講座3 同位素在海洋學(xué)研究中的應(yīng)用

1、同位素在海洋學(xué)研究中同位素在海洋學(xué)研究中的應(yīng)用的應(yīng)用陳陳 敏敏廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院海洋化學(xué)進(jìn)展海洋化學(xué)進(jìn)展講座講座3 3l 海洋水團(tuán)組成與水體運(yùn)動(dòng)路徑的示蹤海洋水團(tuán)組成與水體運(yùn)動(dòng)路徑的示蹤: 保守性穩(wěn)定同位素：保守性穩(wěn)定同位素：2H、18O 保守性放射性核素：保守性放射性核素：226Ra、228Ra、224Ra、222Rnl 海洋生物地球化學(xué)過程的示蹤：海洋生物地球化學(xué)過程的示蹤： 穩(wěn)定同位素：穩(wěn)定同位素：13C、15N 顆粒活性放射性核素：顆?；钚苑派湫院怂兀?34Th、228Th、210Pb、 210Po、32P、33Pl 海洋沉積動(dòng)力學(xué)的示蹤海洋沉積動(dòng)力學(xué)的示蹤:

2、 對象：沉積物、錳結(jié)核、多金屬結(jié)殼、貝殼對象：沉積物、錳結(jié)核、多金屬結(jié)殼、貝殼 核素：核素：230Th、231Pa、238U、235U、210Pb、228Th廈門大學(xué)同位素海洋學(xué)研究方向廈門大學(xué)同位素海洋學(xué)研究方向 航次航次北冰洋：北冰洋：4 4南大洋：南大洋：1010太平洋：太平洋：5 5南海：南海：1515東海：東海：4 4廈門灣等：廈門灣等：16163232種核素種核素研究海域與應(yīng)用的核素研究海域與應(yīng)用的核素西北冰洋的水團(tuán)組成與水體運(yùn)動(dòng)西北冰洋的水團(tuán)組成與水體運(yùn)動(dòng)西北冰洋生物泵的運(yùn)轉(zhuǎn)效率西北冰洋生物泵的運(yùn)轉(zhuǎn)效率北太平洋固氮作用西向強(qiáng)化的同位素證據(jù)北太平洋固氮作用西向強(qiáng)化的同位素證據(jù)濟(jì)州島

3、西南泥質(zhì)區(qū)近濟(jì)州島西南泥質(zhì)區(qū)近 250 年物源變化及其影響因素年物源變化及其影響因素介紹提綱介紹提綱北冰洋水團(tuán)組成與水體運(yùn)動(dòng)的北冰洋水團(tuán)組成與水體運(yùn)動(dòng)的2H、18O、226Ra、228Ra、224Ra示蹤示蹤成果一成果一北冰洋水文學(xué)過程對全球變化的響應(yīng)與反饋北冰洋水文學(xué)過程對全球變化的響應(yīng)與反饋l 過去十年，模型研究顯示，北冰洋是全球變化的靈過去十年，模型研究顯示，北冰洋是全球變化的靈敏指示區(qū)域。在全球變暖的背景下，溫度的增加在敏指示區(qū)域。在全球變暖的背景下，溫度的增加在北極區(qū)域?qū)⒌玫椒糯螅ū睒O區(qū)域?qū)⒌玫椒糯螅∕anabe et al, 1991; Manabe and Stouffer, 1

4、994），而且北冰洋對全球變化有著），而且北冰洋對全球變化有著強(qiáng)的反饋?zhàn)饔茫◤?qiáng)的反饋?zhàn)饔茫↖PCC，2001）。）。l 最近的觀測表明，北冰洋正在進(jìn)行著明顯的環(huán)境變最近的觀測表明，北冰洋正在進(jìn)行著明顯的環(huán)境變化：化： 快速變化中的北冰洋快速變化中的北冰洋變化中的北冰洋變化中的北冰洋變化中的北冰洋變化中的北冰洋降雨的增加，河降雨的增加，河水輸入的增加，水輸入的增加，表層海水的淡化表層海水的淡化1979-1996年間，年間，上躍層水溫度升高，上躍層水溫度升高，變??；下躍層水溫變??；下躍層水溫度降低，大西洋暖度降低，大西洋暖水核心變厚水核心變厚自自1989年，海冰融年，海冰融化增加化增加46m，表層

