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1 自然资源部第三海洋研究所利用微塑料全检新技术揭示大洋海山生境中微塑料的深海环境行为 2024-06-24

大洋深海水域是入海塑料垃圾最终的汇之一。在深海环境中的微塑料能参与并进一步深刻影响深海生态系统的生物地球化学循环。海山占据了全球洋底约三分之一的地貌,海山周围水体是大洋水团和海山之间交互作用的媒介,具有独特的水文特征和海洋生物群落组成。因此,海山长久以来被视为海洋生物多样性研究的热点区域,也是许多海底生物繁衍幼崽的主要基地。但受限于海底水体微塑料低丰度、分散而难以大量富集的特征和较小的尺寸范围,此前鲜有研究关注海山周围水体中微塑料的环境行为。 近日,来自自然资源部第三海洋研究所张元标团队的郭辉革助理研究员等人以“Deep-sea microplastics aging and migration exerted by seamount topography and biotopes in the subtropic Northwest Pacific Ocean”为题,在《Science of the Total Environment》期刊(中科院一区TOP,IF=9.8)上发表了相关研究论文。该研究利用小粒径微塑料颗粒和微纤维快速检测技术在西北太平洋亚热带RE海山周边水体中开展了小至十数微米的微塑料全滤膜显微红外原位全检测,初步揭示了海山这一特殊海底地貌及其生境对深海水体中微塑料的老化和迁移的影响。研究证实,基于全检结果和水柱剖面分析,西太平洋的RE海山周围水体中的微塑料丰度可达0.9-3.8个/L。其中,小粒径(20-50µm)微塑料占比尤为突出。此外,深海微塑料还表现出显著的特征差异:深层水体塑料表面破损老化程度高于浅层水体;微塑料上有机物的红外光谱强度随着深度的增加而增强。该研究结合基因检测结果指出,RE海山区域不同特征水体的生物多样性和环境基因存在较大差异,且海山水体中富含某些已被报道能有效降解微塑料的细菌和功能基因,表明RE海山水体中微生物群落结构能促进塑料的老化和降解进程。本研究成果对探究大洋海山地貌特征和生物群落结构在深海微塑料迁移和老化过程中发挥的作用具有重要意义。 此项研究基于团队创建的小粒径微塑料颗粒和微纤维快速全检测技术(授权专利号ZL202111157023.X;ZL202111158971.5,发明人:郭辉革、王晓晨、陈泓哲等),该技术适用于小尺寸范围各类微塑料的快速检测和特征分析。本研究受到国家重点研发专项(2023YFC3108303;2019YFD0901100)和自然资源部第三海洋研究所基本科研业务费专项资金(2019002)的资助。该文章第一作者为郭辉革助理研究员,通讯作者包括张元标正高级工程师和郭辉革助理研究员。除团队成员外,我所研究生王晓晨、罗肇河研究员和自然资源部第二海洋研究所程虹高级工程师也对本论文做出了重要贡献。 论文链接:https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.174064 查看详细>>

