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Current state of research on microplastics in the marine- atmosphere environment of the Arctic region

Advances in Polar Science 2023年第4期34卷 251-261页

作者： GONG Tianjiao XU Guojie CHEN Liqi zhang miming China Meteorological Administration Aerosol-Cloud and Precipitation Key Laboratory Nanjing University of Information Science&TechnologyNanjing 210044China Polar and Marine Research Institute College of Harbor and Coastal EngineeringJimei UniversityXiamen 361021China Key Laboratory of Global Change and Marine-Atmospheric Chemistry(GCMAC)of Ministry of Natural Resources(MNR) Third Institute of Oceanography(TIO)Xiamen 361005China

Microplastics,plastic particles smaller than 5 mm in size,are a growing source of environmental pollution.Microplastic pollution has been observed in situ in the remote Arctic,where it has been found in the land,sea,cryosphere,and atmosphere.This review summarizes the sample pretreatment techniques and analytical methods commonly used in microplastic research,as well as the pollution status of microplastics in the Arctic,their sources,and their effects on the environment.In the Arctic,the size distribution of microplastics is more inclined to small-scale aggregation,the shape of microplastics is mostly fibrous,with the proportion of fibers often accounting for more than 70%.There are marked differences among studies in terms of abundance and polymer composition,but polyester is generally dominant in seawater.Many microplastic particles are transported to the Arctic by ocean currents and rivers,but atmospheric transport and deposition are slowly being recognized as an important transport route.Sea ice is particularly important for the temporary storage,transport,and release of Arctic microplastics.The average storage of microplastics in sea ice was estimated to be approximately 6.1×108 items.Given their properties,microplastics can affect glacier melting,sea surface temperature changes,and even the carbon cycle.Urgent measures must be taken to improve research standards and overcome sampling difficulties in the Arctic region to achieve time continuity and large-scale distribution patterns of Arctic microplastics.

关键词： microplastics Arctic atmosphere environmental effects sea ice seawater snow

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Marine biogenic aerosols and their effects on aerosol-cloud interactions over the Southern Ocean:a review

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Advances in Polar Science 2021年第3期32卷 195-209页

作者： XU Yifan XU Guojie CHEN Liqi zhang miming Key Laboratory for Aerosol-Cloud-Precipitation of China Meteorological Administration Nanjing University of Information Science and TechnologyNanjing 210044China Key Laboratory of Global Change and Marine-Atmospheric Chemistry(GCMAC)of Ministry of Natural Resources(MNR) Third Institute of Oceanography(TIO)Xiamen 361005China

The Southern Ocean(SO)plays an important role in the global climate system.Changes in SO biogeochemistry and marine ecosystems may influence the distribution of atmospheric aerosols and clouds and impact the climate system.We reviewed current knowledge on the interactions between marine aerosols and clouds over the SO.We focused on marine primary and secondary organic aerosols and summarized their characteristics,processes and roles as cloud condensation nuclei and ice nuclei.We described in detail the interactions between the marine ecosystem,aerosols and clouds.We discussed marine productivity,formation of marine biogenic aerosols and interactions between aerosols,clouds and climate.We explored the impact of climate change on SO marine ecosystem productivity and aerosol-cloud-climate feedback.Marine biogenic aerosols could impact the radiation budget and oceanic low-level clouds over the SO.This study contributes towards an improved understanding of marine productivity,aerosol-cloud interactions and climate change in the SO.The SO may respond to climate change in varying degrees.More studies are urgently needed to support accurate forecasts of future changes in the SO.

关键词： Southern Ocean marine biogenic aerosols cloud condensation nuclei ice nuclei climate change

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Seasonal variations of sulfur aerosols at Zhongshan Station, East Antarctica

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Advances in Polar Science 2015年第3期26卷 189-195页

作者： zhang miming CHEN Liqi LIN Qi WANG Yanmin Key Laboratory of Global change and Marine-Atmospheric Chemistry SOA Third Institute of Oceanography State Oceanic Administration

Observations of atmospheric methane-sulfonic acid（MSA） and non-sea-salt sulfate（nss-SO4^2-） from December 2010 to November 2011 at Zhongshan Station are presented in this paper. MSA and nss-SO4^2- average concentrations were 24.2 ± 37.9 ng·m^-3（0.5-158.3 ng·m^-3） and 53.0 ± 82.6 ng·m^-3（not detected [n.d.]） - 395.4 ng·m^-3）, respectively. Strong seasonal variations of MSA and nss-SO4^2-, with maxima in austral summer and minima in winter, were examined. The high concentrations of sulfur compounds in December may be attributed the dimethyl sulfide（DMS） emissions from the marginal ice zone, when open water near the sampling site was important in impacting the sulfur species of January and February at Zhongshan Station. In austral winter, there was almost no phytoplanktonic activity in offshore waters, and atmospheric sulfur compounds likely had long-range transport sources.

