臺(tái)灣海峽及鄰近海域溶解無(wú)機(jī)與有機(jī)碳的時(shí)空分布及其影響因素.pdf

1、海洋作為地球上最大的碳庫(kù)之一，在全球碳循環(huán)中起著非常重要的作用;溶解無(wú)機(jī)碳(DIC)和溶解有機(jī)碳(DOC)是海洋碳庫(kù)的重要的組成部分，它們?cè)诤Ｑ笾械姆植肌⑦w移和轉(zhuǎn)化是海洋碳循環(huán)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。近海陸架區(qū)連接陸地與大洋，受陸源徑流輸入、人為活動(dòng)擾動(dòng)、高生物生產(chǎn)力、復(fù)雜的水動(dòng)力過(guò)程等多種因素的共同影響，碳循環(huán)過(guò)程及其機(jī)制比較復(fù)雜。因此，開(kāi)展陸架海區(qū)DIC和DOC時(shí)空分布及其影響因素的研究，對(duì)于揭示海洋中碳的生物地球化學(xué)循環(huán)的調(diào)控機(jī)制具有重要的典

2、型意義。本論文選取臺(tái)灣海峽及其鄰近海域?yàn)檠芯繀^(qū)域，利用2006年07月～08月、2006年12月～2007年02月、2007年4月～5月，2007年10月～2008年1月臺(tái)灣海峽西部獲取的pH、堿度和有色溶解有機(jī)物(CDOM)的資料，2009年06月、2009年08～09月于閩南粵東海域以及2009年2月、5月、8月及10～11月于廈門灣獲取的pH、總堿度、DIC、TOC、DOC以及CDOM等資料，對(duì)臺(tái)灣海峽及其鄰近海域、以及典型河口海

3、灣海水中碳酸鹽體系及溶解有機(jī)碳的時(shí)空分布及其影響因素進(jìn)行研究，以期為進(jìn)一步研究河口、近海碳的遷移轉(zhuǎn)化及循環(huán)機(jī)制提供更完整的參考資料。主要研究成果如下:
　　 (1)臺(tái)灣海峽西部表層水體全年總體表現(xiàn)為CO2的匯，海氣CO2通量年均為-1.29mmol/(m2·d);春季、夏季、秋季和冬季平均海氣CO2通量分別為-1.31、-0.34、-0.28和-3.23mmol/(m2·d)。
　　 由于陸地徑流以及水體垂直混合作用超過(guò)

4、浮游植物活動(dòng)的影響，春季、秋季和冬季近岸區(qū)域表層海水pCO2高于遠(yuǎn)岸區(qū)域;其中，秋季和冬季的近岸區(qū)域表現(xiàn)為凈CO2源(秋季:1.95mmol/(m2·d);冬季:2.34mmol/(m2·d))。夏季由于浮游植物活動(dòng)強(qiáng)度達(dá)到全年峰值的影響，近岸區(qū)域表層海水pCO2低于遠(yuǎn)岸區(qū)域，且表現(xiàn)為CO2匯;而遠(yuǎn)岸區(qū)域表現(xiàn)為弱的CO2源（～387.6μatm）。此外，由于夏季閩江口附近浮游植物活動(dòng)強(qiáng)度強(qiáng)于九龍江口附近海域，使得閩江口附近富含過(guò)飽和CO

5、2的表層海水的影響范圍明顯小于九龍江口。
　　 (2)2009年06月和08～09月閩南粵東海域均表現(xiàn)為CO2的源，海氣CO2通量分別為0.016和0.97mmol/(m2·d)。水團(tuán)物理混合過(guò)程、浮游植物光合作用、上升流所攜帶有機(jī)物的礦化作用等是影響表層海水pCO2分布的主要因素;特別是由于08～09月上升流強(qiáng)度和影響范圍大于06月，使得該季節(jié)水團(tuán)混合、浮游植物以及有機(jī)物礦化對(duì)表層海水pCO2的影響程度均高于06月，其貢獻(xiàn)率分

6、別為39.6％、28.3％和22.7％。
　　 (3)廈門灣表層水體pCO2變化表現(xiàn)出顯著的時(shí)空差異:2009年春季表層水體pCO2最低，表現(xiàn)為凈CO2匯;夏季、秋季和冬季均表現(xiàn)為CO2源，其中秋季達(dá)到全年的高值。有機(jī)物的好氧呼吸作用是春季和夏季九龍江河口淡水影響區(qū)域水體表層高pCO2的重要原因，而高鹽度區(qū)表層水體pCO2的分布則主要受河海水混合作用影響。
　　 (4)臺(tái)灣海峽西部海域CDOM的光學(xué)特征表現(xiàn)出明顯的時(shí)空變