5、，表層海水變淡海水變淡大西洋大西洋/ /太平洋水太平洋水團(tuán)邊界的東移團(tuán)邊界的東移暖水核心（暖水核心（oC）向東入侵向東入侵(增暖現(xiàn)象增暖現(xiàn)象)：NB - 1990; AB/MB -1993;MR -1998,1999淡水輸?shù)敵鲈黾映鲈黾涌赡艿姆答佔(zhàn)饔每赡艿姆答佔(zhàn)饔帽北蟊韺雍Ｋ牡档捅贝笪餮笊顚颖北蟊韺雍Ｋ牡档捅贝笪餮笊顚铀ㄋ∟ADW）的形成，減緩大洋熱鹽環(huán)流（）的形成，減緩大洋熱鹽環(huán)流（THC）（Manabe and Stouffer，1994； Rahmstorf，1995； Broecker，1997）北半球氣候更加惡劣）北半球氣候更加惡劣1970s北大西洋表層水大的

6、鹽度異常（北大西洋表層水大的鹽度異常（Great Salinity Anomaly）1968年年Fram Strait大量的海冰輸出大量的海冰輸出上躍層水存在的證據(jù)上躍層水存在的證據(jù)Salinity24262830323436Depth (m)040080012001600200024002800Temperature (oC)-2.0 -1.5 -1.0-.50.0.51.0STSilicate (umol/L)0510 15 20 25 30 35 40040080012001600200024002800Nitrate (umol/L)0481216SilicateNitrate Stn

7、 C34D (0/00)-30-20-1001004008001200160020002400280018O (0/00)-4-3-2-101Col 10 vs Col 11 Col 13 vs Col 11 （1）北冰洋上躍層水如何維持？）北冰洋上躍層水如何維持？ （2）太平洋水如何進(jìn)入北冰洋？）太平洋水如何進(jìn)入北冰洋？ （3）北冰洋水團(tuán)組成（太平洋水、大西洋水、海冰）北冰洋水團(tuán)組成（太平洋水、大西洋水、海冰 融化水、河水）如何？其空間變化怎樣？融化水、河水）如何？其空間變化怎樣？ （4）北大西洋與北冰洋如何響應(yīng)？）北大西洋與北冰洋如何響應(yīng)？ 科學(xué)問題科學(xué)問題樣品采集樣品采集1999年首次北

8、極考察年首次北極考察2003年第年第2次北極考察次北極考察加拿大海盆上躍層水形成機(jī)制加拿大海盆上躍層水形成機(jī)制fa: 大西洋水份額； fp: 太平洋水份額；fr: 河水份額； fi: 海冰融化水份額；質(zhì)量平衡方程組： fa + fp + fr + fi =1 faSa + fpSp + frSr + fiSi = Sm fa18Oa + fp18Op + fr18Or + fi18Oi = 18Om fa PO4*a + fp PO4*p + fr PO4*r + fi PO4*i = PO4*m Fractions of Atlantic water, Pacific water,Sea-i

9、ce meltwater and river-runoff water in Stn 34Fractions (%)-20020406080 100 120Depth (m)050100150200250300350400Atlantic waterPacific waterSea-ice meltwaterRiver-runoff water226Ra (Bq)200250300350400450500Depth (m)0100200300400500600Stn. C34首次北極考察結(jié)果首次北極考察結(jié)果S-18O-PO*質(zhì)量平衡計(jì)算質(zhì)量平衡計(jì)算加拿大海盆水團(tuán)構(gòu)成的垂向變化加拿大海盆水團(tuán)構(gòu)成

10、的垂向變化加拿大海盆加拿大海盆CNIS7站鐳同位素垂直分布站鐳同位素垂直分布228Ra (Bq/m3)0.00.51.01.52.0226Ra (Bq/m3)0.01.02.03.04.0Depth (m)020040060080010001200224Ra (Bq/m3)0.00.30.60.91.2maxmaxmax二次北極考察結(jié)果二次北極考察結(jié)果楚科奇海陸架區(qū)楚科奇海陸架區(qū)Fractions (%)020406080Depth (m)010203040Atlantic WaterPacific WaterSea ice meltwaterRiver runoffStn. C6首次北極考察

11、結(jié)果首次北極考察結(jié)果B11226Ra, 228Ra (Bq/m3)0.00.51.01.52.001020304050BS010.00.20.40.60.81.0BS070.01.02.03.00102030BS100.00.40.81.21.601020304050C120.00.51.01.52.001020304050C150.00.40.81.21.601020304050C220.00.40.81.21.601020304050C240.00.20.40.60.81.0010203040C260.20.40.60.81.01.201020304050C340.40.60.81.01.

