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北黄海和青岛近海的二氧化碳体系

2020-12-07阅读(114)

北黄海和青岛近海的二氧化碳体系

论文摘要

海洋作为地球表面最大的碳库,决定着大气CO2的浓度水平,因此关于海洋中的二氧化碳系统的研究备受关注。而陆地边缘海碳循环的源汇格局至今不明确,其原因是缺乏DIC随时空变化的实测数据和陆架边缘海的pCO2数据,这是二氧化碳系统研究中一个急需解决的问题。二氧化碳系统研究中存在的另一个问题是用于测量pH的标度尚不一致,在天然海水中广泛使用统一的pH标度是未来的一大目标。黄海是世界上最典型的半封闭性陆架浅海之一,到目前为此,有关北黄海二氧化碳系统的研究较少,特别是缺少有关溶解无机碳及pHSWS的研究。本论文尝试根据海水中碳酸解离常数K1的温盐拟合方程,通过理论计算,把NBS标度的pH（pHNBS）转化为了海水标度下的pH（pHSWS）;并将其应用到北黄海海区和青岛近海海区的研究中。通过三个航次对北黄海海区和青岛近海海区进行的现场调查,利用水文、化学等要素的资料,计算了北黄海和青岛近海海区的碳酸盐参数,并讨论了他们的分布特征;利用Liss&Merlivat方法、Tans方法、Wanninkhof方法,结合现场风速和月平均风速,分别计算了2007年10月北黄海海区和2007年10月及2008年11月青岛近海海区的海-气CO2通量,利用实测统计法和网格统计法分别计算了两海区海-气CO2通量的平均值,结果表明:2007年10月北黄海海区和2007年10月及2008年11月青岛近海海区都是大气CO2的源。本论文的主要成果有以下几点:1.根据海水中碳酸解离常数K1的温盐拟合方程,通过理论计算,把NBS标度的pH（pHNBS）转化为了海水标度下的pH（pHSWS）;并将其应用到北黄海海区和青岛近海海区的研究中。①根据不同pH标度下测定的海水中碳酸解离常数K1之间的关系,把用NBS标度测量的pH（pHNBS）转化为了海水标度下的pH（pHSWS）。②2007年10月北黄海上层海水中的pHSWS的平面分布规律与下层水中的pHSWS的平面分布规律相反:上层水中pHSWS是近岸低,外海高;下层水中pHSWS则是外海低,近岸高。除20m层外,2007年10月北黄海各层海水中的pHSWS与DIC呈现明显的负相关。③2007年10月青岛近海海区的pHSWS无明显变化规律;2008年11月青岛近海海区的pHSWS呈现一种从北往南、从外海往胶州湾降低的分布趋势。青岛近海海区的两个航次pHSWS与DIC都没有明显的相关性。2.研究了2007年10月北黄海海区和2007年10月及2008年11月青岛近海海区的DIC和NTCO2（标准化的DIC）的水平和垂直分布规律。①2007年10月北黄海上层水中NTCO2的平面分布趋势与下层水中NTCO2的平面分布趋势相反:上层海水中的NTCO2从陆架向北黄海中心降低,下层海水中的NTCO2从陆架向北黄海中心和南黄海升高。2007年10月北黄海海水中DIC的平面分布趋势仅在上层水中鸭绿江口附近与NTCO2相反。2007年10月北黄海海底层水中DIC高值区和北黄海冷水团的分布区域基本一致,DIC的垂直分布也受到了北黄海冷水团的影响,所以DIC的分布有辅助示踪北黄海冷水团的作用。②2007年10月青岛近海海区的DIC从胶州湾向外海方向降低,到达最低值后又逐渐升高,各层的低值都位于胶州湾和外海之间, NTCO2呈现从胶州湾向外海降低的趋势。2008年11月青岛近海海区DIC浓度略高于2007年10月青岛近海海区DIC浓度,DIC和NTCO2都呈现从胶州湾向外海降低的趋势。3.研究了2007年10月北黄海海区和2007年10月及2008年11月青岛近海海区的碳酸盐及海水中的pCO2（SW）的分布规律。①2007年10月北黄海海区和青岛近海海区及2008年11月青岛近海海水中的HCO3-、CO32-的分布分别与相应海区DIC、pHSWS的分布相似。②2007年10月北黄海海水中的pCO2（SW）从近岸往北黄海中部降低,但在鸭绿江口附近呈现相反的分布趋势。③2007年10月和2008年11月青岛近海表层海水中的pCO2（SW）的分布都呈现一种从北往南升高的趋势。4.采用Liss&Merlivat方法、Tans方法和Wanninkhof方法,并结合现场风速和月平均风速,计算了2007年10月北黄海海区和2007年10月及2008年11月青岛近海海区的海-气CO2通量,用实测统计法和网格统计法分别计算了研究区域的海-气CO2通量的平均值,结果表明研究海区均是大气CO2的源。①2007年10月北黄海海区海-气CO2通量的平均值约为0.0365 mol·m-2·a-1 0.2279 mol·m-2·a-1,净的碳通量约为0.259×104 t 1.686×104 t C,此结果表明:2007年10月是北黄海海区大气CO2的源。②2007年10月和2008年11月青岛近海海区的海-气CO2通量的平均值分别约为0.4023 mol·m-2·a-10.8915 mol·m-2·a-1、0.3020 mol·m-2·a-1 0.4270 mol·m-2·a-1。此结果表明:2007年10月和2008年11月青岛近海海区是大气CO2的源。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 文献综述
  • 1.1 研究背景及意义
  • 1.2 二氧化碳体系研究概况
  • 1.2.1 碳酸盐参数
  • 1.2.1.1 DIC 的测量方法
