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Distribution, burial fluxes and carbon sink effect of sedimentary organic carbon in the eastern China seas

Science China Earth Sciences 2024年第10期67卷 3062-3082页

作者： Xuefa SHI Bin WU Shuqing QIAO Zhengquan YAO Limin HU yazhi bai Shan HU Jie SHENG Yanguang LIU Shengfa LIU Kunshan WANG Jianjun ZOU Key Laboratory of Marine Geology and Metallogeny First Institute of Oceanography Ministry of Natural Resources Laboratory for Marine Geology Qingdao Marine Science and Technology Center Key Laboratory of Deep Sea Mineral Resources Development Shandong Province (Preparatory) Key Laboratory of Submarine Geosciences and Technology College of Marine Geosciences Ocean University of China

The ocean is the largest active carbon reservoir on Earth. Organic carbon（OC）, as the primary species of carbon sequestration in the ocean, plays an important role in the global carbon cycle through its deposition and burial. In this study,sedimentary OC data from 5796 stations, together with relevant geochemical and sedimentological parameters in the Bohai Sea,Yellow Sea, and East China Sea（BYES） were used to summarize and elucidate the distribution and burial patterns of sedimentary OC, and assess carbon sink effect of sedimentary OC burial. The results show that the OC content in the sediments of the BYES ranges from 0.00% to 2.12%, with an average content of 0.47%±0.26%. OC content is significantly correlated with finegrained sediments, with an average OC content in mud areas being 39% higher than that in non-mud areas. Modern OC buried in the BYES are mainly deposited in 7 major mud areas, with a total sedimentary OC burial flux of approximately 8.20 Mt C yr–*** them, the burial flux of biospheric OC is 6.92 Mt C yr–1, equivalent to the OC consumption amount of silicate weathering of the 9 major river basins in the eastern China. In its natural state, the annually sequestered OC in the sediments of the eastern China seas is equivalent to 25.37 Mt of atmospheric CO2, indicating a significant carbon sink effect. The distribution and burial of terrigenous OC in the BYES are mainly influenced by the large river inputs and complex marine hydrodynamic environment,while human activities such as dam construction have significantly altered the OC burial in these coastal mud areas.

关键词： Sedimentary organic carbon Burial flux Carbon sink effect Carbon cycle Eastern China seas

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太平洋富稀土深海沉积物标准物质研制

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岩矿测试 2024年第1期43卷 189-199页

作者：朱爱美石学法刘季花汪虹敏王小静白亚之崔菁菁自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 自然资源部海洋地质与成矿作用重点实验室山东青岛266061 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室山东青岛266237 山东省深海矿产资源开发重点实验室山东青岛266061

深海稀土被认为是继多金属结核、富钴结壳和多金属硫化物之后发现的第四种深海矿产资源,以富含中-重稀土元素为显著特征。中国目前深海沉积物标准物质数量较少,不成系列,而且现有海洋沉积物标准物质中稀土元素总量最高为475.9μg/g,远... 详细信息

深海稀土被认为是继多金属结核、富钴结壳和多金属硫化物之后发现的第四种深海矿产资源,以富含中-重稀土元素为显著特征。中国目前深海沉积物标准物质数量较少,不成系列,而且现有海洋沉积物标准物质中稀土元素总量最高为475.9μg/g,远未达到富稀土深海沉积物中的稀土元素总量(>1000μg/g)。目前国内外尚未有富稀土深海沉积物成分分析标准物质,为满足深海稀土资源勘查需要,本文报道了国家一级标准物质太平洋富稀土深海沉积物(GBW07590)研制过程。该标准物质候选物实物样品采集自4300m东南太平洋海底,经过自然风干、粉碎、混匀和灭活加工制备后,对沉积物成分进行均匀性和稳定性检验,各成分统计结果显示样品具有良好的均匀性和稳定性。国内外11家实验室采用多种分析方法对该标准物质的62种成分进行定值,确定各项成分的标准值和不确定度,稀土总量达到2103μg/g。该标准物质的研制进一步丰富了国内外深海沉积物标准物质品类,为科学研究、深海资源开发评价和地球化学分析测试等提供科技支撑。

关键词：富稀土深海沉积物标准物质定值不确定度

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髋臼前柱拉力螺钉内固定理想位置的数字化研究

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中国修复重建外科杂志 2021年第6期35卷 684-689页

