南极普里兹湾真光层下水体中有机碳和无机碳分解比例的估算

《南极普里兹湾真光层下水体中有机碳和无机碳分解比例的估算》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、第２２卷第３期极地研究Ｖｏｌ．２２，Ｎｏ．３２０１０年９月ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＰＯＬＡＲＲＥＳＥＡＲＣＨＳｅｐｔｅｍｂｅｒ２０１０櫑櫑櫑櫑毀毀櫑櫑毀研究论文毀櫑櫑櫑櫑南极普里兹湾真光层下水体中有机碳和无机碳分解比例的估算韩正兵１，２１，２１，２３１，２潘建明扈传昱余雯薛斌（１国家海洋局海洋生态系统与生物地球化学重点实验室，杭州３１００１２；２国家海洋局第二海洋研究所，浙江杭州３１００１２；３国家海洋局海洋－大气化学与全球变化重点实验室，厦门３６１００５）提要本文利用中国第２５次南极科学考察数据，运用数学模型对南极普里兹湾有机碳与无机碳的分解比例进行了估算。结果表明：普里兹湾及其邻

2、近海域表层ＰＯＣ的浓度范围为２４．３８—－３，平均值为１１８．１６·ｄｍ－３，分布趋势呈现湾内高，湾外低的特点。利用简４４６．４０μｇ·ｄｍμｇ化的数学模型，在普里兹湾Ｐ２断面陆架区，上层水体中的有机碳和无机碳向下层水体输出埋藏过程中，两者分解速率比（摩尔比）为１．２７，有机质中Ｎ、Ｐ分解比例为１９．２９。关键词普里兹湾颗粒有机碳无机碳分解比例ｄｏｉ：１０．３７２４／ＳＰ．Ｊ．１０８４．２０１０．００２５４０引言颗粒有机碳（ＰＯＣ）是碳在海洋中的重要存在形式，ＰＯＣ从真光层向深层输出、并被埋藏于沉积物中的过程体现了海洋的净碳汇作用，是全球碳循环过程中的重要环节。在从表层水体向底层垂直迁移的过

3、程中，大部分ＰＯＣ在细菌等微生物的分解作用下发生再矿化，释放出ＣＯ及氮、磷等营养物质，并改变水体中Ｈ＋的浓度，只有很少一部分ＰＯＣ２最终到达海底并被永久埋藏于沉积物中。海水中的无机碳（主要为碳酸钙）在沉降过程中也会发生分解而释放无机碳并改变水体的ｐＨ和缓冲容量。因此，有机碳的再矿化和无机碳的分解都是海洋中下层水体中碳循环的重要过程，它们都会改变水体中的ｐＨ值及缓冲容量，直接影响中下层水体的无机碳系统，从而可能改变海洋对大气ＣＯ２的吸收能力。反之，中下层水体中ｐＨ及缓冲容量的变化又会影响有机碳再矿化和无机碳分解的速率。这种复杂的多变量耦合关系使人们对中下层水体中的碳循环过程尚未有清楚的认识，对

4、有机碳及无机碳的分解比例进行准确的定量分析，有助于深入理解海洋中的碳循环机制。目前，此方面的研究多利用模式进行估算，如Ｃｈｅｎ使［收稿日期］２０１０年６月收到来稿，２０１０年７月收到修改稿。［基金项目］国家支撑计划重点项目（２００６ＢＡＢ１８Ｂ０４）和国家海洋局青年海洋科学基金（２００９１２６）资助。［作者简介］韩正兵，男，１９８６年生。硕士，海洋化学专业，研究方向为南大洋海洋生物地球化学。第３期韩正兵等：南极普里兹湾真光层下水体中有机碳和无机碳分解比例的估算２５５［１］用无机碳系统参数来估算南太平洋的ＯＣ／ＩＣ值，Ａｎｄｅｒｓｏｎ和Ｓａｒｍｉｅｎｔｏ采用基于营［２］养盐的模型来进行估算，而

5、Ｚｈａｎｇ则利用水体中ｐＨ值及缓冲强度建立模型来估算［３］ＯＣ、ＩＣ的分解比例，尽管他们所使用的方法互不相同，但各自模型中的原型基本没有变化，都是依据碳的生物地球化学过程建立的。这些模型都较为复杂，且所需参数较多，由于海水中下层中ｐＨ及缓冲强度变化较小，本文利用矿化过程中氧的物质守恒对［３］Ｚｈａｎｇ模式进行部分简化来估算ＯＣ、ＩＣ的分解比例，研究了普里兹湾陆架区的有机碳及无机碳的分解过程。［４，５］南大洋作为全球碳循环的重要汇区，在海洋碳循环研究中有其独特的意义，我国［６—８］在南大洋普里兹湾各界面通量的报告也已有很多。本研究在２００８／２００９年中国第２５次南极考察期间于南极普里兹湾进行

6、，测定了该海域营养盐、颗粒有机碳等生源要素的分布变化，利用基于营养盐和溶解氧的简单数学模型对普里兹湾陆架区的有机碳与无机碳的分解比例进行估算，所形成的资料有助于南大洋生态系统以及全球碳循环的深入研究。１样品采集与分析方法中国第２５次南极科学考察（ＣＨＩＮＡＲＥ－２５，２００９年２月）期间，于普里兹湾及其北面邻近海域的站区利用Ｓｅａｂｉｒｄ９１１ＰｌｕｓＣＴＤ采水器进行多层次采样，调查海区及站位如图１所示。图１中国第２５次南极科学考察普里兹湾海洋化学站位图Ｆｉｇ．１．ＳａｍｐｌｉｎｇｓｔａｔｉｏｎｓｉｎＰｒｙｄｚＢａｙｄｕｒｉｎｇＣＨＩＮＡＲＥ－２５２５６极地研究第２２卷３，视颗粒物含量而定）

7、，使用预先在ＰＯＣ的测定：量取一定体积的海水（０．５—３ｄｍ４５０℃下灼烧过的Ｗｈａｔｍａｎ的ＧＦ／Ｆ玻璃纤维滤膜（４７ｍｍ，０．７μｍ）过滤，滤膜于－２０℃下保存，获取物带回实验室进行分析。分析前用浓盐酸熏蒸１２ｈ以去除无机碳，５０℃条件下烘干，用岛津ＳＳＭ－５０００Ａ型ＴＣ仪进行分析。ＤＩＣ的测定：采用ＡＳ－Ｃ３型溶液性无机碳分析仪，反应液由１０％氯化钠（分析纯）与１０％的磷酸（分析纯）配制而成，标准物质