“碳中和”目标下海洋黑碳的源汇过程及其意义

黑碳是由生物质和化石燃料不完全燃烧生成的碳质混合物。由于黑碳含碳量高,具有芳构化的分子结构,可在自然环境中长期存在,因此黑碳是全球碳循环的重要组分。虽然近年来有关黑碳的性质以及黑碳在地球各圈层中的循环通量及储量的研究取得了一定的进展,但仍需进一步厘清其源汇过程,探讨黑碳在全球碳循环中的作用。初步梳理了全球黑碳循环的路径、通量、时间尺度的相关数据,分析总结了海洋黑碳源汇过程中的迁移机制及相关制约因素。分析认为:海洋沉积物是黑碳的巨大储库,储量达569~1380 Pg,黑碳可在海洋沉积物中持续存在数千年,符合当前“碳中和”背景下“有效碳汇”长周转时间这一重要条件;同时,黑碳在环境中的周转循环时间一般长于生物质碳,对全球变暖具有负反馈效应。因此,黑碳入海沉积是一种有效的海洋碳增汇和碳封存手段,可能是实施碳的捕集、利用和封存(CCUS)战略的有效途径。通过总结与评估海洋沉积物中的黑碳在“碳中和”领域的战略价值和气候意义,认为在生态环境友好的前提下,应积极调控生物质燃烧成因的黑碳的生产源头,优化黑碳入海沉积路径和埋藏海域,充分发挥黑碳在海洋负排放中的积极作用,为我国海洋“碳中和”目标的实现提供基础理论支撑。

海洋镉生物地球化学循环研究进展

镉是一种重要的有毒重金属元素,对生态系统和人体健康造成严重威胁.目前已有学者对土壤、大气、植物等介质中镉的环境行为进行了综述,而对海洋镉循环的系统梳理较少.本文综述了海洋中镉的来源、浓度分布与影响因素、镉生物地球化学循环过程及镉同位素在海洋中的示踪应用,并对海洋镉循环未来研究方向进行了展望.在现有研究的基础上,未来应在镉全球海洋大尺度循环、迁移转化及微观动力学机制方面开展更深入研究.海洋镉及其同位素生物地球化学循环的研究可为深入理解镉的环境行为与风险和发展有效的镉污染风险防控技术提供科学依据和数据支撑.

海洋中锰的生物地球化学循环研究

痕量元素在海洋生物地球化学循环中起的作用已受到越来越广泛的关注,近年来形成了新的国际科学计划———痕量元素及其同位素的海洋生物地球化学研究(GEOTRACES)。锰是GEOTRACES关键参数之一,国际GEOTRACES组织推荐各国组织的GEOTRACES航次对其在全球大洋中的分布进行重点研究。本研究就痕量元素锰的海洋生物地球化学研究进行了较为详细的综述,介绍了锰在海洋中的来源及输送通量、分布、水体中的赋存形式及其迁移转化、生态学功能以及主要的分析方法等。总结了在这一研究领域所取得的成果及存在的不足,并对今后的发展方向进行展望。

碘甲烷的海洋化学研究进展

评述了海洋环境中碘甲烷的来源、分布、迁移和转化等过程的研究进展,并探讨了该领域有待进一歩研究的问题。开展碘甲烷的海洋化学研究,有助于了解海洋中碘元素的生物地球化学循环及其对大气臭氧层的重要保护作用。

一株海洋假单胞菌产生物絮凝剂去除赤潮生物的实验研究

利用一株假单胞菌（Pseudomonas sp．）的发酵液研究了该细菌产絮凝剂对东海原甲藻和裸甲藻的絮凝去除作用。结果表明。该生物絮凝剂可有效絮凝去除实验所选用两种赤潮生物，并且随絮凝剂用量的增加以及作用时间的延长，去除效果逐渐增加至最大然后基本保持恒定。有效絮凝去除赤潮生物的体积浓度为4．0％-10．0％。有效絮凝作用时间为1．5h左右．絮凝效率与体系的pH值密切相关，pH在8．0左右絮凝效率较高。不同浓度的Ca^2＋、Mg^2＋对该絮凝剂絮凝除藻作用有一定的增效作用，Ca^2＋、Mg^2＋的最佳助凝离子浓度分别为2．0mmol／L及4．0mmol／L。

氯甲烷的海洋生物地球化学研究

对氯甲烷的海洋生物地球化学循环的研究进展进行述评。介绍了氯甲烷在海洋环境中的来源、分布、去除、海-气通量、大气氯甲烷的源、汇估算及海水中氯甲烷的分析方法等方面,并提出在国内海域进行氯甲烷研究的几点设想。