来源:国家海洋局第三海洋研究所 点击量:3

2 自然资源部第三海洋研究所在阿拉伯海低氧区研究工作中取得新进展 2024-06-24

近日,自然资源部第三海洋研究所海洋动力学研究室揭示了近十年来阿拉伯海低氧区的缺氧情况正在缓解及其驱动机制,该研究成果“Dissolved oxygen recovery in the oxygen minimum zone of the Arabian Sea in recent decade as observed by BGC-Argo floats”,以刘童童助理研究员为第一作者、邱云研究员为通讯作者,发表在国际期刊Geophysical Research Letters(《地球物理研究通讯》,IF=5.576,中科院SCI一区Top期刊)上。 随着全球变暖,近几十年海洋缺氧的情况日益严重,对海洋生态系统造成重要的影响,是目前最受关注的海洋环境威胁之一。阿拉伯海是世界上最厚、最强的低氧区(Oxygen minimum zone,OMZ),几十年来阿拉伯海东北部的溶解氧急剧下降,已导致阿拉伯海缺氧核心区产生了功能性缺氧。然而,由于早期的航次数据覆盖率不足,人们对阿拉伯海OMZ的分布和变化趋势仍然缺乏较为全面的认知。 该研究通过分析覆盖OMZ区域的BGC-Argo浮标数据,发现自2013年以来,阿拉伯海OMZ核心区域的溶解氧呈惊人的恢复趋势,1027.5 kg m-3等密面(溶解氧最低层)平均溶解氧浓度增加到约三倍。同时,阿拉伯海OMZ的厚度减少了约13%,这说明近十年阿拉伯海OMZ的缺氧情况正在稳定缓解。该研究通过相关性分析和粒子追踪实验,进一步证明了近年来阿拉伯海上空的夏季季风减弱导致阿曼上升流减弱,进而导致了输送到OMZ海域的有机物碎屑减少,是缺氧缓解的主要机制;阿拉伯海层化加强可能会通过减少有机物沉降来造成脱氧的缓解。OMZ对全球碳和氮循环有重大影响,该研究成果颠覆了认为阿拉伯海缺氧正在快速加剧的传统观点,为OMZ未来变化趋势预测模型的研发与改进提供重要的科技支撑。 阿拉伯海OMZ是目前公认的公海保护区选划优先区,该研究对阿拉伯海OMZ的变化趋势和驱动机制等关键科学问题进行解析,有助于我国履行联合国《国家管辖范围以外区域海洋生物多样性养护与可持续利用协定》(BBNJ),为我国参与公海保护区选划准则制定与实施等方面提供重要支撑。 该研究得到了国家自然科学基金重点项目(42130406)、自然资源部第三海洋研究所基本科研业务费(海三科2023014、2022027、2023018)、联合国海洋十年“数字化深海典型生境”大科学计划(2021-2030年)等项目共同资助。 相关论文信息: Liu,T.,Qiu,Y.,Lin,X.,Ni,X.,Wang,L.,Li,H.,&Jing,C.(2024).Dissolved oxygen recovery in the oxygen minimum zone of the Arabian Sea in recent decade as observed by BGC‐Argo floats.Geophysical Research Letters,51,e2024GL108841.https://doi.org/10.1029/2024GL108841 查看详细>>

