南沙海域基于234Th-238U不平衡的颗粒态有机碳输出通量研究

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.     

234 Th示踪法测定北太平洋西北海域冬季真光层中颗粒态有机碳输出通量

讨论了1997年冬季在北太平洋西北海域7个站位的表层至200m水深水柱中溶解及颗粒态234Th,颗粒态有机碳(POC)、氮(PON)及叶绿素a浓度的垂直分布剖面.溶解态、颗粒态及总的234Th的放射性在真光层中显著低于母体238U的放射性,总的234Th放射性在水深大于100m时趋于平衡.利用234Th-238U在海洋表层海水中的放射性不平衡推导出了北太平洋西北海域冬季真光层海水中234Th的平均停留时间和输出通量以及颗粒态有机碳和有机氮的输出通量.在亚北极环流区溶解态234Th的停留时间为40~50d,而在黑潮-亲潮共同影响区为20d左右.颗粒态有机碳和有机氮从真光层的输出通量范围分别为3.8~8.2和0.50~0.98mmol/(m2·d),西部海区高于东部海区,南部海区高于北部海区.在黑潮-亲潮共同影响区较高的颗粒态有机碳输出通量表明光照量及陆源营养盐物质的提供是两个决定生产力的主要因素.叶绿素a的水深分布和POC/PON的值同Redfield的比值的一致性表明这个海区的冬季颗粒物主要由浮游植物构成.北太平洋西北海域在冬季的颗粒有机碳输出通量可高于世界大洋一些海区春、夏季的颗粒有机碳输出通量.     

不同潮时对厦门湾水体中234Th/238U不平衡的影响

厦门海水体中^234Th/^238U不平衡的时间序列数据表明，无论是溶解态、颗粒态^234Th还是总^234Th,相对于母体^238U均严重亏损，呈现出与开阔大洋水明显不同的特征。溶解态、颗粒态^234Th的停留时间介于0．5－41d之间，其中低潮时停留时间比高潮时小2－4倍，证实近岸海域具有强烈的清除、迁出作用，且潮汐变化对海域颗粒动力学特征有重要影响。^234Th停留时间与总悬浮颗粒物浓度（TSM）、Ch1.α的关系则表明，近岸海域元素的清除、迁出作用主要受陆源颗粒物输送的影响，与生物活动关系并不密切。此外，非稳态与稳态清除模型结果的对比证明，稳态模型对于具有强烈清除、迁出作用的近岸海域是适用的。     

南大洋普里兹湾基于234Th/238U不平衡法的POC输出通量研究

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.     

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

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.     

厦门湾水体中颗粒有机碳的垂向输出通量:234Th/238U不平衡的应用

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/P_Th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.     

真光层的颗粒动力学：Ⅵ.南海东北部海域上层水体颗粒动力学的示踪研究

利用＾２３４Ｔｈ－＾２３８Ｕ不平衡研究南海东北部海域３个站位层水体中的颗粒动力学性质，测定了不柱中溶解态及颗粒态＾２３４Ｔｈ的比活率，具体讨论各相中＾２３４Ｔｈ／＾２３４Ｕ）Ａ．Ｒ。（放射性活度比）比值的垂直分布情况及其与水化学要素间的关系。     

不同潮时对厦门湾水体中234Th/238U不平衡的影响

厦门湾水体中2 3 4 Th 2 3 8U不平衡的时间序列数据表明 ,无论是溶解态、颗粒态2 3 4 Th还是总2 3 4 Th ,相对于母体2 3 8U均严重亏损 ,呈现出与开阔大洋水明显不同的特征。溶解态、颗粒态2 3 4 Th的停留时间介于 0 .5— 41d之间 ,其中低潮时停留时间比高潮时小 2— 4倍 ,证实近岸海域具有强烈的清除、迁出作用 ,且潮汐变化对海域颗粒动力学特征有重要影响。2 3 4 Th停留时间与总悬浮颗粒物浓度 (TSM)、Chl.a的关系则表明 ,近岸海域元素的清除、迁出作用主要受陆源颗粒物输送的影响 ,与生物活动关系并不密切。此外 ,非稳态与稳态清除模型结果的对比证明 ,稳态模型对于具有强烈清除、迁出作用的近岸海域是适用的     

