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検索閉じる黄沙能助长海洋的生态系统是果然吗?~把柄海水中的石英粒子推测黄沙向海洋的千里积通量~2023.09.29
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1. 发表重心通过将电镜阴极发光分析( SEM-CL )※1应用于海水中极少石英粒子的专有技艺,揭示了沙尘暴※2在西部北太平洋亚寒带的千里积通量※3和季节性。
据了解,海洋中浮游植物必需微量养分素“铁”的主要起头,有4成把握是通过沙尘等经由大气插足海洋上层的。
从数目上印证了黄沙对东谈主类生涯和健康的不利影响,在海洋中通过铁的供给,在因循西部·北太平洋的海洋生态系统中起着进军的作用。
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用語解説
※1 电子显微镜阴极发光分析( SEM-CL ) :期骗向固体物资映照电子束时,把柄固体中的结构颓势和杂质元素等放出的发光场所(阴极发光),用电子显微镜走访固体的电子情状的分析法。 ※2 黄沙:指在中国和蒙古的干燥区域,被强风卷起到大气中,通过偏西风向东下风区域运送的沙尘。 ※3 千里积通量:单元时辰单元面积的千里积量。
2. 摘记国立筹办开荒法东谈主海洋筹办开荒机构(理事长大和裕幸,以下称为“JAMSTEC”。 )地球环境部门地球上层系统筹办中心为了走访当今正在进行的多样环境变化对海洋生态系统的影响,从2005年开动在以不雅测点K2 (北纬47度,东经160度,图1 )为中心的西部北太平洋亚寒带进行大气海洋不雅测。 该中心的长岛佳菜副主任筹办员等与北海谈大学、广岛大学、九有大学的筹办者共同新开荒了对千里积在海洋上的黄沙通量进行定量评价的分析技艺,得胜地表现了黄沙在海洋上的千里积通量过甚季节性。 本筹办进一步走访了黄沙在海洋中千里积时,一部分矿物粒子向海水中熔化的“铁”(熔化铁※4 )的量是否多到足以影响西部北太平洋亚寒带海洋的基础分娩※5。 铁是浮游植物进行光和洽用的必需养分素,但在北太平洋亚寒带,由于海洋上层铁的不及,基础分娩受到甩掉。 另一方面,海洋的基础分娩通过二氧化碳的领受,起到了促进大气中二氧化碳的海洋领受的作用,因此黄沙的铁供给,有可能通过基础分娩,影响到本海域的二氧化碳领受量。 因此,以黄沙在海洋上的千里积通量为基础,贪图了黄沙提供给该海域上层的熔化铁的量。 驱散标明,在海洋基础分娩擢升的4-7月份,日均为0.9 ±0.3 µg m-2。 据悉,该量接近比年来行为本海域主要的铁供给源备受眷注的、从海洋中层向上层供给的熔化铁的量(本筹办推测:每天约2.2 µg m-2 )的一半,黄沙是仅次于海洋中层水的熔化铁的供给源。 行为通过大气向海洋的铁供给源,除了黄沙以外,还伴跟着化石燃料的点火流程等的东谈主为发源气溶胶传播※6广为东谈主知。 据推测,东谈主为发源气溶胶传播产生的熔化铁的供给量为黄沙的一半把握,其中包括黄沙产生的熔化铁在内的“通过大气供给熔化铁”的总量,承担着包括来自海洋中层的熔化铁供给在内的沿途铁供给的4成把握。 这个驱散意味着,一直被以为是对居住在东亚的东谈主们健康形成不良影响的“坏东西”的黄沙和东谈主为发源气溶胶传播,在海洋中通过铁的供给,对海洋基础分娩阐述了弘大的作用。 不错预感沙尘暴和东谈主为发源气溶胶传播将来的产生量·运送量的变化会更正西部北太平洋亚寒带的生态系统和这个海域的二氧化碳量·领受量,今后有必要眷注。 本驱散于9月29日(日本时辰)刊登在《Scientific Reports》上。 另外,本筹办获取了日本学术振兴会科学筹办费( JP19H05669、JP20H04329、JP20H04350JP20H04350 )的资助。
论文信息