作者：白雅致刘强山西医科大学太原030032 山西白求恩医院骨科太原030032

目的应用数字化技术寻找髋臼前柱拉力螺钉内固定的理想位置,并测量其相关参数,提高拉力螺钉植入的准确度。方法收集2019年1月—2020年1月CT扫描的133例266个半骨盆原始数据(男78例,女55例;年龄18~65岁,平均42岁),生成三维模型。根据骨... 详细信息

目的应用数字化技术寻找髋臼前柱拉力螺钉内固定的理想位置,并测量其相关参数,提高拉力螺钉植入的准确度。方法收集2019年1月—2020年1月CT扫描的133例266个半骨盆原始数据(男78例,女55例;年龄18~65岁,平均42岁),生成三维模型。根据骨性通道外周骨皮质与拉力螺钉的关系提出髋臼前柱拉力螺钉内固定理想位置的新标准,按照该标准进行模拟植钉。螺钉位于理想位置后测量以下指标:虚拟螺钉最大允许直径(达上述新标准的圆柱体直径,R)、长度(两侧入钉点中心的距离,L),逆行入钉点位置(入钉点与耻骨联合中点、耻骨结节的距离,分别为D1、D2)和顺行入钉点位置(入钉点与髂前上棘、坐骨大切迹的距离及与髋臼后上缘顶点的垂直距离,分别为D3、D4、D5);计算虚拟螺钉在理想位置的方向(螺钉与水平面、矢状面、冠状面的夹角,分别为∠β、∠γ、∠δ)。结果虚拟螺钉最大允许直径范围男性为5.70~14.10 mm,平均9.25 mm;女性为4.40~10.40 mm,平均7.29 mm。髋臼前柱拉力螺钉顺行植钉入钉点位于髋臼顶点外上方2.0~2.5 cm,与髂前上棘和坐骨大切迹距离几乎相等,约为5 cm;逆行植钉入钉点位于耻骨结节外下方2.5~3.0 cm。髋臼前柱螺钉位于理想位置时,男女性间除∠β、∠γ比较差异无统计学意义(P>0.05)外,其余各指标比较差异均有统计学意义(P0.05)外,其余各指标比较差异均有统计学意义(P<0.05)。结论髋臼前柱骨性通道中,全部男性可容纳直径<5.70 mm的螺钉、女性可容纳直径<4.40 mm的螺钉,男、女性的顺行或逆行植钉入钉点位置不同。使用数字化技术个性化测量适宜的螺钉参数,可提高髋臼前柱骨折拉力螺钉内固定的准确度和稳定性。

关键词：髋臼前柱拉力螺钉骨性通道理想位置数字化

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飞行人员能量消耗调查方法研究

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空军航空医学 2024年第1期41卷 17-19页

作者：郁丽琴王亚雯李峰王若永白霜陈海生白雅芝穆慧玲陈曦蒙钟阿婷杜鹏空军军医大学空军特色医学中心航空卫生保障与飞行安全研究室北京100142 传染病溯源预警与智能决策全国重点实验室中国疾病预防控制中心病毒病预防控制所北京102206 解放军95577部队医院曲靖655600 中国疾病预防控制中心营养与健康所北京100050

目的采用生活观察法和体动仪记录法测定飞行人员1 d能量消耗,为飞行人员能量代谢研究提供理论依据,同时探索飞行人员能量消耗监测新方法。方法采用生活观察法和体动仪记录法测定4个航空兵部队59名飞行人员1 d总能量消耗量,计算2种方法... 详细信息

目的采用生活观察法和体动仪记录法测定飞行人员1 d能量消耗,为飞行人员能量代谢研究提供理论依据,同时探索飞行人员能量消耗监测新方法。方法采用生活观察法和体动仪记录法测定4个航空兵部队59名飞行人员1 d总能量消耗量,计算2种方法测量结果的差异性和相关性。结果生活观察法和体动仪记录法测得飞行人员平均1 d总能量消耗量分别为(3102.1±372.4)kcal、(2957.8±422.2)kcal。2种方法测定飞行人员1 d总能量消耗量差异有统计学意义(t=3.170,P=0.002),二者具有较强相关性(r=0.619,P<0.001)。结论生活观察法和体动仪记录法测量结果之间具有较强相关性,可以考虑用体动仪记录法代替生活观察法测定飞行人员1 d能量消耗。

关键词：能量消耗生活观察法体动仪飞行人员

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应用平衡分配模型评价渤海湾和莱州湾沉积物重金属潜在生物毒性

