南黃海大氣顆粒物中營(yíng)養(yǎng)元素的季節(jié)分布*1*1

孫 濤，臧家業(yè)*，車(chē) 宏，劉 軍,2，劉 森，馬永星，何 鷹

(1. 國(guó)家海洋局 第一海洋研究所海洋生態(tài)研究中心，山東 青島 266061； 2. 中國(guó)海洋大學(xué) 海洋化學(xué)理論與工程技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266100； 3. 青島大學(xué) 化學(xué)化工與環(huán)境學(xué)院，山東 青島 266033)

南黃海大氣顆粒物中營(yíng)養(yǎng)元素的季節(jié)分布*1*1

孫 濤1，臧家業(yè)1*，車(chē) 宏1，劉 軍1,2，劉 森1，馬永星3，何 鷹1

(1. 國(guó)家海洋局 第一海洋研究所海洋生態(tài)研究中心，山東 青島 266061； 2. 中國(guó)海洋大學(xué) 海洋化學(xué)理論與工程技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266100； 3. 青島大學(xué) 化學(xué)化工與環(huán)境學(xué)院，山東 青島 266033)

根據(jù)2006-07—2007-10南黃海海域4個(gè)季節(jié)的綜合調(diào)查，分析了顆粒物(TSP)、總碳、氮、磷、鈉、鈣和鎂等化學(xué)要素的季節(jié)變化，初步探討了影響各參數(shù)季節(jié)變化的原因及其來(lái)源。結(jié)果顯示各要素分布具有明顯的季節(jié)變化規(guī)律，且不同要素分布特征不同。TSP的平均濃度為春季最高、夏季最低；總碳、鈉和鈣的平均濃度為冬季最高、夏季最低；硝酸鹽的平均濃度為春季>冬季>夏季>秋季，磷酸鹽則為夏季>秋季>春季>冬季；鎂的平均濃度表現(xiàn)為秋季>春季>夏季>冬季。TSP、總碳、氮均呈現(xiàn)離岸近處濃度高的趨勢(shì)，特別是山東半島南部海區(qū)以及長(zhǎng)江口北部海區(qū)。與北黃海相比,研究區(qū)域內(nèi)TSP和總碳的季節(jié)變化規(guī)律相似，但濃度普遍低于前者；硝酸鹽濃度略高于前者，而磷酸鹽則差異不大。大氣顆粒物中氮：磷大于16：1，這可能是造成南黃海潛在磷限制的重要因素。鈣主要來(lái)自陸源，鎂在夏季陸源與海源相當(dāng)，其他季節(jié)主要來(lái)自海源。日益增強(qiáng)的人類(lèi)活動(dòng)及其影響下的陸-海物質(zhì)交換是影響南黃海大氣顆粒物含量及分布的重要因素。

南黃海；大氣顆粒物；營(yíng)養(yǎng)元素；季節(jié)變化

大氣是全球物質(zhì)循環(huán)的重要載體，也是海洋獲取外來(lái)物質(zhì)(如營(yíng)養(yǎng)成分和微量金屬)的重要途徑[1]。富含營(yíng)養(yǎng)鹽的雨水和顆粒物會(huì)明顯增強(qiáng)上層海洋的初級(jí)生產(chǎn)力，并深刻影響著海洋生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能以及生物多樣性[1-2]。在全球范圍內(nèi)，大氣氮的年沉降量與河流的輸入量相當(dāng)，約為40Tg(以N計(jì))[3]，但不同地區(qū)氮的貢獻(xiàn)量有所不同，如美國(guó)切薩皮克 (Chesapeake)灣大氣輸入占該海區(qū)氮總輸入量的25%[4]，歐洲北海地區(qū)占30%左右[5]，墨西哥灣則高達(dá)40%[6]。全球范圍內(nèi)，磷的沉降量也相當(dāng)可觀，如在北美東岸的比斯坎灣南部，大氣磷的沉降速率約為0.65 mmol P/ (m2·a)，其通量則是河流輸入的2倍[7]。

