应用镭-226解读南极普里兹湾表层水的来源与运移

中国第22次南极科学考察航次(2005年12月至2006年1月)期间,利用Mn-纤维富集大体积表层海水中的Ra同位素,并通过222Rn直接射气法测量226Ra的比活度,结果表明,普里兹湾表层水的226Ra比活度变化为0.92~2.09 Bq/m3,平均值为1.61 Bq/m3,在深海区域表现出226Ra含量高的特征。从空间分布看,表层水226Ra比活度呈现出由湾内向湾外增加的反常态势,反映出不同Ra含量水团的混合影响2。26Ra比活度与盐度的关系证实研究海域表层水的Ra含量主要受三种端元水体的混合所控制:其一为具有镭含量高、盐度高特征的南极夏季表层水;其二为低镭、低盐特征的冰融水;其三为高盐、中等镭含量的普里兹湾中深层水,该水体的226Ra纯粹由海底沉积物间隙水向上扩散所维持。结合S-226Ra示踪体系及上述三端元混合模型,计算出各组成水体的比例并描绘出它们的空间分布。南极夏季表层水的份额由湾外向湾内逐渐降低,并且在68°E断面向南影响范围较大;冰融水的比例由湾内向湾外降低,并且在湾内东部的高温水体中具有最大贡献;普里兹湾中深层水中受沉积物镭来源影响比较显著的区域出现在湾内西北部,其影响向湾外逐渐降低。冰融水与普里兹湾中深层水份额分别于普里兹湾湾顶东、西部出现高值的分布特征证实埃默里冰架前沿海流东进、西出的运移规律。     

南极普里兹湾海域不同水团的D含量

研究了南极普里兹湾海域不同水团的D含量，按照温盐指标划分的水团，给出表层水，陆架水，深层水和底层水的δD值分别为-2--5，-3--5.6,0.4--2.0和-1--2.7。     

南极普里兹湾及其邻近海域溶解有机碳的分布

中国南极科学考察第16航次期间(1999年11月～2000年4月),在南极普里兹湾及邻近海域的不同站位与水深采集海水样品用于溶解有机碳测定,通过高温催化氧化法完成样品的分析.结果表明,在调查期间,南极普里兹湾及其邻近海域各测站上层水体(0～100m)溶解有机碳浓度的变化范围为14.3～181.1μmol/dm3,平均为52.5μmol/dm3,该变化幅度比Ross海、太平洋等海域的相应值略大.溶解有机碳垂直分布的特征是0大于25大于50大于100m,即随深度的增加溶解有机碳浓度逐渐减小,与生物活动在垂直方向上的强弱变化相关.根据200m以深水柱溶解有机碳的垂直分布,可确定研究海域难降解溶解有机碳的浓度为40.4μmol/dm3,与其他研究所报道的数值(～42μmol/dm3)相近.上层水体(0～100m)过剩溶解有机碳的空间分布显示,64°S以北海域溶解有机碳过剩较多,而64°S以南海域则过剩溶解有机碳较少.溶解有机碳浓度与分布特征显示,普里兹湾及其邻近海域溶解有机碳浓度与南大洋其他海域相当,具有低溶解有机碳的一般特征.溶解有机碳浓度的空间分布呈现由西南向东北方向逐渐增加的趋势,这可能与南极陆架夏季上层水的北向扩展有关.生物活动及水体运动是研究海域溶解有机碳分布的主要影响因素.     

南极普里兹湾及其邻近海域水团研究

普里兹湾及其邻近海域是中国南大洋调查研究的传统优势海域与重点区域。围绕夏季表层水、冬季水、陆架水、绕极深层水、南极底层水、普里兹湾底层水、冰架水等研究海区主要水团的特征和分布,总结了前人在南极普里兹湾及其邻近海域基于调查资料开展的水团研究中所取得的成果。研究表明,前人在对陆架水的示性指标界定上,将陆架水是否区分为高盐陆架水和低盐陆架水存在较大争议,在高盐陆架水和普里兹湾底层水的定义上存在重叠;目前尚没有证据表明绕极深层水向南可以伸展到普里兹湾的陆架区域,也没有发现在普里兹湾附近海域生成南极底层水的直接证据。     

白令海峡水团来源的镭同位素示踪

对白令海峡64.3°N纬向断面镭同位素的研究表明,水体中226Ra比活度、228Ra比活度和228Ra/226Ra)A.R.存在明显的纬向变化,反映出太平洋与北冰洋水体交换的多种路径.根据温度、盐度和镭同位素的水平与垂直分布,太平洋水进入北冰洋的路径可能主要有3支,分别为白令海峡西侧的阿拉德水、白令海峡东侧的阿拉斯加沿...     

