镭同位素对胶州湾水体混合及海底地下水排放的示踪研究

发布时间：2016-11-23 12:34

  本文关键词：镭同位素对胶州湾水体混合及海底地下水排放的示踪研究，由笔耕文化传播整理发布。

《中国海洋大学》 2015年

镭同位素对胶州湾水体混合及海底地下水排放的示踪研究

董文华  

【摘要】：海湾是近海生态系统的重要组成部分,也是受人类活动影响最为严重的海域。分析胶州湾镭同位素的比活度水平及分布特征,并以之为示踪剂进行水体混合、水体年龄和海底地下水排放(SGD)及其携带的营养盐排放通量的估算,是深入研究胶州湾水体物质的来源归宿、收支平衡的有效方法。本研究建立了RAD7快速测定224Ra的方法；分析了胶州湾224Ra和223Ra的时空分布特征；基于放射性镭同位素示踪技术,研究了胶州湾水体混合状况；利用“镭同位素表观年龄模型”计算了胶州湾表层水体年龄,并与纳潮量法进行了对比；最后利用“镭同位素质量平衡模型”计算了不同季节胶州湾SGD及其携带营养盐的排放通量。分析了胶州湾不同季节的营养盐与224Ra的相关性,及不同季节胶州湾营养盐的结构特点本研究主要得到以下结论：(1)利用RAD7测定224Ra时,系统中串联的干燥柱越多对测定的精密度影响越大,延长测定时间可以提高测定的精密度。在测定系统中,使用一根小体积干燥柱、测定时间为60mi n即可得到最佳测试效果,其效率平均值为6.57±0.19%(n=7)(2)胶州湾水体中224Ra比活度表现出了“高潮时低、低潮时高”的周日变化规律,但223Ra同位素比活度却没有与水深表现出明显的规律性。224Ra、223Ra比活度变化具有明显的季节性特征,且与当年相应季节的降水量密切相关。胶州湾周边的河口附近及水深较浅的湾顶区域具有最高的224Ra、223Ra的比活度值。对于224Ra而言,夏季和秋季分布特点较一致,均在湾顶和靠近河口区域出现高值,冬季和春季的分布特点具有较高的相似性,湾内有大面积的224Ra低值区域出现。对于223Ra而言,春季的5月、整个夏季、秋季的9月以及冬季的223Ra均在河口处出现高值；秋季的10月223Ra在湾顶出现高值。夏季胶州湾表层水223Ra比活度明显高于秋、春、冬,并且分布特点与同一季节的224Ra比活度分布特点相同。(3)224Ra与盐度的分布特点比温度-盐度指标可以更好地指示胶州湾内外的水体混合状况。2013年春季胶州湾磷酸盐(DIP)和硅酸盐(DSi)浓度变化主要受控于外海水,而影响DIN浓度变化的因素较复杂,NH4+和NO2-均与224Ra呈正相关、与盐度呈负相关,说明两种还原性的氮营养盐的主要来源很有可能是SGD。2014年胶州湾表层水体DIP、DSi的主控因子与2013年相同,均为潮汐,但DIN的主控因子有所变化,2013年陆源输入及人类活动对春季胶州湾表层水体DIN影响显著,而2014年春季SGD对DIN的影响显著。计算所得胶州湾表层水体年龄分别为春季为10.0天,夏季为12.9天,秋季为9.6天,冬季为16.9天。(4)SGD为胶州湾中224Ra的重要来源,SGD提供的224Ra占所有源项总量的百分比范围为45.9%-75.9%。胶州湾的SGD排放通量显著高于地表径流,其变化范围为4.37cm/d～12.02cm/d,其中夏季和秋季SGD排放量基本相等,共约占全年排放量的70%;春季SGD排放量略高于冬季,共占全年SGD排放量的30%。胶州湾SGD排放的营养盐是胶州湾营养盐的重要来源之一。SGD排放的营养盐中DIN、DIP、DSi的排放量基本集中在夏季和秋季,SGD在夏季和秋季输入的DIN、DIP、DSi总量均占全年总排放量的70%。NH4-N是SGD输入的DIN主要存在形式,在全年平均输入量中,NH4-N占氮营养盐输入总量的75.7%。(5)春季DIN、DSi、NO2及NO3-均与224Ra呈显著的正相关,夏季除DSi外,其余各营养盐均与224Ra呈很好的相关性,且夏季时DIP和NH4+与224Ra的相关性均高于春季,说明SGD对夏季胶州湾DIP和NH4+浓度的控制程度高于春季。秋季营养盐与224Ra均呈显著正相关,说明秋季胶州湾各营养盐浓度均由SGD控制,且控制程度强于春季和夏季。冬季胶州湾营养盐与224Ra同样表现出显著正相关,虽然冬季SGD排放量少于夏季和秋季,但冬季胶州湾河流输入大幅度减少,所以造成冬季胶州湾营养盐浓度高度受控于SGD的排放量。

【关键词】：
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P734.4
【目录】：

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