1 樣品采集與分析

分別在2006-07(夏季)、2007-01(冬季)、2007-04(春季)和2007-10(秋季)對(duì)南黃海大氣氣溶膠進(jìn)行采樣，樣品采集沿航線開(kāi)展，實(shí)線連接的站位之間采集一個(gè)樣品，站位分布見(jiàn)圖1。利用大氣總懸浮顆粒物采樣器(TH-1000，武漢天虹儀表總廠)采集大氣顆粒物(TSP)，流量為1 m3/min。采樣器安裝在船頭甲板前沿，且僅在船航行時(shí)采樣。每個(gè)樣品采集時(shí)間約為24 h。濾膜為石英纖維濾膜。收集后的樣品-80℃冷凍保存。

圖1 南黃海4航次TSP采樣航線圖Fig.1 Tracks for sampling of TSP in the South Yellow Sea during the 4 cruises

采用重量法[24]測(cè)量總懸浮顆粒物濃度；使用碳分析儀(Apollo 9000，美國(guó)TEKMAR公司)測(cè)定總碳，檢出限為0.1 μg/m3，準(zhǔn)確度2.30%，精確度4.70%。硝酸鹽、磷酸鹽、鈉離子、鈣離子和鎂離子測(cè)定方法：任意截取一定面積的樣品濾膜放入25 mL比色管中，加入10 mL Mill-Q水，超聲波振蕩萃取30 min，然后用0.45 μm微孔濾膜過(guò)濾，再用Mill-Q水淋洗定容，最后使用離子色譜儀(天美1000；上海天美科技有限公司)測(cè)定，方法分析精度見(jiàn)表1。

2 結(jié)果與討論

2.1 懸浮顆粒物的分布及影響因素

在南黃海4個(gè)航次(春、夏、秋、冬)中測(cè)得TSP質(zhì)量濃度為0.032～0.447 mg/m3，全年均值為0.094 mg/m3，其結(jié)果見(jiàn)表2。由表2知，南黃海懸浮顆粒物質(zhì)量濃度變化范圍較大，極值比(最大值/最小值)介于2.6～14.6，其中，春季TSP的質(zhì)量濃度較高，夏季較低。夏季東部陸架及邊緣海區(qū)域降雨較為豐富，空氣濕度大，平均濕度可達(dá)89%，加之夏季盛行風(fēng)為東南風(fēng)，即由海洋吹向陸地，濕沉降的作用使夏季大氣顆粒物的濃度較低。另外夏季采樣點(diǎn)離陸地相對(duì)其它3個(gè)季節(jié)較遠(yuǎn)，也可能是夏季顆粒物濃度較低的影響因素。

表2 黃海懸浮顆粒物質(zhì)量濃度及范圍(單位：mg·m-3)Table 2 Concentration and range of TSP in the Yellow Sea(unit:mg·m-3)

20世紀(jì)90年代以來(lái)，我國(guó)北方沙塵暴進(jìn)入了相對(duì)活躍的時(shí)期，沙塵暴次數(shù)和強(qiáng)度都在增加。通常冬、春季沙塵暴災(zāi)害較為嚴(yán)重，并成為我國(guó)東部陸架海大氣顆粒物的主要來(lái)源[27-28]。與此同時(shí)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)也經(jīng)歷了快速發(fā)展的20 a，CO2等排放量明顯增加[29]，人為排放的顆粒物量也在相應(yīng)的增加。1999-04—2000-03的監(jiān)測(cè)顯示，黃海中千巖島附近大氣顆粒物中TSP的質(zhì)量濃度為0.037 mg/m3[30]，與之相比較，本研究中大氣顆粒物含量有明顯的升高。同樣，與北大西洋的特納里夫島[31]相比(TSP平均質(zhì)量濃度為0.022 mg/m3)，南黃海大氣中TSP含量也是較高的。這表明，沙塵暴災(zāi)害、人類(lèi)活動(dòng)等因素都在極大地影響著南黃海顆粒物含量。

