渤海和黄海海水中挥发性卤代烃的分布与海-气通量研究

张苗苗

中国海洋大学

摘要：

挥发性卤代烃(Volatile halocarbons，VHCs)是大气中一类重要的痕量温室气体，能造成臭氧层减少，并同时参与多种大气化学反应，对全球气候变化和大气环境产生重要影响。海洋是卤素的一个巨大储库，海水中挥发性卤代烃既有人为来源，也有天然来源。海洋界面层是海-气交换的重要场所，在全球尺度上，海洋既有可能是大气卤代烃的源，也有可能是其汇，具体到局部区域，特别是近岸海域，情况就更加复杂。因此全面开展海洋环境中VHCs的调查，并对在全球尺度上估算海洋对大气VHCs的贡献具有重要意义。
本文以中国有代表性的陆架海渤海和黄海为研究目标，研究了这些海域海水中常见的6种VHCs的浓度分布特征和季节变化，对海-气通量的时空变化进行了分析，并初步探讨了各影响因素，为估算中国海域对全球大气和环境变化的贡献提供了科学依据。本论文的主要研究成果如下：
(1)分别于2011年6月和2011年11-12月对渤海和北黄海海水中6种VHCs进行了调查，结果表明，春季渤海表层海水中CHCl3、CH3CCl3、C2HCl3、C2Cl4、CHBrCl2和CHBr2Cl6种VHCs的浓度分别为12.77(2.80-32.44)、17.51(0.28～69.52)、12.33(3.44～34.91)、5.20(2.12～8.88)、5.33(0.66～12.65)和7.79(0.56～43.40)pmol/L，北黄海分别为19.01(8.02～28.06)、11.12(2.73～22.32)、17.22(0.57～34.10)、7.90(2.59～26.82)、5.19(0.50～56.74)、和7.10(0.12～24.28)pmol/L；秋季渤海表层海水中上述6种VHCs的浓度分别为8.75(0.21～20.91)、14.94(7.07～29.58)、9.23(2.85～19.71)、4.99(2.35～10.26)、5.18(0.17～16.37)和4.33(0.17～17.79)pmol/L，北黄海分别为16.20(0.38～36.48)、9.91(2.72～31.73)、7.79(1.51～12.65)、5.01(1.51～10.90)、4.89(0.13～11.93)和3.11(0.97～7.49)pmol/L。春秋季节渤海和北黄海表层海水中6种VHCs浓度的季节变化均表现为春季大于秋季，不同VHCs的空间变化略有差异。各种VHCs之间及其与环境参数之间的线性回归分析表明，只有在秋季CHBrCl2和CHBr2Cl这2种物质间有一定的相关性。春季VHCs的垂直分布基本呈现出表层和底层大于中层的特征，秋季由于垂直混合比较均匀，VHCs的浓度在垂向分布上变化较小。春季和秋季黄河口附近B65站位，VHCs的周日变化呈现出下午至夜间浓度较高的特征。渤海和北黄海春秋季节6种VHCs的海-气通量变化范围都比较大，春季6种VHCs在渤海的海-气通量分别为5.75(-73.6～68.5)、78.96(-3.7～414.3)、41.46(3.7～147.4)、15.14(0.5～69.6)、20.18(0.5～67.2)和17.36(-0.06～161.0)pmol/m2·d，在北黄海的海-气通量分别为28.24(-0.2～85.8)、19.12(1.2～67.9)、29.36(0.1～91.1)、12.69(0.6～54.2)、7.26(-0.2～27.7)和10.65(-0.32～43.0)pmol/m2·d；秋季6种VHCs在渤海的海-气通量分别为27.36(-12.5～29.1)、50.30(3.7～140.6)、34.00(5.35～92.20)、8.19(1.07～48.66)、9.85(-1.5～141.0)和4.19(-1.7～47.7)pmol/m2·d，在北黄海的海-气通量分别为13.77(-79.4～148.6)、74.98(0.02～369.6)、80.79(0.03～334.5)、13.74(-0.09～53.36)、16.64(-1.0～55.7)和7.30(-0.08～33.2)pmol/m2·d。海-气通量的计算结果表明，调查海域在调查期间是6种VHCs的源。相关性分析表明，春季CHCl3的通量主要受海气界面的浓度差(△C)控制，其余5种VHCs的通量主要受输送速率Kw控制；秋季CHCl3的通量也是主要受△C控制，CH3CCl3和C2HCl3的通量主要受Kw控制，C2Cl4、CHBrCl2和CHBr2Cl的通量同时受到Kw和△C两者的影响。
(2)分别于2011年6月和2011年11-12月对南黄海表层海水中6种VHCs进行了调查，结果表明，春季南黄海表层海水中CHCl3、CH3CCl3、C2HCl3、C2Cl4、CHBrCl2和CHBr2Cl6种VHCs的浓度分别为7.92(1.22～25.69)、10.24(2.29～61.97)、18.86(3.13～38.76)、5.70(0.89～14.96)、9.30(0.38～28.87)和13.45(4.46～26.85)pmol/L，秋季分别为15.56(2.15～82.33)、28.04(3.10～74.57)、14.20(1.94～24.37)、5.21(1.69～11.04)、6.17(0.92～16.09)和3.77(1.20～10.76)pmol/L。春季在山东半岛南岸和江苏近岸VHCs浓度较高，在济州岛西部海域出现低值，秋季在济州岛西部VHCs浓度较高。春季南黄海6种VHCs的海-气通量分别为1.42(-17.3～46.6)、14.22(0.01～199.2)、31.14(0.08～138.7)、8.63(-0.09～43.1)、11.56～(-0.004～48.0)和17.87(0.04～67.0)pmol/m2·d，秋季其海-气通量分别为18.96(-27.6～143.4)、72.02(0.3～229.5)、38.02(1.8～128.4)、8.36(-0.2～27.8)、14.97(0.09～70.5)和6.18(0.5～31.4)pmol/m2·d。6种VHCs的海-气通量主要受风速影响。
(3)不同海域表层海水中6种VHCs的浓度存在差异，春季CHCl3和CH3CCl3在南黄海的浓度最小，C2HCl3和C2Cl4在渤海的浓度最小，而CHBrCl2和CHBr2Cl的趋势相同，均为南黄海>渤海>北黄海。秋季6种VHCs的空间变化比较一致，CH3CCl3、C2HCl3、C2Cl4和CHBrCl2均在南黄海的浓度最高，CH3CCl3、C2HCl3、CHBrCl2和CHBr2Cl的浓度均在北黄海出现最小值，而CHCl3和C2Cl4的最小值出现在渤海。在季节变化上，相同海域中VHCs的浓度基本上是春季大于秋季。6种VHCs的海-气通量也表现出时空变化规律，春季CH3CCl3、C2HCl3、C2Cl4和CHBrCl2的海-气通量在渤海最高，秋季除CHCl3外，海-气通量均在北黄海最高。季节变化上，渤海VHCs海-气通量基本上是春季大于秋季，而在整个黄海海域，秋季VHCs的海-气通量均大于春季。

关键词：挥发性卤代烃;渤海;黄海;分布特征;海-气通量

授予单位：中国海洋大学

授予学位：硕士

学科专业：海洋化学

导师姓名：杨桂朋

学位年度：2012

语种：中文

分类号：P734.22

页数：86

在线出版日期：2012-12-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）