中國近海與湖泊碳的生物地球化學

內容概要

本書系中國科學院知識創(chuàng)新工程重大項目“中國陸地和近海生態(tài)系統碳收支研究”（KZCX1-SW-01）成果之一，是該項目在水域生態(tài)系統設立的四個課題的有關近海與內陸水體的碳循環(huán)過程及模式研究成果的系統總結，是我國第一部有關近海與湖泊碳循環(huán)研究的專門著作。本書共分六章，前四章分別闡述了中國近海典型海域（長江口、膠州灣和南黃海等（碳收支過程與北太平洋對人為碳的吸收模式，后兩章分別闡述了長江中下游典型湖泊（太湖、東湖等）的碳收支過程。本書最大特點是所有的研究結論均是建立在大量調查數據的基礎上，并有諸多原始性的創(chuàng)新發(fā)現。    本書可供海洋科學、湖泊科學、環(huán)境科學、生態(tài)學、地理學等領域的科研、教學人員及本科生、研究生閱讀參考。

作者簡介

宋金明，1964年4月生，男，博士，研究員，博士生導師。國家杰出青年科學基金、中國科學院“百人計劃”、“中國青年科技獎”、國家百千萬人才工程國家級人選與國務院政府特殊津貼的獲得者?，F任中國科學院海洋研究所研究員、博士生導師，中國科學院研究生院教授，中韓黃海環(huán)境聯合研究中方首席科學家，并兼任中國海洋湖沼化學會理事長、中國海洋化學會副理事長，青島市海洋化工行業(yè)技術中心主任。

書籍目錄

序一序二前言第一章 海洋碳循環(huán)過程的研究概況  第一節(jié) 近海碳生物地球化學循環(huán)過程研究概況    一、全球變化與海洋碳循環(huán)    二、海洋碳的存在形態(tài)及遷移轉化    三、海一氣界面碳的交換與海洋碳源匯    四、近海生態(tài)系統對全球碳循環(huán)的貢獻    五、中國近海碳循環(huán)過程研究的主要進展及分析  第二節(jié) 海洋碳的遷移轉化與主要化學驅動因子的相互關系    一、營養(yǎng)鹽的水平與變化對海洋中碳遷移轉化的影響    二、海水酸堿度與海洋碳遷移轉化的關系    三、氧化還原環(huán)境對碳遷移轉化的控制作用  第三節(jié) 海水顆粒有機碳變化的生物地球化學機制    一、海水中POC的地球化學特征    二、POC與生物過程的關系    三、P0c與營養(yǎng)鹽的耦合關系  第四節(jié) 海洋碳的分析測定方法    一、海水溶解無機碳的簡易測定方法    二、海洋沉積物中不同結合態(tài)無機碳的測定  第五節(jié) 近海碳收支過程研究的樣品采集    一、長江口枯水與豐水季節(jié) 樣品的采集與分析    二、南黃海綜合調查與北黃海沉積物樣品的獲得    三、膠州灣碳收支研究航次    參考文獻第二章 中國近海海水碳收支的生物地球化學過程  第一節(jié) 中國近海典型海域海水無機碳體系的地球化學特征    一、長江口海域海水溶解無機碳    二、南黃海海水溶解無機碳體系    三、膠州灣海水溶解無機碳體系  第二節(jié) 中國近海海一氣界面碳通量    一、長江口海域海一氣界面碳通量    二、南黃海海一氣界面碳通量    三、膠州灣海一氣界面碳通量的月際變化    四、渤、黃、東海海一氣界面碳通量  第三節(jié) 影響與控制海水無機碳體系與碳源匯強度的生物地球化學因素    一、影響長江口海域的水文、化學及生物因素      二、影響南黃海海域海水溶解無機碳與碳源匯強度因素的分析    三、膠州灣海水溶解無機碳與碳源匯強度的控制體系  第四節(jié) 長江口海域有機碳的分布、來源及其影響因素    一、長江口水體有機碳的分布特征    二、長江口有機碳的來源及影響因素    三、有機碳與顆粒有機氮、磷及浮游生物的關系  第五節(jié) 長江口海域表層沉積物的再懸浮及對POC垂直沉降的影響    一、長江口海域海水中的POC    二、顆粒有機碳垂直轉移量的估算方法    三、東海豐水期表層沉積物的再懸浮及其對POC垂直通量的影響  第六節(jié) 南黃海溶解有機碳（DOC）的生物地球化學特征    一、秋冬季節(jié) DOC的地球化學分布特征及控制因素分析    二、DOC與浮游生物、水文結構和化學耗氧量（COD）的關系    三、DOC變化趨勢分析    參考文獻第三章 中國近海沉積物中的無機碳及氮、磷、硅在其生物地球化學循環(huán)中的作用  第一節(jié) 長江口海域沉積物中的無機碳    一、長江口海域沉積物中不同形態(tài)的無機碳    二、影響長江口海域沉積物中不同形態(tài)無機碳因素的分析    三、不同形態(tài)無機碳的相互轉化及其在碳循環(huán)中的貢獻  第二節(jié) 膠州灣沉積物中的無機碳    一、膠州灣海域沉積物中不同形態(tài)的無機碳    二、影響膠州灣海域沉積物中不同形態(tài)無機碳因素的分析    三、沉積物中不同形態(tài)無機碳的關系  第三節(jié) 膠州灣沉積物中氮、磷、硅的生物地球化學特征    一、膠州灣沉積物中高含量的生源硅與浮游植物生長硅限制的關系    二、膠州灣沉積物中氮、磷來源的分析  第四節(jié) 黃海沉積物中氮、磷對其生物地球化學循環(huán)的貢獻    一、南黃海表層沉積物中氮的粒度結構    二、南黃海表層沉積物中的氮對氮循環(huán)潛在貢獻的分析    三、南黃海沉積物中氮、磷的來源    四、北黃海柱狀沉積物氮的地球化學特征  ……第四章 中國近海環(huán)流與北太平洋對人為碳的吸收第五章 太湖的碳收支過程第六章 武漢東湖的碳收支過程

