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南大洋普里兹湾基于^(234)Th/^(238)U不平衡法的poc输出通量研究

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海洋学报 2007年第4期29卷 69-76页

作者：何建华马豪陈立奇项宝强曾宪章尹明端曾文义国家海洋局海洋-大气化学与全球变化重点实验室国家海洋局第一海洋研究所海洋科学与数值模拟重点实验室山东青岛266061

中国第22次南极科学考察(2005年11月至2006年3月)期间,测定了南极普里兹湾海域5个站位的从表层至150 m水深的不同层位水样中溶解态和颗粒态234Th,238U的放射性比活度以及颗粒有机碳.利用234Th/238U在上层水体中的不平衡,计算了南极普里... 详细信息

中国第22次南极科学考察(2005年11月至2006年3月)期间,测定了南极普里兹湾海域5个站位的从表层至150 m水深的不同层位水样中溶解态和颗粒态234Th,238U的放射性比活度以及颗粒有机碳.利用234Th/238U在上层水体中的不平衡,计算了南极普里兹湾上层水体中234Th的平均停留时间和输出通量.结果显示,随着纬度的增加,上层水体中颗粒态和溶解态234Th的平均停留时间总体趋向减小,并在中纬度站位出现了最低值,分别为1~8和29~48 d,而颗粒态和溶解态234Th的输出通量则在中纬度站位出现了最大值,分别为21~38和26~39 dpm/(m3.d).运用箱型清除模式,利用两种不同的方法估算了各水柱中从真光层底部输出的poc通量,平均值分别达到104.7 mmol/(m2.d)(E法)和120.6 mmol/(m2.d)(B法),表明南极普里兹湾夏季存在很高的新生产力,它将会对该海域碳的生物泵过程产生重要作用.

关键词： ^234Th/^238U不平衡法 poc输出通量普里兹湾南大洋

东海水体中210Po/210Pb非平衡的季节变化及其对上层水体poc通量的示踪研究

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东海水体中210Po/210Pb非平衡的季节变化及其对上层水体POC通量的...

作者：苏锴骏华东师范大学

学位级别：硕士

本文通过春季(5月7日～19日),夏季(8月1日～30日),秋季(10月8日～11月7日)三个航次采集东海水体样品,利用210Po/210Pb的不平衡性分析东海陆架区水体中210po和210Pb的停留时间及二者的分馏因子等特性,并根据210po/210pb在水体中的不平衡... 详细信息

