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胶州湾大气生源要素和痕量元素干湿沉降及其生态效应

2、地球化学 > 专题3：地球系统物质循环与层圈相互作用

大气干湿沉降是大气清除自身污染物质的一种重要方式，也是陆源污染物质输送入海的重要途径之一，我国东部陆架边缘海处于亚洲沙尘向西北太平洋传输的重要通道之上。基于此，本研究聚焦我国北方受自然变化和人类活动双重影响极为显著的典型半封闭海湾——胶州湾，通过采集为期一年（2015年6月至2016年5月）的气溶胶总悬浮颗粒物和干湿沉降样品，分析主要生源要素（C、N、P、Si）和痕量元素的含量、干湿沉降通量及其季节变化和影响因素，综合运用多种方法（统计分析、富集因子、主成分分析和气团后向轨迹模型）解析其来源和大气传输过程，同时，着重从大气生源物质沉降对海洋生产力、营养盐结构的角度，系统探讨了大气干湿沉降对胶州湾生态系统的影响。获得的主要结论如下：1）胶州湾大气C、N污染极为严重，除DSi、Co、Zn、Se之外，其它各类物质的大气沉降通量主要以湿沉降为主；DON在干、湿沉降中的比例分别为20.6%和24.3%，而DOP在P干、湿沉降中均占优势地位（62.5%和62.0%），表明有机态N、P的大气沉降不容忽视。2）各类大气生源要素和痕量元素的浓度和沉降通量呈明显的季节变化特征，气象条件、当地自然/人为污染物的排放强度以及远距离传输是影响大气生源要素和痕量元素干、湿沉降浓度及通量的主要控制因素。3）胶州湾大气N、Si、P的主要来源分别为农业活动、土壤沙尘、人为排放和自然源的混合源；气溶胶水溶性营养盐（N、P、Si）的干沉降速率（Vd）月际变化明显，由于不同营养盐成分Vd的较大差异，导致气溶胶中各营养盐的比例与干沉降中相应成分之间的比例存在较大差异；Mn、Zn、Co具有较高的Vd，而典型人为源元素Pb、Cd、Cr的Vd较低。4）干、湿沉降中N、P、Si的比例严重失衡，强降水会对表层海水的生源要素和痕量元素浓度产生强力加富作用；干湿沉降输入的溶解态Fe可以支持的生物固氮量为4.5×108 ~ 94.9×108 g N/a；营养物质加富可以促进浮游植物生长和生产力的提高、改变表层海水的营养盐结构，进而对浮游植物群落结构和粒级结构产生影响，加剧胶州湾生态系统的失衡。