论文部分内容阅读
生源颗粒有机碳(POC)的跨陆架输运通量在很大程度上表征了陆架海区生物泵的运作效率,反映了陆架海区对大气CO2的净固碳能力。利用234Th/238U不平衡法可以观测水体234Th输出通量,结合沉积物中过剩234Th的沉积通量,建立合理的模型,我们便可以估算234Th的跨陆架输运通量,进而评估颗粒有机碳(POC)跨陆架输出通量。本论文采用小体积海水二氧化锰共沉淀法测定水体中总234Th的活度,利用新设计的简化流程的方法测量沉积物中过剩的234Th活度。样品于2012年8月期间采自南海北部等深线200米以内的陆架区域。在以该区域为研究对象时,采用234Th/238U不平衡法研究颗粒有机碳跨陆架输运机制,揭示跨陆架输运方式的存在及其输运通量之量值,为更合理的诠释南海陆架区的碳循环过程提供新的参考及数据支持。在研究区域200米以浅的陆架海区,分析了Chla、TSM、POC与234Th/238U垂直剖面分布后,我们发现：所有站位的水体都存在颗粒物清除而引起的234Th亏损现象,其234Th/238U比值在0.06-1.07之间。大致的表现是,近岸区域与水层底部的234Th/238U比值小,颗粒物对234Th的清除程度较大；离岸越远,颗粒物对234Th的清除程度降低；水深达到200米时,在75-100米附近出现234Th/238U的平衡。在所有站位,近底层都会出现较之上层更大的234Th的亏损现象,与底部TSM高值相对应,表明可能存在着底部颗粒物再悬浮的现象。叶绿素a的分布则表明底部的高颗粒物浓度由再悬浮而非浮游生物现场生产引起的,但是高的TSM值不一定对应高的POC值。同时,POC、TSM与234Th/238U的剖面图也暗示底部再悬浮颗粒物存在着沿陆架向外输运的趋势。陆架区水体的234Th输出通量分布存在着空间差异性,主要表现为在75-100米区域有较大的通量值,而近岸由于水深较浅、远岸由于颗粒物丰度等因素的影响,其234Th的亏损通量相对较小。水体中234Th的亏损通量范围在435±17-2984±80dpm/m2/d之间,平均值为1849±75dpm/m2/d。对南海陆架区沉积物中的234Th分布进行了分析与测量。我们发现表层的234Th存在着过剩的现象,且主要存在于沉积物表层0-4cm,其分布主要受控于生物扰动等过程。研究区域的水动力因素及沉积物的性质影响着沉积物中过剩234Th的分布。在等深线100米以浅的区域表层沉积物主要为泥质区,存在着234Th过剩现象；等深线100-200米的砂质区域并未观测到234Th的过剩。对整个陆架区的调查发现,沉积物中234Th过剩量的范围在67±30-1832±167dpm/m2/d之间,平均值为800±99dpm/m2/d。基于水体234Th的亏损与其在沉积物中过剩的量,首次对南中国海北部陆架区的234Th的跨陆架输出通量进行了分析与定量。陆架区234Th通量在断面分布上比较均匀,在不同的等深线上则存在较大的差异,等深线50-100米区域贡献了主要的输出量。通过对陆架区234Th的收支平衡进行分析,建立一个关于234Th的稳态箱式模型,发现南海北部陆架区存在着234Th的跨陆架输出过程。最后,我们通过对埋藏系数(FFTn)与输出系数(EFTn)的讨论分析,发现近60%的埋藏系数是集中在1：2到1：4之间,表明沉积物中埋藏的234Th的量为水体总亏损量的25-50%左右；而大约50-75%的234Th以颗粒物为载体,由陆架区向外输送到陆坡或更远的海盆区。结合跨陆架输出的234Th通量与陆架区的POC/234Th比值,估算出POC的跨陆架输出通量为6.8±0.99×107mmol C/m/d。该部分向外输运的颗粒有机碳有利于其在更深的海水层位甚至在深海沉积物中埋藏,这对于陆架区乃至整个南海海域的碳埋藏以及大气二氧化碳浓度的调控,存在着重要的意义。