关键词： MSA nss-SO4^2- seasonal variations East Antarctica Zhongshan Station

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南大洋大气有机胺分布及来源特征研究

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应用海洋学学报 2024年第2期43卷 315-323页

作者：杨航赵淑惠林奇王珊珊史军戴思颖张麋鸣许苏清颜金培自然资源部第三海洋研究所福建厦门361005 自然资源部海洋大气化学与全球变化重点实验室福建厦门361005 泰山学院旅游学院山东泰安271000

依托中国第36次南极科学考察,利用船载走航气溶胶及气体组分在线分析仪对南大洋大气中气态和颗粒态有机胺进行了在线观测。获得了南大洋开阔海域及普里兹湾大气中高分辨气态和颗粒态有机胺的组成及分布,并对其来源特征进行了分析。结果... 详细信息

依托中国第36次南极科学考察,利用船载走航气溶胶及气体组分在线分析仪对南大洋大气中气态和颗粒态有机胺进行了在线观测。获得了南大洋开阔海域及普里兹湾大气中高分辨气态和颗粒态有机胺的组成及分布,并对其来源特征进行了分析。结果表明:南大洋大气有机胺以气态三甲胺(TMA)和二甲胺(DMA)为主要存在形态,其均值分别为(104.0±285.2)、(3.5±6.0)ng/m^(3)。普里兹湾大气中有机胺的平均浓度显著高于南大洋开阔海域,气态TMA和DMA均值分别达到(289.0±396.6)、(5.6±16.1)ng/m^(3)。南大洋大气中气态TMA、DMA和氨气(NH_(3))在不同区域内均具有良好的线性关系,表明三者具有同源性。从来源分析,南大洋大气有机胺主要受到海洋生物活动的影响,但在海冰边缘区及南极近岸海域,企鹅等动物的生物活动会导致大气中有机胺的浓度显著升高。

关键词：海洋化学海洋气溶胶有机胺南大洋

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Seasonal variations in aerosol compositions at Great Wall Station in Antarctica

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Advances in Polar Science 2015年第3期26卷 196-202页

作者： zhang Yuanhui WANG Yanmin zhang miming CHEN Liqi LIN Qi YAN Jinpei LI Wei LIN Hongmei ZHAO Shuhui Key Laboratory of Global Change and Marine-Atmospheric Chemistry SOA Third Institute of OceanographyState Oceanic Administration

High volume aerosol samplers at Great Wall Station in Antarctica were used to collect 73 aerosol samples between January 2012 and November 2013. The main ions in these aerosol samples, Cl^-, NO3-, SO4^2-, Na＋, K＋, Ca2＋, Mg2＋, NH4＋, as well as methane sulfonic acid, were analyzed using ion chromatography. Trace metals in these samples, including Pb, Cu, Cd, V, Zn, Fe, and Al, were determined by inductively-coupled plasma mass spectrometry. Results showed that sea salt was the main component in aerosols at Great Wall Station. Most ions exhibited significant seasonal variations, with higher concentrations in summer and autumn than in winter and spring. Variations in ions and trace metals were related to several processes（or sources）, including sea salt emission, secondary aerosol formation, and anthropogenic pollution from both local and distant sources. The sources of ions and trace metals were identified using enrichment factor, correlation, and factor analyses. Clearly, Na＋, K＋, Ca2＋, and Mg2＋were from marine sources, while Cu, Pb, Zn, and Cd were from anthropogenic pollution, and Al and V were mainly from crustal sources.

关键词： Antarctica Great Wall Station aerosols ions trace metals sea salt seasonal variation pollution longrange transport

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Effect of air masses motion on the rapid change of aerosols in marine atmosphere

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Journal of Environmental Sciences 2019年第9期31卷 217-228页

作者： Jinpei Yan Qi Lin miming zhang Shuhui Zhao Liqi Chen Third Institute of Oceanography Ministry of Natural Resources Xiamen 361005 China Key Laboratory of Global Change and Marine-Atmospheric Chemistry Xiamen 361005 China