九龙江河口区水体中238U、234Th地球化学行为的研究

对采自九龙江河口区盐度介于0～21.97的10个表层水样,铀、钍同位素的测定结果表明,九龙江河口区水体中溶解态的238U含量与盐度之间存在着良好的相关关系,其相关系数可达0.972,表明九龙江河口区水体中的238U呈现保守行为.当S=0时,溶解态234U/238U放射性比值为1.19和1.55(两份水样);而当S=0.90～21.97时,该比值=1.02～1.14,分别呈现河水及河口水铀同位素组成的特征.对于颗粒态铀,其238U含量则介于0.50～9.83×10-3Bq/dm3,且随盐度的增大而呈逐步降低的趋势.九龙江河口区水体中234Th的地球化学行为属于非保守行为,不可逆稳态清除模型计算的结果表明,当盐度介于9.76～17.07时,234Th相对于化学清除的停留时间为6～19d,远低于盐度为0和21.97所对应的停留时间(分别为203d及117d),反映了在该盐度范围内,胶体絮凝沉降对溶解态234Th的快速清除作用.     

九龙江河口区表层水铀同位素的粒级分布

利用微滤和超滤技术研究了九龙江河口区表层水中铀及其同位素组成的粒级分布和地球化学行为.结果表明,溶解态(<0.4μm)中低分子量组分(<10 000 u)占主要份额,胶体态(10 000 u~0.4μm)238U所占比例不足1%,且随盐度的增加其所占份额逐渐降低.溶解态、低分子量组分和胶体态238U的比活度与盐度之间存在良好的线性正相关关系,证实它们在九龙江河口区呈现保守行为.在颗粒态(>0.4μm)中,各粒级组分238U所占份额主要受控于相应颗粒物的浓度,在盐度小于20的区域,各粒级颗粒组分238U占颗粒态的份额有如下变化次序:10~53μm>2~10μm>0.4~2μm>大于53μm,而在盐度大于30的近外海站位,该次序发生一些变化:0.4~2μm>10~53μm>2~10μm>大于53μm,最小粒级颗粒组分238U的贡献有所增加,反映了自生铀贡献的加强.九龙江河口区表层水中溶解态(包括低分子量组分和胶体态)的234U/238U)_A.R.均大于1,显示出234U过剩的特征,而各粒级颗粒组分中的234U/238U)_A.R.则接近于平衡值(1.0).这一现象与陆地岩石风化过程中水体对铀的淋滤释出量及234U的优先浸出有关.对232Th/238U质量比的研究显示,溶解态及其所包括的低分子量组分和胶体态的232Th/238U质量比均小于1,而颗粒态及其所包括的4个粒级组分中的232Th/238U质量比均大于1,反映了向外海输送过程中铀、钍地球化学行为的差异.     

从234Th的固/液分配看海洋胶体的作用

1994—1995年期间,利用β计数法实测了南沙群岛海域、南海东北部海域、厦门湾塔角附近海域和九龙江河口区共计116份海水样品中溶解态与颗粒态234Th的放射性比活度。结果表明,颗粒态234Th占总34Th的份额大小顺序为：九龙江河口区＞厦门海塔角附近海域＞南沙海域。南海东北部海域。234Th的条件分配系数Kd介于1．1×104—20×106dm3／kg之间,平均为2．2×105dm3／kdKd与总悬浮颗粒物含量（7SAN呈负相关关系：lg（Kd）＝－0．59·lg（TSM）＋5．67,这一“颗粒物浓度效应”可归因于海洋胶体物质的存在。由上述关系获得4个研究海区胶体浓度与悬浮颗粒物浓度的函数关系：Cc＝f（TSM0．59）。     

垂直集成采样法在234Th—238U不平衡研究海洋新生产力中的应用

对基于梯形积分原理的集成采样法的可行性在理论上进行了阐述,并在厦门湾和南海北部的5个站位分别采集不同深度的水样和由这些水样按一定比例混合而成的集成水样进行了现场研究,结果表明两种采样方法经不可逆稳态清除模型得出的溶解态234Th的清除通量、颗粒态234Th的输出通量及溶解态、颗粒态234Th的停留时间基本一致,证实了垂直集成采样法的可行性与可靠性。这种新的采样方案为今后充分发挥234Th法的优势,在更大空间尺度上进行新生产力的研究提供了可靠的保证。     

Particulate organic carbon export flux by 234Th/238U disequilibrium in the continental slope of the East China Sea