本文通过春季(5月7日～19日),夏季(8月1日～30日),秋季(10月8日～11月7日)三个航次采集东海水体样品,利用210Po/210Pb的不平衡性分析东海陆架区水体中210po和210Pb的停留时间及二者的分馏因子等特性,并根据210po/210pb在水体中的不平衡程度初步估算了东海颗粒有机碳向下输出通量。主要研究结论如下：1)春季东海陆架区表层水体中溶解态(D)、颗粒态(P)、总态(T)210Po的平均比活度分别为0.34±0.07、 0.42±0.19和0.76±0.18(n=34)Bqm-3。 D210Po的比活度随离岸距离的增加而增加,而P210Po和T210Po的比活度东南区域较高。D210Pb、p210pb和T210pb的平均比活度分别为0.77±0.06、0.79±0.02和1.57±0.07(n=34)Bq m-3。 D210Pb的比活度随离岸距离的增加而增加,P210Pb和T210Pb则反之。各相态210po/210pb)A.R.的平均值均小于1,即210Po相对于21oPb是亏损的。但由于受径流、海流、生物活动等多种因素影响,21opo/210pb)A.R.并没有明显的空间上的分布规律。2)春季东海表层水体中D210Po、p210po和T210Po的平均停留时间分别为0.49、0.36和0.65 a, D210Po的停留时间基本随离岸距离的增加而增加,而p210po则相反。D210pb、 p210pb和T21opb的平均停留时间分别为0.46、0.48和0.94 a。各相态210Pb的停留时间在整个研究区域分布较为均匀。两种核素溶解态的平均停留时间相当,而由于p210pb的清除作用,导致了P210Pb和T210Pb的平均停留时间相对于210Po较长。210po和210Pb的固液分配系数(Kd)平均值分别为4.72×105Lmg-1和3.10×l05Lmg-1.分馏因子α的结果介于0.04～8.43,平均值为2.00。分配系数(Kd)与悬浮颗粒物浓度TSM (mg L-1)成负相关关系。3)利用稳态模型计算夏季东海陆架边缘210po的平均清除速率为1.52 Bqm-3-1;平均迁出速率为2.92 Bqm-3 a-1.除个别层次外,清除和迁出速率均随水深的增加逐渐减小,随着深度的增加,T210Po/T210Pb)A.R.逐渐趋近于1。4)夏季东海真光层(60～80 m)向下输出的21oPo通量介于185-321 Bq m-2d-1,平均值为214 Bqm-2d-1。真光层向下输送的poc通量介于18.1-105 mg C m-2d-1之间,平均值为39.7mgC m-2d-1。真光层向下输送的PON通量介于15.6～46.7mgNm-2d-1之间,平均值为26.1mgN m-2d-1。结果表明,210po的向下输出通量与水深呈一定正相关关系。5)秋季东海陆架区PN断面水体中D210po、 p210po和T210Po的平均比活度分别为1.05±0.13、0.70±0.09和1.75±±0.16 Bq m-3,近底层D210Po的比活度基本离岸距离的增加而增大,P210Po和T2l0po则随水深的增加逐渐增大oD210Pb、P210Pb和T2lopb的平均活度分别为2.01±0.08、1.08±0.06和3.09±0.10 Bq m-3。 D210Pb的比活度随离岸距离的增加而增大,表层高于底层,p210Pb和T210Pb的比活度与D210pb类似。D210Po/D210Pb)A.R.随水深的增加而逐渐增大;P210Po/210Pb)A.R.则表现为研究区域中部高于近岸及外海,T210Po/T210Pb)A.R.与P210Po/P210Pb)A.R.类似。6)秋季东海陆架区PN断面水体中D210po、p210po和T210P6的平均停留时间分别为0.52、0.32和0.85 a。 D210Po的停留时间随水深的增大而逐渐增大,随离岸距离的增大而逐渐增大,p210po和T210po停留时间的空间分布与D210Po类似。水体向下输出210Po、 poc和PON的平均通量分别为149Bqm-2 a-1、 24.6 mg C m-2 d-1和26.7mgN m-2 d-1。整体而言,210Po向下输出通量近岸高于外海,poc和PON向下输出通量与210Po类似。7)东海大陆架海域中210Po和210Pb的比活度存在明显的季节变化。整体而言,各相态210Po的比活度秋季略高于夏季,春季明显偏低。T21oPb的比活度秋季与夏季相近,且高于春季。从停留时间上看,各相态210po的平均停留时间在不同季节均表现为溶解态高于颗粒态。由于采样站位及季节的不同,poc输出通量也略有不同,夏季略高于秋季。本文估算的东海水体poc输出通量(39.7和24.6 mg C m-2 d-1)位于全球其他海域的报道值范围内(8.4-354

关键词：东海 210Po 210Pb 210Po/210Pb非平衡 poc输出通量

南沙海域基于^234Th-^238U不平衡的颗粒态有机碳输出通量研究

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热带海洋学报 2008年第2期27卷 64-69页

作者：尹明端马豪何建华曾宪章曽文义国家海洋局海洋-大气化学与全球变化重点实验室国家海洋局第三海洋研究所福建厦门361005 清华大学工程物理系北京100084

利用234Th-238U不平衡方法研究南沙群岛海域春季真光层颗粒动力学性质,测定了4个站位水柱中颗粒态有机碳(poc)、溶解态及颗粒态234Th和238U的含量,讨论了各站位水柱中234Th/238U)A.R.的垂直分布。运用稳态箱式模型计算各站位不同水层中... 详细信息

