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《自然资源部第三海洋研究所在滨海火电/核电厂热污染扩散影响因素研究方面取得新进展》

  • 来源专题：中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
  • 编译者： liguiju
  • 发布时间：2020-11-15

  • 近日，自然资源部第三海洋研究所海洋与海岸地质实验室黄发明课题组在滨海火电/核电厂（以下简称“滨海电厂”）热污染扩散影响因素研究方面取得新进展。该团队林杰博士等将研究结果以“Quantitative analysis of the factors influencing the dispersion of thermal pollution caused by coastal power plants”为题发表于《Water Research》（top期刊，IF=9.13）。

    我国核电厂和火电厂近1/5的装机容量布置在滨海区域，这些滨海电厂均采用海水作为冷却水的源和汇。研究表明火电厂的热效率约40%左右，核电厂的热效率约33%。因此存在大量的热量排入近岸海域，造成海水升温，进而影响其生态环境及水生生物的整个食物网。据不完全统计我国已运营的滨海电厂每年输入沿海海域的热量近9×1015KJ，可使3×1010m3冰川融化。

    目前，国内外对海水升温过程中主要影响因素的贡献缺乏系统性和定量化研究。本研究以中国沿海从北到南6个分布相对集中、装机容量较大且温排水表层排放的研究区为例，以环境流体介质质能守恒模型为基础，选取流速、水深、海岸地形因子、横向扩散系数和垂向扩散系数等5个影响因素，定量评估它们对温排水扩散范围的影响。通过定义热扩散能力系数，建立了操作简单的研究区选址综合评判标准。研究结果表明：（1）流速、海岸线地形和横向扩散系数与热扩散能力线性相关。（2）流速和海岸线地形仍然是贡献率一致且最大；（3）影响温排水热扩散能力以及扩散范围的是排水口附近的海岸地形条件，而非排放口所处的地理位置。（4）从热扩散能力和海洋生物的热敏感性的角度来看，在热排放热量相同的情况下，位于东海海域滨海电厂的热排放比位于南海海域滨海电厂的热排放对海洋生态的影响更小。（5）从热扩散影响的角度，为滨海电厂的规划、选址和平面布置建立了各影响因素的综合测算方法。

    针对2011年福岛核事故教训启示、我国核电厂分布以及生态用海要求等，近年来课题组开展了复杂环境下滨海核电厂建设海洋环境要素的适宜性以及沿海海域对滨海电厂热排放的生态响应机制等系列研究。研究成果分别发表于《Marine Pollution Bulletin》、《Water》等学术期刊，出版了《滨海核电厂建设海洋环境要素适宜性研究》专著。这些研究成果可为滨海核电厂规划、选址、设计、建设和运营提供决策参考和技术支撑，有助于滨海电厂安全高效发展和沿海海域对滨海电厂热排放海洋生态响应机制的研究。

