中國(guó)陸架海揮發(fā)性鹵代烴的分布、來源與海—?dú)馔垦芯?/H1>
發(fā)布時(shí)間：2020-05-22 19:07
【摘要】：揮發(fā)性鹵代烴（VHCs, Volatile halocarbons）是大氣中一類重要的痕量溫室氣體，在全球氣候變化和大氣環(huán)境方面起著重要作用。大氣中VHCs既有人為來源，也有天然來源。海洋在揮發(fā)性鹵代烴的生物地球化學(xué)循環(huán)中起著重要作用，海-氣界面層是VHCs交換的重要場(chǎng)所之一，因此，海洋是大氣中揮發(fā)性鹵代烴的主要的源匯區(qū)。而近岸海域海洋環(huán)境比較復(fù)雜，可能是大氣中VHCs的源區(qū)。研究這些海洋環(huán)境中VHCs的生物地球化學(xué)循環(huán)過程，對(duì)在全球尺度上準(zhǔn)確估算海洋對(duì)大氣中VHCs的貢獻(xiàn)和對(duì)未來氣候的影響具有重要意義。 本文以中國(guó)陸架海—東海、黃海和渤海為研究目標(biāo)，從海水和大氣兩方面入手，對(duì)海水中VHCs的濃度分布特征、時(shí)空變化、影響因素、海-氣交換通量進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究，同時(shí)對(duì)近海大氣中VHCs的濃度水平進(jìn)行了研究。主要研究結(jié)果如下： 1.參考國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，基于大氣采樣罐和三級(jí)預(yù)濃縮儀-氣相色譜-質(zhì)譜分析系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室改進(jìn)了海洋大氣中VHCs的分析方法，其方法檢出限為0.5-4.2pptv，精密度為1-6%，準(zhǔn)確度為4-10%。該方法與國(guó)外同類方法相當(dāng)，為中國(guó)近海海洋大氣中VHCs的分析測(cè)定工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 2.于2011年3月至4月（春季）、7月（夏季）、10月至11月（秋季）和2011年12月至2012年1月（冬季）對(duì)東海、南黃海海域5種VHCs濃度分布和海-氣通量的時(shí)空變化進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：春季東海、南黃海表層海水中CHCl3、C2HCl3、C2Cl_4、CHBr2Cl和CHBr_3濃度平均值及范圍分別為62.45（24.6-361.2）、29.67（5.22-72.04）、14.55（1.71-38.90）、44.29（1.44-242.81）和134.62（57.46-512.37）pmol L~(-1)；夏季濃度平均值及范圍分別為51.96（15.85-129.04）、10.85（1.70-78.30）、9.47（3.15-29.45）、27.11（6.94-90.20）和57.63（28.46-90.41）pmol L~(-1)；秋季濃度平均值及范圍分別為63.91（24.63-361.23）、28.46（1.82-85.77）、21.04（9.85-89.3）、20.92（7.98-59.89）和75.91（0.04-537.04）pmol L~(-1)；冬季濃度平均值及范圍分別為33.50（6.77-275.58）、35.06（5.30-83.15）、9.86（0.96-40.06）、16.10（10.18-65.22）和19.84（2.99-80.61）pmol L~(-1)。由此看出，東海、南黃海5種VHCs濃度呈現(xiàn)明顯的季節(jié)變化，除C2HCl3外，其他4種VHCs濃度春秋高、冬季最低。這與長(zhǎng)江徑流的輸入、海洋浮游植物的季節(jié)性消長(zhǎng)以及東海、南黃海海域復(fù)雜的水團(tuán)變化有關(guān)。