234Th is widely used to quantify the magnitude of upper ocean particulate organic carbon(POC)export in oceans.In the present work,the rates of particulate organic carbon export were measured based on the distribution patterns of234Th/238U disequilibrium in the water column within the continental slope of the East China Sea(ECS)during May 2011.The profiles of particulate and dissolved234Th activities at all three stations showed a relative deficit with respect to238U in the upper 100 m of the water column.The dissolved234Th scavenging rates and the particulate234Th removal rates and their residence times were calculated by a one-dimensional steady state model.The results showed that the dissolved234Th scavenging rates and the particulate234Th removal rates ranged from 12.4–61.4 dpm/(m3·d)andfrom3.8–21.8 dpm/(m3·d),respectively.The residence times of dissolved and particulate234Th were in the range of 3.4–158 d and 63.7–96.5 d,respectively.Combined with the measurement of POC/234Th ratios of suspended particles,POC export flux(calculated by carbon)from the euphotic zone was estimated in the study region,which ranged from 4.14–14.7 mmol/(m2·d),withanaverageof8.21mmol/(m2·d),occupying35%oftheprimeproductivity in the study area.The results of this study can provide new information for better understanding the carbon biogeochemical cycle within the continental slope of the ECS.     

悬浮泥沙在长江口铀非保守行为中的重要作用

利用高精度的电感耦合等离子体质谱仪对2014年1月长江口表层水中溶解铀浓度及其234U/238U比值、2013年3月长江口表层沉积物中各矿物组分的铀含量及其234U/238U比值进行了测定,研究了其空间分布特征和影响因素。结果表明:除了长江径流和海水之外,长江口还有其他的溶解铀来源。水体中过剩铀与悬浮颗粒物浓度呈现显著相关性（r2=0.96）。对长江口表层沉积物进行的序列提取实验进一步表明,水体中悬浮颗粒物或沉积物中可解吸态和碳酸钙结合态铀可以在河口区域释放进入水体,而铁锰氧化物和有机物结合铀比较稳定,不受河口区混合过程的影响。每千克颗粒物或沉积物能够释放约2 μmol颗粒态铀,使其转化为溶解态。然而,铁氢氧化物和细颗粒物的絮凝吸附作用也可使溶解铀同时从河口水体中清除。在低盐度区,铀的清除和添加过程速率相近,使溶解铀呈现暂时的"伪保守"现象:颗粒态释放的铀具有明显低的234U/238U比值,导致水体的234U/238U低于保守混合值。在中高盐度区域,溶解铀呈现明显的富集现象。但是由于水相和颗粒相中的铀交换,可释放颗粒态铀的234U/238U接近溶解铀的234U/238U比值,从而导致水体的234U/238U比值呈现出保守性。长江口颗粒物的铀释放通量为（3.48±0.41）×105 mol/a,约占输入的总颗粒态铀通量（1.80±0.17）×106 mol/a的19.3%。长江口输入东海的溶解铀总通量（河流溶解态铀与河口添加铀之和）为（2.68±0.13）×106 mol/a,约为世界河流入海铀通量的11.7%。     

厦门湾颗粒活性污染物归宿的研究

采用条件分配系数Kd作为量度污染物颗粒活性强弱的基准,结合234Th-238U不平衡确定的颗粒物停留时间以及水体的停留时间,建立了一个简单的模型用于预测具有不同Kd值的污染物在厦门湾的归宿,该模型最终确定了某一污染物进入该海域后迁出至沉积物与离开该海域进入外海水之相对份额大小。污染物质的最终归宿通常依赖于其本身的化学性质、环境中的颗粒动力学性质及水动力作用,忽略其中任何一个因素都是不合适的。     

南沙海域上层海水碳垂直通量的初步研究

根据１９９０年５－６月在南沙海域４个站点投放颗粒物捕集器采集样品的分析结果，计算了该海域上层海水碳垂直通量。结果表明：（１）南沙海域上层海水颗粒有机碳总生成量为２９８ｍｇ／（ｍ＾２．ｄ），其中３５％分解参与再循环，６５％以颗粒形式离开真光层向下输送；（２）颗粒有机碳向下通量为１９３ｍｇ／（ｍ＾２．ｄ）。总溶解无机碳穿过跃层向上垂直通量为３６００ｍｇ／（ｍ＾２．ｄ），真光层颗粒无机碳向下通量为２７ｍ     

大洋表层水中~(226)Ra的分布

采用碳酸盐富集－EDTA纯化－Ba（Ra）SO4制源－α计数法，测定了我国第13,14 次南极科学考察期间，从西太平洋、南大西洋和东印度洋采集的 16个表层水样中的226 Ra比活度。测定结果表明，表层水中溶解态226Ra的比活度范围：西太平洋为 0．46──0．95Bq·m－3，平均值为 0．66Bq·m-3；东印度洋为0．5 6──1．2 7 Bq·m-3，平均值为0．81 Bq·m-3；南大西洋为1．17──1．63Bq·m－3，平均值为 1．45 Bq·m－3。还测定了上述海域 5个表层水样中颗粒态226Ra比活度为0.006──0．030Bq·m－3，颗粒态226Ra很低，只占溶解态的1．0％──2．6％，说明226Ra主要以溶解态形式存在于上述洋区。测定结果还表明，52°S以南离南极较近的测站226Ra比活度较高，特别是 60°Ｓ以南的南大洋海域，226Ra比活度更高，与其他作者的测定结果一致。     

