本文關(guān)鍵詞：渤海水體中溶解態(tài)黑碳的時(shí)空分布與來(lái)源通量

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【摘要】：溶解態(tài)黑碳廣泛存在于各類(lèi)天然水體中,是溶解有機(jī)碳的重要成分。它的分子結(jié)構(gòu)中含有濃縮稠環(huán)芳香核,芳香核的外周帶有親水性官能團(tuán),H/C和O/C的比值明顯不同于溶解有機(jī)碳中常見(jiàn)的生物源成分和腐殖質(zhì)類(lèi)物質(zhì),具有富碳貧氫的特征。濃縮稠環(huán)結(jié)構(gòu)是有機(jī)質(zhì)經(jīng)受高溫(通常情況下為燃燒)后產(chǎn)生的特征性結(jié)構(gòu),其產(chǎn)物即通常所稱(chēng)的“黑碳”。黑碳是疏水性富碳顆粒物。溶解有機(jī)碳中含有黑碳標(biāo)志性結(jié)構(gòu)的一類(lèi)物質(zhì)被稱(chēng)為“溶解態(tài)黑碳”。研究已證實(shí)溶解態(tài)黑碳的前身是黑碳。因此,溶解態(tài)黑碳指一類(lèi)含有親水性官能團(tuán)可溶于水且來(lái)源于高溫(燃燒)過(guò)程的濃縮稠環(huán)有機(jī)化合物。溶解態(tài)黑碳涉及到黑碳和碳循環(huán)、污染物的遷移和生物可利用性、水生生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)力以及水體水質(zhì)等諸多氣候、環(huán)境和生態(tài)問(wèn)題,成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。溶解態(tài)黑碳是黑碳的降解中間產(chǎn)物,水體是黑碳兩個(gè)主要儲(chǔ)庫(kù)——陸地土壤和海洋沉積物的聯(lián)接體,因此水體是黑碳的重要中間儲(chǔ)庫(kù)。我國(guó)華北地區(qū)是黑碳排放的高強(qiáng)度區(qū),而渤海是華北地區(qū)各類(lèi)染污物(包括黑碳)的重要匯集地。為了調(diào)查渤海地區(qū)河流-海洋系統(tǒng)水體中溶解態(tài)黑碳的濃度時(shí)空分布、源-匯過(guò)程及控制因素,2010年到2014年,分季節(jié)分層位采集渤海和黃海水樣1155個(gè),同時(shí)分季節(jié)采集環(huán)渤海45條主要河流水樣119個(gè),在建立和優(yōu)化溶解態(tài)黑碳分析方法——苯多羧酸分子標(biāo)記物法的基礎(chǔ)上分析水樣中溶解態(tài)黑碳的濃度,并同時(shí)分析溶解有機(jī)碳、顆粒態(tài)黑碳、顆粒有機(jī)碳和懸浮顆粒物的濃度。結(jié)合溫鹽數(shù)據(jù)、流場(chǎng)、河流水文、降雨等信息,討論了渤海地區(qū)河流-海洋系統(tǒng)中溶解態(tài)黑碳的遷移過(guò)程,估算了河流溶解態(tài)黑碳的入海通量和渤海水體中溶解態(tài)黑碳的儲(chǔ)量。環(huán)渤海入海河流水體中溶解態(tài)黑碳的濃度范圍為79.5-1328.0μg L-1,平均值為341.6±209.3μg L-1,中值為303.3μg L-1(n=115),居于全世界河流溶解態(tài)黑碳的濃度范圍內(nèi)。渤海水體中溶解態(tài)黑碳的濃度范圍為36.5-208.3μg L-1,平均值為85.5±27.1μg L-1,中值為82.9μg L-1(n=846),高于黃海水體中溶解態(tài)黑碳的濃度,與美國(guó)海岸帶水體中溶解態(tài)黑碳的濃度相當(dāng),顯著高于開(kāi)放大洋水體中溶解態(tài)黑碳的濃度。河流和海洋水體中溶解態(tài)黑碳的濃度均具有顯著的時(shí)空三維變化特征,呈現(xiàn)河流-近岸-近海-遠(yuǎn)海明顯遞減的趨勢(shì)。河流水體溶解態(tài)黑碳的濃度具有顯著的流域空間差異,表現(xiàn)為渤海灣和萊州灣入海河流溶解態(tài)黑碳的濃度明顯高于遼東灣和北黃海北岸入海河流溶解態(tài)黑碳的濃度,其平均值分別為488.0±219.1、385.7±192.1、218.3±87.0和124.7±25.5μg L-1。與之相對(duì)應(yīng),渤海灣和萊州灣水體中溶解態(tài)黑碳的濃度也高于遼東灣水體中溶解態(tài)黑碳的濃度,其平均值分別為105.1±24.7、117.6±33.2、和90.9±14.3μg L-1。渤海海灣水體中溶解態(tài)黑碳的濃度高于渤海中部和黃海水體中溶解態(tài)黑碳的濃度,它們的平均值分別為75.1±19.5和56.4±14.3μg L-1。在垂直空間上,由于渤海水深較淺,水體上下容易混合,從而使渤海水體中溶解態(tài)黑碳的濃度在垂向上變化很小。在時(shí)間變化角度上,環(huán)渤海河流水體中溶解態(tài)黑碳的濃度表現(xiàn)為平水期最高、豐水期次之、枯水期最低;由于受到河流入海通量的年際變化影響,2013年夏-秋季渤海灣和萊州灣水體中溶解態(tài)黑碳的濃度(平均值分別為136.2±34.3和131.2±30.7μg L-1)高于2014年夏-秋季渤海灣和萊州灣水體中溶解態(tài)黑碳的濃度(平均值分別為107.4±28.0和95.5±12.1μg L-1);由于在冬季強(qiáng)勁的偏北季風(fēng)影響下,渤海沿岸流顯著增強(qiáng),進(jìn)而使渤海海灣與渤海中部的水交換速率明顯加大,從而呈現(xiàn)出渤海中部水體中溶解態(tài)黑碳的濃度在冬季明顯高于其他三個(gè)季節(jié),2010-2011年冬、春、夏和秋季4個(gè)航次的平均濃度分別為87.0±22.1、73.9±17.3、73.7±19.2和79.8±21.9μg L-1。2014年環(huán)渤海河流溶解態(tài)黑碳的入海量為7.43±1.51 Gg,其中黃河的貢獻(xiàn)率達(dá)到25.9%。環(huán)渤海河流以約占全世界河流0.84‰的入海水量輸送了約占全世界河流攜帶至海洋的溶解態(tài)黑碳通量的0.28‰。渤海水體中溶解態(tài)黑碳的儲(chǔ)量為113.81 Gg。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院煙臺(tái)海岸帶研究所
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：P734.2;X145

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 Huiping Huang;Emma Sawade;David Cook;Christopher W.K.Chow;Mary Drikas;Bo Jin;;High-performance size exclusion chromatography with a multi-wavelength absorbance detector study on dissolved organic matter characterisation along a water distribution system[J];Journal of Environmental Sciences;2016年06期

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3 吳萍;王麗琳;龔茂s，

本文編號(hào)：1288530