東海、南黃海5種VHCs的空間分布明顯受到沿岸徑流（如長(zhǎng)江沖淡水）和高溫高鹽黑潮水系及其分支的影響，各季節(jié)5種VHCs的濃度水平分布特征大致相似，即東海、南黃海5種VHCs的濃度分布總體表現(xiàn)出近岸高、外海低的趨勢(shì)，但是每一個(gè)季節(jié)每一種VHCs又呈現(xiàn)出各自一定的特征。春秋季節(jié)垂直斷面的分布研究表明，不同VHCs濃度垂直分布不同，，同種VHCs在不同季節(jié)其垂直分布不同，總體上最大濃度均出現(xiàn)在上層混合層。另外，春季和秋季東海海水中5種VHCs的濃度均表現(xiàn)出明顯的周日變化，呈現(xiàn)雙峰特征。5種VHCs濃度最氋值出現(xiàn)在中午前后，可能與生物生產(chǎn)和光化學(xué)來源有關(guān)，而在夜間的較氋值可能是呼吸作用、浮游動(dòng)物攝食及潮汐作用共同作用的結(jié)果。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的風(fēng)速和表層海水的VHCs濃度，利用LissMerlivat公式（LM86）和Wanninkhof公式（W92）分別計(jì)算了5種VHCs的海-氣通量。受到地理位置、氣象條件（如風(fēng)速）的影響，東海、南黃海5種VHCs海-氣通量表現(xiàn)出明顯的季節(jié)差異，春季較高的VHCs濃度和冬季較大的風(fēng)速對(duì)VHCs海-氣通量貢獻(xiàn)較大。海-氣的計(jì)算結(jié)果表明：春夏秋冬季節(jié)調(diào)查期間東海、南黃海是大氣中CHCl_3、C_2HCl_3、C_2Cl_4、CHBr_2Cl和CHBr_3的源。 3.于2009年12月23日-2010年1月5日對(duì)中國(guó)東海表層海水和PN斷面不同深度海水中4種VHCs進(jìn)行了測(cè)定，并對(duì)其來源進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，表層海水中CHCl_3、C_2HCl_3、C_2Cl_4和CHBr_3濃度平均值及范圍分別為23.04（6.04-107.81）、18.18（10.67-32.35）、3.72（0.39-9.77）和24.33（13.44-33.01）pmol L~(-1)。4種VHCs濃度水平分布總體呈現(xiàn)近岸高、外海低的趨勢(shì)；PN斷面4種VHCs的濃度最大值出現(xiàn)在上混合層（50m以淺）。4種VHCs濃度的分布總體上受到長(zhǎng)江沖淡水、黑潮水及生物活動(dòng)的共同影響。相關(guān)性分析結(jié)果表明：C_2HCl_3與C_2Cl_4濃度呈現(xiàn)顯著正相關(guān)，推測(cè)二者存在相似的來源；CHBr_3濃度與葉綠素a濃度呈現(xiàn)一定的正相關(guān)性，推測(cè)CHBr_3分布受到浮游植物生物量的影響，在調(diào)查區(qū)內(nèi)CHBr_3可能主要來源于浮游植物。海-氣通量估算表明冬季調(diào)查海域是大氣中CHCl_3、C_2HCl_3和CHBr_3的源。 4.于2010年11月27日-12月10日對(duì)中國(guó)東海表層海水和PN斷面不同深度海水中6種VHCs濃度分布、來源和海-氣通量進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明，表層海水中CHCl_3、C_2HCl_3、C_2Cl_4、CCl_4、CH3CCl_3和CHBr_3濃度平均值及范圍分別為16.90（0.40-62.92）、16.27（2.78-83.33）、2.40（0.39-9.33）、32.29（19.72-57.68）、1.70（0.39-8.73）和17.11（4.33-34.46）pmol L~(-1)。除C_2HCl_3外，其他5種VHCs濃度分布大致呈現(xiàn)出近岸高、外海低的趨勢(shì)。研究發(fā)現(xiàn)CCl_4和CH_3CCl_3主要受陸源輸入的影響，而CHCl_3、C_2HCl_3、C_2Cl_4和CHBr_3主要受陸源輸入和生物釋放的共同作用。6種VHCs濃度垂直分布比較復(fù)雜，最大值均出現(xiàn)在0-100m水體。調(diào)查期間CHCl_3、C_2HCl_3、C_2Cl_4和CHBr_3海-氣通量分別為21.08、29.94、2.05和35.50nmolm-2d-1，表明東海是大氣中CHCl_3、C_2HCl_3、C_2Cl_4和CHBr_3的源。 