利用234Th-238U不平衡方法研究南沙群岛海域春季真光层颗粒动力学性质,测定了4个站位水柱中颗粒态有机碳(poc)、溶解态及颗粒态234Th和238U的含量,讨论了各站位水柱中234Th/238U)A.R.的垂直分布。运用稳态箱式模型计算各站位不同水层中溶解态234Th相对于清除至颗粒物的平均停留时间和颗粒态234Th相对于迁出作用的平均停留时间。结合poc/234ThP比值,用两种方法估算出各站位的颗粒态有机碳输出通量分别为8.51—34.94和13.28—50.06mmol.(m2.d)-1。两种方法结果一致,说明234Th是表征poc循环的良好示踪剂。

关键词：南沙海域 ^234Th-^238 U不平衡 poc输出通量

厦门湾水体中颗粒有机碳的垂向输出通量:^(234)Th/^(238)U不平衡的应用

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海洋学报 2002年第2期24卷 66-76页

作者：陈敏黄奕普邱雨生厦门大学海洋系福建厦门361005

对厦门湾塔角附近海域某站位叶绿素 a、poc、初级生产力、234Th/238U不平衡进行的周日变化研究表明,poc含量介于14.4～34.6 mmol/m3之间,其中碎屑有机碳与活体有机碳所占份额分别为74％～92％和8％～26％.poc垂直分布呈现由表及底降低... 详细信息

对厦门湾塔角附近海域某站位叶绿素 a、poc、初级生产力、234Th/238U不平衡进行的周日变化研究表明,poc含量介于14.4～34.6 mmol/m3之间,其中碎屑有机碳与活体有机碳所占份额分别为74％～92％和8％～26％.poc垂直分布呈现由表及底降低的趋势,且白昼期间poc含量高于晚间,说明研究海域poc含量与生物过程具有密切联系.初级生产力水平在1d之中变化达5倍,垂直分布亦随深度增加而降低,与叶绿素a的变化相对应.短时间（2h）培养获得的初级生产力水平明显高于长时间培养（24 h）的结果,证实部分新固定的碳被优先呼吸排出.结合234Th/238U不平衡法获得的颗粒态234Th输出通量及输出界面颗粒物中的poc/PTh比值,可计算出真光层 poc的垂向输出通量为16.0mmol/（m2·d）,其中碎屑有机碳与活体有机碳贡献的数量分别为13.3和2.7mmol/（m2·d）.poc输出通量与初级生产力的比值（ThE比值）平均为0.31,真光层poc停留时间平均为11d.上述结果与Aksnes和Wassmann[1]的模型计算结果相吻合,但与其他大多数模型的结果仍存在一定的差异.

关键词：初级生产力 ^234Th/^238U不平衡 poc输出通量 ThE比值有机碳叶绿素a

南沙海域基于^(234)Th-^(238)U不平衡的颗粒态有机碳输出通量及其时间演化

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科学通报 2001年第9期46卷 762-766页

作者：蔡平河黄奕普陈敏刘广山邱雨生厦门大学海洋系厦门361005

测定了南沙海域一时间系列站ｔ１，ｔ２时刻（相距１２．３ｄ）水柱各相态２３４Ｔｈ比活度及相关的水化学要素．结果发现真光层中溶解态２３４Ｔｈ比活度随时间的推移而降低，颗粒态２３４Ｔｈ比活度随时间的推移而升高，总２３４... 详细信息

测定了南沙海域一时间系列站ｔ１，ｔ２时刻（相距１２．３ｄ）水柱各相态２３４Ｔｈ比活度及相关的水化学要素．结果发现真光层中溶解态２３４Ｔｈ比活度随时间的推移而降低，颗粒态２３４Ｔｈ比活度随时间的推移而升高，总２３４Ｔｈ比活度则几乎保持恒定，表明２３４Ｔｈ在溶解相与颗粒相两相间的快速转换．水柱总２３４Ｔｈ的垂直分布呈现“双亏损层”的分布模式．运用稳态不可逆清除模型估算出两个时间点上真光层的颗粒态有机碳（ＰＯＣ）输出通量，分别为４６．５和１３．１ｍｍｏｌＣ／ｍ２·ｄ．对ＰＯＣ输出通量的估算产生显著影响的不是２３４Ｔｈ清除模型而是真光层底部ＰＯＣ／２３４Ｔｈｐ值的选取．

关键词：南沙海域 ^234Th-^238U不平衡 poc输出通量时间演化海洋水化学颗粒态有机碳

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北冰洋:生物生产力的“沙漠”?

