海水中Th和Pa與顆粒物的相互作用及其對(duì)生源顆粒物的示蹤.pdf

1、顆粒物組分對(duì)Th和Pa同位素的分餾是影響231Pa/230Th和234Th/238U等作為海洋顆粒動(dòng)力學(xué)指標(biāo)的關(guān)鍵因素，亦是當(dāng)前同位素海洋學(xué)研究的焦點(diǎn)問(wèn)題之一。論文通過(guò)實(shí)驗(yàn)室模擬研究了21種無(wú)機(jī)及有機(jī)顆粒物對(duì)234Th和233Pa的吸附作用以及分餾效應(yīng)，并進(jìn)行了無(wú)機(jī)-有機(jī)顆粒物協(xié)同作用下Th和Pa同位素的吸附行為研究。同時(shí)，在熱帶太平洋、印度洋中部及西南部海域、南大洋印度洋扇區(qū)、南海以及臺(tái)灣海峽等海域進(jìn)一步探究了顆粒物中生源組分POC和

2、BSi在234Th清除和輸出過(guò)程中的作用。得到以下主要研究結(jié)果:
　　 (1)純顆粒物組分對(duì)Th和Pa的吸附作用:化學(xué)組成不同或化學(xué)組成相同但結(jié)構(gòu)不同的顆粒物對(duì)Th和Pa的吸附及分餾作用存在顯著差異。CaCO3對(duì)Th的吸附能力強(qiáng)于SiO2，但對(duì)Pa的吸附能力弱于SiO2。MnO2和Fe2O3對(duì)兩種核素的吸附能力均強(qiáng)于其它顆粒物，兩種顆粒物對(duì)Pa和Th的分餾因子FPa/Th分別為0.19和0.72。有機(jī)組分對(duì)Th的吸附能力均強(qiáng)于P

3、a，對(duì)Th吸附能力的強(qiáng)弱順序?yàn)?甲殼素＞腐殖酸＞葡聚糖＞卡拉膠，對(duì)Pa吸附能力的強(qiáng)弱順序?yàn)?葡聚糖＞甲殼素＞腐殖酸＞卡拉膠。陸源顆粒物對(duì)Th的吸附能力強(qiáng)于Pa，分餾因子FPa/Th變化范圍為0.04-0.51，對(duì)Th和Pa分餾作用的強(qiáng)弱順序?yàn)?β-Al2O3＞凹凸棒土＞高嶺土＞4A分子篩原粉＞Al(OH)3＞蒙脫石＞3A分子篩原粉＞α-Al2O3。添加葡聚糖的二元體系中，無(wú)機(jī)顆粒物表現(xiàn)出葡聚糖對(duì)Th和Pa的吸附特征，即各種不同類(lèi)型的無(wú)機(jī)

4、顆粒物對(duì)Th(或Pa)的分配系數(shù)lgKd值都趨于同一水平，與所加入有機(jī)質(zhì)的lgKd值接近。
　　 (2)不同海域顆粒物組分對(duì)234Th的清除:不同海域控制234Th清除的生源組分并不相同。印度洋上層水體中，234Th的清除速率與POC和BSi表現(xiàn)出多元線性相關(guān)，即生源組分POC和BSi共同影響234Th的清除。熱帶太平洋上層水體中，BSi是影響234Th清除和輸出作用的主要生源組分，POC和234Th的清除和輸出速率沒(méi)有明顯的關(guān)

5、系。南海真光層水體中，234Th的清除和輸出速率與POC和BSi均未表現(xiàn)出相關(guān)性。臺(tái)灣海峽水體中，生源組分BSi與234Th的清除和輸出速率均表現(xiàn)出顯著的相關(guān)性。
　　 (3)不同海域表層海水中234Th對(duì)生源顆粒物的示蹤:熱帶太平洋表層水中234Th的清除、聚合及輸出速率都表現(xiàn)出自西向東增加的特征。BSi的輸出速率從0.1±0.1μmol m-3 d-1變化至168±22μmol m-3 d-1，達(dá)到幾個(gè)數(shù)量級(jí)的差異。熱帶東太

6、平洋表層水較中太平洋具有更高的BSi輸出速率。赤道中印度洋比印度洋西南部亞熱帶海域具有更高的234Th清除和輸出速率以及POC和BSi輸出速率。印度洋東南部海域比熱帶太平洋和印度洋中部及西南部海域具有更高的POC和BSi輸出速率，其BSi的輸出速率最高可達(dá)1105±304μmol m-3 d-1，且表層水中234Th的清除和輸出速率及POC的輸出速率都表現(xiàn)為自南向北的增加，而B(niǎo)Si的輸出速率卻呈現(xiàn)自南向北降低的趨勢(shì)。
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7、)不同海域真光層中234Th對(duì)生源顆粒物的示蹤:熱帶中太平洋真光層比東太平洋具有更高的234Th輸出通量。印度洋西南部亞熱帶海域真光層234Th的輸出通量高于印度洋中部海域，中部和西南部海域真光層POC的輸出通量分別為1.6 mmol m-2 d-1和3.2 mmol m-2 d-1。南海234Th/238U比值分布揭示了該海域真光層的雙層結(jié)構(gòu)，234Th虧損最強(qiáng)的水層出現(xiàn)在50-75 m。234Th的輸出通量表現(xiàn)出南高北低的趨勢(shì)。臺(tái)灣