同時(shí)期監(jiān)測(cè)顯示，北黃海TSP質(zhì)量濃度為0.041～0.257 mg/m3，同樣是春季最高，約為最低的夏季的2.5倍[25]，且其含量明顯高于南黃?？沼?，這是因?yàn)轭w粒物在陸地向海洋長(zhǎng)距離輸入過(guò)程中，南黃海相比北黃海處在下風(fēng)向，受陸地影響相對(duì)較小。又如，東海大氣TSP年平均質(zhì)量濃度約為0.063 mg/m3[26]，比較而言，東海大氣TSP質(zhì)量濃度更低，這主要是因?yàn)闁|海是開(kāi)闊的陸架海，受高緯度陸地的影響更小，從而表現(xiàn)出較強(qiáng)的海洋特征。

總體來(lái)說(shuō)，南黃海TSP在海域分布上呈現(xiàn)了離岸近海區(qū)采集樣品質(zhì)量濃度較高的規(guī)律，特別是山東半島附近和長(zhǎng)江口附近海區(qū)質(zhì)量濃度相對(duì)較高(圖2)。其中，春季采集的20個(gè)樣品TSP含量普遍較高，其中H04-1，H04-4，H04-5，H04-6，H04-19和H04-20所代表的斷面的TSP含量普遍高于其它斷面，這些斷面分別靠近山東半島和江蘇南部地區(qū)，離陸地較近，可能受人類(lèi)活動(dòng)影響較大；研究顯示，鄰近黃海的青島市和上海市春季PM10質(zhì)量濃度都約為0.1 mg/m3[14-15]，非常接近南黃海的觀測(cè)結(jié)果，由此不難推知陸地排放到大氣中顆粒物也可能是導(dǎo)致其濃度較高的重要因素。另外，H04-2，H04-7，H04-8，H04-10，H04-16和H04-17質(zhì)量濃度普遍較低，這些斷面采樣軌跡均延伸到外海，外海大氣遠(yuǎn)離陸地，受陸地影響較小，清潔的外海大氣是導(dǎo)致這些斷面TSP含量較低的主要原因。

圖2 南黃海大氣總懸浮顆粒物四季分布圖Fig.2 Seasonal distributions of TSP in the South Yellow Sea

在夏季采集TSP樣品13個(gè)，TSP質(zhì)量濃度整體較低，且變化不大，這是由于夏季南黃海周邊陸地的山東半島和江蘇地區(qū)的TSP濃度在四季中最低[14]。樣品H07-3，H07-8和H04-10質(zhì)量濃度相對(duì)較高，這些站位分別位于長(zhǎng)江口外海海區(qū)和蘇北淺灘海區(qū)；樣品H07-4，H07-7，H07-9，H07-12和H07-13質(zhì)量濃度相對(duì)較低，它們都是在離陸地較遠(yuǎn)的南黃海中部海區(qū)采集的樣品。夏季南黃海南部海區(qū)采集樣品的TSP質(zhì)量濃度高于北部海區(qū)，主要原因可能是夏季盛行的南風(fēng)和東南風(fēng)。

在秋季采集TSP樣品一共19個(gè)，樣品H10-11，H10-12和H10-13質(zhì)量濃度較高，這些樣品采集于連云港附近海區(qū)，顯然受到陸源顆粒物輸送的影響；樣品H10-1，H10-5，H10-7，H10-9和H10-19質(zhì)量濃度相對(duì)較低，它們采集于人為因素影響相對(duì)較小的南黃海中部海區(qū)。

在冬季采集TSP樣品15個(gè)。其中樣品H01-2，H01-14和H01-5質(zhì)量濃度較高，前2個(gè)樣品采集于山東半島附近海區(qū)。冬季青島地區(qū)大氣TSP質(zhì)量濃度最高可達(dá)0.396 mg/m3[32]，這可能是由于北方冬季大量燃煤取暖使得大氣顆粒物顯著增加，而冬季南黃海盛行北方和西北風(fēng)，使得山東半島附近海域采集的樣品高于處在下風(fēng)向蘇南附近海區(qū)采集的樣品。樣品H01-3，H01-4，H01-6，H01-11和H01-13的TSP質(zhì)量濃度較低，采集于離陸地較遠(yuǎn)的外海的海區(qū)。大氣顆粒物與總碳的相關(guān)關(guān)系及季節(jié)變化規(guī)律也從側(cè)面說(shuō)明了這一點(diǎn)。