科学通报 2002年第9期47卷 707-710页

作者：陈敏黄奕普蔡平河杨伟锋刘广山邱雨生郭劳动厦门大学海洋系厦门361005 InternationalArctic Research Center University of AlaskaFairbanks

利用14C吸收法、3H吸收法、234Th/238U不平衡法和210Pbex测年法分别测定了北冰洋的初级生产力、细菌生产力、颗粒有机碳输出通量及沉积物有机碳埋藏速率.结果表明,北冰洋水柱积分生产力介于3.8～197.1mmolC/m2·d,高于早期的报道值,其... 详细信息

利用14C吸收法、3H吸收法、234Th/238U不平衡法和210Pbex测年法分别测定了北冰洋的初级生产力、细菌生产力、颗粒有机碳输出通量及沉积物有机碳埋藏速率.结果表明,北冰洋水柱积分生产力介于3.8～197.1mmolC/m2·d,高于早期的报道值,其中楚克奇陆架区初级生产力水平高于深海盆地.积分细菌生产力与初级生产力的比值大于0.5,表明在北冰洋寒冷的水体中细菌活动并未受到明显限制.由234Th/238U不平衡获得的234Th亏损程度、溶解态与颗粒态234Th停留时间、颗粒有机碳的输出通量均证实,北冰洋深海盆地仍存在一定的颗粒清除、迁出作用.夏季期间楚克奇陆架沉积物有机碳埋藏速率为25～35 mmol C/m2·d,占水柱初级生产力的 59％～82％,表明有机碳的输送与埋藏是非常高效的.上述证据均表明,至少在夏季期间,北冰洋并非生物生产力极其贫瘠的海洋“沙漠”,它存在相对活跃的海洋碳循环过程,重新评估北冰洋在全球碳循环中的作用显得更为重要.

关键词：初级生产力细菌生产力 poc输出通量有机碳埋藏速率同位素示踪全球碳循环北冰洋生物生产力

南海北部含碳颗粒类型、来源、时空分布特征及其控制因素研究

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南海北部含碳颗粒类型、来源、时空分布特征及其控制因素研究

作者：赵玥頔厦门大学

学位级别：硕士

海洋作为地表最大的碳储库之一,在吸收大气二氧化碳方面的作用至关重要。海洋吸收大气二氧化碳的方式之一是生物泵,其运作效率的重要评估参数之一是表层海水颗粒有机碳(poc)的输出通量。迄今,其影响与控制因素尚有诸多不确定之处。我们... 详细信息

