白令海、北冰洋水体中多环芳烃PAHs的空间分布及真光层颗粒输出

摘要

本论文针对2012年中国第5次北极科学考察北冰洋-太平洋扇区的白令海、楚科奇海，北冰洋-大西洋扇区的弗雷姆海峡、挪威海、格陵兰海和冰岛附近海域中低、中、高环PAHs含量、分布、来源、输出通量等地球化学行为进行了深入研究，以及该海域水文学过程和生物泵颗粒输出等相关因素对PAHs在该海域水平、垂直空间分布的影响。
　　不同研究海域浓度含量分布大致呈现北冰洋-太平洋扇区＞北冰洋-大西洋扇区及其冰岛近海＞白令海及其邻近海域，并且LMW-PAHs(4.60-177.50 ng/L，平均值36.05 ng/L)＞MMW-PAHs（0.41-324.69 ng/L，平均值10.53 ng/L）＞HMW-PAHs（未检出-2.00 ng/L，平均值0.28 ng/L）趋势。在三个研究扇区PAHs含量呈明显陆架＞陆坡＞海盆分布趋势，其中，陆架海域低环PAHs占主导地位，在陆坡海域中、低环PAHs含量相当，而在海盆海域高环PAHs几乎很少。
　　在全水柱PAHs垂直分布方面，PAHs通过海-气交换先行进入海洋微表层并进行扩散，导致表层低、高环PAHs浓度均较高;在上层水柱中，PAHs易被海域水体中大量生源颗粒物所吸附，并在生物体内富集，同时产生更大量的生源颗粒以进一步吸附水体中溶解态的PAHs，并且随向下输送过程与生物清除共同作用下，造成水体中PAHs浓度相对较低;而在深海，水体中PAHs出现高值区，推测主要原因可能为沉积物-水界面系控制、调节水体与沉积物间PAHs输送和交换的重要途径，此区域受底层高密度海水与生物共同扰动作用，进而增进PAHs等污染物在沉积物-水体界面间的交互作用。陆架海域中上升流、陆坡、海盆中温跃层以及深海高密度水团下沉混合搅拌作用同样系PAHs空间分布重要的影响因素。
　　PAHs在开阔海域中循环主要受控于相态分配及水溶性，3环PAHs Kd高值分布于低纬(75°N)浅层海水及高纬(82°N)深层海水中;4环PAHsKd高值同样分布于低纬(75°N)浅层海水;5环PAHsKd高值则分布于高纬(82°N)深层海水;6环PAHs Kd高值分布于低纬(75°N)浅层海水中。北冰洋-大西洋扇区海域，3、4、5、6环PAHs' Kd高值均分布在深层海水，最大值达到500以上。
　　白令海陆坡海域真光层PAHs输出通量含量范围为6730.60-12193.00 ng/(m2·a)，垂向输出通量不仅受控于水柱中的浓度，同时也受到浮游植物生产力的影响。整个白令海陆架、陆坡海域PAHs储量2346.68 tons，海盆海域储量达到107608.02 tons;楚科奇海域PAHs储量为2329.27 tons。
　　特征比值来源解析得出，白令海、北冰洋表层水体PAHs主要为混合来源，其中车辆排放占主导地位，同时也检测到相应的煤炭、草木燃烧等，综合以上得到大量燃烧热解污染物，石油来源相对较少。

目录

声明

摘要

第一章 引言

1．1 研究意义

1．1．1 PAHs概述

1．1．2 PAHs海洋地球化学行为概述

1．1．3 开展北极PAHs研究意义概述

1．2 海水中PAHs的国内外研究现状

1．2．1 北极海域PAHs研究进展

1．2．2 其他大洋海域海水中PAHs研究进展

1．2．3 水体PAHs输出通量研究进展

1．2．4 PAHs的特征比值来源解析研究进展

1．3 研究目的和研究内容

第二章 样品采集与分析

2．1 研究区域概况

2．1．1 白令海及楚科奇海

2．1．2 北冰洋-大西洋扇区

2．2 采样站位与采样方法

2．2．1 考察区域

2．2．2 考察断面和站位布设

2．2．3 样品采集方法

2．3 样品分析

2．3．1 材料与试剂

2．3．2 仪器及器皿

2．3．3 样品前处理

2．3．4 仪器分析

2．3．5 质量控制与质量保证QA／QC

2．4 计算模型方法

2．4．1 PAHs在颗粒态与溶解态之间的分配系数

2．4．2 同位素210Po／210Pb估算PAHs真光层颗粒输出通量

第三章 白令海、北冰洋水体中PAHs含量

3．1 PAHs溶解态含量

3．2 PAHs颗粒态含量

3．3 PAHs总态含量

3．4 与其他海域的含量比较

第四章 白令海、北冰洋表层水体中PAHs的水平分布及其影响因素

4．1 中国黄海-日本海-北太平洋走航站位至白令海考察扇区

4．2 白令海邻近海域考察扇区

4．3 北冰洋-太平洋考察扇区

4．4 北冰洋-大西洋考察扇区及其冰岛近海

第五章 白令海、北冰洋水体中PAHs的垂直分布及其影响因素

5．1 白令海邻近海域考察扇区

5．2 北冰洋-太平洋考察扇区

5．3 北冰洋-大西洋考察扇区及其冰岛近海

第六章 白令海、北冰洋水体中PAHs颗粒输出及来源分析

6．1 白令海、北冰洋水体中PAHs相态分布研究

6．2 白令海陆坡海域真光层PAHs输出通量

6．3 白令海、楚科奇海PAHs储量估算

6．4 白令海、北冰洋水体中PAHs特征比值来源解析

第七章 结语

7．1 主要研究结果

7．2 主要创新点

7．3 不足与展望

附表

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文

会议摘要

科学考察及对外交流经历

参与项目经历

致谢