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痕量元素在海洋生态系统中起着举足轻重的作用,是海洋科学乃至全球环境变化研究的重点领域,而且非传统稳定同位素也是国际上同位素研究的一个前沿领域。硒是多种生物必需的营养元素,浓度高时会产生毒性效应,而且能够沿食物链传递富集。研究海洋中硒的分布及其沿食物链的传递行为,对于认识硒的生物地球化学循环过程及其对海洋生态系统的影响尤为重要。本论文针对长江口、东海和黄海桑沟湾(养殖海湾)开展了多次野外观测,基于不同价态硒的浓度和硒同位素组成,系统地认识了研究区域内溶解态硒的时空分布格局和迁移转化规律,以及硒沿食物链的传递行为特征,初步探讨了我国近海硒的生物地球化学循环过程。硒稳定同位素的分馏效应大,是一种潜在的地球化学示踪剂,但是目前海水中的硒同位素组成尚未见报道。本论文采用新型巯基树脂预富集和纯化海水样品,将氢化物发生技术结合去溶剂装置与多接收电感耦合等离子体质谱仪联用,建立了海水中溶解态硒同位素组成的分析方法。δ82/78Se、δ82/77Se和δ82/76Se的长期精密度分别为0.07‰、0.10‰和0.16‰(2sd,n=24),优于文献报道值,多个硒标准溶液的测定结果与国际同行接近(p=0.4),而且加标海水经巯基树脂分离前后也无明显的硒同位素分馏。在长江口,夏季(2011年7月)和春季(2012年3月)的溶解态无机硒(Dissolved Inorganic Selenium,DISe = Se(Ⅳ)+Se(Ⅵ))浓度范围分别为 0.35～4.39 nmol/L和0.49～4.75nmol/L,其中Se(Ⅵ)为溶解态无机硒的主要存在形态。DISe浓度水平分布格局呈现口内向口外逐渐降低的特点,受长江淡水、台湾暖流和黄海沿岸流三个水团的共同控制,各水团皆具有特征性的Se(Ⅳ)/Se(Ⅵ)比值。冬季时DISe、Se(Ⅳ)和Se(Ⅵ)呈严格的保守性行为,而夏季时则呈非保守性行为。在咸淡水混合的基础上,浮游植物利用和悬浮颗粒物吸附是长江口 DISe被清除的主要原因,而且Se(Ⅳ)被清除的程度大于Se(Ⅵ)。东海陆架夏季(2013 年 8 月)的δ82/76DISe 平均值为 0.82‰(-1.14‰～1.66‰),是全球第一组海水中溶解态硒同位素数据。春季(2011年5月)和夏季(2013年8月)DISe浓度范围分别为0.30～2.3 nmol/L和0.26～2.2 nmol/L,较为接近,其中Se(Ⅵ)为溶解态无机硒的主要存在价态。DISe浓度分布受到长江冲淡水、台湾暖流和黑潮水的共同控制,呈现近岸高、离岸逐渐降低的特点。初步收支估算显示台湾暖流和黑潮水入侵陆架是东海DISe的重要来源,共计输入约90%的DISe。冲绳海槽区域的δ82/76DISe值随水深从1.59‰逐渐降低至0.41‰,真光层内轻质硒同位素被浮游植物优先利用,导致水体δ82/76DISe偏重,而深层水体生源有机质降解,轻质同位素被优先释放到水体中,是δ82/76DISe值逐渐偏轻的可能机制。长江口近底层缺氧水体中82/76DISe值明显偏负(-0.66‰),偏轻约1‰t～2‰,可能发生了微生物异化还原Se(Ⅵ)。在黄海桑沟湾,2013年的3次调查(4月、7月和10月)发现表层水体中DISe浓度范围为0.21～1.36nmol/L,其中Se(Ⅵ)为溶解态无机硒的主要存在形态。DISe和Se(Ⅳ)浓度存在明显的季节差异,夏季低而春、秋季高,而且受湾内大面积密集养殖藻类和贝类以及浮游生物的影响,还呈现出明显的水平梯度变化特点。初步估算了桑沟湾内DISe的收支模型,表明最主要的源是黄海与桑沟湾的水交换,其次是地下水输入;而最重要的汇是生物移除,共计移除约53±12%的DISe。桑沟湾2015年5月表层水体中溶解态总硒(Total Dissolved Selenium)同位素组成(TDSe=DOSe+DISe,DOSe 为溶解态有机硒,Dissolved Organic Selenium)的范围为0.38‰到1.06‰,其中δ82/76DISe值相对偏负(-2.77‰到-2.05‰)。湾内生物的硒同位素组成范围较宽(-3.26到3.46‰),其平均δ82/76Se值的顺序为:鱼类肌肉(-1.11±2.02‰)<浮游动物(0.76±0.17‰)≈浮游植物(0.80±0.10‰)<牡蛎肌肉(1.24±0.30‰)<扇贝肌肉(1.67±0.23‰)<龙须菜(1.88±0.21‰)<海带(3.19±0.22‰)。若不考虑人为饵料等的影响,桑沟湾湾内,相较于水体中的溶解态无机硒,浮游植物和大型藻类均明显富集重质硒同位素;湾内贝类与悬浮颗粒物和浮游植物相比,富集重质硒同位素;鱼类的δ82/76Se值随着硒含量、δ15N值增加而增加,逐渐富集重质硒同位素。本论文针对我国长江口、东海陆架和黄海桑沟湾内硒浓度和同位素组成的研究成果表明,我国近海区域溶解态硒受水团混合、生物利用、悬浮颗粒物吸附和氧化还原环境变化等多种因素控制,而且硒同位素沿食物链传递时会产生明显的同位素分馏,为硒同位素成为有效的地球化学示踪因子提供了依据。