12、201020304050P110.40.81.21.62.001020304050R010.40.81.21.62.001020304050R030.20.40.60.81.0010203040R070.20.50.81.11.401020304050R110.81.01.21.41.61.801020304050R15226Ra228Ra0.60.81.01.21.401020304050S32陸架區(qū)鐳同位素垂直分布陸架區(qū)鐳同位素垂直分布二次北極考察二次北極考察太平洋水的空間分布太平洋水的空間分布首次北極考察結(jié)果首次北極考察結(jié)果海冰融化水的空間分布海冰融化水的空間分布首次北極考察結(jié)果首次北極

13、考察結(jié)果河水組分的空間分布河水組分的空間分布首次北極考察結(jié)果首次北極考察結(jié)果啟示啟示l 北冰洋深海盆地北冰洋深海盆地“上躍層水上躍層水”的形成緣于太平洋水的形成緣于太平洋水的輸入。太平洋水主要通過白令海峽兩側(cè)，即阿拉的輸入。太平洋水主要通過白令海峽兩側(cè)，即阿拉德灣和阿拉斯加沿岸流進(jìn)入，并于陸架底部運(yùn)移至德灣和阿拉斯加沿岸流進(jìn)入，并于陸架底部運(yùn)移至深海盆地。深海盆地。l 加拿大海盆是河水組分的重要儲存區(qū)。加拿大海盆是河水組分的重要儲存區(qū)。北冰洋淡水循環(huán)的重要性北冰洋淡水循環(huán)的重要性l 北冰洋對全球變化的影響途徑：北冰洋對全球變化的影響途徑： （1）通過太陽輻射反照率變化影響熱收支平衡；）通過太陽

14、輻射反照率變化影響熱收支平衡； （2）通過影響北大西洋深層水的形成影響全球深海）通過影響北大西洋深層水的形成影響全球深海 熱鹽環(huán)流。熱鹽環(huán)流。l 北冰洋淡水循環(huán)：北冰洋淡水循環(huán)：淡水輸入有助于上層水體層化作用淡水輸入有助于上層水體層化作用與水體穩(wěn)定性的加強(qiáng)，促進(jìn)海冰形成而增加反照率；與水體穩(wěn)定性的加強(qiáng)，促進(jìn)海冰形成而增加反照率；北冰洋淡水組分往北大西洋輸送量的變化將導(dǎo)致深層北冰洋淡水組分往北大西洋輸送量的變化將導(dǎo)致深層水形成區(qū)域的位移和深層水形成速率的變化。水形成區(qū)域的位移和深層水形成速率的變化。l 最新研究表明，目前北大西洋深層水的形成難度在最新研究表明，目前北大西洋深層水的形成難度在增加，

15、流速在降低，這被歸因于北冰洋淡水輸送量增加，流速在降低，這被歸因于北冰洋淡水輸送量的增加。的增加。 了解北冰洋淡水循環(huán)對于深入探索北冰洋對全球變了解北冰洋淡水循環(huán)對于深入探索北冰洋對全球變化的響應(yīng)與反饋具有重要意義?；捻憫?yīng)與反饋具有重要意義。 北冰洋淡水循環(huán)的重要性北冰洋淡水循環(huán)的重要性加拿大海盆河水組分停留時(shí)間的計(jì)算加拿大海盆河水組分停留時(shí)間的計(jì)算西北冰洋西北冰洋228Ra/226Ra)A.R.與河水組分份額的關(guān)系與河水組分份額的關(guān)系228226228228()mmodel. . .226226)tA RA RRaRaeRaRa站號站號層次層次/ m停留時(shí)間停留時(shí)間/ aC3401.520

16、.46 0.049.9 0.8251.780.50 0.0310.5 0.5501.350.53 0.037.8 0.41000.960.49 0.025.6 0.31500.640.33 0.025.5 0.52000.510.28 0.015.0 0.35000.230.08 0.028.8 2.3C3901.860.58 0.059.7 0.7251.860.64 0.068.9 0.8501.670.67 0.077.6 0.91001.360.36 0.0411.0 1.02000.780.24 0.019.8 0.33000.440.12 0.0310.8 2.45000.510.

