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1 自然资源部第二海洋研究所研究揭示牡蛎生物沉积促进微量金属元素向底质富集的机制 2022-11-23

近日,自然资源部第二海洋研究所生态实验室科研团队以象山港筏式养殖牡蛎为研究对象,经过四季现场研究揭示了牡蛎生物沉积作用促进微量金属元素向底质富集的机制,相关成果发表在国际环境科学与生态学领域TOP期刊《Journal of Hazardous Materials》。 滤食性贝类可大量摄食水体中的悬浮颗粒物,经消化系统吸收营养物质后以排泄物或“假粪”形式排至体外并沉积到海底的过程称作生物沉积。生物沉积会加速水体中颗粒物沉降,并将大量物质输送至海底。目前,国内外研究主要关注贝类生物沉积对碳、氮、磷、硅等营养元素生物地球化学循环的影响,受研究手段的限制,对微量金属元素关注较少,而微量金属元素通常可作为不同研究领域的特征指示物。 该研究发现,养殖牡蛎的生物沉积速率在夏、秋季较高,春季最低。科研团队通过比较牡蛎的生物沉积物、可沉降颗粒物、表层沉积物以及不同水层溶解态微量金属元素含量,发现牡蛎的生物沉积过程加速了上层水体中微量元素向底层输送,从而导致底层沉积物中微量元素相对富集,并提出滤食性贝类驱动微量金属元素由水相转归至沉积相的生物地球化学循环机制,证明养殖牡蛎的生物沉积可调控微量金属元素在海湾生态系统中的生物地球化学过程,加速水体中悬浮颗粒态微量元素向底部运移。该研究结果有助于全面认识高密度贝类养殖对海湾环境的影响,为促进贝类养殖产业安全和健康发展提供科学依据,同时也可为区域产业集聚发展与贝类养殖业是否协调发展提供了新的判据。 该研究成果发表了题为“Influence of biodeposition by suspended cultured oyster on the distributions of trace elements in multiple media in asemi-enclosed bay of China”的研究论文,刘强副研究员为第一作者,寿鹿高级工程师和曾江宁研究员为共同通讯作者。 论文链接:https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2022.130347 查看详细>>

来源:国家海洋局第二海洋研究所 点击量:4

2 中国科学院海洋研究所在亚南极模态水区域性变化差异研究方面取得新进展 2022-11-22

近日,中国科学院海洋研究所在亚南极模态水区域性变化差异研究方面取得新进展,研究成果以Subantarctic mode water variations in the three Southern Hemisphere ocean basins during 2004–2019为题发表在国际学术期刊Journal of Geophysical Research:Oceans上 亚南极模态水潜沉和向北输运是大洋经圈环流(Meridional Overturning Circulation,MOC)上升支的重要来源,对全球大洋热含量、淡水通量以及营养物质的收支具有重要贡献。同时,在全球增暖背景下,地球系统的热量在增加,其中90%的热量海洋吸收;亚南极模态水的经向热量输运增加是南半球大洋热含量增加的重要原因之一。 尽管亚南极模态水与气候变化的关联非常密切,但是由于以往观测数据的匮乏以及亚极地模态水绕极分布的特殊性,以往对亚南极模态水的研究主要是将位于印度洋、太平洋及大西洋的亚南极模态水作为一个整体研究其变化特征及变异机制。 研究团队通过分析发现,亚南极模态水在印度洋、太平洋和大西洋具有不同的温度、盐度及密度分布特征,同时其年际变化特征及其变异机制在三大洋也具有明显的差异,因此,各区域亚南极模态水的变化在全球气候变化中的贡献也不尽相同。研究表明印度洋亚南极模态水变异主要受到印度洋上空风应力旋度变化的影响,太平洋和大西洋亚南极模态水变化主要受浮力变化影响。这种机制差异性是南大洋上空西风带沿纬向的不均匀分布所导致的。 该研究第一作者为海洋所博士后王然,联合通讯作者为于非研究员和南峰研究员。研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、江苏省自然科学基金的支持。 论文信息: Wang,R.,Nan,F.,Yu,F.,&Wang,B.(2022).Subantarctic mode water variations in the three Southern Hemisphere ocean basins during 2004–2019.Journal of Geophysical Research:Oceans,127(7),e2022JC018950.https://doi.org/10.1029/2021JC017906    查看详细>>