The impact of air masses motion on marine aerosol properties was investigated using an on-board single particle mass spectrometer(SPAMS) deployed for the determination of single particle size resolved chemical composition over Southeast China Sea. Two aerosol blooms(E1 and E2) were observed during the cruise. High average particle number count occurred in E1(7320), followed by E2(5850), which was more than 100–150 times of the average particle number count during normal periods. Particles were classified as four major sources, including continental source, shipping source, marine source, and transport source based on the mass spectral similarity. Transport source was identified as those particles with high particle number count occurred only during aerosol bloom period. Three sub-types of EC-Ca, OC-Ca, and Al-rich were classified as transport source.EC-Ca was the dominant particles of the transport source, accounting for more than 70%of the total particles in aerosol bloom events. A uni-modal size distribution in the size range of 0.1–2.0 μm was observed during normal period, while a bimodal distribution with a tiny mode(<0.3 μm) and a coarse mode between 0.4 and 0.6 μm was present during aerosol bloom. The variation of aerosol source is consistent with air masses back trajectories, for the reason that most of the long-range air trajectories are from the ocean,while short air trajectories originate in the continental regions, which means that air masses have a significant impact on the aerosol physical–chemical properties along their tracks.

关键词： Marine aerosol Chemical composition Source apportionment Air masses Single particle aerosol mass spectrometer(SPAMS)

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界面工程对低维锰氧化物超晶格中磁各向异性的调控

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Science China Materials 2022年第7期65卷 1902-1911页

作者：周国伟姬慧慧严志蔡米铭康鹏华张军鲁京迪张金星陈景升许小红 School of Chemistry and Materials Science of Shanxi Normal University&Key Laboratory of Magnetic Molecules and Magnetic Information Materials of Ministry of Education Linfen 041004China Research Institute of Materials Science of Shanxi Normal University&Collaborative Innovation Center for Shanxi Advanced Permanent Magnetic Materials and Technology Linfen 041004China Department of Materials Science and Engineering National University of SingaporeSingapore 117575Singapore Department of Physics Beijing Normal UniversityBeijing 100875China

低维系统磁各向异性的调控无论对于基础研究领域还是对于器件的工业化应用都有着重要的意义.La_(0.7)Sr_(0.3)MnO_(3)(LSMO)展现出的高居里温度以及铁磁半金属特性,吸引了大量的科研人员对其磁各向异性进行研究,但直到目前为止,关于低维... 详细信息

低维系统磁各向异性的调控无论对于基础研究领域还是对于器件的工业化应用都有着重要的意义.La_(0.7)Sr_(0.3)MnO_(3)(LSMO)展现出的高居里温度以及铁磁半金属特性,吸引了大量的科研人员对其磁各向异性进行研究,但直到目前为止,关于低维LSMO薄膜中磁各向异性与其电子结构之间的关系尚不明确.本文中,我们利用脉冲激光沉积系统制备了高质量、原子级平整的LSMO/SrMnO_(3)(SMO)超晶格.磁性及电输运实验结果表明,随着SMO厚度的增加,超晶格的磁性易轴由面内转向面外方向,并且在一定厚度时,超晶格的磁各向异性显示出特殊的四重对称性.X射线线性二色谱及第一性原理计算表明,超晶格中磁各向异性的变化与界面处轨道重构有关:随着SMO厚度的增加,超晶格中电子将由择优占据面内轨道转变为择优占据面外轨道.本实验提出了一种调控磁各向异性的新方法,为异质结中磁性质的控制及新现象的产生提供了新的研究思路.

关键词： perpendicular magnetic anisotropy magnetic measurement transport measurement interfacial engineering orbital reconstruction

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福建省贝藻类养殖碳汇及其潜力评估

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应用海洋学学报 2022年第1期41卷 53-59页

作者：张麋鸣颜金培叶旺旺张超高众勇徐长安李玉红张介霞赵淑惠孙恒詹力扬自然资源部海洋-大气化学与全球变化重点实验室海洋可持续发展研究中心海洋生物资源开发利用工程技术创新中心自然资源部第三海洋研究所福建厦门361005

海水贝藻类养殖碳汇是海洋渔业碳汇的重要组成,开展其碳汇研究对服务我国实现碳中和目标有积极的作用。福建省的海水养殖规模和产量居于全国前列,对其海水贝藻类养殖碳汇及潜力评估有重要的意义。本研究分析了2015至2020年度《中国渔业... 详细信息