太平洋和南极普里兹湾及其邻近海域中微生物量的分布特征

研究了太平洋和南极普里兹湾及其邻近海域细菌数量分布特征,并就其与诸环境因素的影响进行了讨论．结果表明,所调查的太平洋和南极普里兹湾及其邻近海域的细菌数量分布大都处于107～108个／dm3范围之内,发现太平洋中部的细菌数量分布高于其东部和西部,这主要与中部海域合有丰富的生物营养物质有关．由于受到水动力的影响,太平洋某些站位水层（0～50m,500～700m）中出现高细菌量值．发现南极普里兹湾及其邻近海域向外延伸的某些断面的细菌数量有逐渐递增趋势．     

2001/2002年夏季南极普里兹湾及其邻近海域的浮游植物

报道了 2 0 0 1 /2 0 0 2年夏季南极普里兹湾邻近海域 3 7个大面测站浮游植物的调查结果。经初步鉴定共有浮游植物 3门 3 7属 86种 ,其中硅藻在种类和细胞丰度上占绝对优势 ,其次为甲藻。主要优势种为克格伦拟脆杆藻 (Fragilariopsiskerguelensis)、细条伪菱形藻 (Pseu do nitzschialineola)、短拟脆杆藻 (Fragilariopsiscurta)和赖氏束盒藻 (Trichotoxonreinboldii)等南极特有种类和常见种类。调查区浮游植物分为两个群集 ,分布在 6 7°S以南的普里兹湾内的群集主要以克格伦拟脆杆藻、短拟脆杆藻、胡克星脐藻 (Asteromphalushookeri)和南极弯角藻 (Eu campiaantarctica)等南极特有种类和常见种类为主 ;分布在 6 7°S以北的大洋海域的群集主要以细条伪菱形藻、赖氏束盒藻、拟膨胀伪菱形藻 (Pseudo nitzschiaturgiduloides)和羽状环毛藻(Corethronpennatum)等南极常见种为主。调查区浮游植物的平均细胞丰度为 (8796± 2 92 85 )ind/L ,细胞多分布于海水的表层 ,密集区分布在 6 7°S以南的普里兹湾内 ,浮游植物的细胞丰度同硝酸盐的浓度密切相关。调查区浮游植物的多样性程度是低的。     

南极普里兹湾邻近海域海冰生消发展特征分析

利用美国冰雪数据中心发布的2003-2008年高分辨率海冰密集度数据,分6个阶段对普里兹湾区域海冰季节性变化的空间分布特征进行了研究,并根据普里兹湾海区的地形和环流对这些特征的成因进行了分析.结果表明,普里兹湾海冰冻结过程和融化过程分别经历7个月和5个月,海冰融化速度最快月份是10月和11月,主要表现形式为海冰密集度的减少;海冰冻结速度4月和6月最快,海冰外缘线向北扩展.由于普里兹湾近岸达恩利角冰间湖、普里兹湾冰间湖和Barrier湾冰间湖的存在,海冰的融化呈现大洋区由北向南、近岸区由南向北的双向融化特征;而在普里兹湾口、弗拉姆浅滩和四女士浅滩均存在不易融化的冰舌,两者之间的低密集度海冰区,则对应于暖水侵入普里兹湾的通道.南极绕极流在流经凯尔盖朗海台中部时向北偏转,造成此处在盛冰期较其它经度的海冰外缘更靠北,可达57°S.南极辐散带的表层流场和上升暖流抑制海冰冻结和聚集,形成了低海冰密集度区域.     