2.2 南黃海大氣顆粒物中總碳分布及影響因素

南黃海懸浮顆粒物中的總碳的變化范圍為0.08～28.84 μg/m3，全年平均值為5.68 μg/m3。由表3可知，懸浮顆粒物中的總碳的變化范圍較大，有明顯的季節(jié)變化。冬季最高，其平均質(zhì)量濃度值約為春季的2.6倍，夏季的5.2倍，秋季的2.9倍。同期北黃海大氣顆粒物中總碳的質(zhì)量濃度在0.27～51.71 μg/m3，高于南黃海海區(qū)，人為因素(如燃煤、燃油)可能是影響總碳季節(jié)分布的主要原因，而陸地來(lái)源的顆粒物大致由北向南的運(yùn)移規(guī)律可能是北黃?？偺紳舛缺饶宵S海高的主要原因。

表3 黃海懸浮顆粒物中總碳的質(zhì)量濃度及范圍(單位：μg·m-3)Table 3 Concentration and range of total carbon in TSP in the Yellow Sea(unit:μg·m-3)

圖3為南黃海大氣顆粒物中總碳四季的分布圖，總得來(lái)說(shuō)，南黃海TSP中的總碳在分布上呈現(xiàn)近岸高，遠(yuǎn)海低的趨勢(shì)。其中，春季樣品H04-11，H04-14和H01-18，夏季H07-1，H07-3，H07-6和H07-11，冬季H01-2，H01-10和H01-14總碳質(zhì)量濃度在當(dāng)季較高，它們均采集于靠近陸地的海區(qū)。秋季樣品H10-3，H10-5，H10-10，H10-13，H10-15和H10-17質(zhì)量濃度較高，這些站位的軌跡方向與采樣時(shí)期西南方向的風(fēng)向相同，它們可能是來(lái)自于陸源污染物。而樣品H04-4，H04-20，H07-2，H07-5，H07-8，H07-9，H07-13，H10-2，H10-9，H10-14，H01-3，H01-4，H01-11，H01-12和H01-15等總碳質(zhì)量濃度較低，他們均采集于遠(yuǎn)海地區(qū)，離陸地較遠(yuǎn)，受人類(lèi)活動(dòng)影響相對(duì)較小。

圖3 南黃海大氣顆粒物中的總碳四季質(zhì)量濃度分布圖Fig.3 Seasonal distributions of total carbon in TSP in the South Yellow Sea

2.3 南黃海顆粒物中硝酸鹽和磷酸鹽的分布和影響因素

總懸浮顆粒物中硝酸鹽的質(zhì)量濃度的變化范圍較大，為0.26～36.07 μg/m3，年平均值為11.91 μg/m3。其中春季平均濃度最高，冬季次之，夏季較低，秋季最低。一方面，秋季光照較強(qiáng)，溫度相對(duì)較高，不同形態(tài)氮之間的轉(zhuǎn)化減少了大氣顆粒物中硝酸鹽氮的含量；另一方面，秋季大風(fēng)條件適宜顆粒物長(zhǎng)距離輸送，即秋季顆粒物更容易擴(kuò)散，在源強(qiáng)不變的情況下，擴(kuò)散作用使得秋季硝氮出現(xiàn)低值。同期北黃海硝酸鹽質(zhì)量濃度為0.10～27.00 μg/m3，比南黃海略低，這可能是由于我國(guó)南北方能源結(jié)構(gòu)不同。我國(guó)汽油和柴油燃燒釋放的氮氧化物(NOx)和硫氧化物(SOx)，其比值分別為13∶1和8∶1，煤燃燒釋放的NOx和SOx的質(zhì)量比為1∶2[33]。遼東半島的重工業(yè)區(qū)和山東半島的冬季供暖都以燃煤為主，而蘇南地區(qū)和上海地區(qū)以輕工業(yè)為主，加之這些區(qū)域城市中機(jī)動(dòng)車(chē)較多，大量的油類(lèi)燃燒產(chǎn)生的NOx較多，從而導(dǎo)致南黃海硝酸鹽含量普遍較高。上世紀(jì)末南黃海濟(jì)州島海域大氣硝酸鹽年平均濃度約為1.14 μg/m3[10]，顯然本次調(diào)查結(jié)果高出其許多。1999年末我國(guó)汽車(chē)保有量為1 452.9萬(wàn)輛[34]，到2007年上半年公安部統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)已達(dá)5 355萬(wàn)輛，這也間接表明人類(lèi)活動(dòng)對(duì)南黃海海區(qū)大氣中氮的含量產(chǎn)生了巨大影響。