海洋作为地表最大的碳储库之一,在吸收大气二氧化碳方面的作用至关重要。海洋吸收大气二氧化碳的方式之一是生物泵,其运作效率的重要评估参数之一是表层海水颗粒有机碳(poc)的输出通量。迄今,其影响与控制因素尚有诸多不确定之处。我们认为,查明海洋颗粒物类型、来源、时空分布特征及其控制因素,是厘清表层海水poc输出通量影响与控制因素的重要基础。有鉴于此,本研究采用单颗粒法,对南海北部2006、2007、2014以及2016年四个航次的20个表层海水颗粒物样品和两个垂直剖面的14个海水颗粒物样品进行了扫描电镜观察与能谱元素组成分析(SEM+EDS),获得如下重要科学认识:1、检出的海水颗粒物可以划分为以下七种类型,分别为:生物颗粒、硅酸盐颗粒、薄膜状颗粒、黑碳颗粒、硫酸钙颗粒、海盐颗粒和碳酸盐颗粒,平均而言,其占比分别为 24.94%、57.77%、7.83%、2.82%、2.77%、4.14%和 0.06%。其中,生物颗粒主要源于浮游植物的初级生产。硅酸盐颗粒主要源于陆源输入。薄膜状颗粒主要源于某些浮游植物表面有机质薄膜的脱落以及溶解有机质和/或无机胶体的聚合。黑碳颗粒主要源于人为燃烧活动。硫酸钙颗粒,或源于陆源输入,或源于残留于滤膜中海水的结晶。海盐颗粒主要源于残留于滤膜中海水的结晶。碳酸盐颗粒可能源于陆源输入,也可能是海洋自生。2、目前技术手段下获得的poc包含了含碳的生物颗粒、含碳的硅酸盐颗粒、含碳的薄膜状颗粒、黑碳颗粒、含碳的硫酸钙颗粒、含碳的海盐颗粒。平均而言,其在 poc 中的占比分别为 17.16%、39.11%、6.37%、2.82%、1.89%和 1.4%。3、有关poc输出的影响与控制因素,我们获得的认识包括:(1)浮游植物作用于表层海水的poc的输出,需要经历碎片化并降解自身有机质的过程,这意味着即时的浮游植物的初级生产、无论其生产力有多大,也不论其群落结构如何,对即时的表层海水poc输出没有有意义的贡献。(2)颗粒物中的有机质在沉降过程中发生了明显的降解,但在不同的海区,其降解程度显著不同。(3)南海北部可作为压舱物的颗粒主要包括生物颗粒、硅酸盐颗粒和部分硫酸钙颗粒。平均而言,其占比分别为24.94%、57.77%和2.77%。(4)海雪的形成机制可能包括浮游植物分泌物的粘合作用和薄膜状颗粒物对其他类型颗粒的聚集作用。

关键词：南海北部含碳颗粒 poc输出通量控制因素单颗粒法

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南海北部弱光层颗粒动力学

南海北部弱光层颗粒动力学

作者：吕冬伟厦门大学

学位级别：硕士

弱光层poc输出通量、有机颗粒的聚集、解聚集、再矿化过程的研究是目前海洋碳循环研究最为薄弱的环节之一,对此领域的深入研究有助于理解海洋生物泵的运作机制和对大气CO2水平的调控能力。最近二、三年来,弱光层颗粒动力过程的研究已引... 详细信息

弱光层poc输出通量、有机颗粒的聚集、解聚集、再矿化过程的研究是目前海洋碳循环研究最为薄弱的环节之一,对此领域的深入研究有助于理解海洋生物泵的运作机制和对大气CO2水平的调控能力。最近二、三年来,弱光层颗粒动力过程的研究已引起研究者的高度重视。本文采用大体积现场泵同时采集南海北部A1站位不同粒级的228Th、234Th及溶解态的228Th、234Th、228Ra。以小体积(4 L)MnO2共沉淀-β计数法测定海水中的总234Th活度(ATTh);用Go-Flo采水器采集6-10 L海水,继而过滤收集颗粒物质并以β计数法直接测定其234Th的活度(APTh);以α能谱测定化学分离纯化后的228Th;对228Ra则是采用测定其子体228Ac的β放射性方法。基于上述分析方法,借助234Th/238U和228Th/228Ra不平衡法,结合适当的物理模型研究南海北部弱光层的颗粒动力过程,并分别估算真光层和弱光层的poc输出通量。主要研究成果如下: 1.首次采用小体积海水(4 L)MnO2共沉淀-β计数测234Th法计算MnO2纤维柱对Th的吸附效率(简称直接测量法),用以校正目前普遍使用的A/B柱计算法(E=1-B/A)。结果表明,A/B柱计算法测得的吸附效率平均值为0.779±0.194,234Th法为0.491±0.099,前者高估了MnO2纤维柱对Th的吸附效率。 2.借助228Th/228Ra不平衡(并结合234Th)研究A1站位弱光层颗粒动力过程。冬、夏两季10-500 m水柱中小颗粒对溶解态Th的吸附速率k1分别介于1.1-5.7和-5.7-15.0

关键词：弱光层颗粒动力学 poc输出通量

长江口及邻近海域234Th/238U和210Po/210Pb不平衡特征及其示踪颗粒有机碳输出

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长江口及邻近海域234Th/238U和210Po/210Pb不平衡特征及其示踪颗...

