臺(tái)灣海峽210Po和210Pb的收支特征及其地球化學(xué)意義.pdf

1、陸架受地表徑流和水深等多種因素的共同作用，通常較開闊大洋有更高的顆粒物含量，因而開闊大洋溶解態(tài)顆?；钚院怂赝ㄟ^擴(kuò)散及平流輸送至陸架后會(huì)被有效清除并沉積，形成典型的“邊界清除”效應(yīng)，陸架區(qū)亦成為全球海洋諸多顆粒活性核素的重要匯區(qū)。由于邊界清除作用，近海海水中210Po和210Pb的收支特征與開闊大洋差異顯著，并影響著210Po和210Pb在近海顆粒動(dòng)力學(xué)示蹤領(lǐng)域的應(yīng)用。中國具有全球廣闊的陸架邊緣海，除東海陸架外，其它海域的邊界清除作用尚無

2、研究。本論文以連接?xùn)|海和南海的臺(tái)灣海峽為重點(diǎn)研究區(qū)域，連續(xù)監(jiān)測(cè)了周邊地區(qū)大氣210Po和210Pb沉降通量的兩年時(shí)間序列變化，分析了2010年和2011年夏季臺(tái)灣海峽海水中210Po和210Pb的基本收支特征及其主要空間格局，探究了空間特征的主導(dǎo)因素。此外，量化了臺(tái)灣海峽210Pb的邊界清除作用，并與東海210Pb的邊界清除作用進(jìn)行了比較研究，估算了平流對(duì)210Po和210Pb作為臺(tái)灣海峽顆粒動(dòng)力學(xué)示蹤劑的影響。獲得一系列重要研究結(jié)果。

3、
　　 (1)廈門地區(qū)210Pb、210Po和7Be的大氣沉降通量及調(diào)控因素。2011年210Pb和210Po的年沉降通量分別為140.5 Bq m-2yr-1和11.8 Bq m-2yr-1，2012年210Pb、210Po和7Be的年沉降通量分別為184.1 Bq m-2yr-1、12.0 Bq m-2yr-1和718.2Bq m-2yr-1。季風(fēng)是控制廈門地區(qū)210Pb、210Po和7Be大氣沉降通量的主要因素，西南季風(fēng)期

4、間（4月-9月）核素沉降通量較高，東北季風(fēng)季節(jié)期間（10月-3月）核素沉降通量較低。濕沉降是廈門地區(qū)大氣中210Pb、210Po和7Be遷出的主要途徑，且降雨初期雨水對(duì)三核素的清除效率最高，隨降雨量的增大，清除效率急劇下降并達(dá)到穩(wěn)定。干沉降貢獻(xiàn)較小，但高于全球平均水平。運(yùn)用210Po/210Pb不平衡方法計(jì)算得到廈門地區(qū)氣溶膠的停留時(shí)間范圍為2.5-57.5天，平均為18.2±3.6天。
　　 (2)夏季臺(tái)灣海峽水體中210Pb

5、和210Po的收支特征及其停留時(shí)間。平流輸入是夏季臺(tái)灣海峽210Pb和210Po的主要來源，平流輸出是其主要去向。大氣沉降、河流輸入、沉降輸出及沉積物輸入的貢獻(xiàn)相對(duì)較小。不同區(qū)域沉積物在210Pb和210Po收支中的作用不同:東側(cè)沉積物是210Pb和210Po的匯，2010年夏季210Pb和210Po的沉積通量分別為297.1±20.2 dpm m-2 d-1和2.8±37.1 dpm m-2 d-1;西側(cè)25°N以南沉積物是210Pb

6、和210Po源，2010年夏季其向水體輸入通量分別為82.0±6.4 dpm m-2 d-1和176.3±20.1 dpm m-2 d-1，2011年夏季的輸入通量分別為141.6±54.8 dpmm-2 d-1和114.4±51.0 dpm m-2 d-1;西側(cè)25°N以北沉積物亦是水體210Pb和210Po的匯，2011年夏季210Pb和210Po的沉降通量分別為153.6±171.9dpm m-2 d-1和60.1±210.0 d