表4 黃海懸浮顆粒物中硝酸鹽和磷酸鹽的質(zhì)量濃度及范圍(單位：μg·m3)Table 4 Concentrations and ranges of nitrate and phosphate in TSP in the North Yellow Sea(unit:μg·m3)

圖4 南黃海大氣顆粒物中的硝酸鹽和磷酸鹽四季質(zhì)量濃度分布圖Fig.4 Seasonal distributions of nitrate and phosphate in TSP in the South Yellow Sea

由圖4南黃海硝酸鹽的分布可以看出，春季所采集樣品中 H04-1，H04-2，H04-7，H04-8，H04-16和H04-17質(zhì)量濃度較低，采集于乳山灣外的海區(qū)以及南黃海的中部海區(qū)，其他海區(qū)濃度差別不大。夏季硝酸鹽質(zhì)量濃度整體較高，H07-10和H07-11是4個(gè)航次中質(zhì)量濃度最高的，采集于山東半島南部海區(qū)；樣品H07-2和H07-3質(zhì)量濃度也相對(duì)較高，采集于長(zhǎng)江口以東海區(qū)。秋季硝酸鹽質(zhì)量濃度整體較低，樣品H10-11，H10-12和H10-13質(zhì)量濃度相對(duì)較高，采集于蘇北淺灘以及其東部海區(qū)。冬季樣品H01-2，H01-5，H01-7，H01-8和H01-9硝酸鹽質(zhì)量濃度相對(duì)較高，它們采集于青島附近海區(qū)沿東南方向延伸到南黃海中部的海區(qū)。4個(gè)季節(jié)中硝酸鹽與TSP的相關(guān)系數(shù)分別為0.69，0.46，0.85和0.44，它的來(lái)源與顆粒物有很大的相似性，硝酸鹽也顯現(xiàn)出近岸海區(qū)濃度高的趨勢(shì)*中國(guó)汽車(chē)工業(yè)：中英文版，2000.。

南黃海大氣顆粒物中磷酸鹽質(zhì)量濃度范圍為0.01～3.77 μg/m3，全年平均質(zhì)量濃度為0.85 μg/m3，與上世紀(jì)濟(jì)州島附近調(diào)查數(shù)據(jù)0.82 μg/m3相比[10]，變化不大；同期北黃海磷酸鹽質(zhì)量濃度范圍從未檢出到3.13 μg/m3，二者濃度相近。與硝酸鹽相比，磷酸鹽的質(zhì)量濃度都較低，平均濃度滿(mǎn)足夏季>秋季>春季>冬季。

春季磷酸鹽質(zhì)量濃度變化不大，其中質(zhì)量濃度最高的樣品(H04-15)采集于長(zhǎng)江口外北部海區(qū)，南部海區(qū)采集樣品濃度高于北部海區(qū)。夏季磷酸鹽質(zhì)量濃度較高，變化也較大，分布較復(fù)雜。樣品H07-8濃度最低，采集于南黃海北部海區(qū)，樣品H07-1和H07-13濃度也較低，是山東半島附近的樣品。高濃度樣品H07-3和H07-11分別采集于長(zhǎng)江口北部海區(qū)和南黃海北部海區(qū)。秋季磷酸鹽濃度變化不大，濃度較高的樣品H10-12和H10-13采集于蘇北淺灘海區(qū)。冬季磷酸鹽濃度變化不大，乳山灣外海采集樣品H01-14磷酸鹽濃度最高，由該海區(qū)向四周采集的樣品，其濃度逐漸降低。

