白令海CO2源汇与控制因素研究进展

白令海是北冰洋太平洋扇区的边缘海,是亚北极生态系统向北极生态系统过渡的典型区域,白令海CO_2源汇的研究可为高纬度边缘海相关的研究提供重要的参考。在全球持续变暖的背景下,白令海正在发生着一些气候和环境的变化,这些变化对CO_2源汇以及控制CO_2源汇的生物地球化学过程产生重要影响。对目前白令海CO_2源汇特征及其控制因素相关研究进行了归纳总结,预测了白令海CO_2源汇的未来变化趋势并提出了展望。以往的研究都认为白令海是一个大气CO_2的汇区,但是碳汇研究结果差异较大,最近的研究结果表明白令陆架区的碳汇约–6.81 Tg C·a^(–1)(1 Tg=10^(12)g),整个白令海的碳汇约–34 Tg C·a^(–1)。在未来白令海气候和环境变化继续加剧的条件下,使得白令海碳汇增强或减弱的因素将同时存在,因此,未来白令海的碳汇是增强还是减弱尚无定论。

湿地生态系统CO_2源/汇研究综述

湿地生态系统独特的生态特性使其在温室气体的固定和释放中发挥了重要作用,湿地生态系统CO2源/汇成为全球气候变化研究中的热点问题。该文系统总结了近年来湿地生态系统CO2源/汇特征,探讨了自然环境因子以及人类活动对湿地CO2源/汇功能的影响。研究表明,目前绝大多数湿地生态系统是大气CO2的汇,湿地CO2源/汇特征表现出明显的时空变异性。气温是气象因素中影响湿地净生态系统CO2通量(NEE)变化的一个重要甚至首要因子;土壤状况因子包括温度、pH值等均对NEE有明显影响,但影响程度不同;湿地水文对CO2源/汇的影响主要表现在干、湿季以及水位变化对NEE的影响上;植被类型及干扰程度不同,湿地CO2源/汇功能具有很大差异;人类活动尤其是将湿地开垦为农田,会使湿地变成大气CO2的源,而生态修复则使湿地作为大气CO2汇的能力得到恢复。

温带落叶阔叶林冠层CO_2浓度的时空变异

为了研究温带落叶阔叶林CO2浓度(摩尔分数,[CO2])的时空变化特征,利用帽儿山通量塔8层[CO2]廓线系统分析了[CO2]的时间动态及垂直梯度,并结合森林小气候的同步测定数据探讨了影响[CO2]时空变化的因子。结果表明:帽儿山温带落叶阔叶林的[CO2]及其垂直梯度具有明显的日变化和季节变化。在日尺度上,[CO2]呈"单峰"曲线,在夜间或日出前后出现最大值,日出后迅速降低,在午后达到最低值,日落时分又开始迅速升高。在季节尺度上,生长季的[CO2]日变幅明显大于非生长季,且冬季(1、2和12月)白天呈"V"型,其他季节白天呈"U"型,这与白天对流边界层的持续时间随季节的变化趋势一致。在垂直方向上,[CO2]及其日变幅随高度增加而降低,并且在生长季夜间湍流交换较弱时其垂直梯度最显著;植被冠层的光合作用改变了生长旺季白天的[CO2]垂直格局,使冠层高度的[CO2]最低;休眠季节该垂直梯度大大减弱。近地层日均[CO2]与土壤温度的趋势相似,呈单峰曲线;而林冠上[CO2]在5月初和10月各出现一次峰值,最低值出现在8月初,与植被光合作用紧密相关。日尺度上[CO2]及其垂直梯度主要受控于大气边界层和生态系统碳代谢过程;年尺度上近地层[CO2]主要受控于土壤呼吸,而林冠上的[CO2]则受生态系统光合作用和呼吸作用的共同控制。