5.于2012年5月對(duì)南黃海大氣中8種VHCs的濃度分布進(jìn)行了調(diào)查。結(jié)果表明，南黃海大氣中CH_3Cl、CH_3Br、C_2HCl_3、C_2Cl_4、CH_3CCl_3、CCl_3F (CFC-11)、CCl2FCClF2(CFC-113)和CCl2FCF3(CFC-114)的大氣濃度平均值及范圍分別為606.1（412.0-870.6）pptv、16.0（9.9-22.1）pptv、27.3（9.5-52.6）pptv、29.5（10.7-49.0）pptv、9.1（5.8-14.3）pptv、225.1（213.5-233.7）pptv、77.1（69.0-87.9）pptv和18.8（16.7-24.2）pptv。近岸陸源污染物的擴(kuò)散和輸送是南黃海大氣中VHCs的重要來源。我們的結(jié)果表明CH_3Cl、CH_3Br和CFCs在山東半島海域存在較強(qiáng)的來源。CH_3CCl_3、CFC-11和CFC-113濃度顯著低于全球大氣濃度平均值，表明目前三種化合物的利用逐漸被廢除；而C_2HCl_3和C_2Cl_4濃度顯著高于全球大氣濃度平均值，表明二者仍被大量使用。 6.于2012年5月和11月對(duì)北黃海、渤海表層海水中5種VHCs濃度分布和季節(jié)變化特征進(jìn)行了研究。研究表明：春季北黃海、渤海表層海水中CHCl_3、C_2HCl_3、C_2Cl_4、CHBr_2Cl和CHBr_3濃度平均值及范圍分別為402.62（63.06-926.72）、18.99（3.65-34.21）、12.61（0.84-28.29）、4.00（0.96-11.28）和20.62（3.29-79.87）pmolL~(-1)；秋季濃度平均值及范圍分別為189.13（11.31-310.99）、55.69（17.46-136.54）、41.11（2.67-78.00）、20.35（5.12-53.65）和46.18（15.86-94.54）pmol L~(-1)。由此可見，北黃海、渤海表層海水中5種VHCs的濃度呈現(xiàn)明顯的季節(jié)變化，CHCl_3濃度春季高于秋季，C_2HCl_3、C_2Cl_4、CHBr_2Cl和CHBr_3濃度則是秋季高于春季，VHCs的季節(jié)性變化主要與陸源徑流和浮游植物釋放的相對(duì)貢獻(xiàn)有關(guān)。研究表明，春季CHCl_3的來源主要為陸地徑流輸入；而秋季C_2HCl_3、C_2Cl_4、CHBr_2Cl和CHBr_3的來源主要為陸地徑流輸入和生物釋放的共同作用。春秋季節(jié)北黃海、渤海表層海水5種VHCs濃度空間分布呈現(xiàn)出不同的分布特征。由于調(diào)查海域?yàn)榉忾]和半封閉海域，受人類活動(dòng)的影響嚴(yán)重，加上不同VHCs來源強(qiáng)度不同，因此沒有表現(xiàn)出一致的分布特征。如春秋季，5種VHCs濃度氋值區(qū)出現(xiàn)在遼東半島西南側(cè)海域、黃河口海域和山東半島西北部及東部海域等。原因可能是近岸地區(qū)經(jīng)濟(jì)和工業(yè)發(fā)達(dá)，人口密集，海上交通及人類活動(dòng)頻繁。相關(guān)性研究表明，秋季CHBr_2Cl與葉綠素a有顯著的相關(guān)關(guān)系，其他VHCs與葉綠素a不存在相關(guān)關(guān)系，說明春秋季節(jié)浮游植物生物量不是控制北黃海、渤海VHCs濃度的主要因素。春季CHBr_2Cl與溫度的相關(guān)關(guān)系表明其分布與溫度有關(guān)。C_2HCl_3和C_2Cl_4以及CHBr_2Cl和CHBr_3之間的顯著相關(guān)關(guān)系表明它們分別存在相似的來源或者去除途徑。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的風(fēng)速和表層海水VHCs濃度，利用LissMerlivat公式（LM86）和Wanninkhof公式（W92）分別計(jì)算了海水5種VHCs海-氣通量。