17、26 0.025.6 0.7m.226228)RARaRa加拿大海盆河水組分的停留時(shí)間加拿大海盆河水組分的停留時(shí)間model.226228)RARaRa北冰洋河水組分的平北冰洋河水組分的平均停留時(shí)間：均停留時(shí)間：10 a，意味著北冰洋河水組意味著北冰洋河水組分在輸送至北大西洋分在輸送至北大西洋前在北冰洋平均停留前在北冰洋平均停留了了10 a左右的時(shí)間。左右的時(shí)間。北大西洋挪威海北大西洋挪威海2000 m以淺水體鹽度的時(shí)間變化以淺水體鹽度的時(shí)間變化 Dickson et al. Phil Trans R Soc Lond A, 2003, 361: 1917-1934北冰洋入海徑流量的歷史變化北

18、冰洋入海徑流量的歷史變化 Shiklomanov et al. 2000, 281-296北大西洋鹽度低值與北冰洋河流徑流高值的時(shí)間差北大西洋鹽度低值與北冰洋河流徑流高值的時(shí)間差北大西洋北大西洋鹽度低值鹽度低值1958-195919671977-19811984-19851994-1999北冰洋河流北冰洋河流徑流量高值徑流量高值1947-194919581966-19681974-19781986-1988時(shí)間差（時(shí)間差（a）1091299與北冰洋河水組分的平均停留時(shí)間非常吻合與北冰洋河水組分的平均停留時(shí)間非常吻合小結(jié)小結(jié)l 北大西洋水體淡化與北冰洋入海徑流變化有關(guān)北大西洋水體淡化與北冰洋入海

19、徑流變化有關(guān);l 北冰洋入海徑流量的增加與北大西洋上層水體的北冰洋入海徑流量的增加與北大西洋上層水體的淡化之間存在約淡化之間存在約10 a的時(shí)間間隔，其取決于北冰的時(shí)間間隔，其取決于北冰洋河水組分的平均停留時(shí)間。洋河水組分的平均停留時(shí)間。 北冰洋生物泵運(yùn)轉(zhuǎn)的北冰洋生物泵運(yùn)轉(zhuǎn)的14C、3H、234Th、210Pbex示蹤示蹤成果二成果二北冰洋：生物生產(chǎn)力的北冰洋：生物生產(chǎn)力的“沙漠沙漠”？ 不活躍的碳循環(huán)？不活躍的碳循環(huán)？科學(xué)問題科學(xué)問題初級生產(chǎn)力：初級生產(chǎn)力：14C吸收法吸收法積分生產(chǎn)力：積分生產(chǎn)力：3.889.5 mmolC/(m2d)之間，與之間，與Cota等等(1996)、Wheeler

20、 等等(1996)的結(jié)果相一致的結(jié)果相一致,高于以往的報(bào)道值（高于以往的報(bào)道值（English,1961; Harrison,1978）14C流動(dòng)表層流動(dòng)表層海水海水水樣水樣細(xì)菌生產(chǎn)力水平細(xì)菌生產(chǎn)力水平: 3H-TdR吸收法吸收法站站 位位C8C34細(xì)菌生產(chǎn)力細(xì)菌生產(chǎn)力（mmolC/(m2 d）5.72.0BP : PP0.630.52區(qū)區(qū) 域域楚科奇陸架楚科奇陸架加拿大海盆加拿大海盆顆粒物清除、遷出作用的指標(biāo)：顆粒物清除、遷出作用的指標(biāo)：234234Th/Th/238238U U不平衡不平衡234Th/238U)A.R.0.00.20.40.60.801.001.20Depth (m)-30

21、0-250-200-150-100-500Dissolved 234Th/238U)A.R.Particulate 234Th/238U)A.R.Total 234Th/238U)A.R.Stn: C34234Th/238U不平衡的存在表不平衡的存在表明該海域存在一定強(qiáng)度的明該海域存在一定強(qiáng)度的顆粒清除、遷出作用顆粒清除、遷出作用，與，與以往認(rèn)為北冰洋顆粒動(dòng)力以往認(rèn)為北冰洋顆粒動(dòng)力學(xué)作用很微弱（即學(xué)作用很微弱（即234Th/238U達(dá)到久期平衡）達(dá)到久期平衡）（Bacon et al, 1989）形成）形成鮮明對比。鮮明對比。POCPOC輸出通量的計(jì)算輸出通量的計(jì)算POC輸出通量輸出通量 =