来源:国家海洋局第三海洋研究所 点击量:4

3 海洋生态环境预警监测研究室针对福岛来源放射性污染物在副热带西北太平洋中的长期输运和向南海的入侵方面取得新进展 2024-06-24

近日,自然资源部第三海洋研究所海洋生态环境预警监测研究室于涛研究员团队针对福岛来源放射性污染物在副热带西北太平洋中的长期输运过程和向我国南海的入侵通量评估方面取得重要研究进展,相关成果以“Continuous southwestward spread of Fukushima-derived 137Cs in the subtropical western North Pacific and its intrusion?ux into the South China Sea”为题,发表于生态环境领域权威期刊Journal of Hazardous Materials(中科院1区TOP,If=13.6)。自然资源部第三海洋研究所张福乐博士为论文第一作者,黄德坤研究员和于涛研究员为论文共同通讯作者;自然资源部第三海洋研究所钟强强副研究员和黄奖高级工程师、以及华东师范大学杜金洲研究员对本研究做出了重要贡献。本研究得到了中国博士后科学基金、国家自然科学基金青年基金和原国家海洋局生态环境保护司专项资金等项目的支持。 137Cs是一种长寿命的人工放射性核素,它生物毒性强,在福岛核事故中被大量(15~20 PBq)泄露到北太平洋。尽管已有报道指出福岛来源的137Cs(137CsF)在西北太平洋副热带模态水(STMW)的作用下可以快速向西南扩散并入侵我国南海和东海,然而137CsF在副热带西北太平洋的长期输运过程尚未得到深入理解,进入我国海域的137CsF也一直未得到定量评估。本研究分析了2018年5月137Cs在副热带西北太平洋中的剖面分布规律并结合90Sr分离了137CsF与背景137Cs。研究者发现在大多数站位137CsF在300 m水深处最大,对应于STMW;而在25~28°N区域内,137CsF在500 m水深处表现出另一个峰值,对应于较轻的中央模态水(L-CMW)。137CsF垂直剖面的时间变化表明STMW携带的137CsF已经在西副热带环流中再循环,而L-CMW携带的137Cs已转向西南并到达副热带西北太平洋。在吕宋海峡,次表层水中137Cs的浓度自2013年起开始逐渐增加,并在2018年前后达到峰值。基于此,我们估算出在2013~2019年间,进入我国南海的137CsF总量为0.33±0.10 PBq,这相当于福岛核事故中137Cs泄露到海洋总量的1.7~2.2%。 总的来讲,本研究阐明了137CsF在STMW和L-CMW的驱动下在副热带西太平洋的持续西南扩散过程,并首次量化了137CsF向我国南海的入侵通量。本论文的研究成果加强了对福岛放射性污染物在副热带西太平洋及其边缘海的长期输运和命运的理解,并强调了迫切需要积极主动的国际合作以评估福岛放射性污染物对全球海洋生态系统和沿海社区的长期环境影响和潜在威胁。本研究可以为我国应对福岛核污染水长期排海、维护国家海洋权益提供重要的科学依据。 论文链接:https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.133708 查看详细>>

来源:国家海洋局第三海洋研究所 点击量:63

4 中国科学院海洋研究所研究揭示大西洋热含量快速增加的新机制 2024-06-24

近日,中国科学院海洋研究所王凡团队联合伍兹霍尔海洋研究所科研团队在国际学术期刊Journal of Climate发表最新成果,基于观测和气候模式资料揭示了大西洋热含量增加快于印度洋-太平洋海盆的新机制,研究结果有助于理解全球海洋热量储存格局,为提高气候模式模拟和预测提供了科学依据。 20世纪中期以来,大西洋存储了大量的人为热量,上层2000米大西洋的平均增暖速度几乎是印度洋-太平洋的三倍。CMIP6历史模拟捕捉到该海盆间增暖差异,并预计这一差异将持续到未来。在CMIP6模拟中,通过海表热通量变化导致的海洋热量吸收在形成海盆间增暖差异上发挥了核心作用。除了大西洋经向翻转环流减弱的原因外,变暖背景下大气过程的变化对进入北大西洋的海表热量吸收增加也至关重要。具体而言,1980年以来北大西洋人为气溶胶浓度的降低有利于大西洋海表热量吸收的增强。此外,大气环流向极地迁移,表面风速和云量在中高纬度减少,导致中纬度海表热吸收广泛增强,形成海表热吸收的经向结构。加之各海盆的地理形状,与印度洋-太平洋相比,大西洋的中纬度相对较宽,低纬度相对较窄,地理形状效应使得大西洋海盆平均热量吸收更高。 论文第一作者为中国科学院海洋研究所任秋萍博士,任秋萍与李元龙研究员为共同通讯作者,合作者包括伍兹霍尔海洋研究所Young-Oh Kwon研究员、杨嘉岩教授和黄瑞新教授,以及中国科学院海洋研究所王凡研究员。研究得到了国家重点研发计划、中国科学院战略重点研究计划、国家自然科学基金及美国国家科学基金会物理海洋学计划等项目资助。 论文详细信息:Ren,Q.,Kwon,Y.-O.,Yang,J.,Huang,R.X.,Li,Y.,&Wang,F.(2024).Substantial Warming of the Atlantic Ocean in CMIP6 Models.Journal of Climate,37(11),3073–3091.https://doi.org/10.1175/JCLI-D-23-0418.1 查看详细>>

来源:中科院海洋研究所 点击量:4

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