模拟污水对碳酸盐岩的溶蚀作用及其潜在的环境意义

碳酸盐岩是个巨大的碳源和钙源,在地球表面分布极广。随着近年来污水排放量的增加,对地表碳酸盐岩的溶蚀产生重大影响。为研究污水对碳酸盐岩的溶蚀作用及其环境效应,利用原子吸收分光光度计、pH计、酸滴定法、扫描电子显微镜-能量扩散X射线谱仪和X-射线粉晶衍射等,分别测定反应体系中的金属离子浓度、pH值、HCO3-浓度、碳酸盐岩被溶蚀前后表面形态和组分变化等指标。研究发现,模拟污水(含有几种重金属离子、H2PO4-、NH4+、脲和土壤微生物等)对碳酸盐岩的溶蚀结果有显著差异,如模拟污水对碳酸盐岩有强烈的溶蚀作用,使其释放更多的Ca和C;低浓度Pb(NO3)2溶液对碳酸盐岩溶蚀表现为吸收CO2;高浓度的Pb(NO3)2、CuCl2、CuSO4和土壤微生物扩增溶液对碳酸盐岩溶蚀表现为释放CO2;重金属盐溶液和复合污水对碳酸盐岩溶蚀后有次生矿物生成等。

中国海及邻近区域碳库与通量综合分析

中国海总面积约470万平方公里,纵跨热带、亚热带、温带、北温带等多个气候带.其中,南海北依"世界第三极"青藏高原、南邻"全球气候引擎"西太平洋暖池,东海拥有全球最宽的陆架之一,跨陆架物质运输显著,黄海是冷暖流交汇区域,渤海则是受人类活动高度影响的内湾浅海.中国海内有长江、黄河、珠江等大河输入,外邻全球两大西边界流之一的黑潮.这些鲜明的特色赋予了中国海碳储库和通量研究的典型代表意义.文章从不同海区(渤海、黄海、东海、南海)、不同界面(陆-海、海-气、水柱-沉积物、边缘海-大洋等),以及不同生态系统(红树林、盐沼湿地、海草床、海藻养殖、珊瑚礁、水柱生态系统等)多层面对海洋碳库与通量进行了较系统地综合分析,初步估算了各个碳库的储量与不同碳库间的通量.就海气通量而言,渤海向大气中释放CO_2约0.22Tg Ca^(-1),黄海吸收CO_2约1.15Tg Ca^(-1),东海吸收CO_2约6.92～23.30Tg Ca^(-1),南海释放CO_2约13.86～33.60Tg Ca^(-1).如果仅考虑海-气界面的CO_2交换,中国海总体上是大气CO_2的"源",净释放量约6.01～9.33Tg Ca^(-1).这主要是由于河流输入以及邻近大洋输入所致.河流输入渤黄海、东海、南海的溶解无机碳(DIC)分别为5.04、14.60和40.14Tg Ca^(-1),而邻近大洋输入DIC更是高达144.81Tg Ca^(-1),远超中国海向大气释放的碳量.渤海、黄海、东海、南海的沉积有机碳通量分别为2.00、3.60、7.40、7.49Tg Ca^(-1).东海和南海向邻近大洋输送有机碳通量分别为15.25～36.70和43.39Tg Ca^(-1).就生态系统而言,中国沿海红树林、盐沼湿地、海草床有机碳埋藏通量为0.36Tg Ca^(-1),海草床溶解有机碳(DOC)输出通量为0.59Tg Ca^(-1);中国近海海藻养殖移出碳通量0.68Tg Ca^(-1),沉积和DOC释放通量分别为0.14和0.82Tg Ca^(-1).总计,中国海有机碳年输出通量为81.72～103.17Tg Ca^(-1).中国海的有机碳输出以DOC形式为主,东海向邻近大洋输出的DOC通量约15.00～35.00Tg Ca^(-1),南海输出约31.39Tg Ca^(-1).综上,尽管从海-气通量看中国海是大气CO_2的"源",但考虑了河流、大洋输入、沉积输出以及微型生物碳泵(DOC转化输出)作用后,中国海是重要的储碳区.需要指出的是,文章数据是基于中国海各海区碳循环研究报道,鉴于不同研究方法上的差异,所得数据难免有一定的误差范围,亟待将来统一方法标准下的更多深入研究和分析.