翟惟东参加科技部973计划南海碳循环过程厦门大学.docx

1、翟惟东参加科技部973计划南海碳循环过程厦门大学第四课题“陆源碳输入及其对边缘海碳循环的作用”(编号：2009CB421204)2009年年度工作总结一、 年度计划执行情况本课题紧密联结项目对中国近海碳收支、调控机理及生态效应研究的需求，主要开展对陆源碳的输入及其对边缘海碳循环作用的研究，确定主要河流各种不同形态陆源碳的输入通量及变化规律，旨在定量评估陆源物质输入对陆架边缘海碳源汇格局和通量及其生物地球循环的影响。重点解决的科学问题包括，（1）揭示主要河流各种不同形态碳通量及变化规律；（2）揭示陆源有机碳在河口及边缘海的分布和循环过程；（3）揭示中国近海对人为CO2侵入的化学缓冲作用及其对于河

2、流碱度输送的响应;（4）地下水对边缘海碳循环的影响。 以下为年度计划完成情况总结:(1) 无机碳研究 按照项目计划书的要求，本项目应从海水碳酸盐缓冲体系的化学缓冲作用出发，系统研究长江口及邻近水域CO2通量的季节变化和调控机制。按照原订计划，本项目厦门大学翟惟东研究组应于2009年4 月、5 月、7 月-8 月、12 月实施春、夏、冬季出海调查；并于2010年上半年完成初步的数据分析，10 月-11 月实施秋季调查，争取其他搭载航次、开放航次的机会补充数据；2011年进行数据集成、分析，撰写论文和研究报告，必要时补充现场研究航次。 本研究组在2009年度的研究工作按计划进行。不仅现场工作超出预

3、定的内容，而且，项目组还积极整理历史数据，撰写论文，向国际主流学术期刊投稿。无机碳方面研究进展顺利，现场工作主要进展包括： 自2008年底本项目启动以来，在长江口及邻近的东海海域开展了一系列现场研究工作： A. 2008年12月5日-7日，实施了从长江口淡水端的冬季调查，分析项目包括表层温度、盐度、无机碳、溶解氧、营养盐和有机碳； B. 2008年12月23日-2009年12月29日，结合本单位戴民汉教授的研究项目，利用东方红2号在长江口外河口研究区域及邻近的东海海域进行冬季调查； C. 2009年4月5日-13日，租用渔船在长江口实施了一次综合调查（春季），调查项目包括盐度、总悬浮颗粒物、叶

4、绿素、浮游植物、有机碳、无机碳、碱度、营养盐、溶解氧、呼吸作用、硝化作用、表层温度、盐度、浊度、CO2分压、溶解氧饱和度、叶绿素荧光以及海洋光学相关参数等，观测涉及的环境梯度跨越从崇明岛以西的河口上游到盐度34的外海；D. 2009年5月15日-6月1日，搭载中科院海洋所的中国近海综合考察开放航次（春季，科学1号船），在长江口外河口研究区域及邻近的东海西侧海域进行春季调查；E. 2009年8月17日-28日，参加项目组织的现场研究航次（夏季），利用东方红2号在长江口外河口研究区域及邻近的东海海域进行夏季调查；F. 预计2009年12月20日-31日，参加项目组织的现场研究航次（冬季），利用东方

5、红2号在长江口外河口研究区域及邻近的东海海域进行冬季调查。该航次还将调查南海和南黄海，预计2010年2月1日全部现场工作结束。 目前年底之前航次的溶解氧、无机碳和营养盐样品已经全部测定完毕，为后续的生物地球化学机制分析奠定了基础。G另外，2009年3月、6月，由厦门大学王德利负责对珠江上游水文站博罗、石角、天河、高要等进行了调查，调查项目包括有机碳、无机碳、营养盐、溶氧、痕量金属等；2009年6月15-18日，课题组骨干王德利及王桂芝副教授联合了第三、六课题(贾国东研究组、高树基研究组、黄邦钦研究组、刘红斌研究组)，租用渔船对珠江口伶仃洋及周边水域进行了一次综合调查，主要参数有：Ra, 重金属

6、，浮游植物，悬浮颗粒物，无机碳，碱度等。（2）有机碳研究 2009年在对长江、黄河历史资料分析研究的基础上，制定了有机碳的研究方案，选定长江下游的大通水文站和黄河下游的利津水文站为固定采样点，与两地水文站工作人员合作进行为期一年（2009年）的月份观测采样，样品包括溶解有机碳（DOC）和颗粒有机碳（POC）。 2009年已完成黄河（利津）和长江（大通）12个月的POC及DOC样品采集。另外，2009年4月参加厦门大学翟惟东课题组对长江口区的现场采样调查；于2009年6月下旬和7月上旬分别完成对黄河口河口区的2次现场采样；参加7-8月项目组织的夏季航次，分别于南海北部和黄、东海区采集DOC和PO

7、C样品373个和246个；采集表层沉积物样品33个。 对有机碳研究，2009年的主要工作为现场采样，进展顺利。同时也完成了部分样品的实验室分析测定，包括：河流月份样品及河口区样品总颗粒物浓度（TSM）的测定；部分夏季航次样品TSM的测定；完成了长江、黄河月份样品及两个河口区样品DOC及POC的测定及部分夏季航次样品的DOC测定。同时，对黄河和长江不同季节POC进行了C-14测定，不同河流不同季节DOC的测定也已进行。（3）地下水研究 Ra在咸化的地下水中活度较高，而在海水中活度较低，因此被做为本项目地下水研究的示踪剂。在2009年，本研究组采样测定了Ra在珠江口沿岸、南海和东海的活度分布。具体

