夏季极地海洋的~(210)Po-~(210)Pb不平衡

【摘要】本研究利用中国第28次南极科学考察和中国第5次北极科学考察航次获得的210Po、210Pb数据,研究了210Po、210Pb在极地海域的生物地球化学行为,揭示了南极半岛附近海域和白令海的颗粒动力学特征,计算出南极半岛附近海域及白令海颗粒有机碳的输出通量。南极半岛附近海域210Po的活度浓度为0.74～3.17Bq/m3,平均为1.91Bq/m3。溶解态2l0Po占总2l0Po的比例介于50%～99%之间,平均为91%,溶解态是研究海域210Po的主要存在形式。210Pb的活度浓度为1.40～5.08Bq/m3,平均为2.93Bq/m3。溶解态210Pb占总210Pb的比例平均为88%,是2l0Pb的主要存在形式。总2l0po活度浓度、210Po/210Pb活度比均呈现出深海区高于陆坡区的特征。由210Po-210Pb不平衡计算出南极半岛附近海域210Po、210Pb的清除、迁出通量及停留时间,陆坡区210Po的停留时间(平均为0.63a)明显小于深海区(平均为2.07a),证实陆坡区210Po的颗粒清除、迁出作用强于深海区。在南极半岛附近海域对应于冬季残留水的中层水体(100～500m)中,观察到总210Pb活度浓度的极大值,且其相对于226Ra呈平衡或过剩状态。这种独特现象的出现说明该区间水体存在210Pb的额外输入,而最有可能的来源是大气沉降输入的210Pb。在南半球冬季期间,大气沉降可将210Pb输送至海水或海冰表面,并通过强烈的水体混合作用影响到较深水体,导致夏季观测到的冬季残留水具有高210Pb活度浓度和TPb/Ra≥1的特征。根据210Po-210Pb不平衡计算出南极半岛附近海域陆坡区D4-3站100m和411m界面POC的输出通量分别为0.73和11.01mmol/m2/d,深海区D4-9站500m和3393m界面POC的输出通量分别为39.29和65.64mmol/m2/d。POC输出通量都表现出随深度增加而增加的趋势,说明除上层颗粒沉降输出过程外,还存在其他影响颗粒有机物输出的过程。白令海、楚科奇海总210Po的活度浓度从低于检测限变化至2.58Bq/m3,平均值为0.56Bq/m3；总210Pb的活度浓度为0.37～3.68Bq/m3,平均值为1.15Bq/m3。总210po活度浓度表现为白令海陆坡区>白令海陆架区>楚科奇海陆架区的特征,而210Pb活度浓度表现为白令海陆坡区>白令海陆架区≈楚科奇海陆架区的特征。从溶解态占总态的比例看,210Po具有白令海陆坡区(75%)>白令海陆架区(47%)≈楚科奇海陆架区(50%)的特征,210Pb也表现为白令海陆坡区(67%)>白令海陆架区(56%)≈楚科奇海陆架区(56%)的特征。由210Po-210Pb不平衡计算出白令海、楚科奇海21Po、210Pb的清除、迁出通量及停留时间,结果显示,白令海陆坡区总210Po的停留时间(平均为1.42a)明显大于白令海陆架区(平均为0.24a),白令海陆坡区2loPb的停留时间(平均为41.05a)也明显大于陆架区(平均为6.64a),证实陆架区210Po、210Pb的颗粒清除、迁出作用强于陆坡区。因此,太平洋入流在由白令海陆坡区向白令海陆架区,进而输送至楚科奇陆架区的过程中,210Po、210Pb发生了强烈的清除、迁出作用,但比较而言,该输送过程中210Pb的清除、迁出作用不如210po来得强。在白令海北部陆架区,考虑了上层水体水平输送及下层水体沉积物再悬浮的影响后,根据210pb质量平衡方程获得的210pb输出通量显示,上层水体210Pb水平输送通量及其占21opb总输入通量的比例表现为从东、西两侧向中部海域减小的趋势,说明中部白令海陆架水水平输送210pb的通量较低,而西侧阿纳德尔水和东侧阿拉斯加沿岸流水平输送210Pb的通量较高,其中阿拉斯加沿岸流最高,进一步证明太平洋入流是楚科奇海210pb的一个额外的重要来源。下层水体210Pb的清除、迁出作用明显强于上层水体,可能反映出沉积物再悬浮加强了下层水体210pb的清除迁出作用。根据210Po-210Pb不平衡计算出白令海北部陆架区POC的输出通量为0.04～2.89mmol/m2/d,平均为1.38mmol/m2/d。部分站位出现上层水体POC输出通量小于下层水体POC输出通量的现象,说明沉积物再悬浮影响到陆架区颗粒有机物的输出过程。
【作者】刘萧；
【导师】陈敏；
【作者基本信息】厦门大学，海洋化学，2014，硕士
【关键词】210Po；210Pb；南极半岛附近海域；白令海；楚科奇海；

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