章節(jié)摘錄

第一章 海洋碳循環(huán)過程的研究概況第二節(jié) 海洋碳的遷移轉化與主要化學驅動因子的相互關系近年來，由于化石燃料燃燒、森林砍伐等人類活動每年向大氣排放的CO2以碳計為5.5Gt，其中約有2.0Gt被海洋吸收。進入海洋的二氧化碳受控于海洋動力過程以及由海洋碳酸鹽體系驅動的溶解度泵和浮游生物驅動的“生物泵”過程，進行各種形式碳的遷移、轉化，或重新釋放回大氣或被埋葬保存于海底。自IGBP計劃實施以來，人們對碳參與的復雜的海洋生物地球化學過程的了解已經取得長足的進展。如目前的觀測結果證實了以往僅用模型展示以及利用放射性碳核素所觀測到的海洋作為碳匯的大體量級，直接檢測到了海水中無機碳含量的增加。2001年JGOFS結束后發(fā)布了根據其10年研究觀測數據更新的l995年ICPP繪制的全球碳循環(huán)數據框圖。海洋是陸源物質最重要的歸宿地。進人海洋的陸源物質（主要是河流輸入、大氣沉降以及人為陸源物質）在海水或沉積物中積聚并在海洋動力作用下進行重新分布，從而引起海洋化學環(huán)境的變化，這種變化不可避免的對海洋中碳遷移轉化過程產生影響，海洋碳遷移轉化與環(huán)境的相互關系也就成為人們研究海洋碳循環(huán)必須面對和解決的重大科學問題。近年來隨著經濟的高速發(fā)展和人口的急劇增長，化肥的施用量和生活污水大大增加，通過地表徑流進入海洋，加劇了海域的富營養(yǎng)化進而導致了大面積赤潮的發(fā)生，對海洋生態(tài)系統和人類自身健康構成威脅。Galloway等（1994）的預計表明，在未來的40年內，我國南海接受的來自大氣的氮氧化合物將增加2倍，這可能對南海上層生物地球化學過程及C02的海一氣交換產生影響，值得重視和研究。而水體和沉積物中顆粒物和難降解有機物作為當前水質處理中影響廣泛、危害嚴重的污染物，其在天然水環(huán)境中的形態(tài)結構特征、遷移轉化過程、生態(tài)效應等也都成為我國與國際環(huán)境科學與工程的研究熱點與焦點課題。海洋中碳遷移轉化的生物地球化學過程是影響全球變化的關鍵控制環(huán)節(jié)。近十幾年來，隨著國際上IGBP的核心計劃JGOFS、GLOBEC、SOLAS等的實施，這方面的研究取得了重大的進展。特別在對控制和影響該遷移轉化過程的因素上，如動力學因素，氣候條件以及生物、化學作用等都有了定性和定量的認識與了解。為進一步深入開展這方面的研究，以下分三個部分闡述了化學因素對海洋碳遷移轉化的影響：①營養(yǎng)鹽的水平與變化對海洋中碳遷移轉化的影響；②海水酸堿度與海洋碳遷移轉化的關系；③氧化還原環(huán)境對碳遷移轉化的控制作用。具體分析了海洋化學環(huán)境中一些化學驅動因子如表征海水營養(yǎng)狀況的營養(yǎng)鹽，表征海水酸堿度pH，以及表征海洋氧化還原環(huán)境的Eh、SO2/4-含量及ES（Ag-Ag2S）膜電極相對于飽和甘汞電極電位）與海洋中碳遷移轉化的關系。

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