2000年夏季南极普里兹湾及邻近海域浮游植物研究

报道了2000年夏季(1月)在62°~69°S,70°30'~75°30'E的南极普里兹湾邻近海域浮游植物种类组成、丰度分布、叶绿素a浓度及其环境调控.结果表明,调查海区共有浮游植物4门33属65种、变种和变型.浮游植物平均细胞丰度为32.67×103个/dm3.浮游植物细胞丰度和叶绿素a浓度高值均出现在水体较稳定的近岸海湾和冰间湖及毗邻陆架,在大陆坡和深海区它们的值明显减小.浮游植物细胞丰度和叶绿素a浓度在0~50m水层最大,100m以下水层随深度的增加而减小.浮游植物丰度呈昼夜变化,在13:00丰度最高.浮游植物优势种为短菱形藻(Nitzschiacurta),占总丰度的24.8%.浮游植物种类组成和细胞丰度与浮冰和水团稳定性有关.经回归分析,浮游植物细胞丰度与水温、溶解氧成显著正相关,与无机磷(PO_{43--P)和无机氮(NO3--N)成显著负相关.}     

南极普里兹湾及其邻近海域的水文结构特征和底层水的来源

利用中国第九次南大洋考察中南极普里兹湾及其邻近海域的CTD资料,分析研究了调查海域的水文结构特征及其该区南极底层水(AABW)的来源.研究结果表明,在研究海域,深水洋区近表层流由西向东流,而在普里兹湾内存在一个气旋型涡.水文结构中最明显的海洋学特征是:(1)绕极深层水(CDW)的涌升现象明显,涌升最强的位置是麦克罗伯逊地以北海域,最明显的深度是50～200m层,暖水涌升将冬季冷水分隔成南北两部分,并在其中形成孤立的暖水块;(2)陆缘水边界明显,这是绕极深层水与南极冷水之间形成的锋面,一般处在次表层水中,大致位于64°～66°S之间;(3)存在着双跃层结构.观测期间,普里兹湾以北探水海域存在着南极底层水,其来源可能有二:一为当地形成,二为源于威德尔海和罗斯海.     

普里兹湾及邻近海区表层沉积硅藻分布与环境分析

表层沉积物中硅藻的分布及组合特征对于研究相应的海洋环境有着重要的意义。东南极普里兹湾及其附近海域的22站表层沉积物中鉴定出硅藻36种,分属13属,其中Fragilariopsis curta在普里兹湾内占36.76%~66.36%,Fragilariopsis kerguelensis在湾外开阔水域占54.33%~70.95%。除趋势对应分析(DCA)显示研究区主要的10种硅藻分为开放水域种组合、近海冰种组合和海冰种组合,其表层沉积硅藻组合分布也分成3个区。作为硅藻极地开放海洋指示种的Fragilariopsis kerguelensis分布在普里兹湾外的深海平原,受湾内冰架水的限制,不能向湾内扩散;作为硅藻海冰指示种的Fragilariopsis curta主要分布在普里兹湾内的陆架上,受南极表层水和海冰的影响较重,在湾外受深水溶解作用而急剧减少;作为硅藻近海冰指示种的Thalassiosira antarctica的出现是受普里兹环流、冰架水和海冰的控制。研究区硅藻的组成和分布反映和验证了区域内环流的分布和扩散极限。     

南极普里兹湾海域夏季异常表层水温及其成因

用连续两次（１９９１／１９９２年，１９９２／１９９３年）南大洋考察的ＣＴＤ资料，分析了普里兹湾海域夏季表层温度分布。分析表明，在艾默里冰架东北部有一个高温区。用卫星遥感冰图讨论了出现高水温海况的原因。     