7、化特征:夏季水體CDOM的吸收系數(shù)α280和光譜斜率S275-295的均值分別為1.10m-1和30.6μm-1;而冬季吸收系數(shù)α280和光譜斜率S275-295的均值分別為1.47m-1和26.7μm-1;這表明臺(tái)灣海峽冬季CDOM的豐度及其芳香度和平均分子量亦顯著高于夏季。同樣，近岸區(qū)域水體CDOM的豐度及其芳香度和平均分子量顯著高于遠(yuǎn)岸區(qū)域。利用平行因子分析(PARAFAC)方法識(shí)別出臺(tái)灣海峽西部水體CDOM有5種熒光組分，其中C

8、1(345，245/484nm)、C2(330，245/408nm)、C4(335，275/432nm)為類腐殖質(zhì)組分，C3(275/348nm)和C5(240/356nm)為類蛋白質(zhì)組分。臺(tái)灣海峽西部海域CDOM的時(shí)空分布格局主要受水團(tuán)運(yùn)動(dòng)的影響;夏季近岸(S≤32.5)、冬季近岸(S≤32.0)和冬季遠(yuǎn)岸(S＞32.0)區(qū)域水團(tuán)混合作用的貢獻(xiàn)率分別為52.0％、46.2％和56.7％，而夏季遠(yuǎn)岸區(qū)域(S＞32.5)水團(tuán)運(yùn)動(dòng)的貢獻(xiàn)率(

9、～32.5％)與浮游植物的貢獻(xiàn)率(～35.9％)接近。其中，夏季主要受南海水輸送的影響，冬季主要受閩浙沿岸流和黑潮支流的影響，而臺(tái)灣海峽西岸大陸徑流輸入的影響小于5％;浮游植物的貢獻(xiàn)率大約為25％左右。
　　 (5)2009年06月以及08～09月閩南粵東海域水體中TOC主要受水團(tuán)物理混合的影響;而DOC則受水團(tuán)物理混合和浮游植物活動(dòng)的雙重影響，尤其在08～09月，浮游植物活動(dòng)成為影響DOC分布的主要因素。
　　 08～

10、09月閩南粵東海域水體CDOM的平均含量高于06月，而06月CDOM空間分布的差異性及來(lái)源變異性則高于08～09月。水體中CDOM有5種熒光組分，其中組分C1(250，345/454nm)、C2(230，310/374nm)和C5(265，425/478nm)為類腐殖質(zhì)熒光組分，組分C3(230/342nm)和C4(230，275/322nm)屬于類蛋白質(zhì)熒光組分。該區(qū)域影響水體中CDOM分布的因素與臺(tái)灣海峽西部有所差異;浮游植物活動(dòng)的

11、影響明顯高于水團(tuán)的物理混合，其中06月和08～09月浮游植物活動(dòng)的貢獻(xiàn)率達(dá)50％～60％，而水團(tuán)的物理混合的貢獻(xiàn)僅為15％～25％;但隨著上升流影響程度加劇和范圍的擴(kuò)大，水團(tuán)物理混合貢獻(xiàn)有所增強(qiáng)。
　　 (6)2009年，廈門灣水體中DOC是TOC的主要組成部分;尤其是在秋季，陸源徑流輸入以及浮游植物生長(zhǎng)活動(dòng)等是影響廈門灣DOC和TOC時(shí)空分布格局的主要因素。
　　 2009年，廈門灣水體中CDOM分布存在明顯的季節(jié)差異

12、;秋季CDOM平均含量最高，空間變化也最大，但來(lái)源相對(duì)固定、單一;冬季CDOM含量最低，空間變化最小，但來(lái)源變異性較為復(fù)雜。水體中CDOM的熒光組分與閩南粵東海域類似，也有5種熒光組分，包括3種類腐殖質(zhì)熒光組分(C1:250，345/454nm;C2:230，310/374nm;C5:265，425/478nm)以及2種類蛋白質(zhì)熒光組分(C3:230/342nm;C4:230，275/322nm)。九龍江是廈門灣CDOM的重要來(lái)源，九龍