22、234Th輸出通量輸出通量 POC/PTh234Th清除通量清除通量 = 234（238U - D234Th）234Th輸出通量輸出通量 = 234Th清除通量清除通量 - 234 P234Th100 m層層POC輸出通量輸出通量StationC34B50B51B52FTh (dpm/(m2d)0300600900120015001800StationC34B50B51B52POC/PTh (umol/dpm)024681012StationC34B50B51B52POC flux (mmolC/(m2d)0481216楚科奇陸架沉積物有機(jī)碳埋藏通量：楚科奇陸架沉積物有機(jī)碳埋藏通量：210Pb

23、ex法法沉積物有機(jī)碳埋藏通量：沉積物有機(jī)碳埋藏通量： 2533 mmolC/m2/d占初級生產(chǎn)力：占初級生產(chǎn)力： 6282%啟示啟示盡管北冰洋的初級生產(chǎn)力、盡管北冰洋的初級生產(chǎn)力、POC輸出通量比白令海輸出通量比白令海等中、低緯度海域來得低，但北冰洋并非是生物等中、低緯度海域來得低，但北冰洋并非是生物生產(chǎn)力極其貧瘠的海洋生產(chǎn)力極其貧瘠的海洋“沙漠沙漠”，它具有相對活，它具有相對活躍的海洋碳循環(huán)過程及較高的生物泵效率，因此躍的海洋碳循環(huán)過程及較高的生物泵效率，因此北冰洋在全球碳循環(huán)中的作用可能較以往認(rèn)識的北冰洋在全球碳循環(huán)中的作用可能較以往認(rèn)識的來得重要。來得重要。熱帶和亞熱帶北太平洋固氮作用熱

24、帶和亞熱帶北太平洋固氮作用西向強(qiáng)化的同位素證據(jù)西向強(qiáng)化的同位素證據(jù)成果三成果三緯向依賴性，但經(jīng)向如何緯向依賴性，但經(jīng)向如何?海洋固氮作用空間分布特征海洋固氮作用空間分布特征采樣站位采樣站位Surface water were collected along a longitudinal transect once every 1-5 degree during Oct-Dec, 200315NLongitude12014016018020022024026028015N (0/00)-15-10-5051015y = -5.41 + 0.036 x(n=40, r2=0.22, p=0.003

25、)大氣大氣N2 15N00深海水深海水 15N 57POM- 15N 證據(jù)證據(jù) The eastward increase of 15N signal suggested that marine nitrogen fixation increased westward-0.13.8Sea areaobject 15N（）ReferenceWith nitrogen fixerwestern PacificSurface PON-1 +2Saino and Hattori, 1987East Sea of ChinaTrichodesmiumPhytoplankton (net)Zooplank

26、ton-2.1 +1.0+0.7 +2.9+2.1 +3.7Minagawa and Wada, 1986North Pacific subtropical gyre Copepod+1.9 +3.8Mullin等，等，1984Sagasso SeaZooplankton+2.5 +5.0Fry and Quinones, 1994Southern Florida SeaPOMZooplankton-0.19+5.9Macko等，等，1984Sagasso SeaPON-3 +2Altabet等，等，1991Subtropical north AtlanticPOMZooplankton+1.

27、0 +5.2+4.3 +6.4Montoya等，等，2002Caribbean SeaTrichodesmium-3.6 -0.2Carpenter等，等，1997Eastern MediterraneanSurface PON-0.3 0.5Pantoja等，等，2002Tropical AtlanticZooplankton+0.2 +3.1McClelland等，等，2003No nitrogen fixerEastern PacificSurface PON+5 +10Saino and Hattori, 1987California GulfPON+8.1 +11Mullin等，等，