一氧化氮的海洋生物地球化学研究进展

一氧化氮(NO)是影响全球气候和环境的重要污染气体之一,同时也是影响生物生长的重要调控因子。本文综述了海水中NO的测定方法,海洋中NO的来源和分布、迁移和转化,NO在海洋生态系中的作用,以及NO在大气中的转化和作用,并对海洋中NO的进一步研究提出了展望。目前围绕海洋中NO的研究刚刚起步,本文有助于了解海洋中NO的生物地球化学循环及在海洋生态系统中起到的重要作用。

海洋沉积物中铁保护的有机碳埋藏研究进展

研究表明,海洋沉积物中有超过20%的有机碳是通过与铁结合而被稳定地保存下来,阐明铁对有机碳的保护作用能深入理解碳封存机制。本文1)从与铁结合的有机碳的含量、碳同位素和二者的结合机制等方面梳理了铁在促进有机碳埋藏中所发挥的作用;2)阐述海洋环境(包括水动力和氧化还原条件)和有机碳来源等因素可能控制着铁与有机碳之间的相互耦合,并影响着与铁结合的有机碳的分布、组成和年龄特征;3)分析铁与有机碳之间吸附和共沉淀的结合机制,讨论了影响二者结合方式的因素;4)探讨铁循环与碳循环之间的密切生物地球化学联系在海洋碳封存中的作用。综合梳理了沉积物中“生锈的碳汇”(rusty sink)的研究进展,对当前应对碳中和-全球气候变化具有重要意义。

海洋环境汞甲基化/去甲基化研究进展

汞(Hg)是一种在大气中具有较长停留时间并能进行长距离传输的全球性污染物.甲基汞(MeHg)具有毒性强、易富集、可随食物链放大的特点,是引起环境风险的主要汞形态.通过各种来源排放到海洋环境中的无机汞在沉积物和水柱中均可甲基化为MeHg,原位甲基化和去甲基化是控制海洋环境中甲基汞水平的关键过程.虽然目前已有综述总结了环境中汞甲基化/去甲基化,但对海洋生态系统中汞甲基化/去甲基化过程涉及相对较少.本文在总结海洋汞甲基化/去甲基化过程速率、途径和热点区域基础上,详细讨论了海洋光化学、非光化学以及微生物3种汞甲基化/去甲基化途径机制,并对未来研究方向进行了展望.在现有研究基础上,未来应在不同汞甲基化/去甲基化途径贡献估算、实际海洋环境汞甲基化/去甲基化基因/微生物作用验证、环境因素对海洋汞甲基化/去甲基化影响方面开展更深入研究.海洋汞甲基化/去甲基化的研究可为深入理解海洋汞的环境行为与风险和发展有效的汞污染风险防控技术提供科学依据和数据支撑.

三丁基锡对中国近海常见海洋微藻的毒性效应

研究三丁基氯化锡(TBT)对中国近海常见5种硅藻和甲藻(硅藻中丹麦细柱藻(Leptocylindrus danicus)、派格棍形藻(Bacilaria paxillifera)、聚生角毛藻(Chaetoceros socialis),甲藻中微型原甲藻(Prorocentrum minimum)、简裸甲藻(Gymnodinium simplex))的毒性效应,考察了有机锡对浮游藻光合活性(Fv/Fm)、粒径、生长的影响。结果表明:派格棍形藻、聚生角毛藻、简裸甲藻的光合活性(Fv/Fm)受TBT影响较显著;微型原甲藻、丹麦细柱藻的光合活性受TBT影响较小。高质量浓度TBT胁迫下海洋微藻峰值粒径显著减小,低质量浓度TBT对峰值粒径影响不显著。低质量浓度TBT对派格棍形藻、聚生角毛藻、简裸甲藻、微型原甲藻均有较强的毒性作用,非检测毒性浓度(NDEC)分别为1.17、1.07、0.23、3.73μg.L-1,丹麦细柱藻对TBT具有很强耐受性,NDEC为112.62μg.L-1。

雅浦海沟沉积物的生物地球化学特征及其海洋学意义

通过对雅浦海沟4 500和6 500m两个深度的柱状沉积物的含水率、总有机碳和多种地球化学元素含量的测定,总结分析了这些参数的垂向变化规律,采用元素比值法追溯沉积物的物质来源和氧化还原环境变化,并结合扫描电镜确定了沉积物中的生物化石组成,探讨了化石分布特征与地形结构、深海环流及板块运动之间的关系。结果表明,位于碳酸盐补偿深度以上的4 500m深度深渊沉积物自上而下由含硅质黏土逐渐向钙质软泥过渡,其中的沉积断层可能与深海环流或滑坡有关;位于碳酸盐补偿深度之下的6 500m深度超深渊沉积物属于硅质软泥,可能是重力流导致的表层沉积物堆积,这种沉积作用有利于有机碳的埋藏。该区域沉积物主要来自海洋生物源、陆源和火山源;底层流属于氧化环境,可能有南极底层水的流入。第四纪以来,雅浦海沟应无大规模火山喷发,而海沟东侧的卡罗琳海岭由于板块俯冲作用在不断下沉。

