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大气溶解有机碳湿沉降及其在海洋碳中和中的作用

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中国环境科学 2025年第2期45卷 606-618页

作者：邢建伟宋金明中国科学院海洋研究所中国科学院海洋生态与环境科学重点实验室山东青岛266000 青岛海洋科技中心海洋生态与环境科学功能实验室山东青岛266237 中国科学院大学北京100049 中国科学院海洋大科学研究中心山东青岛266000

本文系统总结了近几十年来国内外关于大气降水DOC的研究进展,主要包括以下3个方面:大气降水DOC的丰度与生物可利用性、降水DOC浓度和湿沉降通量的时空分布特征及其影响因素、DOC湿沉降的生态环境效应,并展望未来的发展方向.结果表明,降... 详细信息

本文系统总结了近几十年来国内外关于大气降水DOC的研究进展,主要包括以下3个方面:大气降水DOC的丰度与生物可利用性、降水DOC浓度和湿沉降通量的时空分布特征及其影响因素、DOC湿沉降的生态环境效应,并展望未来的发展方向.结果表明,降水DOC的化学组分异常复杂,以低分子量有机酸、氨基酸、尿素等为主,具有较高的生物可利用性;不同地区降水DOC的浓度和湿沉降通量具有显著的时空差异,主要受控于排放源、排放强度以及复杂的气象条件;大气中的DOC可影响气溶胶和降水的性质(酸雨),沉降至冰雪表面的DOC会加速冰川融化;同时,湿沉降带来的DOC输入可加富表层海水的有机碳水平,其中的活性DOC可促进海洋生态系统次级生产力的提高,而惰性成分则可贡献海洋惰性溶解有机碳库,有利于碳封存并增强海洋碳汇,助力“海洋负排放”和“碳中和”目标的实现.未来的研究应持续注重开发利用先进仪器设备开展降水DOC化学成分的精准量化识别,以更深刻地认识降水DOC的生物可利用性及惰性特征;同时,开发利用新型数值模拟技术以深入开展全球尺度不同性质降水DOC湿沉降通量及其时空异质性研究,并量化大气DOC的间接湿沉降通量,在此基础上重点阐明大气DOC湿沉降作为新型路径之一对提高全球海洋碳封存的潜力,以期深入认识大气沉降在全球碳循环和海洋“碳失汇”研究中的作用和地位.

关键词：溶解有机碳(DOC) 湿沉降生物可利用性海洋惰性溶解有机碳库 “双碳”目标

中国近海和海岸带的降水化学:特征、来源及生态效应

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中国环境科学 2025年

作者：徐兴建邢建伟宋金明袁华茂冯辰龙中国科学院海洋研究所中国科学院海洋生态与环境科学重点实验室山东科技大学安全与环境工程学院青岛海洋科技中心海洋生态与环境科学功能实验室中国科学院大学中国科学院海洋大科学研究中心

大气降水作为大气清除自身污染物质的主要方式，其化学特征不仅可以表征区域大气环境污染程度及其变化，还可用于评估湿沉降对地表和水域生态环境的影响.近几十年来，随着我国社会经济的迅猛发展，以滨海城市为代表的海岸带区域大气环... 详细信息

大气降水作为大气清除自身污染物质的主要方式，其化学特征不仅可以表征区域大气环境污染程度及其变化，还可用于评估湿沉降对地表和水域生态环境的影响.近几十年来，随着我国社会经济的迅猛发展，以滨海城市为代表的海岸带区域大气环境承受着巨大的压力，与之相邻的近海区域大气污染形势亦不容乐观，这将在降水化学特征上有何体现并如何进一步影响近海生态系统成为一个重要科学问题.为此，本文基于总结归纳近几十年来的相关研究，从降水pH和电导率、主要化学成分丰度和来源、营养成分湿沉降通量及其生态环境效应等方面系统探析了我国近海和海岸带大气降水化学的研究状况，并展望了未来研究趋势.结果表明:受北方地区沙尘/建筑扬尘带来的碱性离子中和效应以及较小降水量的影响，中国近海和海岸带降水pH和电导率大致呈现“北高南低”的现象;中国近海和海岸带降水主要化学成分以SO42-、NO3-、Ca2+、Cl-、NH4+占主导地位，酸雨类型主要为硫酸-硝酸混合型酸雨;中国近海四大海域降水常量离子湿沉降特征略有不同，除渤海外其他海域均以湿沉降为主，整体呈现出湿季＞干季的特征，其中黄海海域离子沉降通量最大;短时强降水的输入可影响海洋环境，输入营养盐的成分和比例不同会对海洋浮游生物群落结构产生一定影响.在海-陆-人类活动的复合影响之下，我国近海和海岸带大气降水呈现出有别于内陆的化学特征，并会对近海生态环境产生复杂而深远的影响.未来应立足陆海统筹这条主线，深入挖掘陆源大气污染物排放-降水化学成分-大气沉降-近海生态系统演变之间的内在影响和反馈机制，以更好地从大气沉降的视角深入探索人类活动与海洋生态系统演变之间的关系.

