著增强,因此,对该海域涡旋的研究有助于了解该海域的涡旋特征以及地形与涡旋的分布关系。基于2005~2019年卫星遥感数据,对该海域涡旋特征进行统计,并对涡旋产生地分布、跨锋面涡旋的移动状况进行分析,同时结合Argo剖面数据,进一步剖析涡旋内部水文分布特征。结果表明:该海域涡旋生命周期多在20d以内(64.25%),平均半径多在30~100 km(96.13%);平均半径与平均振幅呈正相关关系(相关系数R=0.55);生命周期越大的涡旋平均传播距离也越大。2014年开始涡旋数量明显增加,主要由短寿命涡旋(<30 d)数量增加所贡献。反之,21世纪10年代后期年平均涡动能异常呈减小趋势。涡旋产生地随着寿命增长,逐渐从亚南极锋与南极绕极流南部边界之间的锋面区域向亚南极锋以北移动。跨锋面涡旋中,暖涡向高纬,冷涡向低纬移动,大部分具有携带水团移动的能力。由涡旋内部水文特征分析结果可知,不同极性的涡旋能够实现完全不同来源水团的远距离输送,对同一来源水团,气旋涡具有抬升作用,而反气旋涡具有压沉作用。该研究工作有助于提升对南大洋涡旋特征及变动的认识,为进一步的涡旋动力研究提供支撑。

银川市大气臭氧生成敏感性与VOCs来源解析

基于银川市2022年O_(3)浓度观测数据,分析了O_(3)浓度月变化特征,并基于5~7月银川市城区站点的气象要素、常规污染物和VOCs浓度观测数据,比较了污染日与非污染日的气象要素及前体物浓度的差异,并利用0维大气框架模型(FOAM)和正定矩阵因子分解(PMF)模型探讨了O_(3)生成敏感性及VOCs主要来源.结果表明:①2022年银川市O_(3)污染出现在5~7月,ρ(O_(3)-8h_(-90per))分别为156、170和174μg·m^(-3),超标率分别为9.7%、26.7%和29.0%.②O_(3)污染日的气温、太阳总辐射和各类前体物浓度小时均值相较于非污染日均有所升高,其中丙烷、异丁烷、乙烷、正丁烷和二氯甲烷体积分数较非O_(3)污染时期增加显著,分别增加了33.1%、29.1%、25.0%、22.7%和21.3%,污染物排放增加及不利气象条件共同促进了O_(3)的生成.③5~7月整体、非污染日和污染日VOCs物种OFP值排名前5的物种一致,均为乙醛、间/对-二甲苯、乙烯、异戊二烯和甲苯,主要来自溶剂使用源、天然源和化工行业排放.④本地O_(3)生成多处于VOCs控制区,相对增量反应活性(RIR)分析表明污染日和非污染日O_(3)生成均对烯烃和芳香烃的敏感性较强,而NO_x为负敏感性,丙酮、乙烯和异丁烷等活性物种对于O_(3)生成的贡献较高,实施VOCs与NO_x减排比例远大于1的减排方案可有效降低本地O_(3)浓度.⑤银川市大气VOCs主要来源为机动车排放源(32.3%)、工艺过程源(20.7%)、燃烧源(19.2%)、溶剂使用源(12.7%)、汽油挥发源(9.1%)和天然源(6%),并且污染日机动车排放源贡献率较非污染日增加4.6%,说明机动车排放源是银川市夏季VOCs管控的重要对象.