28、1984Northwestern Mexico BayPONZooplankton+7.5+8.9Macko等，等，1984Geogio BayPOMZooplankton+5.1+5.5 +9Fry and Quinones,1994Alaska Bayphytoplanktonzooplankton+3.3+7.2Goering等，等，1990固氮與非固氮海域固氮與非固氮海域 15N的對比的對比15N (0/00)-8-404812PPo/DPo0.00.40.81.21.6y = 1/(2.09+0.28 x)(n=37, r2=0.33, p=0.0002)溶解態(tài)、顆粒態(tài)溶解態(tài)、顆粒態(tài)

29、 210Po證據(jù)證據(jù)aLongitude120E140E160E180160W140W120W100W80WDissolved 210Po (dpm/100L)010203040bLongitude120E140E160E180160W140W120W100W80WParticulate 210Po (dpm/100L)05101520y = 17.21 - 0.050 x(n=37, r2=0.46, p1.0) in the upper water column along the slope region around 160 W, Why?Sampling locations for

30、226Ra, 228Ra, 224Ra measurements in the western Arctic Ocean BS01 BS07 BS10 R01 R03 R05 R07 R09 R11 R13 R15 C12 C15 C18 S32 S34 S21 C26 C24 C22 C34 P11 P13 B11 B32 B33 S11 S14 S16 P27 P37 B77 B80 B79 B78 P26 P25 P24 P23 P22 M01 M02 M03 M05 M07 BS04A 175 170 165 160 155 150 145W 65 70 75 80 阿阿 拉拉 斯斯

31、加加 楚楚科科奇奇半半島島 楚科奇海 波弗特海 加拿大海盆 Radium evidence226Ra activity distribution in surface waters in the western Arctic Ocean190195200205210646668707274767880阿 拉 斯 加Chukchi0.00.20.40.60.81.01.21.4226Ra activity distribution at 10m depth in the western Arctic Ocean190195200205210646668707274767880阿 拉 斯 加Chu

32、kchi0.10.30.50.70.91.11.3228Ra activity distribution in surface waters in the western Arctic Ocean1901952002052106466687072747678800.00.20.40.60.81.01.21.4224Ra activity distribution in surface waters in the western Arctic Ocean190195200205210646668707274767880阿 拉 斯 加0.10.20.20.30.30.30.40.50.5Radiu

33、m properties in seawaterl Different half-life: 226Ra 1602a, 228Ra 5.75a, 224Ra 3.64dl Soluble in seawaterl Input： (1) Runoff (2) Desorption from particles in estuarine zone (3) Diffusion from local sediment Desorption from particles in estuarine zoneQuestionAbnormal high 226Ra, 228Ra, 224Ra activity

34、 in surface water along the slope region around 160 W, Why?Most possible mechanism for high thorium and radium content Steele et al., JGR, 2004Dethleff, JGR, 2005l During the movement of sea ice, 234Th was picked up by ice-rafted sediments, which induced the high 234Th/238U activity ratio (1.0).l Wh

35、en contacting with high temperature seawater, sea ice rafted sediment will be releasedl Radium will be desorpted from the sedimentsDistribution of potential temperature during the second Chinese Arctic ExpeditionShi et al., AOS, 2005Implicationl The sediments in sea ice could pick up additional part

36、icle-reactive contaminants during contact with surface waters, just like a bus.l Drifting sediment-laden sea ice may play a key role in the long-range redistribution of contaminants in the Arctic, as well as affect the particle flux to the deep sea.近40年北太平洋亞熱帶環(huán)流區(qū)上層水體生態(tài)系變化的226Ra證據(jù)李艷平等李艷平等, 2004, 臺灣海峽

37、；臺灣海峽；Yang et al.,2006, Chinese Sci Bullet研究成果六研究成果六北太平洋亞熱帶環(huán)流區(qū)表層水226Ra含量的時(shí)間變化DY95-10航次航次DY105-12,14航次航次近近40年來表層水年來表層水226Ra含量逐漸降低含量逐漸降低年 份2003年1999年1989年1983年1982年1971年1967年226Ra acitivity (Bq/m3)0.00.40.81.21.62003: Yang et al.(2005)1999: Li et al. (2004)1989: Nozaki et al.(1998)1983: Yamada and Noz

38、aki (1986)1982: Yamada and Nozaki (1986)1971: Tsungai and Harada (1990)1967: Broecker et al.(1967); GEOSECS data我們的數(shù)據(jù)是否可靠？SiO32- (mol/dm3)01234567226Ra (Bq/m3)0.40.50.60.70.80.9y = 0.596 + 0.0199 x(n=22, r2=0.25, p=0.02)amoldpm0.12SiRa226大西洋大西洋: 0.10, Broecker等等, 1976北冰洋北冰洋: 0.10, Moore and Smith,19