关键词：水溶性离子低分子有机酸湿沉降近海生态系统初级生产力源解析

基于深度学习方法使用海表面温度构建工业革命以来的印尼贯穿流流量序列

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海洋与湖沼 2025年第1期56卷 42-53页

作者：辛林超胡石建海洋动力环境观测与预报重点实验室中国科学院海洋环流与波动重点实验室中国科学院海洋研究所中国科学院大学海洋学院

印尼贯穿流连接热带太平洋和印度洋，对区域和全球气候系统至关重要，但在印尼贯穿流的长期变化研究中非常缺乏长时间序列。利用第六次国际耦合模式比较计划历史模拟数据对卷积神经网络深度学习模型进行训练和测试，基于海表面温度反演... 详细信息

印尼贯穿流连接热带太平洋和印度洋，对区域和全球气候系统至关重要，但在印尼贯穿流的长期变化研究中非常缺乏长时间序列。利用第六次国际耦合模式比较计划历史模拟数据对卷积神经网络深度学习模型进行训练和测试，基于海表面温度反演了印尼贯穿流的体积输运。结果表明，该模型反演的印尼贯穿流可再现其总方差的80%左右。进而结合数据，首次构建了1870～2023年长达154 a的印尼贯穿流流量时间序列。通过与潜标观测数据对比发现，反演结果与国际努沙登拉层化和输运计划(theinternationalNusantarastratificationandtransport,INSTANT)、印尼贯穿流监测项目(monitoring Indonesian throughflow, MITF)观测数据的相关系数分别为0.56与0.69，验证了该时间序列的可靠性。使用梯度加权类激活映射(gradient-weighted class activation mapping, Grad-CAM)与注意力机制研究了该模型中影响印尼贯穿流反演技巧的敏感性区域。

关键词：印尼贯穿流海洋环流海表面温度深度学习卷积神经网络

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高熵合金磨损性能及海洋腐蚀行为研究进展

中国有色金属学报 2025年

作者：王子豪付俊伟冯勇赵茂密中国科学院海洋研究所海洋关键材料重点实验室海洋环境腐蚀与生物污损重点实验室广西科学院广西海洋科学院广西近海海洋环境科学重点实验室

海洋工程设施及装备受到海浪的冲刷磨损，微生物以及海水中溶解物的腐蚀，会大大缩短其使用的年限。高熵合金突破了传统合金设计理念，其独特的多元素固溶体结构展现出优异的磨损性能、机械性能和耐腐蚀性，在海洋工程应用中具有巨大的... 详细信息

海洋工程设施及装备受到海浪的冲刷磨损，微生物以及海水中溶解物的腐蚀，会大大缩短其使用的年限。高熵合金突破了传统合金设计理念，其独特的多元素固溶体结构展现出优异的磨损性能、机械性能和耐腐蚀性，在海洋工程应用中具有巨大的潜力。本文综述了高熵合金的磨损性能以及在海洋环境中腐蚀行为的最新研究进展。首先介绍了高熵合金的基本特性，讨论了磨损性能及提高磨损性能的方法。随后分析了高熵合金在海洋环境中的腐蚀行为，简要讨论了合金元素对耐腐蚀性能的影响，特别关注了微生物腐蚀现象，介绍了海洋微生物对合金腐蚀的机理。最后，总结了当前高熵合金研究中存在的问题，提出了高熵合金在海洋工程中未来应用的发展方向。

关键词：高熵合金磨损性能耐腐蚀性海洋环境微生物腐蚀

氨基酸-铁纳米组装体的构筑及组装动力学研究

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高等学校化学学报 2025年第1期46卷 89-96页

作者：邹昊洋赵智彤王怀志杨佳臻丁建勋中国科学院长春应用化学研究所中国科学院生态环境高分子材料重点实验室长春130022

通过超分子相互作用构筑了以β-羟基氧化铁为结构基元的氨基酸-铁纳米组装体,并探究了其在不同温度下的组装动力学,明确了温度对其成核、生长及组装过程的影响.通过优化组装条件,制备了长度为179.1nm,宽度为36.1nm的梭形纳米组装体,其... 详细信息