来源:中科院海洋研究所 点击量:3

3 中国科学院海洋研究所研究揭示次表层涡与台湾以东黑潮相互作用过程和机制 2022-11-22

近日,中国科学院海洋研究所于非研究团队在次表层涡与台湾以东黑潮相互作用的研究上取得进展,相关成果发表在国际学术期刊Journal of Geophysical Research:Oceans上。 黑潮作为北太平洋一支强劲的西边界流,对北太平洋气候和水文变化的研究具有非常重要的意义。黑潮流经的台湾以东海域,是大洋中尺度涡活跃的区域之一。前人针对中尺度涡与黑潮相互作用已经展开了大量的研究,但是次表层涡对黑潮影响的研究还未展开。次表层涡有别于常规的中尺度涡,其涡旋核心(温度异常、盐度异常以及流速核心)通常位于100m-1000m的海水次表层。开展次表层涡与黑潮相互作用的研究,对认识黑潮次表层变化及其对区域气候调制方面具有非常重要的意义。 于非研究团队基于2014年十月台湾以东23°N断面观测数据,发现了一个水平尺度约470km的次表层反气旋涡(Nan et al.,2017)。根据次表层涡温盐流特征分布,研究人员设计了次表层涡的识别方案,使用OFES模式数据对北太平洋次表层涡进行了识别追踪,发现次表层涡在北太平洋广泛分布(Xu et al.,2019)。基于对次表层涡的研究积累,研究团队最新研究成果明确了次表层反气旋涡(subsurface anticyclonic eddy,SAE)到达台湾以东黑潮的概率;揭示了次表层反气旋涡对台湾以东黑潮垂直结构影响的机制,在次表层反气旋涡的作用下,黑潮流速核心出现在次表层;证明了次表层反气旋涡的出现,会导致黑潮流幅和流速增加,黑潮流量因此大幅增加(Wang et al.,2022)。 该研究第一作者为海洋所博士后王然,联合通讯作者为于非研究员和南峰研究员。研究得到了国家自然科学基金和中科院青促会项目的支持。 论文信息: Wang,R.,Nan,F.,Yu,F.,&Wang,B.(2022).Impingement of subsurface anticyclonic eddies on the Kuroshio mainstream east of Taiwan.Journal of Geophysical Research:Oceans,127,e2022JC018950.https://doi.org/10.1029/2022JC018950. Xu,A.,F.Yu,&F.Nan(2019).Study of subsurface eddy properties in northwestern Pacific Ocean based on an eddy-resolving OGCM.Ocean Dynamics,69(4):463-474. Nan,F.,F.Yu,C.Wei,Q.Ren,&C.Fan(2017).Observations of an extra-Large subsurface Anticyclonic Eddy in the Northwestern Pacific subtropical gyre.Journal of Marine Science:Research&Development,7:234. 查看详细>>