  • 1.2.1.1.1 库仑滴定法
  • 2 分析法'>1.2.1.1.2 红外CO2分析法
  • 1.2.1.2 pH 的测量
  • 1.2.1.3 碳酸盐参数的计算
  • 1.2.2 碳酸解离常数的测定及应用
  • 2 通量及碳源汇确定'>1.2.3 海－气CO2通量及碳源汇确定
  • 1.3 陆架边缘海二氧化碳系统研究近况
  • 2 研究方法
  • 2.1 样品的采集与处理
  • 2.2 仪器和试剂
  • 2.2.1 主要仪器
  • 2.2.2 试剂
  • 2.3 DIC 的测量
  • 2.3.1 DIC 分析仪的测定步骤
  • 2.3.2 DIC 分析仪的精密度和准确度实验
  • NBS与PHSWS 间的转化计算'>2.4 PHNBS与PHSWS间的转化计算
  • SWS 的关系'>2.4.1 氢离子的表观活度aH 与pHSWS的关系
  • 1把pHNBS转化为pHSWS'>2.4.2 利用碳酸的pK1把pHNBS转化为pHSWS
  • 2.5 海水中碳酸盐参数的计算
  • 2 通量的计算'>2.6 海－气CO2通量的计算
  • 3 北黄海海区二氧化碳体系研究
  • 3.1 采样航次及站位设置
  • 3.2 2007 年10 月北黄海海区的DIC 分布
  • 3.2.1 2007 年10 月北黄海海区的DIC 水平分布
  • 3.2.2 2007 年10 月北黄海海区DIC 的垂直分布
  • SWS 的分布及其与DIC 的相关性'>3.3 2007 年10 月北黄海海区PHSWS 的分布及其与DIC 的相关性
  • SWS 分布'>3.3.1 2007 年10 月北黄海海区的pHSWS分布
  • SWS 与DIC 的相关性'>3.3.2 2007 年10 月北黄海海区的pHSWS 与DIC 的相关性
  • 3-的分布'>3.4 2007 年10 月北黄海海区的HCO3-的分布
  • 32-的分布'>3.5 2007 年10 月北黄海海区的CO32-的分布
  • 2（SW））'>3.6 2007 年10 月北黄海海水中的二氧化碳分压（PCO2（SW））
  • 2 通量'>3.7 2007 年10 月北黄海海区的海-气CO2通量
  • 2 通量的计算'>3.7.1 2007 年10 月北黄海海区海-气CO2通量的计算
  • 2 通量的分布'>3.7.2 2007 年10 月北黄海海区海-气CO2通量的分布
  • 3.7.3 2007 年10 月北黄海海区的碳通量
  • 3.8 本章小结
  • 4 青岛近海海区二氧化碳体系
  • 4.1 采样航次及站位设置
  • 4.2 青岛近海海区的DIC 分布
  • 4.2.1 2007 年10 月青岛近海海区的DIC 水平分布
  • 4.2.2 2008 年11 月青岛近海海区的DIC 水平分布
  • 4.2.3 2007 年10 月和2008 年11 月青岛近海海区DIC 水平分布比较
  • 4.2.4 2007 年10 月青岛近海海区的DIC 垂直分布
  • 4.2.5 2008 年11 月青岛近海海区的DIC 垂直分布
  • 4.2.6 2007 年10 月和2008 年11 月青岛近海海区的DIC 垂直分布对比
  • SWS 的分布'>4.3 青岛近海海区的PHSWS的分布
  • SWS 的分布'>4.3.1 2007 年10 月青岛近海海区的pHSWS的分布
  • SWS 的分布'>4.3.2 2008 年11 月青岛近海海区的pHSWS的分布
  • SWS 的分布对比'>4.3.3 2007 年10 月和2008 年11 月青岛近海海区的pHSWS的分布对比
  • 3-分布'>4.4 青岛近海海区的HCO3-分布
  • 3-分布'>4.4.1 2007 年10 月青岛近海海区的HCO3-分布
  • 3-分布'>4.4.2 2008 年11 月青岛近海海区的HCO3-分布
  • 3-分布对比'>4.4.3 2007 年10 月和2008 年11 月青岛近海海区的HCO3-分布对比
  • 32-分布'>4.5 青岛近海海区的CO32-分布
  • 32-分布'>4.5.1 2007 年10 月青岛近海海区的CO32-分布
  • 32-分布'>4.5.2 2008 年11 月青岛近海海区的CO32-分布
  • 32-分布对比'>4.5.3 2007 年10 月和2008 年11 月青岛近海海区的CO32-分布对比
  • 2（SW））'>4.6 青岛近海海区的二氧化碳分压（PCO2（SW））
  • 2（SW））'>4.6.1 2007 年10 月青岛近海海区的二氧化碳分压（pCO2（SW））
  • 2（SW））'>4.6.2 2008 年11 月青岛近海海区的二氧化碳分压（pCO2（SW））
  • 2（SW）的分布对比'>4.6.3 2007 年10 月和2008 年11 月青岛近海表层海水中pCO2（SW）的分布对比
  • 4.7 青岛近海海区的海气通量
  • 2 通量'>4.7.1 2007 年10 月青岛近海海区海-气CO2通量
  • 4.7.2 2008 年11 月青岛近海海区的海气通量
  • 4.7.3 2007 年10 月和2008 年11 月青岛近海海区的海气通量对比
  • 4.8 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 个人简历
  • 发表的学术论文

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