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海洋学报 2015年第2期37卷 75-84页

作者：李力王小静白亚之孙翌刘季花国家海洋局第一海洋研究所山东青岛266061 青岛市城市排水监测站山东青岛266002

为探讨渤海沉积物中重金属的生物毒性,采集了渤海湾和莱州湾共72个站点的表层沉积物,测定了酸可挥发性硫化物(AVS)、同步萃取金属(SEM)、有机碳(TOC)等参数,应用平衡分配模型(EqP Model)评价了沉积物中重金属的潜在生物毒性。研究显示,... 详细信息

为探讨渤海沉积物中重金属的生物毒性,采集了渤海湾和莱州湾共72个站点的表层沉积物,测定了酸可挥发性硫化物(AVS)、同步萃取金属(SEM)、有机碳(TOC)等参数,应用平衡分配模型(EqP Model)评价了沉积物中重金属的潜在生物毒性。研究显示,有8个站点超过了EqP Model的毒性阈值,显示潜在生物毒性,而61%的站点应无生物毒性。本研究同时测定了沉积物的总含量,应用几种常用的沉积物质量基准进行了评价虽然有部分站点的Cu、Ni、Cr超过了基准值,但与渤海的背景值比较,这些基准值可能并不适用于评价渤海沉积物。研究显示,EqP Model可以更有效的评价沉积物中重金属的活性和生物毒性,尤其针对我国近岸海域的沉积物,TOC和AVS含量偏低而重金属生物毒性偏高的情况可能普遍存在,更应积极考虑应用EqP Model进行重金属生物毒性的评价。

关键词：酸可挥发性硫化物平衡分配模型重金属生物毒性渤海湾莱州湾

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北冰洋门捷列夫海岭富锰棕色层稀土元素组成特征与来源初步分析

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海洋学报 2020年第7期42卷 78-92页

作者：赵嵩董林森王湘芹吴东白亚之刘焱光自然资源部第一海洋研究所自然资源部海洋沉积与环境地质重点实验室山东青岛266061 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室山东青岛266237

北冰洋深海广泛分布的富锰棕色沉积层(棕色层)是海冰、洋流、物源供给等多种因素共同作用的结果,本文基于西北冰洋门捷列夫海岭ARC07-E25岩芯沉积物稀土元素与微量元素含量、颜色反射率参数、粗颗粒组分和无机碳含量的变化特征,对该类... 详细信息

北冰洋深海广泛分布的富锰棕色沉积层(棕色层)是海冰、洋流、物源供给等多种因素共同作用的结果,本文基于西北冰洋门捷列夫海岭ARC07-E25岩芯沉积物稀土元素与微量元素含量、颜色反射率参数、粗颗粒组分和无机碳含量的变化特征,对该类沉积层中稀土元素的组成特征、形成机制和物质来源进行了综合分析。结果显示,沉积物稀土元素总含量(ΣREE)在122.37×10^−6~231.94×10^−6之间变化,北美页岩标准化配分模式显示出轻微的中稀土(MREE)富集以及由La、Ce、Nd主导的较强的轻稀土(LREE)优势。沉积物中ΣREE随着粗组分颗粒(如冰筏碎屑)的增多而呈现降低趋势,表明门捷列夫海脊沉积物中的稀土元素主要富集在细粒沉积物中。根据ΣREE在沉积物中的变化特征将E25岩芯沉积物划分为4种地层,反映出了冰期/间冰期的气候转变过程中温暖条件下形成的棕色层与寒冷条件下形成的浅灰绿色沉积层(灰色层)的岩性旋回中稀土元素组成的差异,由于两种沉积层在形成时受到不同的底层水氧化还原环境的控制,导致了铈(Ce)元素在氧化水体中会由Ce3+氧化为Ce4+并发生沉降,而在还原水体中则由Ce4+还原为Ce3+发生溶解,这一特性使LREE含量产生较大波动,进而影响到ΣREE,使之趋于在代表氧化条件的棕色层中升高而在代表还原条件的灰色层中降低。R型因子分析和物质来源判别结果显示,E25岩芯沉积物中稀土元素与亲碎屑元素(Nb、U、Th)有较好的相关性,主要来源于东西伯利亚海和新西伯利亚群岛的近岸侵蚀物质以及勒拿河物质的输入。

关键词：稀土元素西北冰洋门捷列夫海岭富锰棕色沉积层氧化还原条件

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基于木质素示踪北极东西伯利亚陆架沉积有机碳的来源、输运与埋藏

