長江口、東海的鐳同位素及其在水團混合分析中的應(yīng)用.pdf

1、本研究建立了從海水中富集、分離、純化及測量鐳同位素的方法，并對Alpha能譜儀和Gamma能譜儀兩種測量方法進行了比對。通過測量結(jié)果的對比分析，可以看出兩種方法間雖然存在一定的差異，但這一差異在測量誤差內(nèi)是可以接受的。 2005年8月，對長江口溶解態(tài)、顆粒態(tài)、沉積物中<'226>Ra和<'228>Ra的放射性活度進行測定。通過分析河口混合區(qū)溶解態(tài)鐳同位素生物地球化學(xué)行為，證實溶解態(tài)鐳同位素的含量在中鹽度(～17)存在最大值(<'

2、226>Ra為4.85±0.19 Bq/m<'3>；<'228>Ra為13.01±0.46 Bq/m<'3>)，說明了非保守添加來源的存在。2006年10月，測定了長江口南支表層水體中溶解態(tài)<'224>Ra和<'226>Ra的活度，亦證實了鐳同位素在河口區(qū)的非保守添加行為。結(jié)合質(zhì)量平衡模型，利用<'224>Ra、<'228>Ra和<'226>Ra，分別估算出了長江口、口外水體的平均停留時間。長江口水體停留時間為1.1天到24.9天，而口

3、門外的水體平均停留時間為0.40±0.06年。長江口內(nèi)水體停留時間與鹽度梯度存在顯著線性正相關(guān)關(guān)系。 長江口外的底層水在2006年夏季(8月)觀測到了顯著的水體缺氧現(xiàn)象，缺氧區(qū)溶解氧的最低值為DO=0.94 mg/L，要低于以往的最低值，說明現(xiàn)在的環(huán)境面臨更嚴峻的威脅。通過表底層密度差(Ap)、表觀耗氧量(AOU)與缺氧關(guān)系的分析，證實缺氧現(xiàn)象與生物的呼吸作用、有機物降解、水體的層化有關(guān)。表底層水體溶解態(tài)<'226>Ra的活度差

4、(△<'226>Ra)暗含了層化狀態(tài)、淡水與高鹽外海水混合的信息，通過與缺氧關(guān)系的分析，可以看出A<'226>Ra與Ap、ADO和低氧存在著正相關(guān)關(guān)系。為了進一步分析水體混合情況，估算了各水團的貢獻百分比，證實外海水的侵入程度亦是促成缺氧發(fā)生的間接原因之一。 通過構(gòu)造理想化混合模型，對傳統(tǒng)溫鹽圖解和多指標矩陣求解分析水團混合的方法進行了比較。對于較為復(fù)雜的水團混合情況(例如：四水團混合)，多指標矩陣求解分析方法計算的準確性要高于

5、傳統(tǒng)方法。雖然傳統(tǒng)方法的指標本身測量準確性高，資料容易獲得，應(yīng)用價值顯著，具有一定的優(yōu)勢，但在計算準確性上存在不足，且在某些混合情況下無法進行估算。在隨后的工作中，多指標方法被應(yīng)用于東海陸架四水團混合比例的研究。 東海是歐亞大陸與大洋之間的重要過渡區(qū)域，有著寬廣的大陸架，西側(cè)有世界第四大河流長江注入大量的淡水，東側(cè)沿著深逾2000m的海槽有強勁的黑潮經(jīng)過，西南部通過臺灣海峽又可響應(yīng)來自南海的作用。東海的水團主要由黑潮表層水團(K

6、SW)、黑潮次表層水團(KSSW)、長江沖淡水團(CDW)、臺灣暖流水團(TSWW)混合而來，而且各水團均存在著顯著的季節(jié)性變化，因此東海陸架區(qū)水團混合情況相當復(fù)雜。利用溫度、鹽度、<'226>Ra，結(jié)合歷史和本研究測量結(jié)果，定量化分析了夏季和冬季各水團在東海陸架的混合百分比例。放射性<'226>Ra同位素的成功應(yīng)用證實了鐳同位素在區(qū)分水團混合比例研究中的指標價值。在表層水體中，黑潮表層水和長江沖淡水對陸架水體的貢獻存在明顯的季節(jié)差異，

7、而黑潮次表層水和臺灣暖流水沒有本質(zhì)上的季節(jié)性變化。在近底層，黑潮次表層水沿陸架邊緣爬升，順底部向岸侵入，受地形變化影響在長江口外近岸區(qū)域涌升至表層。這一現(xiàn)象不論在夏季或冬季均有明顯體現(xiàn)，而黑潮次表層水是高營養(yǎng)鹽含量的水體，可能成為近岸區(qū)域營養(yǎng)鹽的一個重要補充來源。長江沖淡水的影響也存在顯著季節(jié)性差異，夏季分為兩支，一支偏向東北，隨后受地轉(zhuǎn)偏向力影響轉(zhuǎn)而向東南，可以影響到離岸較遠區(qū)域；一支偏向東南，其影響也遠可達中陸架地區(qū)。但在冬季，長江