通过超分子相互作用构筑了以β-羟基氧化铁为结构基元的氨基酸-铁纳米组装体,并探究了其在不同温度下的组装动力学,明确了温度对其成核、生长及组装过程的影响.通过优化组装条件,制备了长度为179.1nm,宽度为36.1nm的梭形纳米组装体,其中总铁(Fe)含量达到49.6%,络合Fe含量占32.1%.细胞实验结果表明,所制备的氨基酸-铁纳米组装体可以被人膀胱移行细胞癌T24细胞高效内吞,并显著抑制其增殖,半数最大抑制浓度(IC_(50))为163.8μg/mL,展现出优异的肿瘤治疗潜力,在纳米药物领域具有很广阔的研究前景.

关键词：氨基酸羟基氧化铁纳米组装体组装动力学生物医用材料

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人工智能海洋学研究的计量分析

海洋与湖沼 2025年第1期56卷 112-125页

作者：张灿影张斌冯志纲李晓峰中国科学院海洋研究所文献信息中心中国科学院海洋研究所海洋大数据中心中国科学院海洋环流与波动重点实验室海洋动力环境观测与预报重点实验室

海洋科学研究对于理解和保护我们的海洋环境、维持生物多样性、支持经济发展，并应对全球气候变化具有至关重要的作用。近年来，随着海洋监测范围的不断扩大，海洋数据的收集速度和量级呈指数级增长，这远远超出了传统科研方法的处理和... 详细信息

海洋科学研究对于理解和保护我们的海洋环境、维持生物多样性、支持经济发展，并应对全球气候变化具有至关重要的作用。近年来，随着海洋监测范围的不断扩大，海洋数据的收集速度和量级呈指数级增长，这远远超出了传统科研方法的处理和分析能力，给海洋动态变化的分析带来了挑战。同时，海洋数据的快速增长为人工智能(artificial intelligence,AI)提供了丰富的训练材料，为AI的应用提供了广阔的舞台，AI的引入可以有效地处理和分析这些海量数据，通过自动化的方式提高数据处理的效率和准确性，为海洋科学研究提供了全新的视角和方法。基于Web of Science数据库，采用文献计量方法与工具,分析了8 021篇(2024年4月20日为止)AI海洋学研究的整体态势,结果表明:(1) 2020年前后全球AI海洋学研究呈现出爆发式增长;(2) 2017年中国发文数量超过美国，成为AI海洋学研究领域发文最多的国家;(3)环境科学、地球科学和遥感是发表论文最多的3个学科领域;(4) AI技术在海洋生态环境监测、生物多样性评估、海洋和大气现象识别与预报等领域应用较多。尽管AI方法在海洋科学研究应用中表现良好，显示出巨大潜力，但仍存在局限性。未来建议制定统一的海洋数据标准和协议，鼓励跨学科的研究合作,以更有效地利用AI技术挖掘海洋数据的潜力，为海洋保护和管理提供更深入的洞察和解决方案。

关键词：人工智能海洋监测分类预报计量分析

海产物种体内微塑料的赋存、来源及其潜在人体健康风险

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科学通报 2025年第2期70卷 223-239页

作者：王建军王昊牟明杰赵雅婷闫志永李欣雨宋一乐刘卓苗赵建中国海洋大学近海环境污染控制研究所海洋环境与生态教育部重点实验室青岛266100 青岛海洋科技中心海洋生态与环境科学功能实验室青岛266071 寿光市海洋渔业发展中心潍坊262700

微塑料(microplastics,MPs)污染已成为全球备受关注的环境问题.目前,海洋环境已成为全球MPs污染的“汇”.海产物种可以通过多种途径从海洋环境中摄入MPs,其生长、繁殖和营养品质等必然会受到MPs污染的影响.海产品作为人类获取优质蛋白... 详细信息

微塑料(microplastics,MPs)污染已成为全球备受关注的环境问题.目前,海洋环境已成为全球MPs污染的“汇”.海产物种可以通过多种途径从海洋环境中摄入MPs,其生长、繁殖和营养品质等必然会受到MPs污染的影响.海产品作为人类获取优质蛋白的重要来源,摄食MPs污染的海产品可能对人类健康构成潜在威胁.因此,本文归纳总结了全球常见海产物种(如甲壳类、双壳贝类和鱼类等)体内MPs的赋存水平,并探讨了影响其污染水平的因素(如MPs形状、生物摄食方式和栖息地等).此外,明晰了海产物种中MPs的主要来源(陆源输入、船运排放、大气沉降和渔业活动),特别强调了渔业活动对海洋环境和海产物种MPs污染的重要贡献.同时,阐明了MPs对海产物种的生长发育、氧化应激、免疫反应和生殖能力等方面的毒性效应,及其对海产物种营养品质带来的负面影响;进一步归纳了海产物种中MPs污染对人体健康的潜在风险;最后,对海产物种中MPs的污染防治策略及其生态风险等方面的未来研究方向进行了建议和展望.本文有助于科学评估海产物种体内MPs可能引发的食品安全问题和人体健康风险.