标题 Asian dust deposition flux to the sub arctic Pacific estimated using single quartz particles 作家 长岛佳菜1、川上创1、杉江恒二1、藤木彻一1、西冈纯2、岩本洋子3、竹村俊彦4、宫川拓真1、竹谷文一1、野口真希1 所属 1 .海洋筹办开荒机构,2 .北海谈大学,3 .广岛大学,4 .九有大学 DOI 10.1038/s41598-023-41201-6 论文公开日 日本时辰2023年9月29日
用語解説
※4 熔化铁:指在水中熔化的铁。 浮游植物容易领受。 ※5 海洋的基础分娩:指浮游植物等藻类等的光和洽用,从含碳的无机物(主淌若二氧化碳)中产生有机物。 ※6 东谈主为发源气溶胶传播:由东谈主类行为排出,在大气中浮游的硫酸盐、硝酸盐等细微粒子。 有阐明称,东谈主为发源气溶胶传播中所含铁线路出在水中的高熔化率,行为海洋植物浮游生物期骗的铁的供给源阐述着进军的作用。(2019年5月2日既報)
3. 布景西部北太平洋是浮游植物等低级分娩者对二氧化碳的领受材干寰宇最大,且各海域渔获量高的丰富的海洋。 另外,由于属于中高纬度偏西风带,在其优势处有塔克拉玛干沙漠和戈壁沙漠等众多的沙漠区域,从这些沙漠区域每年多半排出的黄沙,在被风吹走数千公里后千里积在海洋上,会对海洋生态系统形成奈何的影响,永久以来备受眷注。其中,在北太平洋亚寒带,已知生物必需的微量养分盐铁的不及甩掉了海洋的基础分娩(举例Duce and Tindle,1991 ),黄沙的量可能规矩了基础分娩的量。 另外一方面,向该海域铁供给工序除了通过从千里积在海洋上的黄沙或东谈主为发源气溶胶传播等溶出的大气进行供予以外,还不错通过来自以鄂霍次克海为发源的富含铁的中层水的海洋中层的供给(举例,Nishioka et al, 2020 ),明确通过黄沙等大气的铁供给量占沿途铁供给的多猛进程,走访来知足气的铁供给是否会对该海域的基础分娩产生影响,对知道该海域的生态系统很进军。 然而,千里积在海里的黄沙量的实测难过,成为了掌抓来知足气的铁供给量时的控制。 为什么这样说呢?因为海水中除了黄沙粒子以外,还存在着来自附进陆地区域的火山喷发物、由洋流从远处运来的东西等多样各样的粒子,用以前的技艺无法区分这些粒子的发源,是以莫得径直的测定黄沙量的技艺。 因此,行为独自的尝试,本筹办眷注了黄沙的主要组成矿物石英,对海水中微量存在的石英粒子进行了SEM-CL分析,细目了石英的供给源。 其次,求出了起头于黄沙的石英量,推算了千里积在海里的黄沙通量。
4. 驱散本筹办得胜地揭示了(1)通过应用SEM-CL法的专恐怕期,从海洋不雅测中发现了黄沙在海洋上的千里积通量;(2)从数目上揭示了黄沙对西部北太平洋亚寒带海洋生态系统的影响。 (1)探明黄沙在海洋上的千里积量 如图1所示,向不雅测点K2运送的石英粒子的主要供给源不错是黄沙的主要发生源塔克拉玛干沙漠、戈壁沙漠等东亚地区,鄂霍次克海、白令海过甚附进的陆地,以及千岛群岛和阿留申列岛上多半存在的火山喷发物。
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菠菜网 9977123平台图1 .西部北太平洋亚寒带不雅测点K2及向该海域运送的石英颗粒的供应源候选地 (由地舆院舆图https://maps.gsi.go.jp/加工制成) 行为主要的供给源,不错考虑以塔克拉玛干沙漠和戈壁沙漠为代表的东亚沙漠地区、鄂霍次克海、白令海、阿留申列岛以及千岛群岛的火山。
因此,使用在这些供给源中获取的沙漠砂和海水过滤试样,分别对几十~几百个石英粒子进行了SEM-CL分析。 SEM-CL分析技艺的优点在于,如图2(A )所示,期骗石英的每个粒子的“偏差”( Nagashima et al .,2017 )。 一般来说,在使用多样元素的同位素比等的供给源推定法中,由于是把柄粒子群的“平均值”推定供给源,是以存在难以区分各个供给源并筹办其搀和比的问题。 因此,本筹办通过将SEM-CL分析中每个粒子的“偏差”应用于海水中的石英,使得区分存在多个石英粒子的供给源成为可能。 通过电子束映照获取的CL光谱※7 (图2(B ) )不错精辟分为线路以变质岩、深成岩、火山岩等为母岩的石英粒子的3个团簇※8 (图2(C ) )。 