【摘 要】
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海洋环境中的同位素可以用以研究海洋环境的演变,大量研究案例利用同位素示踪技术以便于了解地球表层的环境演化过程。天然放射性核素示踪技术在海洋科学研究领域已经得到了广泛的发展和应用,也是研究海洋生物地球化学过程的重要手段。西北太平洋北海道东南部海域属于太平洋海域,远离大陆,具有明显的深海特征,同时也是黑潮与亲潮的交汇区,水团性质复杂,在不同的深度具有不同的水团特征。其北靠北海道渔场,具有复杂的碳循环过
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海洋环境中的同位素可以用以研究海洋环境的演变,大量研究案例利用同位素示踪技术以便于了解地球表层的环境演化过程。天然放射性核素示踪技术在海洋科学研究领域已经得到了广泛的发展和应用,也是研究海洋生物地球化学过程的重要手段。西北太平洋北海道东南部海域属于太平洋海域,远离大陆,具有明显的深海特征,同时也是黑潮与亲潮的交汇区,水团性质复杂,在不同的深度具有不同的水团特征。其北靠北海道渔场,具有复杂的碳循环过程。在该区域,海洋颗粒有机物输出通量示踪研究几乎为空白。本文选取西北太平洋黑潮与亲潮交汇区作为研究区域,开展了两个站位的全水深210Po、210Pb活度分析,研究210Po/210Pb活度不平衡特征,计算了全水柱中的210Po和210Pb的滞留时间、清除速率和迁出通量,并分析了两者的分馏因子,同时估算了真光层颗粒有机碳（POC）和颗粒氮（PN）的输出通量。主要研究结论如下:（1）西北太平洋全水深水体中溶解态（D）、颗粒态（P）和总态（T）的210Po比活度的平均值分别是3.76±0.26,1.91±0.14和5.67±0.59 dpm/100L;D210Pb、P210Pb和T210Pb的比活度平均值分别是19.49±1.42,2.18±0.31和21.66±3.62 dpm/100L。除了S24站位颗粒态210Po相对于210Pb是过剩的,其余各相态的210Po相对于210Pb是亏损的。在S24站位3000 m处的P210Po和P210Pb的活度同时出现高值现象。（2）210Po/210Pb活度不平衡现象(210Po/210Pb比值:0.13-0.58＜1)在表、中、底层都十分强烈,与以往认知不同。深层海水中颗粒态210Pb存在再溶出现象,证明了大洋深层水体中颗粒物溶解现象的普遍性,表明210Pb可以作为研究深海颗粒物溶解过程的示踪剂。（3）西北太平洋全水深水体中D210Po和P210Po的平均滞留时间为46.69 d和16.81 d,D210Po的滞留时间总体呈现出随着水深增加而增加的规律;而P210Po则相反,在表层水体中的滞留时间最长,在深层水体中的滞留时间最短。D210Pb和P210Pb的平均滞留时间为117.03 yr和0.95 yr。5000 m以深的水体中P210Pb的滞留时间随着深度的增加而增大,而在近底层,P210Pb的滞留时间又相对变短。所有水层中D210Pb的滞留时间要大于P210Pb,这主要因为大气沉降的210Pb主要以溶解态的形式进入海洋。（4）利用一维稳态不可逆箱式模型计算出210Po和210Pb的清除速率和迁出通量。结果表明在S24站位的真光层和S26站位50-5000 m之间的水层中,210Pb的清除速率是负数,说明存在着显著的颗粒物溶解过程。（5）使用Eppley法和Buesseler法估算西北太平洋海域真光层的POC和PN输出通量。基于Eppley法估算得到FPOC的范围为111.9-424.3 mg C/m~2/d,平均值为268.1mg C/m~2/d,FPN的范围为22-69.6 mg N/m~2/d,平均值为45.8 mg N/m~2/d;基于Buesseler法算得到FPOC的范围为162.1-288.4 mg C/m~2/d,平均值为225.25 mg C/m~2/d,FPN的范围是29.9-47.7 mg N/m~2/d,平均值为38.8 mg N/m~2/d。基于210Po/210Pb活度不平衡特征,使用不同模型评估的真光层POC输出通量存在差异,说明实际海洋环境中Eppely模型假设条件可能不成立。同时,S24站位的POC输出通量小于S26站位,暗示在很小的空间范围内,POC的输出通量差异显著。（6）西北太平洋海水中颗粒物的POC/PN比值在2.40-9.50左右,该比值反映了研究海域的颗粒有机物主要为海洋生物来源。引入δ13C、δ15N参数后,发现在海洋表层和深层,其δ13C、δ15N值存在差异。水柱深层（3000 m以下）颗粒态210Po/210Pb比值异常,根据POC/PN比值,C、N同位素等参数可以看出,深层颗粒物来源存在差异,深层海洋颗粒物来源差异可能是水柱中颗粒态210Po/210Pb比值异常的原因之一。
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