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第四纪研究 2021年第3期41卷 752-765页

作者：叶君胡利民石学法姚鹏夏逸白亚之张钰莹自然资源部第一海洋研究所海洋地质与成矿作用重点实验室山东青岛266061 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室山东青岛266237 中国海洋大学海洋地球科学学院海底科学与探测技术教育部重点实验室山东青岛266100 中国海洋大学海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室山东青岛266100

在全球变暖和北极快速变化的背景下,北极陆架陆源有机碳的供应显著增加;受海冰和流域背景条件等因素的制约,前人对北极陆架沉积有机碳的研究主要集中在河口或近岸陆架区。文章基于2016年和2018年中俄北极联合科考航次获得的表层沉积物... 详细信息

在全球变暖和北极快速变化的背景下,北极陆架陆源有机碳的供应显著增加;受海冰和流域背景条件等因素的制约,前人对北极陆架沉积有机碳的研究主要集中在河口或近岸陆架区。文章基于2016年和2018年中俄北极联合科考航次获得的表层沉积物样品资料,系统分析了东西伯利亚海和楚科奇海表层沉积物的比表面积(SSA)、粒度、有机碳(TOC)含量及其稳定同位素(δ^(13)C)和木质素等相关参数,研究了近海河口-陆架不同沉积环境有机碳的来源、输运和埋藏降解情况。研究发现东西伯利亚海东部和楚科奇海的沉积有机质总体以海源为主,东西伯利亚海西部陆架区以陆源输入为主(约60%);不同区域有机碳的沉积格局具有明显的空间异质性特征。相比之下,本研究中木质素降解参数(Ad/Al)s和(Ad/Al)v受植被组成、降解和浸出/吸附作用等因素综合影响,并未呈现明显的区域差异。受水动力分选、海冰、有机质降解和洋流等因素影响,有机碳的载荷(TOC/SSA)在输运过程中也呈不断下降的趋势。而3,5-Bd/V则呈现近岸低、远岸高的趋势,这说明在输运过程中土壤源有机质的降解程度不断变大;这类陆源有机碳向海输运过程中的"损失"将对于认识和评估变暖背景下北极近海冻土碳的释放与归宿及其气候环境效应具有重要意义。

关键词：北极沉积有机碳木质素来源降解输运

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中、西太平洋海山富钴结壳碲元素地球化学特征及其资源潜力

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海洋学报 2023年第6期45卷 109-121页

作者：张辉刘季花高晶晶崔迎春张颖白亚之何连花自然资源部第一海洋研究所海洋地质与成矿作用自然资源部重点实验室山东青岛266061 崂山实验室海洋地质过程与环境功能实验室山东青岛266061

根据太平洋海山群(中太平洋海山群、莱恩海山链)和西太平洋海山群(麦哲伦海山群、马尔库斯维克海山群、马绍尔海山群)5个海山群14座海山的185个富钴结壳样品的碲元素分析测试,研究了其组成特征、空间分布规律、赋存相态及资源潜力。结... 详细信息

根据太平洋海山群(中太平洋海山群、莱恩海山链)和西太平洋海山群(麦哲伦海山群、马尔库斯维克海山群、马绍尔海山群)5个海山群14座海山的185个富钴结壳样品的碲元素分析测试,研究了其组成特征、空间分布规律、赋存相态及资源潜力。结果表明,研究区富钴结壳中碲元素质量分数的变化范围为17.8~145.2μg/g,平均值为47.4μg/g;各海山群碲元素的含量范围及区域富集程度存在较大差异,富集程度由高到低依次为麦哲伦海山群、马绍尔海山群、马尔库斯维克海山群、中太平洋海山群和莱恩海山链,区域上呈现自西向东逐渐降低的趋势。碲元素含量与水深呈径向相同、纬向相反的趋势,说明碲元素的富集不仅与结壳在海水中的产出深度有关,还与经纬度、海山地形及区域成矿环境有关。淋滤结果显示碲元素主要富集在铁氧化物及残渣态中,富氧环境和生物作用磷酸盐化对碲的富集成矿起决定性作用。参照陆地伴生有用元素最低工业品位要求,中、西太平洋研究区域海山样品富钴结壳碲元素含量均达到了工业品位要求,具有潜在的开发价值。由富钴结壳储量估算,中、西太平洋富钴结壳中碲储量大于7.63万t,是海底碲资源的重要储备基地。