厦门湾水体中234Th的垂直分布及其时间变异特征

１９９６年 ９～１０月在厦门湾上屿附近海域定点站连续６个航次测定了水柱中溶解态（ＤＴｈ）、颗粒态~(２３４)Ｔｈ（ＰＴｈ）和溶解态~２３８Ｕ,获得了~２３４Ｔｈ的时空分布图象。研究海域水柱中ＤＴｈ、ＰＴｈ和总~２３４Ｔｈ（ＴＴｈ）的放射性比度分别在０．８０～３．９５山／ｍ~３、１,９３～５．６５Ｂｑ／ ｍ~３和 ３．４７～９． １８Ｂｑ／ｍ~３之间,整个水柱中 ＤＴｈ、ＰＴｈ和ＴＴｈ均与~(２３８)Ｕ呈不平衡,其特征是~(２３４)Ｔｈ亏损,且亏损程度明显大于大洋水体。颗粒态~(２３４)Ｔｈ和总悬浮颗粒物（ＴＳＭ）在水体中的分布及其随时间的变化趋势相当一致,非生物过程可能对近岸海域水体中~(２３４)Ｔｈ的分布起着非常重要的作用。     

台湾海峡南部海域夏季上升流颗粒有机碳含量的逐日变化特征

根据2004—2006年夏季台湾海峡南部海域上升流区追踪过程中观测的颗粒有机碳（POC）、叶绿素o（ehl一0）、总悬浮颗粒物（TSM）含量数据,3个年份夏季上升流区POC含量范围分别为0．1150～0．2444、0．1391—0．6508、0．1068～0．5350m/dm^3,其平均值比同年份其他断面POC含量的平均值高．POC含量及Cchl-a／CPoc值的逐日变化对上升流事件的响应较好,反映出现场生产力对颗粒态有机碳的贡献与上升流发生过程的耦合;Cehl-a／CM值与chl一0含量呈正相关,在上升流的稳定期和衰减期,二者关系表现形式有所不同,能细分上升流事件的过程;上升流区的c洲一。／Ceo。值相对偏小,反映了上升流区浮游生物的高营养转换效率．POC和TSM含量的逐日变化关系在不同年份有不同表现,TSM含量对POC含量的影响存在促进和限制的可能;颗粒有机质含量占TSM比例的变化规律不明显,CPoc／CTsM值的逐日变化不能较好地响应上升流事件;CP0c／C鸭。值与TSM含量关系均呈负相关;受陆源有机物的补充及现场有机物的生物地球化学过程的影响,c眦／cTsM值与TSM含量关系更为复杂．     

北太平洋亚热带环流区表层水的210Po/210Pb不平衡

对北太平洋亚热带环流区表层水中溶解态(＜0.2 μm)和颗粒态(≥0.2 μm)210 Po、210pb的含量、分布、停留时间及其在颗粒物清除迁出过程中的分馏效应开展了研究,结果表明,研究海域表层水中溶解态210Po、210Pb的比活度分别介于0.14 ～3.75和1.41 ～6.87 Bq/m3之间;颗粒态210Po、210Pb的比活度分别介于0.35 ～ 2.49和0.18 ～3.18 Bq/m3之间.溶解相和颗粒相中的210Po/210Pb不平衡状态呈现截然不同的特征,溶解相中210Po相对于210Pb呈亏损状态,而在颗粒相中则呈过剩状态,反映出210Po与210Pb生物地球化学行为的差异,210Po具有更强的颗粒(生物)活性.由稳态不可逆模型计算出溶解态和颗粒态210Po的平均停留时间分别为0.28、0.27 a;溶解态和颗粒态210Pb的平均停留时间分别为0.88、0.15 a.由清除速率常数法计算得到的溶解态210Po、210Pb在颗粒清除过程中的平均分馏因子为4.73,且该分馏因子随颗粒氮含量的增加呈增加的趋势.停留时间的差异以及明显大于1的分馏因子均表明,210Po、210Pb在颗粒清除过程中发生了明显的分馏,而分馏因子与颗粒氮(PN)之间存在的正相关关系则显示含氮组分对210 Po、210Pb的分馏起着一定的作用.