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福岛以东放射性核素进入中国海关键途径的三维数值模拟研究

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原子能科学技术 2024年

作者：李宇轩赵昌杨德周许灵静中国科学院海洋研究所自然资源部第一海洋研究所海洋环境科学与数值模拟重点实验室

准确刻画放射性核素在海洋当中的扩散及输运过程是监测及预防的关键。利用北太平洋区域高分辨率海洋动力模式，结合被动示踪实验，模拟了福岛排放入海的放射性核素在5 a左右时间的分布情况。结果表明，放射性核素在排海后主要随黑潮延... 详细信息

准确刻画放射性核素在海洋当中的扩散及输运过程是监测及预防的关键。利用北太平洋区域高分辨率海洋动力模式，结合被动示踪实验，模拟了福岛排放入海的放射性核素在5 a左右时间的分布情况。结果表明，放射性核素在排海后主要随黑潮延伸体向东移动，但仍有部分放射性核素由于西南向回流、涡旋活动及模态水潜沉过程，向西南方向抵达中国海外缘。在中国近海与外海的物质交换通道中，放射性核素主要通过台湾以东最早进入中国东海，后经过吕宋海峡入侵南海，进而通过陆架环流输送到黄海与渤海中。研究结果系统地给出了放射性核素由北太平洋进入中国海的三维途径及动力机制，并表明高浓度的放射性核素在5 a时间内并未影响中国海域。

关键词：放射性核素海洋数值模式动力机制大洋-近海物质交换时间估计

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全球海岸带国家蓝碳资源价值与类型研究

应用海洋学学报 2024年第1期43卷 1-11页

作者：冯翠翠龚语嫣叶观琼曾江宁唐剑武方秦华杜建国浙江大学海洋学院浙江舟山316021 自然资源部第二海洋研究所、自然资源部海洋生态系统动力学重点实验室浙江杭州310012 华东师范大学河口海岸学国家重点实验室上海200241 厦门大学环境与生态学院福建厦门361102 自然资源部第三海洋研究所福建厦门361005

海岸带蓝碳生态系统已成为应对气候变化重要的基于自然的解决方案。本研究梳理了全球海岸带蓝碳生态系统的分布、碳封存量和封存价值,并根据经济、科技、蓝碳封存量三个指标对各海岸带国家和地区进行分类。海岸带蓝碳生态系统分布最广... 详细信息

海岸带蓝碳生态系统已成为应对气候变化重要的基于自然的解决方案。本研究梳理了全球海岸带蓝碳生态系统的分布、碳封存量和封存价值,并根据经济、科技、蓝碳封存量三个指标对各海岸带国家和地区进行分类。海岸带蓝碳生态系统分布最广的国家是澳大利亚、印度尼西亚、墨西哥和美国,而印度尼西亚、澳大利亚、马来西亚和巴西碳埋藏量最高。全球每年蓝碳埋藏价值在碳交易和碳税价格下分别为3.47×109美元和2.35×109美元。中国拥有丰富的海岸带蓝碳资源,生态系统面积排名第10,年封存量排名第21;然而蓝碳自然资源的赋存禀赋与现有碳价格体系下的价值匹配性较差,基于碳交易价格的中国海岸带蓝碳埋藏价值全球排名第27,基于碳税价格仅排名第39。碳价格低迷将会导致在国际蓝碳交易中处于劣势,中国后续应不断完善碳排放交易市场。中国具有在蓝碳研究以及修复投入与实践方面的优势,以及贝藻养殖、海洋牧场等特色蓝碳资源,可结合不同类型的蓝碳国家经济科技条件与自然条件制定多元合作策略。

关键词：海洋环境科学海岸带蓝碳生态系统碳达峰基于自然的解决方案国际合作

基于GOCI数据的江苏近海营养盐遥感反演研究

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海洋环境科学 2024年第5期43卷 766-775页

作者：陈一铭孙德勇王胜强何苗陈莹张海龙张悦南京信息工程大学海洋科学学院自然资源部空间海洋遥感与应用重点实验室自然资源部海岸带开发与保护重点实验室江苏省苏力环境科技有限责任公司

营养盐是水质参数评价的重要指标，其浓度和结构直接影响海洋的生物群落，因此近海营养盐浓度准确监测及时空分布研究对海洋水质监测和海洋生态环境保护具有重要意义。本文基于江苏近海9个航次数据集，采用BP(Back Propagation)神经网... 详细信息