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。     

胶州湾东部和青岛前海表层沉积物重金属分布特征及其对比研究

根据2003年对胶州湾东部和青岛前海2008年奥运赛场海域表层沉积物中重金属、有机碳和硫化物的调查结果表明:研究区的重金属(As除外)高含量主要分布在团岛污水处理厂,大港出口北侧至李村河口沿岸一带。作者通过与胶州湾周围岩体、地层和松散沉积物中重金属的平均含量比较以及重金属与环境因子有机碳、硫化物的相关分析,证明了研究区的重金属污染主要来自于工业和生活污水的排放,并且重金属与硫化物的物源不尽相同。作者发现由于胶州湾的潮流作用模式使胶州湾东部排入的污染物向西扩散的可能性削弱,是胶州湾东部污染严重的一个自然因素。同时由于胶州湾东部的部分污染物经由沧口水道搬运到青岛前海的退潮三角洲区域而出现局部高值区,其中沉积物中的Cr和Cu已有超标现象,应引起重视。     

普里兹湾西北侧海域沉积物黏土矿物组合及其古气候环境意义

基于普里兹湾西北侧海域ANT29-P4-03沉积岩心14C测年和黏土矿物含量的分析结果,讨论了研究区黏土矿物组分的气候环境意义。黏土矿物含量顺序为伊利石 > 蒙脱石 > 高岭石 > 绿泥石。蒙脱石主要来自火成岩风化,在26.0~26.5、25.3~25.6、25.0、16.5~17.0 ka 4个时间段含量较高,总体呈现冰期高间冰期低的特点。伊利石、高岭石主要来自普里兹湾陆架,高岭石含量越高,表明当时的气候越温湿;而伊利石和蒙脱石则相反,它们的含量越高,说明当时的气候条件比较寒冷干燥。整体来看,伊利石和蒙脱石的含量占绝大部分,因此,整个岩心所形成环境比较寒冷干燥。     

普里兹湾区水团和热盐结构的分析

普里兹湾陆架水能否下沉到８００ｍ甚至更深而与上升的绕极深层水相混合并形成南极底层水，迄今仍是一个悬而未诀的问题，利用１９８９－１９９０和１９９０－１９９１南极夏季在普里兹湾邻近海区“极地号”考察获得的温盐资料和有关的化学要素资料，通过对考察区热盐结构和水团分布特性的分析，发现高温，高盐的绕极深层水在某些情况下有可能扩展到普里兹陆架上，在观测期间的普里兹湾陆架上几乎不存在低盐陆架水，而观测到的仅是高     

南海东北部表层海水中~(226)Ra的分布

报道1994航次南海东北部的226Ra。利用Mn－纤维富集海水中的Ra同位素，采用Mn－纤维直接射气法测量226Ra的比活度，228Ra的比活度采用228Ac的β计数法测量。研究海区226Ra的放射性比活度范围为0．62－1．17Bq·m-3,228Ra／226Ra）A.R介于2.78－4.59。226Ra的表层比活度分布大致表现为该海区东北部较高，中南部也有一较大值，表明陆源物质对这两个区域水体中的226Ra的贡献很大，其它区域分布较均匀。表层228Ra／226Ra）AR分布为靠近珠江口和西南区较高。此外，还将本航次的结果与该海区1992年春季航次的结果进行了比较。     

胶州湾及其邻近河流中壬基酚等有机污染物的分布特征

为分析青岛胶州湾及其邻近河流中的壬基酚（NP）及其短链氧乙烯醚母体化合物、壬基酚单氧乙烯醚（NP1EO）和壬基酚二氧乙烯醚（NP2EO）的污染状况和分布特征,在研究区域内设置了17个站位分别采集了海水和沉积物样品,样品经萃取、浓缩、净化后采用气质联用仪测定各污染物的浓度。胶州湾水体中的NP、NP1EO和NP2EO的浓度分别为20．2-268．7、11．2-200．4和4．8-32．5ng／L。胶州湾沉积物中上述3种污染物的浓度分别为3．6-299．3、3．8-25．2和4．9-103．2ng／g。胶州湾邻近河流中的污染物浓度远远高于湾内,其中墨水河的污染最严重,水体和沉积物中NP的浓度分别达到28656ng／L和31704ng／g。与世界其他海湾NP等污染物的浓度相比,胶州湾属于严重污染地区之一,已经超出了其生物效应临界浓度。研究区域内50％的站位中NP浓度已经超过导致扇贝苗死亡的临界浓度,10％的站位已经超过引起雄性鱼类雌性化的临界浓度。