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讲座14GEOTRACES国际合作研究计划简介

一、GEOTRACES国际合作研究计划概述

(1)GEOTRACES（全球海洋地球化学轨迹）是一个国际合作研究计划，旨在通过对全球海洋中微量元素和同位素的分布、通量和生物地球化学循环的监测，揭示这些元素在海洋环境中的行为和地球系统中的角色。该计划由国际海洋科学委员会（ICSO）和全球海洋科学界共同发起，旨在填补海洋地球化学研究的空白，促进全球海洋环境变化研究的深入。

(2)GEOTRACES计划通过在海洋中设置一系列长期和短期观测站点，收集大量的海洋样品，包括海水、沉积物、浮游生物和生物地球化学过程相关物质。这些样品的分析结果将有助于科学家了解海洋中微量元素的分布模式、来源、转化和归宿，以及它们对海洋生态系统和全球气候变化的影响。该计划自2012年启动以来，已经在全球范围内开展了大量的科学考察和研究工作。

(3)GEOTRACES的研究成果对于理解海洋环境变化具有重要意义。通过分析海洋中微量元素的时空分布，科学家能够追踪污染物的迁移路径，评估人类活动对海洋环境的影响，并为海洋资源的可持续利用提供科学依据。此外，GEOTRACES的研究成果也为全球气候变化的研究提供了重要的数据支持，有助于预测未来海洋环境的变化趋势，为全球环境保护和可持续发展提供科学指导。

二、研究计划的背景与目的

(1)随着全球化的深入发展，人类活动对地球环境的影响日益显著，尤其是海洋环境。海洋作为地球上最大的生态系统，其健康状态直接关系到地球生物多样性和全球气候变化。然而，由于海洋的广阔性和复杂性，长期以来，海洋地球化学的研究一直面临着数据缺乏和认识不足的挑战。为了全面了解海洋环境中微量元素的分布、通量和生物地球化学循环，GEOTRACES国际合作研究计划应运而生。

(2)GEOTRACES计划的背景在于，海洋中微量元素的分布和循环对于海洋生态系统、气候变化以及人类健康等方面具有深远影响。然而，这些微量元素的来源、转化和归宿等方面的研究却相对滞后。为了解决这一问题，GEOTRACES计划旨在通过全球范围内的合作，构建一个统一的海洋地球化学研究框架，系统地监测海洋中微量元素的时空分布，揭示其生物地球化学过程，为海洋环境变化的研究提供科学依据。

(3)GEOTRACES计划的目的主要有以下几个方面：一是通过全球性的合作，建立统一的海洋地球化学研究网络，提高海洋地球化学研究的效率和科学水平；二是系统地监测海洋中微量元素的分布、通量和生物地球化学循环，揭示这些元素在海洋生态系统中的重要作用；三是评估人类活动对海洋环境的影响，为海洋资源的可持续利用提供科学依据；四是促进全球气候变化研究，为应对气候变化提供决策支持。通过实现这些目标，GEOTRACES计划将为全球海洋科学研究和环境保护事业做出重要贡献。

三、研究方法与技术手段

(1)GEOTRACES研究计划采用了一系列先进的研究方法和技术手段，以实现对海洋中微量元素的精确监测和分析。其中包括深海采样、卫星遥感、海洋化学分析以及同位素示踪技术。例如，在2016年的GEOTRACES科学考察中，科学家在太平洋赤道区域部署了多个采样站，共采集了超过200个海水样品，通过对这些样品中的铅、镉、锌等微量元素进行精密分析，揭示了这些元素在海洋中的分布规律和生物地球化学循环。

(2)在数据收集方面，GEOTRACES计划利用了多种平台，包括海洋调查船、潜水和无人遥控潜水器（ROVs）、深海钻探等。例如，在2018年的南极洲GEOTRACES考察中，科学家利用ROVs在冰下600米深处采集了海水样品，这些样品的采集对于理解南极洲海洋环境中的微量元素循环具有重要意义。此外，GEOTRACES还利用了卫星遥感技术，对全球范围内的海洋环境进行监测，为研究提供了大量的空间数据。

(3)在实验室分析方面，GEOTRACES计划采用了多种先进的仪器和分析方法，如电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）、原子荧光光谱（AFS）、同位素比值质谱（IRMS）等。例如，在2019年的GEOTRACES考察中，科学家对采集到的海水样品中的铁、锰、铜等微量元素进行了ICP-MS分析，结果表明，这些元素在全球海洋中的分布与地球物理过程和生物地球化学循环密切相关。此外，通过同位素示踪技术，科学家能够追踪这些元素在海洋中的迁移路径，为海洋环境变化的研究提供了有力支持。

四、主要研究成果与应用

(1)GEOTRACES国际合作研究计划通过长期的数据收集和分析，取得了多项重要研究成果。其中，对海洋中微量元素的分布规律和生物地球化学循环的揭示尤为显著。例如，研究发现，海洋中的镉、铅等重金属元素主要来源于大气沉降和陆地径流，而海洋生物地球化学过程对这些元素的循环和分布起到了关键作用。这些