海洋溢油污染生物修复技术

溢油污染对海洋生态环境造成了极大破坏，重点阐述了生物修复技术对海洋溢油污染的重要清除作用，包括；溢油在环境中的转化和归宿；烃降解微生物；石油烃的生物降解机理；石油烃生物降解的影响因子和生物修复技术的应用研究；指出了生态敏感区和掩蔽型潮滩是，扛物修复的重点对象，认为应加强高效烃降解菌、生物表面活性剂、营养缓释剂的研发和基因工程菌的安全性研究，并探索多种处理方法的综合运用。

海泥孔隙率对海底微生物燃料电池电化学性能影响及有机质扩散分析

海底沉积物微生物燃料电池(MSMFC)在长期运行过程中,海泥孔隙率影响阳极表面水平方向有机质扩散,进而影响阳极电化学性能和电池功率输出.通过人工调节孔隙率在实验室模拟并研究孔隙率对MSMFC的影响,建立孔隙率与MSMFC产电量和水平扩散系数之间定量关系式.结果表明:随着孔隙率升高,阳极动力学活性先降低后升高,最高动力学活性是最低动力学活性的3.85倍;电池最大输出功率密度在孔隙率为45.2%时,达到最大值206.8 mW/m^(2).随着孔隙率的增大,有机质水平扩散系数升高,并与MSMFC产电量存在线性关系.当孔隙率为45.2%时,扩散系数为0.48 m^(2)/s,MSMFC产电量达到804.04 J.该研究结果将为MSMFC在不同海域布放选址、阳极结构设计及电池长期产电运行提供技术支撑.

马来西亚东部典型泥炭地河流和河口溶解态锰的地球化学特征与影响因素

本文利用催化动力学分光光度法测定了2016年8月(旱季)马来西亚东部泥炭地河流拉让(Rajang)河及河口溶解态锰(DMn)的浓度和2017年3月(雨季)Rajang、马鲁丹(Maludam)、实文然(Simunjan)、实巫友(Sebuyau)、Samunsam和土马丹(Sematan)河及河口DMn的浓度。Rajang河流域旱、雨季DMn浓度分别为(300.3±305.3) nmol·L^(-1)、(424.3±290.3) nmol·L^(-1),无显著性差异(t-检验,P>0.05)。雨季Rajang河DMn浓度与Maludam、Simunjan、Sebuyau、Samunsam和Sematan河之间无显著性差异,说明马来西亚东部砂拉越(Sarawak)州泥炭地河流DMn空间差异不显著。河口DMn在旱、雨季表现出不同的混合行为,旱季Rajang河口DMn表现为非保守混合行为,在盐度0~20区间存在明显的外源输入,而雨季则表现为保守混合行为。Talang岛周围海域DMn浓度为(51.3±3.9) nmol·L^(-1),高于海南岛和越南东部邻近海域DMn浓度。水团的物理混合、悬浮颗粒物的吸附解吸是影响马来西亚Ssrawak州六条泥炭地河流及河口DMn的主要因素。由于马来西亚泥炭地有机物浓度较高,泥炭地河流中的DMn浓度高于其他气候带河流。Rajang河输送至南海的DMn通量为3.3×10^(6) kg·a^(-1),泥炭地河流对南海DMn浓度具有重要影响。

含哒嗪功能结构酰胺醚类化合物的合成及其缓蚀性能的实验评价与理论模拟

为了解决碳钢在工业应用中的腐蚀状况,设计合成了3种含哒嗪功能结构的酰胺醚类化合物(PCAE).采用电化学分析和表面测试等实验方法探究了其在1 mol/L盐酸中对碳钢的缓蚀性能,结果表明,PCAE是以抑制阳极为主的混合型缓蚀剂,PCAE1和PCAE2浓度为500 mg/L时缓蚀率分别为96.8%和93.1%,而PCAE3在100 mg/L时缓蚀率即可达到96.5%.PCAE在碳钢表面以化学吸附为主,符合Langmuir等温式,在缓蚀剂作用下的碳钢表面腐蚀坑明显减少,粗糙度曲线趋于平缓.量子化学计算结果表明,PCAE的结构中含有大量活性吸附位点,PCAE3分子最低未占据轨道(LUMO)接受金属电子形成反馈键的能力更占优势,其支链取代基中的C_(2pz)和羰基O_(2pz)对LUMO轨道的贡献较大.