把柄岩石类型而表现出不同的CL光谱的事理是,关于每个岩石类型,石英晶体生成时的温度、冷却速率、生成后受到的热或压力环境不同,在石英晶体中会产生各样型特有的晶体结构的参差或杂质(举例,Götze et al .,2001 ) 贪图各供给源区域的石英粒子的集群组成( 3个集群的集合情况)后,发现把柄供给源的不同具有不同的集群组成,通过使用该组成不错识别供给源(图2(C ) )。 因此,在2003-2022年时期在各个季节引申的9个帆海(海洋地球筹办船“畴昔号”等)中,对从不雅测点K2水深10-20m网罗的石英粒子雷同进行SEM-CL分析,走访团簇组成,与供给源候补地的值进行比拟 驱散标明,运送到不雅测点K2的石英粒子漫步在贯串东亚沙漠地区和火山石英的线上,是它们的搀和(图2(C ) )。 期骗该驱散,通过减去来自火山的石英的孝顺,不错贪图出东亚沙漠地区发源的石英粒子数。
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图2 .通过单个石英颗粒的SEM-CL分析揣测供应源 ( a )期骗基于个别粒子分析的每个粒子的测定值的偏差的供给源推定的情势图。 把柄偏差的评价,不错细目供给源。 ( b ) SEM-CL诞生相片和分析的暗示图。 过滤器上的石英粒子(关于玄色的过滤器,看起来白色的是石英粒子)一粒粒地映照电子射线,获取粒子放出的CL光谱。 ( c )基于个别石英粒子CL光谱的不雅测点K2试样(◆象征)的团簇组成、和以东亚沙漠区域、白令海、鄂霍次克海、火山喷出物为代表的石英粒子的团簇组成(显露越接近三角形的各格外,各团簇的比例越多) 不雅测点K2的石英不错用东亚沙漠及火山起头石英的搀和来说明。
接着,以获取的沙漠为发源的海水中来自黄沙的石英粒子数为基础,贪图黄沙的千里积通量,走访其季节变动后,发现黄沙千里积通量在4-6月把握加多,然后慢慢减少(图3 )。 贪图每年的黄沙千里积通量,约为0.4 g m-2。 将该数值调度为人人气溶胶传播风景模子miroc-sprint ars ( model for inter disciplinary research on climate coupled with the spectral radiation-transport model for ars ) s ),通过不雅测估算的不雅测点K2黄沙千里积通量与数值模子驱散一致,印证了数值推行和基于不雅测的本筹办各自颓靡估算的可靠性之高(图3 )。
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图3 .不雅测点K2处黄沙千里积通量的估算驱散和季节变化 不雅测点K2的3个点的迁徙平均值(紫线)显露与水色条所示的用MIROC-SPRINTARS推定的黄沙千里积通量访佛的值、季节性。
游戏(2)沙尘暴对海洋生态系统的铁供应估算 把柄SEM-CL分析标明的黄沙千里积通量,考虑黄沙中铁的熔化度,贪图熔化铁的供给通量,可知在浮游植物分娩活跃的4-7月,每天供给0.9 ± 0.3 µg m-2的铁 在评估该量是多已经少时,掂量要领的是来自被以为是主要熔化铁供给源的海洋中层的熔化铁供给通量。 因此,把柄不雅测点K2的上层到深层的铁浓度漫步过甚季节变化,贪图了通过冬季搀和等从中层供给到上层的熔化铁的量。 驱散如图4所示,从中层向上层的熔化铁供给焊剂的共计每天约为2.2 µg m-2,黄沙的铁供给达到来自中层的铁的近一半。 另外,行为通过大气向海洋的铁供给源,加上有阐明线路提供了黄沙约一半的熔化铁的东谈主为发源气溶胶传播( Kurisu et al .,2021 )的孝顺,明确了通过大气供给熔化铁,占包括来自海洋中层的铁供给在内的熔化铁供给焊剂合座的约4成。
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图4 .西部北太平洋亚寒带的海洋环境(水温、搀和层深度)、海洋基础分娩、大气和海洋中层的铁供给量季节性暗示图
用語解説