8、地说，2009年5月底，对珠江口沿岸的井水和珠江支流：东江、西江、北江进行了采样，测定其Ra的活度，以确定珠江口Ra的来源。2009年7-8月，参加了项目组织的夏季航次，在东海和南海北部80个站位采集了Ra的样品，进行了沉积物培养释放Ra的实验和Ra的吸附效率实验。目前，短寿命Ra同位素的测定基本完成，长寿命Ra同位素待测。二年度初步研究结果 在无机碳研究方面，已取得一些研究成果： （1） 发现2009年早春长江口的一次藻华及其对海-气CO2通量的影响2009年4月6日-13日，在长江口租用渔船开展了一次综合调查，调查项目包括盐度、总悬浮颗粒物、叶绿素、浮游植物、有机碳、无机碳、碱度、营养盐、

9、溶解氧、呼吸作用、硝化作用、表层温度、盐度、浊度、CO2分压、溶解氧饱和度、叶绿素荧光以及海洋光学相关参数等，观测涉及的环境梯度跨越从崇明岛以西的河口上游到盐度34的外海，成功观测到一次硅藻水华，及其造成的营养盐和无机碳消耗现象，CO2分压低达100 atm。根据大通站水文数据，长江3月份曾发生一次径流暴增事件，初步判断我们观测到的水华应该是该径流暴增事件输入的营养盐刺激引起。图6 2009年4月在长江口外河口观测到的部分数据 （2） 长江口北支的生物地球化学过程及其对长江口入海通量的潜在影响2009年4月的内河口调查正值枯季大潮，我们观测到一次明显的北支咸水入侵南支的事件，南支主流盐度一度高

10、达0.9。为了确证本次北支咸水入侵南支事件，我们请船老大择机越过拦门沙，成功进入北支西口青龙港，并观测到显著的高盐水（盐度最高达到15），以及高盐水中无机碳添加和氮营养盐添加的现象，而硅酸盐和磷酸盐则仍然呈现保守混合行为。长江口北支的生物地球化学过程及其对长江口入海通量的潜在影响值得进一步深入研究。 （3）2009年夏季航次资料的整理和初步分析通过对2009年航次资料的整理和初步分析，得到2009年春、夏季长江口水柱温、盐、无机碳和溶解氧的完整资料。下图显示2009年8月下旬长江口附近海域表层溶解氧饱和度和底层溶解氧（mg/L）的分布。这些第一手资料为后续的生物地球化学分析奠定了基础。 （4）

11、 长江口外河口研究区域Revelle系数的初步结果利用2007年4月-5月在长江口外河口研究区域及邻近的东海北部海域调查获得的温度、盐度、溶解氧、溶解无机碳、总碱度资料，首次计算得到表征东海海域化学缓冲能力的Revelle系数，在高盐端为9.8左右（图5）。这一结果虽然还尚未发表，但非常重要，已经在很多CO2分析中用到（例如Zhai and Dai, Marine Chemistry, 117: 2-10）。图5还表明，东海的Revelle系数小于相邻的黄海，这说明东海的化学缓冲能力还较强；但与1992年相比，东海的Revelle系数发生了明显改变，进一步的计算表明这种改变可通过大气CO2入侵

12、来解释。图5 根据2007年4-5月在长江口外河口及邻近的东海北部调查得到的化学缓冲系数随盐度的变化，以及与台湾陈镇东研究组1992年调查资料的比较。 另外，厦门大学王德利研究组在对珠江口现场研究中发现6月份珠江口出现低盐度现象，推测与流域5月下旬的径流暴增事件有关。6月中旬，课题组骨干王德利租用渔船对珠江口伶仃洋及周边水域进行了一次综合调查发现，珠江流域5月下旬的径流暴增事件显著地影响到整个珠江口，造成香港附近水域的表层水盐度仅为6，为我们历史调查资料中之最低。该调查与项目在7-8月组织的中国近海综合调查相结合，为深入研究珠江冲淡水及其对南海北部碳循环的影响提供了重要的实测资料。三 项目执行

13、过程中存在的问题及其对策根据课题一年来的运行情况结合出现的问题，厦门大学翟惟东课题组倾向于放弃利津、大通两个水文站对无机碳项目的委托采样工作，甚至完全放弃对黄河的无机碳研究工作。理由如下：1、委托采样质量很难保证；2、黄河的无机碳研究不是973项目所要求的工作内容；3、国内其他研究组（海大张龙军）近期已经发表若干关于黄河无机碳入海通量方面的研究论文，可以借鉴。 另外， 根据项目组织的夏季航次中的水样及沉积物采样情况，海洋所王旭晨有机碳研究组将调整原计划中对有机碳C-14方面的研究。四 下年度研究工作计划和进度安排无机碳研究将按原计划进行，不做变更，主要完成： (1) 原计划冬、春、夏三季调查已经完成； (2) 在春季（4月-5月）、夏季（6-8月）和秋季（9月-11月）进行2-3次现场调查（含参加项目组织的综合调查）； (3) 完成样品分析，进行初步的数据分析； (4) 撰写1-2篇研究论文向国际主流学术期刊投稿。有机碳研究将参加2009年12月-2010年1月的项目冬季航次的DOC和POC采样工作，进一步完成对样品的化学分析测定，希望中期评估前完成对前期数据的总结和论文写作。地下水研究将参加2009年12月-2010年1月的项目冬季航次，采样测定冬季东海和南海北部Ra的活度分布。完成样品测定分析，进行初步的数据分析，撰写1-2篇研究论文向国际主流学术期刊投稿。