海水贝藻类养殖碳汇是海洋渔业碳汇的重要组成,开展其碳汇研究对服务我国实现碳中和目标有积极的作用。福建省的海水养殖规模和产量居于全国前列,对其海水贝藻类养殖碳汇及潜力评估有重要的意义。本研究分析了2015至2020年度《中国渔业统计年鉴》海水贝藻类养殖数据,估算了2014年至2019年全国及福建省海水贝藻类养殖碳汇强度,并评估了福建省贝藻类养殖碳汇潜力。研究结果表明,福建省在全国贝藻类养殖碳汇强度占比较大,且逐年递增,在2019年估算的碳汇强度高达211.3万吨(占全国估算总值的31.16%)。与全国海水贝藻类碳汇增速17.3万吨/年相比,福建省的年增速数据(10.7万吨/年)表明福建省具有较强的海水贝藻类养殖碳汇潜力,并可带来可观的减排经济效益,为我国实现碳中和这一宏伟目标做出重要贡献。

关键词：海洋环境科学碳中和贝类藻类碳汇福建省

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贝藻类养殖碳汇核算与综合温室潜力评估研究进展

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应用海洋学学报 2022年第4期41卷 715-723页

作者：叶旺旺张麋鸣孙恒高众勇张介霞李玉红颜金培徐长安赵淑惠吴曼许苏清詹力扬自然资源部海洋大气化学全球变化重点实验室自然资源部第三海洋研究所福建厦门361005 自然资源部海洋生物资源开发利用工程技术创新中心自然资源部第三海洋研究所福建厦门361005

海水养殖可能是实现我国碳中和目标的有效途径之一。贝、藻类养殖是海水养殖的主要组成部分,可以通过碳移除(从海水中收获)、碳固定(形成贝壳)等方式成为有效的碳汇。因此,中国作为海水养殖大国,具有较大的碳汇潜力。然而,目前关于贝、... 详细信息

海水养殖可能是实现我国碳中和目标的有效途径之一。贝、藻类养殖是海水养殖的主要组成部分,可以通过碳移除(从海水中收获)、碳固定(形成贝壳)等方式成为有效的碳汇。因此,中国作为海水养殖大国,具有较大的碳汇潜力。然而,目前关于贝、藻类养殖过程中碳汇的计算、评估、监测等还没有统一的标准,对于其碳汇边界的定义(如储藏年限、周转周期等)也不清晰。本文阐述了典型贝、藻类养殖碳汇的潜力,认为碳汇的计算不仅仅要考虑储存碳,还要考虑养殖过程中由于呼吸等过程排放的碳;提出了贝、藻类养殖碳汇测算过程中存在的问题,认为目前常用的称重法等无法准确反应养殖系统的碳汇潜力;建议在未来养殖碳汇测算中首先明确碳汇边界问题(如使用长、短周期碳汇的概念)。最后,本文讨论了贝、藻类养殖生态系统综合温室效应评估的必要性,建议在碳汇核算过程中同时考虑非二氧化碳温室气体(如甲烷、氧化亚氮)的作用。

关键词：海洋化学贝、藻类养殖碳汇核算海气通量温室气体碳中和

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东南极夏季中山站邻近固定冰DMS、DMSP分布初探

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极地研究 2016年第2期28卷 211-218页

作者：张麋鸣陈立奇肖钲霖国家海洋局海洋大气化学全球变化重点实验室国家海洋局第三海洋研究所福建厦门361005

中国第30次南极科学考察期间,在中山站邻近固定冰区采集了两支海冰冰芯并首次分析其中的DMS、DMSP含量。结果表明,两支冰芯上层均含有较高浓度的DMSP+DMS,分别高达114.93及134.41 nmol·L-1。冰芯中DMS、DMSP+DMS浓度随深度的增加而递... 详细信息

中国第30次南极科学考察期间,在中山站邻近固定冰区采集了两支海冰冰芯并首次分析其中的DMS、DMSP含量。结果表明,两支冰芯上层均含有较高浓度的DMSP+DMS,分别高达114.93及134.41 nmol·L-1。冰芯中DMS、DMSP+DMS浓度随深度的增加而递减。两支冰芯顶部DMSP+DMS高值的成因不同,冰芯1主要受藻类活动影响而产生DMSP+DMS高值,冰芯2主要是由于雪层及薄冰层阻碍,致使DMS在冰芯顶部聚集产生DMS高值。因为海冰底部较高生物量的海冰融化进入水体,所观测的剩余海冰底部Chl a、DMSP+DMS值均较低。在海冰的融化过程中,卤道内的卤水可发生垂向运输,致使冰芯中Chl a、DMSP+DMS的垂直分布有所不同。冰芯的Chl a、DMSP+DMS总量分别为6.79和10.20、51.83和88.41μmol·m-2,与前人研究结果比较,在海冰融化过程中,海冰中Chl a、DMSP+DMS总量变化的总趋势是递减的。

关键词：海冰冰芯二甲基硫(DMS) 二甲基巯基丙酸(DMSP) 南极

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