营养盐是水质参数评价的重要指标，其浓度和结构直接影响海洋的生物群落，因此近海营养盐浓度准确监测及时空分布研究对海洋水质监测和海洋生态环境保护具有重要意义。本文基于江苏近海9个航次数据集，采用BP(Back Propagation)神经网络方法，输入包括GOCI卫星8波段遥感反射率数据及波段组合共14个模型参数，建立了无机氮及活性磷酸盐浓度反演模型。利用独立数据集对模型进行验证，结果表明模型精度良好。进一步将其应用于2011年至2020年的GOCI(Geostationary Ocean Color Imager)影像数据分析，获得了近10年江苏近海无机氮和活性磷酸盐浓度时空分布特征。研究显示，江苏海域营养盐呈现由近岸向外海递减的趋势，在外海呈现寡营养盐现象，且有明显的冬季高、夏季低的季节变化特征。此研究结果可为长期、便捷、大范围的水质监测研究提供方法支撑。

关键词：无机氮活性磷酸盐 GOCI BP神经网络

福建泉州湾红树林沉积物中化能自养细菌的分布特征及其驱动的潜在固碳过程

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应用海洋学学报 2024年

作者：袁庆王俊李雨霏王淑芳姜丽晶自然资源部第三海洋研究所海洋生物遗传资源重点实验室江苏省海洋生物产业技术协同创新中心自然资源部滨海盐沼湿地生态与资源重点实验室江苏海洋大学海洋科学与水产学院

为探究红树林沉积物中化能自养细菌介导的固碳过程，本研究采用高通量测序与定向培养技术研究了福建泉州湾红树林沉积物化能自养细菌的群落结构及其代谢特征。16S rRNA基因高通量测序结果表明，在红树林沉积物样品中，细菌以变形菌门中... 详细信息

为探究红树林沉积物中化能自养细菌介导的固碳过程，本研究采用高通量测序与定向培养技术研究了福建泉州湾红树林沉积物化能自养细菌的群落结构及其代谢特征。16S rRNA基因高通量测序结果表明，在红树林沉积物样品中，细菌以变形菌门中的弯曲菌纲和γ-变形菌纲丰度最高，最优势的菌属是硫卵菌属(Sulfurovum)和伍斯式菌属(Woeseia)。在不同位点、不同层位中菌群存在明显差异，临近入海口位点的沉积物中的菌群丰度与多样性明显高于近岸位点沉积物的。不同层位化能自养菌参与的潜在固碳过程不同，在沉积物上层(0～6cm)，硫微杆菌属(Thiomicrorhabdus)和热脱硫弧菌属(Thermodesulfovibrio)介导有氧的硫氧化固碳过程；在中层(6～12cm)，脱硫葱头状菌属(Desulfobulbus)、深海弯曲杆菌属(Mariprofundus)、盐单胞菌属(Halomonas)和水弧菌(Hydrogenovibrio)等通过硫歧化/硫酸盐还原、铁氧化或氢氧化获得能量固定CO2；在深层(12～18cm)，硫卵菌属(Sulfurovum)和硫单胞菌属(Sulfurimoans)氧化氢气或硫化物获得能量，耦合硝酸盐或单质硫进行碳固定。通过可培养方法分离获得13株化能自养细菌，其中菌株A-1、B-1、C-1、D-1这四株菌可能为潜在新种。随后生理生化特征证实菌株A-1、B-1和C-1可以利用硫代硫酸盐和S0等还原性物质为电子供体，O2、NO3-为电子受体获得能量进行CO2的固定。研究结果为探索红树林沉积物微生物参与的固碳过程提供了实验材料和理论参考。

关键词：海洋生物学红树林沉积物化能自养菌多样性硫氧化泉州湾

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浮筏式贻贝养殖设施阻流效应的数值模拟

水产学报 2024年

作者：谭益国钟威林军赵静上海海洋大学海洋牧场工程技术研究中心上海海洋大学自然资源部海洋生态监测与修复技术重点实验室上海海洋大学海洋科学与生态环境学院

为探究不同布设条件下浮筏式贻贝养殖设施的阻流效应，本研究采用计算流体力学方法（CFD）模拟了5种迎流角度、3种养殖间距下浮筏式贻贝养殖设施的流场效应。选取水体输运速度、输运通量、单串可滤水量对其阻流效应进行评价。结果显示... 详细信息

为探究不同布设条件下浮筏式贻贝养殖设施的阻流效应，本研究采用计算流体力学方法（CFD）模拟了5种迎流角度、3种养殖间距下浮筏式贻贝养殖设施的流场效应。选取水体输运速度、输运通量、单串可滤水量对其阻流效应进行评价。结果显示，在浮筏式养殖设施的影响下，养殖范围内较来流速度最高衰减程度达20.40%，垂向影响深度为6～7 m。养殖设施以0°角迎流时，阻流效应较小，而以45°及90°迎流时，养殖设施引起的水体输运通量减小幅度最大可达11.30%。当贝串养殖间距为0.80及0.70 m时，不同迎流角度条件下养殖设施阻流效应差异较小，而当养殖间距减小至0.60 m时，阻流效应更为显著。就水体输运能力而言，不同养殖间距下均表现为0°迎流条件下，中上层水体输运能力较强，30°与45°迎流角度下输运能力较弱；单串可滤水量的测算结果显示，15°迎流条件下，单串可滤水量较高。研究表明，0.7～0.8m是相对合理的养殖间距，养殖设施以15°迎流时可滤水量较佳且流速降幅较小，能保证后方贝串获取新鲜海水，综合以0～15°迎流最优。本研究可为滤食性贝类养殖设施布局优化、养殖容量测算等提供科学参考。

