东、黄海大气沉降中营养盐的研究

论文摘要

本研究于2009年1月～2010年12月和2009年1月～2010年5月期间在东部沿海的青岛市伏龙山分别采集了雨水样品和气溶胶样品；2009年3月～2010年12月和2009年5月～2010年6月期间在黄海西北部的千里岩分别采集了雨水样品和气溶胶样品；2008年1月～2009年12月在东海西部的嵊泗黄龙岛采集了雨水样品。利用HYSPLIT软件模拟大气气团的运动轨迹,以确定气溶胶中颗粒物的来源。对青岛伏龙山和千里岩的气溶胶样品测定了水溶性营养盐NH4+（DINH4）、NC3-+NO2-{DI（NO3+NO2）}、PO43-（DIP）、SiO32-（DSi）、DON、DOP和总无机营养盐TINH4、TI（NO3+NO2）、TIP以及颗粒态总磷TP的含量,对三地的雨水样品均测定了水溶性无机营养盐NH4+、NO3-+NO2-、PO43-、SiO32的含量。对伏龙山气溶胶的分析表明,陆源气溶胶中营养盐的浓度明显高于海源气溶胶。在酸性条件下,对NO3-和NO2-的溶解性没有影响,NH4+有少量的溶出,而PO43-的溶出量增多,说明气溶胶中水溶性NH4+、NO3-和NO2-所占的比例较大,而水溶性PO43-所占的比例较小。气溶胶淋溶实验表明,来自西北地区的沙尘气溶胶中的磷酸盐和硅酸盐主要以难溶性的形式存在。而人为源和海源气溶胶中水溶性的无机磷酸盐和硅酸盐含量较多。在胶州湾,DINH4、DI（NO3+NO2）、DIP、DSi的大气年总沉降通量分别为79.0、86.7、0.67、3.25mmol·m-2·yr-1，干沉降中DON、DOP分别占TDN、TDP的28%和21%左右。除DSi以湿沉降输入为主外,DINH4、DI（NO3+NO2）和DIP大气输入主要以干沉降为主。胶州湾主要受磷或硅限制,以大气DIP沉降计算,则在春季、夏季、秋季、冬季所支持的新生产力分别为3.76mgC·m-2·d-1、1.33 mgC·m-2·d-1、1.88mgC·m-2·d-1、2.70 mg C·m-2·-1,分别占同期胶州湾初级生产力的1.3%、0.2%、0.8%和3.0%。在黄海西北部千里岩,DINH4、DI（NO3+NO2）、DIP和DSi的大气年总沉降通量分别为64.1、65.5、1.03、2.47mmol·m-2·yr-1, DON和DOP的年干沉降通量为40.5、0.49mmol·m-2·yr-1,分别占干沉降中TDN、TDP的40%和67%左右。DINH4、DIP和DSi都以湿沉降为主,DI（NO3+NO2）以干沉降为主。大气DIN沉降在春季、夏季、秋季、冬季所支持的新生产力分别为36.3mgC·m-2·d-1、39.4 mgC·m-2·d-1、19.2mgC·m-2·d-1、21.5 mgC·m-2·d-1分别占同期海水中初级生产力的4.4%、6.1%、2.7%、6.3%。大气沉降能在一定程度上缓解黄海中部浮游植物生长氮限制。在东海嵊泗黄龙岛,NH4+、NO3-+NO2-、DIN、PO43-、SiO32的年平均湿沉降通量分别为30.1、21.9、52.1、0.08、2.05mmol·m-2·yr-1根据C/P=106,可以带来的新生产力为8.5×10-3molC·m-2·yr-1是东海陆架区年初级生产力（145gC·m-2·yr-1）的0.07%。虽然大气营养盐湿沉降对东海初级生产力的贡献较小,但突发性、大量的营养盐输入会对浮游植物生长和种群结构产生重要影响,且大气沉降中的微量元素（如Fe、Mn等）对海洋浮游植物的生长也有着不可忽视的作用。