长江无机碳入海通量及其对河口pH和碳酸钙饱和度的影响

发布时间：2017-12-30 05:25

本文关键词：长江无机碳入海通量及其对河口pH和碳酸钙饱和度的影响　出处：《上海海洋大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：大气CO2浓度逐年升高,“海洋酸化”已成为国际科学界关注的焦点问题之一。pH和碳酸钙饱和度(Ω,包括文石饱和度Ωarag和方解石饱和度Ωcal)是海水碳酸盐系统中表征海水酸化及其对生物危害程度的2个重要指标,为海洋酸化研究的重要基础参数。而河流在陆地海洋碳循环中扮演着重要角色,全球河流向海洋输送总碳约为0.9 Pg yr 1。同时,河流输送淡水/无机碳是造成河口附近海域对海洋酸化的敏感性增加的重要因素之一,目前,关于河口附近海域pH及碳酸钙饱和度的分布、变异及其与河流输送无机碳之间的关系,尚缺乏研究。长江输送无机碳通量仅次于亚马逊河,高居世界第二。因此,在长江口这一典型大河影响的河口区域开展无机碳输送入海通量及其对附近海域pH及碳酸钙饱和度的效应研究具有重要意义。于2015年参加了自然基金委长江口共享航次枯水期(3月份)、丰水期(7月份)2次现场调察工作,采集并分析了溶解无机碳(DIC)、总碱度(TAlk)、pH、总悬浮颗粒物(TSM)等参数,并在在长江口内河口(122°E以西)及口外海域(122°E以东),使用不同材质采样瓶保存无机碳水样,检验其在长期储存过程中的稳定性。实验结果表明,采用涂敷特氟龙(Teflon)的250 m L玻璃瓶保存的无机碳水样,DIC和TAlk都可以维持稳定,各组平行样不同时间测定的结果差异大都在10μmol kg 1以内,而用60 mL硼硅酸盐玻璃瓶保存的零盐度水样,其DIC在保存期间发生明显的梯度降低,70天平均降低速率在0.9—2.6μmol kg 1 d 1,只有当盐度较高(6—7)时,水样中的DIC才可在20天内基本稳定。根据2015年5—11月大通水文站和长江口上游淡水端(崇明岛以西)的无机碳数据,我们估算了长江输送无机碳入河口及入海通量,结果表明2015年长江输送DIC、TAlk入河口通量分别为1.53×1012 mol yr 1和1.52×1012 mol yr 1,而根据长江输出DIC、TAlk的有效浓度计算得到的入海通量分别为1.63×1012 mol yr 1(DIC)和1.59×1012 mol yr 1(TAlk),即,同年无机碳入海通量与入河口通量并无显著差别。2005年到2015年,长江年平均输送DIC入河口区通量为1.43×1012mol yr 1,年平均输送TAlk入河口区通量为1.42×1012 mol yr 1,而年均输送DIC和TAlk入海通量分别为1.52×1012 mol yr 1(DIC)和1.49×1012 mol yr 1(TAlk)。与三峡大坝建成之前相比,过去10年里长江输送无机碳通量并未发生明显的改变,这与北美洲密西西比等河流近几十年来碱度通量逐渐升高的现象明显不同。3月份,口外水体垂直混合基本均匀,盐度低于31的冲淡水主要影响123°E以西区域。从122.06°E到123°E,海水pH及碳酸钙饱和度缓慢上升,而后趋于稳定。盐度10以上区域的pHT为8.0—8.16,方解石饱和度(Ωcal)为2.0—4.36,文石饱和度(Ωarag)为1.1—2.79,在盐度低于21.00的区域,Ωarag均低于1.5,达到海洋生物难以维持钙壳或钙质骨骼的危机水平。在受黄海沿岸流影响的站位,pHT为8.02—8.05,Ωcal为2.73—3.0,Ωarag为1.71—1.89,均低于同等盐度的长江口其他区域。7月份,长江口平均径流量~49500 m3 s 1,盐度低于31的冲淡水扩大到123.5oE以西区域。海水温度分层明显,而盐度分层在122°E—123°E的区域较为明显,在123°E以东的海域则水体盐度基本不发生明显分层。表层海水出现明显水华现象(盐度20.19—26.97),pHT、Ωcal、Ωarag最高值分别达8.55,9.78和6.15,而底层海水群落呼吸作用较为显著,pHT、Ωcal、Ωarag发生降低。在盐度10.00以上的区域,pHT在为7.87—8.55(表层)和7.84—8.08(底层);Ωcal为2.04—9.78(表层)和2.61—4.12(底层);Ωarag为1.2—6.15(表层)和1.67—2.60(底层)。7月份,长江口区域pH和碳酸钙饱和度受到冲淡水与群落生产/呼吸作用共同调控,通过水体混合与群落生产/呼吸作用耦合模式计算的pHT与Ωarag结果与实际分布情况大致吻合。模式计算表明,研究区域文石饱和度接近1.5时,单位盐度降低(升高)对Ωarag影响相当于DIC升高(降低)8.97μmol kg 1,换言之,单位盐度降低(升高)造成的文石饱和度(Ωarag)降低可被DIC降低(升高)8.97μmol kg 1所抵消;在pHT接近7.9时,单位盐度降低(升高)对pHT的影响,相当于DIC降低(升高)3.41μmol kg 1,换言之,单位盐度降低(升高)对pHT的降低可被DIC升高(降低)3.41μmol kg 1所抵消,模式结果还表明,pHT接近8.1区域的海水受盐度和DIC添加影响比较小。与鸭绿江口区域相比,长江口区域Ωarag对冲淡水的响应更为敏感。
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【学位授予单位】：上海海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P734

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