关键词：贻贝浮筏式养殖阻流效应迎流角度养殖间距可滤水量数值模拟

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北部湾北部海域大型底栖动物的群落结构特征

南方农业学报 2024年第2期55卷 299-310页

作者：穆文丹裴丽伊朱祖浩张丽贾仁明张秋丰自然资源部第四海洋研究所/自然资源部热带海洋生态系统与生物资源重点实验室/广西北部湾海洋资源环境与可持续发展重点实验室广西北海536000

【目的】探明北部湾北部海域大型底栖动物的物种组成、群落结构、多样性及其与环境因子的相关性,为北部湾北部海域生态监测、环境评价和大型底栖动物多样性保护提供数据支撑,也为北部湾北部海域海洋资源的可持续开发利用提供科学依据。... 详细信息

【目的】探明北部湾北部海域大型底栖动物的物种组成、群落结构、多样性及其与环境因子的相关性,为北部湾北部海域生态监测、环境评价和大型底栖动物多样性保护提供数据支撑,也为北部湾北部海域海洋资源的可持续开发利用提供科学依据。【方法】于2020年10—11月(秋季)和2021年4—5月(春季)对北部湾北部海域共20个调查站位进行大型底栖动物取样,统计底栖动物丰度、生物量、优势度(Y)和种类更替率,并计算Shannon-Wiener多样性指数(H')、Margalef丰富度指数(D)和Pielou均匀度指数(J'),通过相似性百分比分析(SIMPER)确定划分群落时的主要物种,以ABC曲线(丰度/生物量)分析大型底栖动物群落受干扰情况,并利用SPSS 24.0分析环境因子与大型底栖动物多样性(H'、J'和D)的Pearson相关性。【结果】春季调查共鉴定出50种大型底栖动物,隶属于9个门类,优势种有12种;秋季调查共鉴定出40种,隶属于5个门类,优势种有10种;春、秋两季大型底栖动物的共有优势种为光亮倍棘蛇尾、疣吻沙蚕和日本文昌鱼。春季大型底栖动物平均丰度为143.11 ind/m^(2),秋季为186.38 ind/m^(2);春季大型底栖动物平均生物量为18.92 g/m^(2),秋季为24.15 g/m^(2);春季大型底栖动物多样性明显高于秋季,具体表现为:春季H'(1.566)>秋季H'(1.126),春季J'(0.780)>秋季J'(0.613),春季D(0.694)>秋季D(0.548)。在春季,北部湾北部海域各站位的大型底栖动物群落结构可划分为五大类群,在秋季可划分为四大类群,两季均存在的特征种为光亮倍棘蛇尾和日本文昌鱼。Pearson相关分析结果表明:春季大型底栖动物的H'、J'和D与各环境因子均无显著相关性(P>0.05),结合ABC曲线分析可知北部湾北部海域春季大型底栖动物群落受到的干扰较小;在秋季,H'与溶解氧呈显著正相关(P部湾北部海域可能存在中度污染或干扰,尤其是秋季的生物群落结构稳定性较差;水温、溶解氧、磷酸盐、硝酸盐及溶解态无机氮等环境因子是影响秋季大型底栖动物群落的主要环境因子,即控制氮、磷输入是维持北部湾海域生态平衡的重要举措。

关键词：大型底栖动物群落结构生物多样性环境因子北部湾北部海域

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山东近海桡足类丰度和粒径结构的季节变化

海洋与湖沼 2024年第05期 1201-1212页

作者：王铄张小青臧文潇宋书群杨德周张芳中国科学院海洋研究所海洋生态与环境科学重点实验室青岛海洋科技中心海洋生态环境科学功能实验室中国科学院大学青岛大学附属中学中国科学院海洋研究所海洋环流与波动重点实验室

海洋桡足类为经济鱼类的重要饵料，直接影响着渔业资源及经济养殖生物的产出数量和质量。然而，目前关于山东近海桡足类生物量和空间分布的研究主要集中在胶州湾、莱州湾和荣成湾等典型海湾，对山东近海桡足类的系统研究未见报道。为了... 详细信息