結(jié)果表明：春秋季節(jié)北黃海、渤海是大氣中CHCl_3、C_2HCl_3、C_2Cl_4、CHBr_2Cl和CHBr_3的源。5種VHCs海-氣通量受到表層海水VHCs濃度以及風(fēng)速的影響。 7.東海、黃海和渤海海區(qū)所處的地理位置和環(huán)境不同，特別在初級(jí)生產(chǎn)力、水團(tuán)變化、陸源影響等方面存在明顯差異。渤海、北黃海CHCl_3、C_2HCl_3和C_2Cl_4的年平均濃度高于東海、南黃海的年平均值；而CHBr_2Cl和CHBr_3的年平均濃度低于東海、南黃海的年平均值。VHCs海-氣通量的計(jì)算結(jié)果表明，東海、南黃海、北黃海及渤海海域VHCs的海-氣通量變化較大，存在明顯的空間和季節(jié)性差異。根據(jù)VHCs年平均通量和東海、南黃海的海域面積，初步估算出東海、南黃海CHCl_3、C_2HCl_3、C_2Cl_4、CHBr_2Cl和CHBr_3釋放量分別為0.45Gg Cl yr~(-1)，0.17Gg Cl yr~(-1)，0.12Gg Cl yr~(-1)，0.23Gg Br yr~(-1)和0.71Gg Br yr~(-1)。雖然東海、南黃海只占到全球海洋面積的0.27%，而其向大氣中釋放的CHCl_3、C_2HCl_3、C_2Cl_4、CHBr_2Cl和CHBr_3卻分別占全球海洋CHCl_3、C_2HCl_3、C_2Cl_4、CHBr_2Cl和CHBr_3年釋放總量的1.4%，8.5%，6%，5%和0.8%。當(dāng)然由于各種不確定因素的存在，該釋放量與實(shí)際釋放量之間可能存在較大的誤差。由于東海和黃海是全球最有代表性的陸架區(qū)之一，此研究結(jié)果表明陸架、近岸海域雖然只占到全球海洋面積的一小部分，但對(duì)全球海洋釋放的Cl和Br貢獻(xiàn)很大。
【圖文】：
但是進(jìn)入夏季濃度開始降低。Moore（2指出，由于C2HCl3和C2Cl4較短的大氣壽命，的季節(jié)變化，且最大濃度出現(xiàn)在冬季。的海-氣通量Cs 的生物地球化學(xué)循環(huán)過程中起著重要作s 的一個(gè)主要的除去途徑。從全球變化的角的重要目的之一是為了計(jì)算 VHCs 的海-氣氣候變暖的貢獻(xiàn)。目前大氣中痕量氣體在海s and Slater（1974）提出的雙層滯膜模型，氣之間的液-氣界面為一雙層膜（液膜和氣膜合均勻的；（2）氣體交換的主要阻滯來自于
圖 2-1 吹掃-捕集法測(cè)定海水中 VHCs 的裝置示意圖1. 氮?dú)猓?. 脫氧管；3. 分子篩吸附管；4. 吹掃氣開關(guān)閥；5. 吹掃氣流量調(diào)節(jié)器(30-100 min-1)；6.流量調(diào)節(jié)閥；7.壓力表；8.流量調(diào)節(jié)管；9. 干燥管（Mg(ClO4)2）；10. 干燥管(C附劑)；11. 玻璃氣提室；12. 加熱套；13. 溫控儀；14. 水樣注樣口；15. 加熱脫附開關(guān)6. 捕集管；17. 冷阱、加熱盒；18. 放空開關(guān)閥；19. 進(jìn)樣切換閥；20. 排液口。.2.1 儀器與試劑1）安捷倫 6890N 氣相色譜儀，微電子捕獲檢測(cè)器（μECD）以及氣體進(jìn)樣通閥（美國(guó)安捷倫公司）。數(shù)據(jù)記錄和處理采用 G2070 化學(xué)工作站（美國(guó)捷倫公司）2）吹掃-捕集裝置（實(shí)驗(yàn)室自行設(shè)計(jì)） 3 ） VHCs 標(biāo) 準(zhǔn) 樣 品 ： 氯 仿 （ CHCl3/CH3OH ， 5.88 mg/L) 、 三 氯 乙 （C2HCl3/CH3OH，1.06 g/L)、四氯乙烯（C2Cl4/CH3OH, 1 g/L）、四氯化（CCl4/CH3OH，0.5 mg/L）、三氯乙烷（CH3CCl3/CHOH，1 g/L）、二氯一
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：P734
【參考文獻(xiàn)】
相關(guān)期刊論文 前10條
1 許建平;浙江近海上升流區(qū)冬季水文結(jié)構(gòu)的初步分析[J];東海海洋;1986年03期