来源:中科院海洋研究所 点击量:1

4 中国科学院海洋研究所在MORB地幔Fe同位素不均一成因方面取得新进展 2022-11-22

近日,中国科学院海洋研究所大洋岩石圈与地幔动力学课题组在大洋中脊玄武岩(MORB)地幔源区Fe同位素不均一成因方面取得新进展,相关成果刊发在国际地学自然指数(Nature Index)期刊《Earth and Planetary Science Letters》上。 研究团队基于对东太平洋洋隆海山玄武岩的Fe同位素研究(Sun等,2020,GCA),提出全球大洋上地幔富重Fe同位素的特征是低程度部分熔融熔体(low-F melt)地幔交代作用形成的。为了检验该假设思想是否具有全球意义,本研究以洋盆演化历史短、洋脊扩张速率慢的大西洋为研究区,选取大西洋35°N OH-1段洋脊的富集型洋脊玄武岩(Guo et al.,2021)为研究对象进行了详细的Fe同位素组成研究。 研究团队发现,这些MORB在如此小的空间分布范围内展示了较大的Fe同位素组成变化(+0.03‰到+0.18‰)。除此之外,这些样品的Fe同位素组成和不相容元素的含量(如:K2O、Ba、La)以及其比值(如:[La/Sm]N、K2O/TiO2、Zr/Y)均显示了良好的相关性,而且Fe同位素组成还与Sr-Nd-Hf同位素也有相关性。研究认为洋底蚀变、部分熔融、岩浆演化以及浅部岩浆房内的岩浆混合等过程均不是导致这些MORB Fe同位素系统性变化的原因。而这些地球化学组成系统性变化主要反映的是地幔源区的不均一性。 研究认为,这些MORB的地幔源区主要由富集不相容元素、富集重Fe同位素的富集端元和一个亏损不相容元素、亏损重Fe同位素的亏损端元混合而成。亏损端元可以认为是亏损地幔,而富集端元则是低程度部分熔融熔体(low-F melt)地幔交代作用是形成的(如:Guo et al.,2021)。因为Fe3+往往和重Fe同位素具有亲和性,Fe2+往往和轻Fe同位素具有亲和性,而且Fe3+在部分熔融过程中比Fe2+更不相容,因此低程度部分熔融形成的交代介质(low-F melt)不仅富集不相容元素,而且富集重Fe同位素。那么形成的交代地幔(富集端元)也具有富集重Fe同位素的特征。 研究推断该low-F melt地幔交代过程往往发生于大洋岩石圈地幔底部,形成交代脉(如:辉石岩脉)分布于周围地幔中。交代地幔随着大洋岩石圈被俯冲下去后又循环至上地幔,便可以造成上地幔Fe同位素的极大的不均一性。该不均一地幔物质循环至MORB地幔源区时,会发生部分熔融导致的两端元混合,产生我们看到的两端元混合趋势。此外,如果该循环过程时间足够长(>1.0 Ga),便会产生放射性成因的Sr-Nd-Hf同位素与Fe同位素组成的相关性。 为了从全球角度理解该深部过程的普遍性,该研究还统计了目前发表的所有的MORB Fe同位素数据。统计结果发现,全球MORB的Fe同位素与地幔交代作用的指标(如:K/Ti、[La/Sm]N、Nb/Y、Zr/Y,)呈现了一阶相关性。这些良好的一阶相关性说明,low-F melt地幔交代作用过程导致的上地幔富集重Fe同位素组成具有全球意义。 论文的第一作者兼通讯作者为中国科学院海洋研究所副研究员郭鹏远。研究得到了国家自然科学基金、国家自然科学基金委-山东省联合基金以及“111计划”项目的共同资助。 相关论文: Guo,P.,Niu,Y.,Chen,S.,Duan,M.,Sun,P.,Chen,Y.,Gong,H.,Wang,X.,2023.Low-degree melt metasomatic origin of heavy Fe isotope enrichment in the MORB mantle.Earth Planet.Sci.Lett.601,117892(https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X22005283) Guo,P.,Niu,Y.,Sun,P.,Zhang,J.,Chen,S.,Duan,M.,Gong,H.,Wang,X.,2021.The nature and origin of upper mantle heterogeneity beneath the Mid-Atlantic Ridge 33–35°N:A Sr-Nd-Hf isotopic perspective.Geochim.Cosmochim.Acta 307,72-85(https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016703721003069) Sun,P.,Niu,Y.,Guo,P.,Duan,M.,Chen,S.,Gong,H.,Wang,X.,Xiao,Y.,2020.Large iron isotope variation in the eastern Pacific mantle as aconsequence of ancient low-degree melt metasomatism.Geochim.Cosmochim.Acta 286,269-288(https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0016703720304592) 查看详细>>

来源:中科院海洋研究所 点击量:1

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