海洋桡足类为经济鱼类的重要饵料，直接影响着渔业资源及经济养殖生物的产出数量和质量。然而，目前关于山东近海桡足类生物量和空间分布的研究主要集中在胶州湾、莱州湾和荣成湾等典型海湾，对山东近海桡足类的系统研究未见报道。为了解山东近海桡足类数量空间分布的季节动态，基于ZooScan图像技术分析了2022～2023年山东近海4个航次的浮游动物样品，研究了桡足类丰度、体积生物量、粒径组成和时空变化及其与环境因子间关系，并构建了标准化粒径谱以表征桡足类的相对粒径分布和能量传递效率。结果表明，春季(5月)、夏季(8月)山东近海桡足类丰度高于冬季(2月和12月)，丰度高值区主要集中在渤海测区。Spearman相关性检验结果显示，春季桡足类丰度与表层海水盐度呈显著负相关关系，夏季则与表层海水温度呈显著负相关关系。此外，春季桡足类标准化粒径谱截距最大、斜率最高，表征出春季近海桡足类的生产力水平、向更高营养级的能量传递效率皆高于夏、冬季。夏季桡足类标准化粒径谱截距与表层海水盐度呈显著正相关关系。该海域桡足类的数量动态变化可为渔业资源生产提供理论依据。

关键词：桡足类体积生物量粒径谱季节动态

DeeplabV3+中引入注意力机制的小面积溢油识别方法

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遥感信息 2024年第2期39卷 95-101页

作者：李翔王增利芮小平邹亚荣河海大学地球科学与工程学院南京211100 自然资源部国家卫星海洋应用中心北京100081 自然资源部空间海洋遥感与应用研究重点实验室北京100081

海面溢油危害大、分布广、时间空间不确定性大,对海洋溢油进行高精度识别与监测对全球生态环境的保护有着重要意义。针对传统卷积神经网络模型对小面积溢油分类不准确的问题,提出一种基于深度学习的SAR影像海上小面积溢油的高精度提取... 详细信息

海面溢油危害大、分布广、时间空间不确定性大,对海洋溢油进行高精度识别与监测对全球生态环境的保护有着重要意义。针对传统卷积神经网络模型对小面积溢油分类不准确的问题,提出一种基于深度学习的SAR影像海上小面积溢油的高精度提取方法。该方法以DeeplabV3+网络模型为基础,引入SE注意力机制来提高网络对海面上小面积溢油的分类精度。基于欧空局开源数据集Oil Spill Detection Dataset建立了海面溢油提取模型,训练得到的平均交并比为77.70%,平均像素精度为98.16%。通过目视对比模型预测图和对比两类精度指标,发现经过注意力机制优化后的DeeplabV3+网络模型明显优于原始网络模型,对小面积溢油监测的效果明显提升。

关键词：海洋溢油深度学习注意力机制 DeeplabV3+ SAR影像

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青藏高原盐湖反风化作用与关键元素循环

地球学报 2024年

作者：林勇杰郑绵平中国地质科学院矿产资源研究所自然资源部盐湖资源与环境重点实验室

盐湖环境中的反风化(reverseweathering,又称逆风化)是指逆向的化学风化作用,通常指盐湖内部自生黏土矿物或碳酸盐矿物的形成过程,是控制盐湖关键元素地球化学循环的重要机制。青藏高原是地球上关键的盐湖区,既是内陆生态系统重要的碳库... 详细信息

盐湖环境中的反风化(reverseweathering,又称逆风化)是指逆向的化学风化作用,通常指盐湖内部自生黏土矿物或碳酸盐矿物的形成过程,是控制盐湖关键元素地球化学循环的重要机制。青藏高原是地球上关键的盐湖区,既是内陆生态系统重要的碳库,又富含锂、钾、铷、铯等关键矿产资源。青藏高原盐湖的水化学类型多样,包括碳酸盐型、硫酸盐型和氯化物型,不同的水化学特征决定了盐类和黏土矿物的种类及其形成机制的差异。本文综述了盐湖环境中硅酸盐和碳酸盐反风化作用的研究进展,并探讨青藏高原盐湖反风化作用对关键元素地球化学循环的影响。青藏高原盐湖中自生黏土矿物的形成(如伊利石)是对盐湖卤水锂、钾、铷、铯等关键元素最重要的消耗机制;而碳酸盐的形成对关键金属元素消耗影响很小,除非形成含关键金属元素的独立矿物,如扎布耶石。自生黏土矿物和碳酸盐的形成均会显著影响湖泊的无机碳循环。目前,盐湖反风化作用的程度量化、控制因素解析和对关键元素损耗的影响程度是盐湖矿产资源研究的关键问题。当前非传统稳定同位素技术的快速发展为盐湖反风化研究提供了新机遇。青藏高原盐湖是反风化研究的天然模拟实验室,开展盐湖反风化研究不仅可以深入理解青藏高原盐湖的关键金属元素成矿作用及碳循环过程,而且有助于丰富反风化理论。

关键词：盐湖反风化作用关键元素循环碳循环青藏高原