39、86 赤道太平洋赤道太平洋: 0.14, Chung and Craig, 1980北大西洋北大西洋: 0.17, Key等等,1992DY105-12,14航次結(jié)果航次結(jié)果北太平洋亞熱帶環(huán)流區(qū)上層水柱硅酸鹽、活性磷酸鹽含量的時(shí)間變化Karl et al, 2001, Deep-Sea Res II Si=0.6 mmol/m3SiO32-濃度平均降低速率226Ra含量變化的原因及啟示l 全球變暖全球變暖 浮游生物組成變化浮游生物組成變化 生物生產(chǎn)力升生物生產(chǎn)力升高高 生物吸收、遷出生物吸收、遷出RaRa增加增加 水體水體RaRa降低降低l 與此同時(shí)，水體層化作用加強(qiáng)，垂直交換減弱，與此同時(shí)，

40、水體層化作用加強(qiáng)，垂直交換減弱，由深層補(bǔ)充至上層的營養(yǎng)鹽減少。由深層補(bǔ)充至上層的營養(yǎng)鹽減少。l 為維持升高的生物生產(chǎn)力，所需的氮營養(yǎng)鹽可能為維持升高的生物生產(chǎn)力，所需的氮營養(yǎng)鹽可能來自加強(qiáng)的海洋固氮作用。來自加強(qiáng)的海洋固氮作用。結(jié) 語 北太平洋亞熱帶環(huán)流區(qū)表層水北太平洋亞熱帶環(huán)流區(qū)表層水226226RaRa含量在含量在過去過去4040年中呈現(xiàn)降低趨勢，反映了該海域年中呈現(xiàn)降低趨勢，反映了該海域生態(tài)系對全球變化的響應(yīng)，其主要體現(xiàn)在生態(tài)系對全球變化的響應(yīng)，其主要體現(xiàn)在水體層化作用的加強(qiáng)以及生物生產(chǎn)力的升水體層化作用的加強(qiáng)以及生物生產(chǎn)力的升高。未來有必要了解這種變化是否會(huì)持續(xù)？高。未來有必要了解這種

41、變化是否會(huì)持續(xù)？其對全球變化將產(chǎn)生怎樣的反饋?zhàn)饔谩Ｆ鋵θ蜃兓瘜a(chǎn)生怎樣的反饋?zhàn)饔?。東太平洋近底邊界層顆粒物清除、遷出作用加強(qiáng)的同位素證據(jù)研究成果七研究成果七EPR03-02Diss 210Po (dpm/100dm3)0510152025Depth (m)0500100015002000250030003500Part 210Po (dpm/100dm3)0246810Diss 210Po Part 210Po EPR03-03Diss 210Po (dpm/100dm3)05101520050010001500200025003000Part 210Po (dpm/100dm3)02468

42、10EPR03-05Diss 210Po (dpm/100dm3)05101520Depth (m)0500100015002000250030003500Part 210Po (dpm/100dm3)246810DY105-12,14航次航次Sta BDiss 210Pb (Bq/m3)01234567Depth (m)0500100015002000250030003500Part 210Pb (Bq/m3)0.00.51.01.52.0Dissolved 210Pb Particulate 210Pb Sta DDiss 210Pb (Bq/m3)01234567050010001500

43、200025003000Part 210Pb (Bq/m3)0.00.51.01.52.0Sta FDiss 210Pb (Bq/m3)01234567Depth (m)0500100015002000250030003500Part 210Pb (Bq/m3)0.00.51.01.52.0210Po穩(wěn)態(tài)不可逆清除模型 DPoDPoDPoDPbPoDPoAkAAtAPPoPPoPPoPoPPbPoDPoDPoPPoAkAAAktADPodk1PPopk1溶解態(tài)、顆粒態(tài)210Po停留時(shí)間的垂直分布Sta BDiss 210Po residence time (a)0.00.51.01.52.0Depth (m)0500100015002000250030003500Part 210Po residence time(a)0.00.20.40.60.8Dissolved 210Po Particulate 210Po Sta DDiss 210Po residen