ASE/GC-MS法同时测定海洋沉积物中65种多氯联苯、多环芳烃与有机氯农药

建立了加速溶剂萃取／气相色谱-质谱法（ASE／GC—MS）同时测定海洋沉积物中28种多氯联苯（PCBs）、16种多环芳烃（PAHs）和21种有机氯农药（OCPs）的分析方法。结果表明，ASE的最佳萃取温度为100℃，最佳静态时间为5min。GC—MS同时分析65种化合物时，PAHs的线性范围为0．05～5．00mg／L，线性系数（r^2）为0．991～0．999；PCBs和OCPs的线性范围为5．0～500．0μg／L，r^2不低于0．996。PCBs、PAHs和OCPs的检出限分别为0．03～0．11、0．04～0．73、0．06～0．48μg/kg，定量下限分别为0．11～0．35、0．12～2．42、0．18～1．61μg/kg，平均加标回收率为70％～146％，方法的相对标准偏差（n=6）为1．2％-17．3％。经海洋沉积物标准参考物质验证，该方法高效、准确，适合海洋沉积物中65种化合物的同时定量分析。

基于低表面能树脂的海洋防污涂料的研究进展

从基团转移聚合、阳离子聚合、阴离子聚合、活性官能团之间的反应和自由基聚合5个方面简单综述了低表面能树脂的聚合机理;详细介绍了以有机硅树脂、氟碳树脂、氟硅树脂以及不含氟硅元素树脂为基体的防污涂料;分析讨论了低表面能海洋防污涂料的控制因素;并展望了低表面能防污技术的发展方向。

饵料、温度和盐度对两种海洋桡足类摄食与排粪的影响

中华哲水蚤是中国近海典型的浮游桡足类,猛水蚤是青岛胶州湾和汇泉湾常见底栖桡足类,研究2种海洋桡足类的摄食和排粪规律可为大量培养桡足类提供最佳条件。论文研究了在6种不同饵料(球等鞭金藻、亚心形扁藻、小球藻、绿色巴夫藻、三角褐指藻、小新月菱形藻)的条件下,温度和盐度对中华哲水蚤和猛水蚤摄食和排粪的影响。温度和盐度对2种桡足类摄食和排粪的影响具有种间差异性。中华哲水蚤在15℃的摄食率、滤水率和排粪率高于在20和25℃的摄食率、滤水率和排粪率。在15、20和25℃3个温度范围内,猛水蚤的摄食率、滤水率和排粪率随温度升高而升高。在20～36盐度范围内,中华哲水蚤的摄食率、滤水率和排粪率随盐度的升高先升高后降低,在盐度为28时达到最大值,猛水蚤的摄食率、滤水率和排粪率随盐度升高而逐渐降低,猛水蚤摄食和排粪的最适盐度为20。温度和盐度实验均表明,在6种饵料中,亚心形扁藻和球等鞭金藻有利于中华哲水蚤的摄食,球等鞭金藻有利于猛水蚤的摄食,而小球藻对2种桡足类的摄食均不利。

多环芳烃的海洋环境行为及其代谢产物的研究进展

多环芳烃是一类广泛存在于环境中的持久性有机污染物,具有"三致"作用。环境中多环芳烃的某些不完全代谢产物同样可能具有持久性,有些甚至比母体多环芳烃的毒性更强,有可能对环境造成更大的危害。本文介绍了近年来国内外有关多环芳烃的海洋环境行为及其代谢产物毒性方面的研究进展,并重点对代谢产物的分析方法,包括高效液相色谱、气相色谱、气相色谱-质谱联用和液相色谱-质谱联用等,进行了总结,最后对该领域的研究方向进行了展望。

两种海洋微藻硝酸还原酶活性测定方法的比较研究

对6种常见海洋微藻的硝酸还原酶活性测定方法进行了初步研究。确立了离体法和活体法的提取(振荡)时间及酶促反应时间,分别为:5 min,30 min(离体法)和6 min,10 min(活体法),并对2种方法进行了对比。结果表明:在本文条件下,离体法较活体法更适于进行塔玛亚历山大藻(Alexandrium tamarense)、强壮前沟藻(Amphidinium carterae)、中肋骨条藻(Skeletonema costatum)、新月菱形藻(Nitzchia closterium)和旋链角毛藻(Chaetoceros curvisetus)的硝酸还原酶活性的测定;活体法更适于东海原甲藻(Prorocentrum donghainase)硝酸还原酶活性的测定。