关键词：海洋微塑料海产物种赋存毒性效应人体健康风险

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卡罗琳板块在穆绍海沟的拓展型俯冲起始

中国科学:地球科学 2025年第1期55卷 255-271页

作者：李春峰邓永康吴涛董冬冬张国良张佳政刘宇涛李亚清唐富贵章露露浙江大学海洋科学系舟山316021 崂山实验室海洋矿产资源实验室青岛266237 中国科学院海洋研究所中国科学院海洋地质与环境重点实验室青岛266071 中国科学院南海海洋研究所中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室广州510301 中国科学院软件研究所综合信息系统科技重点实验室北京100190

穆绍海沟获得的新地震成像证实,海洋板块边界的水平压缩作用在年轻且较弱的海洋板块内部可诱发形成海沟,并且年轻板块诞生后不久就开始向古老板块之下俯冲.虽然板块边界两侧存在显著的年龄差异和先存薄弱带,但在水平挤压和垂直重力牵引... 详细信息

穆绍海沟获得的新地震成像证实,海洋板块边界的水平压缩作用在年轻且较弱的海洋板块内部可诱发形成海沟,并且年轻板块诞生后不久就开始向古老板块之下俯冲.虽然板块边界两侧存在显著的年龄差异和先存薄弱带,但在水平挤压和垂直重力牵引的共同作用下,中生代太平洋板块依然难以挠曲.在经过长时间的海沟迁移之后,或经历初始挤压过渡到海沟俯冲发育的漫长过程之后,穆绍海沟北端的卡罗琳海板块才逐渐开始挠曲.两条平行地震剖面中,显著不同的海沟变形和沉积增生现象表明了穆绍海沟的俯冲迁移或显著的沿海沟的纵向不连续性,这可以用卡罗琳板块的逆时针旋转来解释从俯冲到非俯冲的快速转变.在俯冲启动前,微小的增生楔可能就已经形成,这表明穆绍海沟已经经历了强烈的压缩和隆起.目前穆绍海沟的地震活动相对平静,并且其东侧的莱拉海槽显示出伸展松弛,表明目前卡罗琳板块的旋转已经停止.

关键词：穆绍海沟俯冲起始地震反射卡罗琳板块

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森林冠层结构复杂性研究进展及展望

遥感学报 2025年第1期29卷 83-101页

作者：胡天宇刘小强吴晓永牛春跃苏艳军中国科学院植物研究所植被与环境变化国家重点实验室国家植物园中国科学院大学

森林冠层结构调控着植物与大气间的物质交换与能量流动，形成区域微气候影响生态系统过程与功能，准确刻画冠层结构对于森林生态系统碳汇研究具有重要意义。冠层结构复杂性是一种用于描述冠层内部枝干与叶片空间分布情况的综合参数，被... 详细信息

森林冠层结构调控着植物与大气间的物质交换与能量流动，形成区域微气候影响生态系统过程与功能，准确刻画冠层结构对于森林生态系统碳汇研究具有重要意义。冠层结构复杂性是一种用于描述冠层内部枝干与叶片空间分布情况的综合参数，被广泛应用于森林生态系统研究中。受限于传统地面调查方法，冠层结构复杂性只能采用树高和胸径等调查因子的统计值来表征，难以全面地刻画冠层复杂程度。随着激光雷达技术的快速发展，获取森林完整的三维结构信息成为了可能，也为全面、准确地表征冠层结构复杂性提供了新机遇。本文将厘清当前冠层结构复杂性定量化方法，重点阐述如何利用激光雷达技术表征冠层结构复杂性，综述了其在森林生态系统光、降水分配、微气候、生产力和稳定性等调控方面应用进展，并展望其在森林生态系统过程与功能研究中需要重点关注的问题与方向，以期推动中国生态遥感研究对森林冠层结构复杂性的关注，拓展近地面遥感技术在中国遥感科学和生态学研究中的应用。

关键词：生态遥感森林生态系统冠层结构光资源降水分配生产力微气候稳定性