在线富集-流动注射测定溶解态铝的方法及其在中国陆架边缘海中的应用
近年来，痕量元素及其同位素研究已经成为全球海洋学的热点问题，作为“全球痕量元素及其同位素的海洋生物地球化学研究”（GEOTRACES）科学计划规定的关键参数之一，海洋中的铝(Al)受到人们的广泛关注。海洋中溶解态Al含量较低且存留时间短，不易受人为活动影响，常用作区别大气沉降来源和不同水团运动的示踪剂。中国具有广阔的陆架边缘海，一方面长江、黄河和珠江等大型河流和亚洲沙尘输入大量的陆源物质，另一方面受黑潮持续不断的入侵，多种水团的相互混合影响着陆架边缘海中溶解态Al的分布。同时黑潮是连接中国陆架边缘海与西北太平洋的重要纽带，陆源物质通过跨陆架输送的方式进入黑潮，为西北太平洋提供丰富的营养物质，对西北太平洋中的生产力和碳循环具有重要的贡献，以溶解态Al作为示踪因子是探讨跨陆架输送的有效途径。本文利用在线富集-流动注射方法测定中国陆架边缘海中溶解态Al，主要航次包括2011年3月、10月和2013年5月、7月、8月和10月黄、东海航次，2011年8月-10月南海航次以及2012年7月和2013年7月与日本富山大学合作的日本航次，系统认识了中国陆架边缘海中溶解态Al的分布，讨论其季节、年际变化，以及影响溶解态Al的分布的主要因素，估算了Al的跨陆架输送通量等，对认识中国陆架边缘海中陆源物质的跨陆架输送具有重要意义。本文的研究成果主要如下: 在实验室原有的分子荧光测定溶解态Al方法(Zhang et al.，2000)的基础上，复现了在线富集-流动注射测定溶解态Al的方法。该方法的检出限为0.18nmol/L，富集4分钟时，1.5 nmol/L海水样品的相对标准偏差为4.0％(n=7)。富集2分钟时，20 nmol/L海水样品的相对标准偏差为1.1％(n=5)。经过SAFe和GEOTRACES标准样品互校，结果表明该方法检测限低，准确度高，精密度好，可用于中国陆架边缘海样品的测定。并利用美国麻省理工学院(MIT) Ed Boyle教授的MITESS采水器对船上Niskin采水器和华东师范大学张瑞峰老师设计的X-Vane采水器进行了互校实验，结果表明Niskin和X-Vane采水器可用于中国陆架边缘海中痕量金属Al的采样分析。黄海2011年3月、10月和2013年7月溶解态Al的浓度分别为31±11nmol/L、41±33 nmol/L和20±14 nmol/L，秋季浓度高于春季和夏季。2011年和2013年东海两个观测年度中春季（3月和5月）、夏季（7月和8月）和秋季(10月)溶解态Al的浓度分别为38±12 nmol/L和31±18 nmol/L，24±16 nmol/L和31±36 nmol/L，30±22 nmol/L和40±27 nmol/L，其季节变化较为复杂，夏季近岸浓度最高，秋季次之，春季最低。黄、东海中溶解态Al的分布表现为近岸高，高值主要集中在长江口，苏北沿岸以及浙闽沿岸，达到100 nmol/L以上，随着离岸距离的增加，迅速降低，至黑潮主轴区域仅为10 nmol/L以下。长江徐六泾入海口处溶解态Al的浓度为150～550 nmo/L，平均值为216±113 nmol/L，含量变化与径流量和输沙量有关，夏季最高，春、秋季次之，冬季最低，长江输送的Al约60％在长江口河水和海水混合初期就被清除。影响黄、东海溶解态Al分布的因素主要是水团混合，受长江冲淡水的输入和黑潮水的入侵的影响。另外，浮游植物和悬浮颗粒物有也一定的影响，浮游植物的影响主要在黄海中部和长江口区域，SPM的影响集中在长江口和浙闽沿岸50 m以浅区域。东海陆架中Al的分布基本上呈现保守的趋势，可以将Al用来作为示踪因子进行讨论水团混合和陆源物质的跨陆架输送。 2011年夏季南海北部溶解态Al的浓度范围为2～69 nmol/L，平均值为20±9nmol/L，南海中部溶解态Al的浓度范围为2～47 nmol/L，平均值为15±8 nmol/L，南海北部近岸区域高于中部区域，溶解态Al的垂直分布特征为表层高，深层低，呈现出典型的清除型元素特征。珠江口溶解态Al的行为较为复杂，影响因素较多，包括入海口众多造成淡水端元的差异，老水团和新鲜河水的相互作用，有机质对溶解态Al形态的转化，盐度变化造成的絮凝过程，以及悬浮颗粒物对溶解态Al的吸附解吸等，珠江口溶解态Al的浓度与盐度呈现出比较复杂的关系，既不保守，也没有显著的清除。南海中溶解态Al的主要来源有河流输入、大气沉降和黑潮水的入侵，其通量分别为4.8×109 g/yr、10.9±8.7×109 g/yr和33～84×109 g/yr。在越南近岸上升流区域，浮游植物对溶解态Al清除的量为0.2×109g/yr。根据Gordon提出的LOICZ生物地球化学模型指南建立南海Al的收支模型，估算南海中Al的存留时间为16.0±5.9年。 东海陆架中Al的分布基本保守，因此将Al作为示踪因子用来讨论陆源物质的跨陆架输送。通过2013年8月东海陆架航次和2012年和2013年日本航次的结果，可以看出东海存在Al的跨陆架输送过程，其输送路径由浙闽沿岸启动，向东北和东南方向进入黑潮，其输送是沿等密面输送的方式，并且输送的核心层次是23-24等密面。东海Al的跨陆架输送在100m和200m等深线上的通量分别为6.29×1010g/yr和0.63×1010g/yr，并且有5.61×1010 g/yr的通量经由对马海峡进入日本海。2013年8月和2011年5月相比，Al的跨陆架输送路径和通量都有一定的季节差异，2013年8月100 m等深线上Al的输送通量更大，主要是夏季河流等陆源输入的增加造成的。在200 m等深线上，两个季节的Al的输送通量较为稳定，由东海向黑潮输送，表明东海陆架中Al可由黑潮带入西北太平洋的Al的通量为0.63×1010 g/yr.
陆架边缘海;溶解态铝;在线富集法;流动注射法
中国海洋大学
博士
海洋化学
刘素美;任景玲
2015
中文
P734.21
159
2016-01-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）