※7 CL光谱:按波长理解阴极发光的发光,行为各波长的强度显露的。 ※8 集群:指把柄相似度阔别数据汇集时的集团。
5. 今后的瞻望沙尘暴在咱们的生涯中,对健康的危害和能见度差等负面身分备受眷注,但在海洋中,它成为生物进军的铁的供给源,本筹办从数目上证实了其有积极的一面。 跟着人人变暖,海洋的成层化※9的股东,不错预感从海洋中层提供给上层的铁的量会减少。 在这种情况下,不错预感到黄沙提供铁的进军性将会进一步擢升,而另一方面,把柄不雅测,黄沙在曩昔几十年间也跟着变暖而产生量减少( Wu et al .、 2018 :解说著作ref.https://www.jams tec.go.jp/j/pr/topics/column-2023 04 13-2/),就这样黄沙产生量连续减少,已经在某个地点转为加多,是掌抓西部北太平洋亚寒带基础分娩和二氧化碳领受材干畴昔的重要。贯串陆地、大气和大海的黄沙,今后也会仔细走访其复杂的举动,解开贴近咱们身边的风景变化。
用語解説
※9 海洋分层:海洋里面主要存在水温随深度从海面减少而形成的密度分层,具有使海水难以在高下方朝上搀和的作用。 密度成层发达,该作用被强化,这被称为成层化。 跟着人人变暖,海水上层的水温飞腾,不错预感成层化的进展。
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文件1
Duce, R. A. and Tindale, N. W. (1991) Chemistry and biology of iron and other trace metals. Limnol. Oceanogr. 36, 1715-1726.
文件2
博彩监督网站排行榜Götze, J. et al. (2001) Origin, spectral characteristics and practical applications of the cathodoluminescence (CL) of quartz—A review. Mineral Petrol. 71, 225–250.
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文件3
皇冠信用盘如何开户Kurisu, M. et. al. (2021) Contribution of combustion Fe in marine aerosols over the northwestern Pacific estimated by Fe stable isotope ratios. Atmos. Chem. Phys. 21, 16027–16050.
文件4
Nagashima, K. et al. (2017) Composition of Asian dust from cathodoluminescence spectral analysis of single quartz grains. Geology 45, 879–882.
文件5
Nishioka, J. et al. (2020) Subpolar marginal seas fuel the North Pacific through the intermediate water at the termination of the global ocean circulation. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 117, 12665–12673.
文件6
Wu, C. et al. (2018) Can climate models reproduce the decadal change of dust aerosol in East Asia? Geophysical Research Letters 45, 9953–9962.
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