    文章链接：

    https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135420310939

    https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0025326X18302285

    https://www.mdpi.com/2073-4441/11/12/2577

  • 原文来源：http://www.tio.org.cn/OWUP/html/kycg/20201110/1606.html
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    • 来源专题：中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者：liguiju
    • 发布时间：2023-02-13
    • 近日，自然资源部第三海洋研究所海气重点室、创新培育团队成员先后在国际地学期刊Global Biogeochemical Cycles（中国科学院地球科学一区top，IF6.50）和Limnology and Oceanography Letters（中国科学院海洋学一区，IF8.41）发表了题为《甲烷输运增强：从楚科奇海到北冰洋中心区》和《罗斯海（南大洋）夏季甲烷显著不饱和》的论文，首次提出了北极甲烷“自下而上”输运机制和南大洋高纬区甲烷不饱和的观点，对极区甲烷研究具有重要意义。 甲烷在百年尺度上的温室潜力是二氧化碳的28倍。极区是全球变化的放大器，量化极区非二氧化碳温室气体（如甲烷和氧化亚氮）的释放通量是气候变化研究的重要组成部分。国际上率先在上个世纪80年代开展了南、北极甲烷研究，提出了一系列极区甲烷生物地球化学的理论和观点，比国内相关研究领先至少20年。作为国内唯一进行极区海水非二氧化碳温室气体研究的课题组，通过在实验室建立方法和积累观测数据，先后开展了南、北极氧化亚氮和甲烷研究。该成果是课题组继极区氧化亚氮研究外的另一项重要进展。 北极边缘海因其富含永久冻土一直是国际甲烷研究的热点区域。通过现场数据，发现甲烷在楚科奇海的陆架和陆坡处具有显著高值。该部分甲烷可以通过上盐跃层的封存作用，在海流的携带下输送至北冰洋中心区。通过与历史数据的比对分析，发现“过剩甲烷”正在以0.1 nM每年的速度增长。同时，在大气和洋流强迫的作用下，太平洋入流水流量增强导致了该“过剩甲烷”从近岸海域向北冰洋更深处、更北面扩散。综合模型分析，提出了北极甲烷“自下而上”的输运机制，认为在海冰覆盖减少的情况下，正在增加的“过剩甲烷”浓度和持续增强的输送距离/速率将会引起更多的北冰洋甲烷释放到大气中。 南极是受人为活动相对较小的地区。由于海冰的覆盖，南极高纬度区域的非二氧化碳温室气体观测数据还相对匮乏。通过对南极罗斯海甲烷研究发现，海水中大部分甲烷处于不饱和状态（平均值82±20%），这主要与局地的水团混合和甲烷氧化作用有关。南极绕极流（ACC）是南大洋水团环流的重要组成部分，其影响的绕极深层水由于长期与大气隔绝而含有较低浓度的甲烷。在上升流、沿岸流等物理过程的作用下，低浓度的甲烷被卷携至罗斯海水柱中。由于缺乏其他来源，混合的罗斯海海水依然含有较低浓度的甲烷。海冰融化后，稀释作用进一步促进了表层海水甲烷低于大气平衡浓度的过程，由此造成了罗斯海向大气吸收甲烷的现象，表明南极高纬区（如罗斯海）在夏季可能是大气甲烷的汇区，这与世界上绝大部分海域（为大气甲烷源区）相反。 海洋大气化学与全球变化重点实验室、自然资源部第三海洋研究所创新培育团队成员叶旺旺助理研究员为第一作者，詹力扬研究员为第一通讯作者。其他主要合作单位为莫斯科大学、德国赫姆霍兹海洋研究所和海洋二所等。 论文链接： Ye W., Li Y., Wen J., Zhang J., Shakhova N., Liu J., Wu M., Semiletov I*., Zhan L*. Enhanced transport of dissolved methane from the Chukchi Sea to the central Arctic. Global Biogeochemical Cycles, 2023, 37(2): e2022GB007368. https://doi.org/10.1029/2022GB007368 Ye, W., Arévalo-Martínez, D.L., Li, Y., Wen, J., He, H., Zhang, J., Liu, J., Wu, M. and Zhan, L*. (2023), Significant methane undersaturation during austral summer in the Ross Sea (Southern Ocean). Limnology and Oceanography Letters https://doi.org/10.1002/lol2.10315
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  • 《自然资源部第三海洋研究所在全球变化因素对红树林生境空间格局的影响研究中取得新进展》
    • 来源专题：中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者：liguiju
    • 发布时间：2023-03-14
    • 近日，自然资源部第三海洋研究所海洋保护生态学团队在海平面上升和土地利用等全球变化因素对红树林生境空间格局的影响预测方面取得新进展，先后在Journal of Environmental Management（中国科学院环境科学与生态学一区Top，IF=8.91）和Forest Ecosystems（中国科学院农林科学一区Top，IF=4.27）发表题为“Mapping mangrove sustainability in the face of sea level rise and land use: A case study on Leizhou Peninsula, China”和“Prediction of the joint impacts of sea level rise and land development on distribution patterns of mangrove communities”的研究成果。 全球变化背景下，海平面上升和土地利用的变化会显著影响红树林生境的分布。因此从生境面积、生境质量、景观格局、保护效率四个方面提出了一套红树林生境可持续性评估方法，以定量探索双重压力对红树林生境的影响。研究发现，单一的海平面上升压力不会引发生境面积的下降，但双重压力的叠加会对红树林生境造成较大程度的挤压效应。雷州半岛的研究结果表明，红树林的生境面积将可能减少16.6%至56.2%。不同影响因素作用的方面有所差异，红树林生境质量对土地利用变化较敏感，而景观格局受海平面上升的影响较大，新增的红树林生境可能面临景观碎片化和连通性较低等问题。研究还发现，全球变化可能会造成现有保护效率的下降，红树林有迁移出现有保护区的趋势，预估保护效率将由当前情景的37%下降至未来情景的16.9%~29.5%。 此外，不同的红树林群落面临的威胁程度可能也是不同的，本研究从挤压效应和扩张潜力两方面来探索高低潮滩红树林对两种因素的应对潜力。在广西茅尾海的研究发现，当仅应对海平面上升时，高潮滩红树林比低潮滩红树林更能适应快速的海平面上升。而当土地利用与海平面上升共同作用时，由于陆向迁移屏障的存在，高潮滩红树林将面临低潮滩红树林扩张和陆侧土地开发利用的双重挤压。由于这种挤压效应，未来茅尾海高潮滩红树林的潜在生境最多将损失80.5%，而在扩张潜力方面，高潮滩红树林生境斑块的可扩张边界长度不足2km，在局部区域高潮滩红树林生境甚至可能消失。上述研究表明，在预测全球变化因素对红树林生境空间的影响时，仅考虑生境面积的变化可能是不够的，对生境质量、景观质量、群落多样性以及保护管理工作的影响也都值得予以关注。 总体来看，未来在全球变化情景下，红树林的保护和恢复仍然是一个复杂的问题，需要从多方面继续开展研究和探索。研究表明，及时改进当地土地利用模式和保护管理策略，选择性清理红树林迁移屏障，预留充足的红树林（尤其是高潮滩红树林）的陆向扩展空间，对维持红树林生境范围和群落多样性、增强红树林应对海平面上升的韧性等具有重要意义。 自然资源部第三海洋研究所海洋生态保护与修复重点实验室与汕头大学联合培养的2020级硕士研究生梁姗姗为上述成果的第一作者，胡文佳高级工程师和陈彬研究员为论文通讯作者，我所陈彬研究员和汕头大学刘文华教授为共同导师。研究得到国家科技部重点研发计划（2022YFF0802200）和国家自然科学基金（41906127、42076163）等项目的资助。 论文1链接：https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.116554 论文2链接：https://doi.org/10.1016/j.fecs.2023.100100
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