在三个站点的降水中,黄龙岛的pH加权平均值最小为4.46,其次是伏龙山为4.80,千里岩降水酸度最小,加权平均值为5.86。在干沉降中,DINH4、DI（NO3+NO2）、DIP和DSi在各个季节都是伏龙山的浓度比千里岩的浓度高,且在春、冬季营养盐的浓度较高,夏季营养盐浓度较低。伏龙山和千里岩气溶胶中的DON浓度没有明显的差异,在千里岩气溶胶中DOP的浓度在各个季节均比伏龙山的高。在湿沉降中,NH4+、NO3-+NO2-和P043-均是千里岩的浓度最高,其次是伏龙山,黄龙岛的浓度最低,伏龙山雨水中SiO32-的浓度最高,千里岩次之,黄龙岛最低。在胶州湾大气营养盐主要以干沉降输入为主,黄海西北部千里岩主要以湿沉降输入为主。东海嵊泗黄龙岛各项营养盐湿沉降通量与胶州湾湿沉降通量相当。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 0 前言
• 1 文献综述
• 1.1 大气干、湿沉降中的营养盐
• 1.2 大气中的营养盐向海洋的沉降
• 1.3 我国近海海域的大气营养盐沉降研究
• 1.4 本论文的主要内容及意义
• 2 实验部分
• 2.1 样品的采集
• 2.2 样品的处理方法
• 2.2.1 雨水样品
• 2.2.2 气溶胶样品
• 2.3 气溶胶淋溶实验方法
• 2.4 样品分析方法
• 2.5 数据处理
• 2.5.1 雨水中营养盐的平均浓度
• 2.5.2 营养盐干、湿沉降通量
• 2.6 主要的实验仪器与试剂
• 3 胶州湾（伏龙山）的大气营养盐干、湿沉降
• 3.1 大气营养盐干沉降
• 3.1.1 伏龙山气溶胶的来源和浓度
• 3.1.2 伏龙山气溶胶中营养盐的浓度
• 3.1.3 伏龙山不同来源气溶胶中营养盐的特点
• 3.1.4 伏龙山不同形态营养盐之间的关系
• 3.1.5 不同条件下气溶胶淋溶实验
• 3.2 大气营养盐湿沉降
• 3.2.1 降雨量与pH值
• 3.2.2 伏龙山雨水中营养盐浓度月变化
• 3.2.3 伏龙山雨水中营养盐浓度季节变化
• 3.3 胶州湾大气营养盐干、湿沉降通量
• 3.4 大气营养盐沉降对胶州湾初级生产力的影响
• 小结
• 4 黄海西北部（千里岩）的大气营养盐干、湿沉降
• 4.1 大气营养盐干沉降
• 4.1.1 千里岩气溶胶的来源和浓度
• 4.1.2 千里岩气溶胶中营养盐的浓度
• 4.1.3 千里岩不同来源气溶胶中营养盐的特点
• 4.2 大气营养盐湿沉降
• 4.2.1 降雨量与pH值
• 4.2.2 千里岩雨水中营养盐浓度月变化
• 4.2.3 千里岩雨水中营养盐浓度季节变化
• 4.3 大气营养盐干、湿沉降通量
• 4.4 大气营养盐沉降对黄海初级生产力的影响
• 小结
• 5 东海（嵊泗黄龙岛）的大气营养盐湿沉降
• 5.1 降雨量与pH值
• 5.2 雨水中营养盐浓度月变化
• 5.3 雨水中营养盐浓度季节变化
• 5.4 大气营养盐湿沉降通量
• 5.5 大气营养盐湿沉降对东海初级生产力的影响
• 小结
• 6 不同区域大气营养盐沉降对比
• 6.1 胶州湾与千里岩干沉降中营养盐浓度季节变化
• 6.2 三个区域湿沉降中营养盐浓度季节变化
• 6.3 不同区域大气营养盐沉降通量
• 小结
• 7 主要结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 发表的学术论文