7、pm m-2 d-1。沉積物主要通過擴(kuò)散向水體輸入210Po，但主要通過再懸浮輸入210Pb。水體中210Pb和210Po的沉降主要通過顆粒態(tài)核素的沉降，總體上溶解態(tài)210Pb和210Po通過清除后再沉降的貢獻(xiàn)很小?；谫|(zhì)量平衡，2010年夏季臺(tái)灣海峽東側(cè)水體中210Pb和210Po的停留時(shí)間分別為8.7±0.1天和9.5±0.3天，2010年夏季西側(cè)南部水體中210Pb和210Po的停留時(shí)間分別為10.0±0.2天和7.6±0.4天，

8、2011年夏季西側(cè)南部210Pb和210Po的停留時(shí)間分別為8.3±0.5天和11.24±0.7天，2011年夏季西側(cè)北部210Pb和210Po的停留時(shí)間分別為2.9±0.2天和3.5±0.2天。
　　 (3)夏季臺(tái)灣海峽西側(cè)25°N南、北210Pb和210Po收支差異的影響因素。臺(tái)灣海峽西側(cè)生物生產(chǎn)力的南、北差異導(dǎo)致懸浮顆粒物中生源組分含量存在較大差異。南部較高生物生產(chǎn)力使懸浮顆粒物中密度較小的生源組分含量相對(duì)較高，生源顆粒組

9、分在沉降后更容易再懸浮同時(shí)將結(jié)合的210Pb和210Po重新輸入海水，且生源有機(jī)組分對(duì)210Po的吸附作用強(qiáng)于210Pb，其結(jié)合的210Po亦更容易再礦化進(jìn)入水體，致使南部海域沉積物成為210Pb和210Po的源，且分別主要通過再懸浮和擴(kuò)散向海水中輸入210Pb和210Po。北部懸浮顆粒物中密度較大的無機(jī)組分含量較高，無機(jī)組分對(duì)210Pb的清除能力相對(duì)210Po更強(qiáng)，且更易于沉降遷出水體。最終導(dǎo)致該海域沉積物成為210Pb和210Po的

10、匯區(qū)。
　　 (4)平流對(duì)210Pb和210Po示蹤臺(tái)灣海峽顆粒動(dòng)力學(xué)過程的影響。平流是影響臺(tái)灣海峽海水中210Pb和210Po收支的最主要因素，忽略平流會(huì)導(dǎo)致臺(tái)灣海峽210Pb和210Po的沉降通量出現(xiàn)巨大偏差。2011年臺(tái)灣海峽西側(cè)南部海域，忽略平流和考慮平流沉積物向水體輸入210Po的通量分別為(0.24±0.01)×1011 dpm d-1和(19.1±8.5)×1011 dpm d-1，差別達(dá)80倍之多。另外，是否考慮

11、平流甚至?xí)?dǎo)致相反的結(jié)論。2011年夏季，忽略平流時(shí)臺(tái)灣海峽西側(cè)南部海域?yàn)?10Pb的凈沉積區(qū)，考慮平流時(shí)則為210Pb的源區(qū)。相對(duì)而言，平流對(duì)210Po的影響比210Pb更大。因此，利用210Pb和210Po示蹤臺(tái)灣海峽顆?；钚晕廴疚镯毧紤]平流影響。夏季臺(tái)灣海峽西側(cè)水體中很多區(qū)域210Po過剩，傳統(tǒng)的210Po/210Pb不平衡法計(jì)算顆粒物輸出通量的方法在該海域不可行。
　　 (5)臺(tái)灣海峽210Pb的沉積效率及邊界清除效率與

12、東海陸架差異。臺(tái)灣海峽210Pb的日沉積通量是整個(gè)東海210Pb沉積通量平均值的1.7倍，210Pb的沉積效率高于東海的平均值，但和東海內(nèi)陸架210Pb的沉積效率相當(dāng)。臺(tái)灣海峽210Pb的邊界清除總量和通量分別為（4.00±0.47）×1012 dpm d-1和80.2±9.5 dpm m-2 d-1，總量和通量與東海210Pb的邊界清除均處于同一量級(jí)，說明這兩個(gè)海域?qū)τ?10Pb的邊界清除作用是可比的。2010年6月臺(tái)灣海峽平流輸入東