关键词：富钴结壳碲元素分布规律富集机制资源潜力中、西太平洋

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泰国湾百年来有机碳埋藏记录及环境响应

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沉积学报 2022年第2期40卷 484-493页

作者：白亚之乔淑卿吴斌胡利民王楠范德江杨刚石学法中国海洋大学海洋地球科学学院海底科学与探测技术教育部重点实验室山东青岛266100 自然资源部第一海洋研究所海洋沉积与成矿作用重点实验室山东青岛266061 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室山东青岛266237

受热带季风气候和周边陆源输入的影响,低纬泰国湾海—陆相互作用强烈,是研究海洋沉积有机碳与陆源输入、海洋初级生产力等气候环境变化响应关系的理想区域。通过对泰国湾泥质区T43柱样中总有机碳(TOC)、总氮(TN)、稳定碳同位素(δ^(13)C... 详细信息

受热带季风气候和周边陆源输入的影响,低纬泰国湾海—陆相互作用强烈,是研究海洋沉积有机碳与陆源输入、海洋初级生产力等气候环境变化响应关系的理想区域。通过对泰国湾泥质区T43柱样中总有机碳(TOC)、总氮(TN)、稳定碳同位素(δ^(13)C)以及粒度等指标的分析,基于^(210)Pb建立的高分辨年代地层框架,重建了该区百年来有机碳的沉积记录,并初步探讨其对区域气候环境变化的响应。结果表明,该区沉积有机碳来源为海陆混合源,以海洋自生有机质为主。TOC的垂向分布与TN、δ^(13)C具有较好的一致性,说明有机碳和氮来源较一致,TOC含量随陆源有机质的增加而增加。δ^(13)C显示沉积柱底部有机质以海源贡献为主,随后陆源有机质的贡献逐渐增加。沉积通量以及陆源有机碳埋藏通量在1960年之后总体呈降低的趋势,这可能与周边流域建坝等人类活动导致的入海泥沙量减少有关;然而,自1980年以来,δ^(13)C显示出陆源有机碳贡献又明显增大,这可能与近些年来降雨的增强及沿岸侵蚀作用的加剧有关。

关键词：有机碳输入与来源沉积记录气候变化泰国湾

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北极拉普捷夫海夏、秋季颗粒有机碳的分布与来源

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海洋学报 2022年第7期44卷 58-70页

作者：夏逸胡利民黄元辉白亚之叶君范迪孟宪伟石学法自然资源部第一海洋研究所海洋地质与成矿作用重点实验室山东青岛266061 中国海洋大学海洋地球科学学院海底科学与探测技术教育部重点实验室山东青岛266100 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室山东青岛266237 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋同位素与地质年代测定平台山东青岛266237

随着全球变暖的加剧,北极陆架边缘海碳的源汇过程对全球碳循环的影响及其气候环境效应日益显著。拉普捷夫海作为北冰洋典型的陆架边缘海,在大河、海冰、海洋初级生产力及海岸侵蚀的影响下,该区沉积有机碳的来源、输运和埋藏等过程独具... 详细信息

随着全球变暖的加剧,北极陆架边缘海碳的源汇过程对全球碳循环的影响及其气候环境效应日益显著。拉普捷夫海作为北冰洋典型的陆架边缘海,在大河、海冰、海洋初级生产力及海岸侵蚀的影响下,该区沉积有机碳的来源、输运和埋藏等过程独具特色。本文基于2018年中俄第二次北极联合科考获得的悬浮颗粒物样品和水文资料,研究了夏末秋初拉普捷夫海颗粒有机碳的分布特征、来源及其影响因素。结果表明,颗粒有机碳(POC)的浓度位于35.27~1 185.58μg/L之间,平均为172.65μg/L。受河流输入、海岸侵蚀和海洋初级生产力的影响,表层POC浓度分布呈现近岸高、远岸低趋势;底层POC浓度分布主要受控于沉积再悬浮作用,高浓度POC出现在勒拿河三角洲的东部区域。总悬浮颗粒物浓度与POC浓度总体呈显著正相关,显示出其对POC空间分布的直接影响,且两者在底层中的相关性要高于表层,表明不同层位的POC可能存在来源差异。研究区POC的δ^(13)C值处于-31.03‰~-25.79‰之间,表层δ^(13)C值较底层明显偏负,且部分站位的δ^(13)C值甚至低于周边陆源有机碳的端元,这反映了可能除陆源输入的贡献外,近海浮游植物直接利用大量陆源有机质降解产生的溶解无机碳的过程也对该区域POC的供应和来源解析具有重要的影响。

关键词：北极拉普捷夫海颗粒有机碳总悬浮颗粒物来源陆源输入

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