我國陸架邊緣海表層海水中氧氬比和群落凈生產(chǎn)力的時空分布及影響因素.pdf

1、海水中的溶解氧是海洋生命活動不可缺少的物質(zhì)，其濃度主要受物理過程和生物過程控制。氬(Ar)是惰性氣體，海水中的溶解Ar濃度僅受物理過程的影響，由于氧和氬具有相似的物理特性，氧氬比值可以消除物理過程對溶解氧的影響。因此，氧氬比偏離平衡值的量可作為衡量生物過程導(dǎo)致的氧過飽和度的指標(biāo)。在光合作用中，O2和有機(jī)碳生成量具有一定的化學(xué)計量關(guān)系，因此，平衡時O2的量在一定程度上反映了有機(jī)碳的生成量。在沒有物理作用時，O2濃度體現(xiàn)了光合作用和群落呼吸

2、作用的差值，即群落凈生產(chǎn)力(NCP)。群落凈生產(chǎn)力代表了從表層海水向深層海洋輸送的最大有機(jī)質(zhì)量，是衡量生物活動對上層海洋碳循環(huán)影響的最好指標(biāo)。然而表層海洋群落凈產(chǎn)生力具有很大的時空差異性，考慮到其在全球碳循環(huán)中的作用和氣候變化的敏感性，連續(xù)和準(zhǔn)確測定群落凈生產(chǎn)力是非常必要的，對認(rèn)識全球碳循環(huán)和診斷可能的氣候一碳反饋有重要作用。
　　本文以中國陸架邊緣海黃、東、南海為研究目標(biāo)，在國內(nèi)率先利用膜進(jìn)樣質(zhì)譜儀(MIMS)連續(xù)走航、高頻率、

3、同時測定了O2、 Ar和CO2等多種氣體。獲得了我國陸架邊緣海O2/Ar比值的時空分布格局，并初步估算了海洋群落凈生產(chǎn)力，探討了其主要影響因素，對深入認(rèn)識生物泵對海洋碳匯的影響有重要意義。本論文的主要研究成果如下:
　　1.參考了國外有關(guān)用MIMS測定海水中溶解氣體方法的文獻(xiàn)，結(jié)合實驗室現(xiàn)有條件，建立了切實可行的連續(xù)走航同時測定表層海水中O2、N2、Ar、CO2等氣體的方法。測定O2/Ar，N2/Ar和CO2的精密度分別為1.5％

4、、1.6％和1.9％，與文獻(xiàn)報道的結(jié)果相當(dāng)。
　　2.于2013年7月對黃、東海不同深度海水中O2、 Ar和CO2等氣體進(jìn)行了觀測，結(jié)果表明:黃、東海表層海水O2/Ar比值的范圍為5.2～15.6，底層海水O2/Ar比值的范圍為3.8～9.9，明顯低于表層。整體上從近岸到外海、從表層到底層逐漸降低。表層海水Δ(O2/Ar)的范圍為-54.7％～36.0％，NCP的范圍為-68～1860 mmolC m-2 d-1，具體地說，黃海的

5、NCP為111±92 mmol Cm-2 d-1，東海的NCP為165±162mmol C m-2 d-1，長江口的NCP為259生159 mmol C m-2 d-1，黃海＜東海＜長江口。
　　3.分別于2013年8月和2013年10月對黃、東海表層海水中溶解O2、 Ar和CO2等氣體進(jìn)行了走航觀測，結(jié)果表明:2013年8月黃、東海表層海水O2/Ar比值的范圍為5.0～22.2，在長江口外部及浙閩沿岸相對較高，東海陸架區(qū)相對較低

6、。Δ(O2/Ar)范圍為-57.2％～91.1％，平均值為5.0±16.9％，表明黃、東海海域處于自養(yǎng)狀態(tài)。NCP變化范圍為-175～1902 mmol C m-2 d-1，其中黃海的NCP為92±264mmol C m-2 d-1，東海陸架臺風(fēng)前的NCP為13±36 mmol C m-2 d-1，東海陸架臺風(fēng)后的NCP為-24±73 mmol C m-2 d-1，長江口的NCP為166±533 mmol C m-2 d-1。2013年

7、10月航次東海Δ(O2/Ar)范圍為-31.4％～22.4％，平均值為-6.1±5.7％。調(diào)查區(qū)域大部分海域Δ(O2/Ar)都小于0。群落凈生產(chǎn)力變化范圍為-901～430 mmol Cm-2 d-1，平均值為-154±148 mmol C m-2 d-1。影響黃、東海O2/Ar比值的時空分布格局和NCP的因素有:水文結(jié)構(gòu)、生物活動、海水溫度、營養(yǎng)鹽等。夏季，東、黃海O2/Ar的分布與Chla的變化趨勢一致，與CO2呈鏡像分布，說明夏季

8、該海域溶解氧主要受生物過程的影響。秋季航次海況較差，風(fēng)浪較大，海氣交換及海水垂直混合劇烈，是影響O2/Ar比值和NCP的主要因素。并且，在海況如此惡劣的條件下，通過O2和Ar歸一化已不足以消除如此劇烈的物理過程的影響，O2/Ar比值法估算的NCP具有較大的不確定性，給NCP帶來嚴(yán)重的低估。
　　4.于2014年6～7月對南海表層海水中溶解O2、Ar和CO2等氣體進(jìn)行了走航觀測，結(jié)果表明:南海的Δ(O2/Ar)變化范圍為-6.2％～