西北冰洋和南极普里兹湾及其邻近海域镭同位素的示踪研究

摘要

226Ra、228Ra是研究海水运动的理想示踪剂。由于半衰期的不同，它们被广泛应用于不同区域、不同时间尺度的海洋学过程研究。本文以226Ra、228Ra为示踪剂，揭示了西北冰洋和南极普里兹湾及其邻近海域水团组成、水体运移、水体混合和停留时间等信息。
　　 西北冰洋226Ra、228Ra的含量和分布受白令海入流水、东西伯利亚沿岸水、冰融水、河水、海底沉积物和波弗特流涡等多种因素的影响。受白令海入流水东、西侧不同海流的影响，楚科奇海陆架区东、西两侧的水体存在明显差异，西侧水体的226Ra含量较高而228Ra含量较低，东侧水体228Ra含量较高而226Ra含量较低。根据226Ra、228Ra和228Ra/226Ra)A.R.的上述特征，发现楚科奇海陆架区的两种水体由于运移路径的不同，在加拿大海盆北部海域的不同位置会观测到两者同时存在于不同深度或者只有单一水团存在的情况。楚科奇海东、西侧陆架水的228Ra/226Ra)A.R与河水组分份额之间具有良好的线性正相关关系，而加拿大海盆北部海域水体的228Ra/226Ra)A.R.落在拟合线下方，反映出水体由楚科奇海陆架运移到加拿大海盆北部海域过程中228Ra的衰变损失，根据陆架水与海盆水228Ra/226Ra)A.R与河水组分份额之关系的差异，计算出加拿大海盆北部表层水体中河水组分的平均停留时间为5.7～11.2 a。阿尔法海岭附近海域表层水的228Ra比活度明显低于报道的穿极流表层水的228Ra高值，说明穿极流已经偏离阿尔法-门捷列夫海岭，由228Ra/226Ra) A.R.计算出加拿大海盆北部B84B和B85站水体的垂直涡动扩散系数分别为为0.73 cm2/s和0.41 cm2/s。加拿大海盆南部陆坡区水体的水平涡动扩散系数（Ky）为1.0×107 cm2/s。
　　 在普里兹湾及其邻近海域，表层水226Ra、228Ra比活度和228Ra/226Ra)A.R.呈现由湾顶向湾外降低的趋势。在陆坡区，Ra含量由表层至近底层呈增加的趋势，反映出海底沉积物对Ra的补充，但在埃默里冰架前缘海域，海底沉积物对Ra的贡献较少，导致226Ra比活度随深度的变化不大，而228Ra比活度则随着深度的增加而降低。根据S-226Ra示踪体系计算出研究海域各构成水体的贡献和分布，其中冰融水受南极风场作用的影响，呈现由湾内向湾外增加的趋势，在普里兹湾东侧海域出现最大值，且此区域的南极夏季表层水份额最低，普里兹湾中深层水的份额最高。埃默里冰架前缘表层水的温度、盐度、228Ra比活度、228Ra/226Ra)A.R.自东向西逐渐降低，验证了埃默里冰架前沿海流“东进、西出”的运移路径，根据228Ra/226Ra)A.R.与冰融水份额fⅠ(％)的关系，计算出水体自进入埃默里冰架至其流出所经历的时间为7.5～8.0 a。由228Ra比活度与冰融水份额fⅠ(％)在研究海域不同位置的差异，揭示出绕极深层水涌升的位置可能在普里兹湾外67°S以北、73°E以西海域，该区域最有可能形成南极底层水。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1 海水中镭同位素的地球化学行为

2 海洋226Ra、228Ra的研究进展及其在海洋学上的应用

2．1 226Ra、228Ra的含量和分布

2．2 226Ra、228Ra的源、汇及交换通量

2．3 226Ra、228Ra的地球化学行为

2．4 226Ra、228Ra在物理海洋学研究中的应用

2．5 镭同位素在海底地下水(SGD)输入方面的应用

2．6 镭同位素在沉积地球化学、放射年代学、海—气界面气体交换速率的应用

3 研究目标及内容

第二章 研究方法

1 海水中镭同位素的富集

2 226Ra的分析

3 228Ra的分析

4 结果与讨论

4．1 226Ra测量中装置系数的确定

4．2 MnO2-纤维对海水226Ra的富集效率

4．3 228Ra全程回收率的测定

4．4 228Ra-228Ac放化分离效果的验证

5 结语

第三章 西北冰洋镭同位素的示踪研究

1 引言

1．1 北冰洋的水文学概况

1．2 镭同位素在北冰洋及其附近海域的示踪研究

2 样品采集与分析

3 结果

3．1 温度、盐度

3．2 河水、冰融水份额

3．3 镭同位素

4 讨论

4．1 西北冰洋镭同位素含量的影响因素

4．2 楚科奇陆架水的确定

4．3 加拿大海盆镭同位素的海洋学意义

5 结论

第四章 南极普里兹湾及其邻近海域镭同位素的示踪研究

1 引言

1．1 普里兹湾及其邻近海域的水文特征

1．2 南极普里兹湾及其邻近海域的镭同位素

2 样品采集与分析

3 结果

3．1 温度、盐度

3．2 镭同位素

4 讨论

4．1 镭同位素分布的影响因素

4．2 表层水的来源构成

4．3 埃默里冰架与海水相互作用的镭同位素示踪

4．4 普里兹湾及其邻近海域南极底层水形成的可能性及可能区域

5 结论

第五章 结语

参考文献

附录

致谢