海洋酸化与水体净碳酸钙形成/溶解的关系-以黄海冷水团为例

综述了黄海冷水团海洋酸化研究的进展。利用2011年、2013年和2017年在北黄海月际调查获取的碳酸盐体系数据,研究得出,北黄海冷水团的净钙化作用速率与底层水体的文石型碳酸钙饱和度正相关,而北黄海冷水团净碳酸钙生产与净碳酸钙溶解之间的临界阈值是文石型碳酸钙饱和度降至1.5~1.6。这是在中国近海首次建立起水体碳化学参数与碳酸钙过程之间的半定量关系,所确定的动物群落净钙化与净的碳酸钙溶解之间的水化学阈值对我国后续的海洋酸化监测与生态效应评估工作有一定借鉴意义。采用这一阈值,结合国家海洋局北海环境监测中心于1977年至2016年期间在北黄海西侧季节性调查断面获取的实测数据,发现北黄海冷水团的季节性酸化现象已于20世纪末开始威胁底栖贝类的净钙化作用(以秋季的平均文石型碳酸钙饱和度频繁低于1.5为标志),在2010年以后更是发生夏秋两季的海水酸化都严重威胁底栖贝类的情况(即文石型碳酸钙饱和度都低于1.5)。这说明,在我国一些近海海域部署海洋酸化相关的防灾减灾措施的需求已经十分迫切。

方解石去除水中磷酸盐的影响因素研究

通过试验研究了方解石去除水中磷酸盐的影响因素。结果表明：Ca^2＋促进了方解石对磷酸盐的去除，并且Ca^2＋浓度越高，对磷酸盐去除的促进作用越强；当碳酸钙饱和度（SICaCO3）〈0时，方解石的除磷效率随HCO3^-浓度的增加而降低，而当SICaCO3≥0时，HCO3^-浓度的增加反而会使方解石的除磷效率提高；温度越高、反应时间越长，方解石对磷的去除率越高；重复使用可以提高方解石去除磷酸盐的效率；当Ca^2＋浓度较低时，随着pH值（5～9）的增加方解石的除磷效率明显下降，而当Ca^2＋浓度较高时，pH值（5～9）对方解石除磷性能的影响则较小；方解石去除磷酸盐的性能受粒径和温度的影响较大。

急性CO2酸化对菲律宾蛤仔钙壳和呼吸作用的影响

基于渤海表层典型的碳酸盐系统,通过实验室密闭培养实验,分析急性CO2酸化条件对菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)CaCO3形成速率(G)和CO2呼吸速率(RC)的影响,以探讨局部海域CO2酸化的底层海水在潮流或者风海流等因素的驱动下,脉冲式影响贝类栖息地时养殖贝类可能的响应。结果表明,菲律宾蛤仔在急性CO2酸化条件下发生轻微的钙壳溶解和显著的呼吸抑制。CO2酸化和菲律宾蛤仔的呼吸作用共同驱动钙壳溶解,溶解速率随Ω文石下降而升高,G(μmol/(FWg·h))=0.14×Ω文石-0.49(n=12,r=0.95,p<0.01)。活体菲律宾蛤仔钙壳保持稳定的Ω文石临界值为3.5,而在Ω文石=1.0的条件下,每天溶解的钙壳相当于贝壳总重的2‰。相较于钙壳溶解,Ω文石改变对菲律宾蛤仔呼吸作用的影响更大,RC(μmol/(FWg·h))=0.27×Ω文石+0.90(n=12,r=0.82,p<0.01)。由于呼吸代谢决定了摄食等各种耗能行为的效率,因此本研究的结果表明,尽管菲律宾蛤仔可以通过摄食等自身调节机制来抵御造成钙壳溶解的环境胁迫,然而这一机制本身就可能受到酸化环境的不良影响。

黄海的季节性酸化现象及其调控

根据2012和2015年开展的涵盖四季的黄海碳化学调查,研究了水柱溶解氧和碳酸盐体系参数的分布、特征及其生物地球化学调控.结果表明,黄海表层以下的冷水团持续积累群落呼吸产生的CO_2,造成夏、秋季调查区域1/3面积上的底层海水文石型碳酸钙饱和度(Ω_(arag))达不到1.5,对钙化生物的生存与发育构成严重威胁.按照21世纪中叶大气CO_2增量的预测值同步提高黄海底层海水的CO_2逸度,计算得出2050年前后黄海夏、秋季底层水Ω_(arag)不足1.5的区域将比现在扩大55%(夏季)和33%(秋季),届时黄海将有50%左右的海底面积在夏、秋季被Ω_(arag)不足1.5的季节性酸化水体所覆盖,甚至开始出现Ω_(arag)低于1.0的底层海水,相应的总氢离子标度pH为7.85上下(夏季)和7.80上下(秋季).本研究再次说明,黄海冷水团区域可能是中国近海最先遭受海洋酸化潜在负面影响危害的海区之一.