2 錢曉榮,董毛毛,丁成;吹掃-捕集氣相色譜法測(cè)定水中揮發(fā)性鹵代烴[J];分析測(cè)試技術(shù)與儀器;2002年03期
3 楊桂朋;陸小蘭;宋貴生;王曉蒙;;吹掃-捕集-氣相色譜法測(cè)定海水中氯甲烷和溴甲烷[J];分析化學(xué);2010年05期
4 夏綜萬;郭炳火;;山東半島和遼東半島頂端附近水域的冷水現(xiàn)象及上升流[J];黃渤海海洋;1983年01期
5 王保棟,劉峰,戰(zhàn)閏;黃海生源要素的生物地球化學(xué)研究評(píng)述[J];黃渤海海洋;2001年02期
6 張志欣;喬方利;郭景松;于非;;渤海南部沿岸水運(yùn)移及渤黃海水體交換的季節(jié)變化[J];海洋科學(xué)進(jìn)展;2010年02期
7 王保棟;長(zhǎng)江沖淡水的擴(kuò)展及其營(yíng)養(yǎng)鹽的輸運(yùn)[J];黃渤海海洋學(xué)報(bào);1998年02期
8 王保棟,王桂云,鄭昌洙,梁東范;南黃海冬季生源要素的分布特征[J];黃渤海海洋;1999年01期
9 王延松,萬冬梅;渤海海岸帶(遼寧段)浮游生物狀況分析[J];環(huán)境保護(hù)科學(xué);2004年04期
10 徐韌,洪君超,王桂蘭,沈z
本文編號(hào)：2676459
本文鏈接：http://sikaile.net/kejilunwen/haiyang/2676459.html
【圖文】：
但是進(jìn)入夏季濃度開始降低。Moore（2指出，由于C2HCl3和C2Cl4較短的大氣壽命，的季節(jié)變化，且最大濃度出現(xiàn)在冬季。的海-氣通量Cs 的生物地球化學(xué)循環(huán)過程中起著重要作s 的一個(gè)主要的除去途徑。從全球變化的角的重要目的之一是為了計(jì)算 VHCs 的海-氣氣候變暖的貢獻(xiàn)。目前大氣中痕量氣體在海s and Slater（1974）提出的雙層滯膜模型，氣之間的液-氣界面為一雙層膜（液膜和氣膜合均勻的；（2）氣體交換的主要阻滯來自于
圖 2-1 吹掃-捕集法測(cè)定海水中 VHCs 的裝置示意圖1. 氮?dú)猓?. 脫氧管；3. 分子篩吸附管；4. 吹掃氣開關(guān)閥；5. 吹掃氣流量調(diào)節(jié)器(30-100 min-1)；6.流量調(diào)節(jié)閥；7.壓力表；8.流量調(diào)節(jié)管；9. 干燥管（Mg(ClO4)2）；10. 干燥管(C附劑)；11. 玻璃氣提室；12. 加熱套；13. 溫控儀；14. 水樣注樣口；15. 加熱脫附開關(guān)6. 捕集管；17. 冷阱、加熱盒；18. 放空開關(guān)閥；19. 進(jìn)樣切換閥；20. 排液口。.2.1 儀器與試劑1）安捷倫 6890N 氣相色譜儀，微電子捕獲檢測(cè)器（μECD）以及氣體進(jìn)樣通閥（美國(guó)安捷倫公司）。數(shù)據(jù)記錄和處理采用 G2070 化學(xué)工作站（美國(guó)捷倫公司）2）吹掃-捕集裝置（實(shí)驗(yàn)室自行設(shè)計(jì)） 3 ） VHCs 標(biāo) 準(zhǔn) 樣 品 ： 氯 仿 （ CHCl3/CH3OH ， 5.88 mg/L) 、 三 氯 乙 （C2HCl3/CH3OH，1.06 g/L)、四氯乙烯（C2Cl4/CH3OH, 1 g/L）、四氯化（CCl4/CH3OH，0.5 mg/L）、三氯乙烷（CH3CCl3/CHOH，1 g/L）、二氯一
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：P734
【參考文獻(xiàn)】
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9 王延松,萬冬梅;渤海海岸帶(遼寧段)浮游生物狀況分析[J];環(huán)境保護(hù)科學(xué);2004年04期
10 徐韌,洪君超,王桂蘭,沈z
本文編號(hào)：2676459
本文鏈接：http://sikaile.net/kejilunwen/haiyang/2676459.html
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