东海溶解态无机锑和砷的分布、季节变化及其影响因素

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东海作为中国最大的边缘海之一,鱼类资源和矿产资源丰富,具有较高的生产力,研究意义重大。痕量元素是控制海洋生态系统物质循环和能量流动的关键因子之一,因此掌握痕量元素的海洋生物地球化学的循环过程对近海研究具有重大理论与应用价值。特别是随着国际海洋科学研究计划--GEOTRACES的实施,痕量元素的海洋生物地球化学循环成为近年来海洋科学领域的研究热点。本文在此背景下,利用氢化物发生-原子荧光光谱法,测定了东海区域总溶解态无机锑(TDISb,[TDISb]=[Sb(Ⅴ)]+[Sb(Ⅲ)])、三价锑(Sb(Ⅲ))、总溶解态无机砷(TDIAs,[TDIAs]=[As(Ⅴ)]+[As(Ⅲ)])、三价砷(As(Ⅲ))的含量,揭示了该区域不同形态的溶解态无机锑和砷的分布特征、季节变化,初步分析了影响东海溶解态无机锑和砷分布的主要因素。  通过对2011年5月、8月和11月东海的调查,分析了水体中溶解态无机锑和砷的含量和季节变化。2011年5月 TDISb、Sb(Ⅲ)、TDIAs、As(Ⅲ)的平均浓度分别为1.54±0.80 nmol/L、0.10±0.06 nmol/L、16.18±2.56 nmol/L、0.93±1.13 nmol/L;8月平均浓度分别为2.31±0.72 nmol/L、0.05±0.03 nmol/L、16.90±2.14 nmol/L、0.77±0.56 nmol/L;11月平均浓度分别为1.96±0.57 nmol/L、0.04±0.03 nmol/L、18.63±1.23 nmol/L、0.30±0.07 nmol/L,溶解态无机锑和砷主要以高价态形态为主,与世界其他海域和大洋浓度基本相当,受人为活动扰动较小,基本处于天然状态。溶解态 Sb、As的含量具有明显的季节变化,夏季 TDISb的含量最高、秋季次之、春季浓度最低,而 TDIAs的含量则是在秋季最高、春季最低,Sb(Ⅲ)和 As(Ⅲ)均是在春季最高、秋季最低。  通过溶解态 Sb的大面及断面分布结果发现,东海溶解态无机锑的分布主要受长江冲淡水、台湾暖流和黑潮水等水团的影响,TDISb的浓度都是在沿岸浓度较高,随着离岸距离的增加浓度逐渐降低,呈现明显的陆源输入的特点。通过对各站位溶解态锑等要素的垂直变化规律讨论后发现,溶解态锑的分布季节变化明显,春、夏季 TDISb的浓度呈现近岸表层高、底层低的特点,而外海 TDISb的垂向分布较为均匀,秋季,TDISb的垂向分布较为均匀。这种分布特点表明海水中溶解态锑的分布主要受到来源于陆源和外海水团输入的影响。TDIAs的大面分布整体呈近岸高、外海低、表层低、底层高的特征,As(Ⅲ)的分布表现为表层高、底层低的特点。2011年5月、8月和11月 L1、D2等连续站各要素的周日变化表明溶解态 Sb、溶解态 As、温度、盐度、SPM、DO浓度的周日变化受潮汐的作用明显。  东海溶解态 Sb、As的分布主要受到长江冲淡水、台湾暖流、黑潮表层水和次表层水等水团物理混合、悬浮颗粒物的吸附解吸以及生物活动等多种因素的共同影响。溶解态锑的行为大体上是保守的,主要受水团物理混合的影响,以溶解态锑作为长江陆源物质输送的示踪因子计算长江冲淡水在 PN断面上贡献,发现长江冲淡水在近岸所占比例较大,对深层水影响较小,而在离岸较远的外海区域几乎不受长江冲淡水的影响。SPM对溶解态锑、砷的影响较为复杂,在低浊度时,悬浮颗粒物是溶解态锑、砷的源,而当 SPM含量较高时,水体中悬浮颗粒物的吸附解吸过程趋于平衡。通过 TDIAs、As(Ⅲ)及磷酸盐的垂直分布,发现磷酸盐的分布特征与 TDIAs相似,与亚砷酸盐的分布特征相反,呈现表层含量较低,底层含量较高的分布趋势。说明研究区域水体中浮游植物对砷酸盐的吸收转化过程是影响溶解态砷分布的重要因素。
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