作者：毕倩倩华东师范大学

学位级别：硕士

本文根据234Th/238U和21oPo/210Pb的不平衡性示踪东海颗粒有机碳从真光层向下输出的过程,主要研究结果包括以下内容： 1.长江口东海陆架： (1)21oPo和210Pb在上海地区大气沉降通量平均值分别为0.13Bq m-2d-1和0.76Bq m-2d-1。210Po/210P... 详细信息

本文根据234Th/238U和21oPo/210Pb的不平衡性示踪东海颗粒有机碳从真光层向下输出的过程,主要研究结果包括以下内容： 1.长江口东海陆架： (1)21oPo和210Pb在上海地区大气沉降通量平均值分别为0.13Bq m-2d-1和0.76Bq m-2d-1。210Po/210Pb介于0.05～0.36之间,平均值为0.19。210Pb和210Po沉降通量在春冬高于夏秋。冬季时,210pb和210Po沉降通量均与降雨量呈正相关关系,说明两者在冬季清除机制相似。 (2)长江下游徐六泾水体中210Po和210Pb主要以颗粒态形式存在,分别占总态的72%和67%。总态210po和210Pb的活度平均值分别为3.54Bq/m3和5.77Bq/m3,21oPo/21oPb分别介于0.08～0.75,平均值为0.27。 (3)东海表层水体中溶解态210po和210pb的比活度分别介于0.08～1.31Bq/m3和0.40～3.97Bq/m3,平均值分别为0.41Bq/m3和1.41Bq/m3,分别占总态中210Po和210Pb的比例为40.5%和74.6%。表层水体中颗粒态210po和210Pb的比活度介于0.16～0.98Bq/m3和0.18～2.11Bq/m3,平均值分别为0.43Bq/m3和0.61Bq/m3。东海陆架颗粒态和溶解态的21oPo在垂向分布上往往呈现镜像关系,这可能是210P0再矿化、释放的有力证据。 (4)通过箱式模型估算了长江口近海区210Po和210Pb的物质平衡,结果表明,210Pb最主要的贡献均是来自于大气沉降和长江输入,分别占84%和15.2%,主要的输出项是随颗粒物迁出和输送至东海陆架,分别占72.5%和24.4%;210po最主要的输入项是来自母体现场衰变和大气沉降,分别占65.2%和21.4%,最主要的输出项是随颗粒物迁出水体和输送至东海陆架,分别占54.1%和41%,而自身衰减的贡献非常低,可以忽略。 (5)通过一维稳态模型,利用水柱中210po/210pb的不平衡性算了东海陆架poc由真光层向下输送的通量,介于4.2～9.9mmol C m-2d-1之间,平均值为7.1mmol C m-2d-1。 2.东海陆架坡区域： (1)溶解态和颗粒态234Th比活度分别介于0.21～1.95dpm L-1和0.28～1.39dpmL-1。除表层外,234Th主要是以溶解态形式存在,在水柱中占44-87%。溶解态234Th活度随着水深增加而增加,总态(溶解态和颗粒态)234Th有类似的垂向分布特征,而颗粒态234Th垂向分布恰好与此相反。总体上说来,在研究三个站位的上层水体中,234Th相对于238U是缺损的。 (2)利用234Th/238U的不平衡性,通过一维稳态模型计算了234Th的清除和迁出速率,分别介于12.4～61.4dpm m-3d-1和3.8～21.8dpm m-3d-1,平均值分别为32.7dpm m-3d-1和10.2dpm m-3d-1.此外,溶解态和颗粒态234Th的停留时间分别介于3.4～158days和63.7～96.5days,平均值分别是62.9days和80.6days。同时粗略地估算了GJ、D9、G8站位真光层向下输送颗粒有机碳的通量分别为4.14、14.7和5.77mmol C m-2d-1,平均值为8.21mmol C m-2d-1。

关键词：上海东海 234Th 210Po 不平衡性 poc输出通量