南黃海是磷限制海區(qū)[34-36]，春、夏、秋、冬四個(gè)航次大氣顆粒物中硝酸鹽與磷酸鹽平均比值分別為78.1，6.1，5.8和114.0；南黃海顆粒物中氨氮是無(wú)機(jī)氮的主要組分，約占53.1%～74.0%[32]，若按此比例[32]加上未計(jì)算在內(nèi)的氨氮，則四季中春、冬大氣顆粒物中氮磷比遠(yuǎn)大于Redfield系數(shù)(16:1)，而夏、秋兩季與之相近。大氣沉降在南黃海硝酸鹽和磷酸鹽外界輸入中分別占36.6%和55.0%，并且在冬季沉降量最高[10]，可推斷出南黃海大氣沉降可能是該海區(qū)營(yíng)養(yǎng)鹽磷限制的重要成因之一。

2.4 南黃海大氣顆粒物中的鈉、鎂、鈣的分布和影響因素

南黃海顆粒中鈉的質(zhì)量濃度范圍為0.72～23.31 μg/m3，變化范圍較大，年平均值為8.34 μg/m3。鈉離子季節(jié)平均質(zhì)量濃度為冬季>秋季>春季>夏季。大氣顆粒物中鈉主要來(lái)源于海洋飛沫和波浪破碎。南黃海海區(qū)氣候是典型的季風(fēng)氣候，冬季盛行偏北風(fēng)，且風(fēng)速較大，海浪也大，因此冬季鈉平均濃度最高；相反夏季風(fēng)速相對(duì)較低，鈉平均濃度最低。

表5 黃海懸浮顆粒物中水溶性鈉、鎂、鈣的質(zhì)量濃度及范圍(單位：μg·m-3)Table 5 Concentrations and ranges of soluble Na, Mg and Ca in TSP in the Yellow Sea(unit:μg·m-3)

由圖5知，春季采集樣品中H04-3，H04-4，H04-5，H04-19和H04-20鈉的質(zhì)量濃度較高，分別在山東半島以東的外海和南黃海南部海區(qū)；H01-2，H01-2，H01-16和H01-17樣品濃度較低，采集于南黃海南部海區(qū)。夏季在青島附近海區(qū)和南黃海南部海區(qū)采集的樣品(H07-1，H07-2和H07-3)濃度較高，山東半島東部海區(qū)采集的樣品(H01-12和H01-13)濃度相對(duì)較低，其他海區(qū)濃度差不多。秋季蘇北淺灘以及其東部海區(qū)采集樣品(H10-10，H10-11，H10-12和H10-16)濃度較高，青島近海采集的樣品(H10-1)濃度相對(duì)較低，其他樣品濃度相差不大。冬季在青島近海采集的樣品(H01-1和H01-2)濃度較高，其他樣品基本呈現(xiàn)由南向北濃度逐漸降低的規(guī)律。

圖5 南黃海大氣顆粒物中的鈉、鈣、鎂質(zhì)量濃度分布圖Fig.5 Seasonal distributions of Na, Mg and Ca in TSP in the South Yellow Sea

顆粒物中鈣和鎂可能受到海鹽源和陸源雙重影響，為討論海鹽源和陸源的影響，通常假設(shè)鈉全部為海鹽源[37]，根據(jù)海水中Mg2+、Ca2+與Na+的質(zhì)量比值(分別為0.115和0.0373)及氣溶膠中主要離子和Na+的質(zhì)量濃度，計(jì)算非海鹽源(non sea-salt source, nss)離子的濃度，其公式如下：

ρ[nss-Mg2+]=ρMg2+-0.115×ρNa+

(1)

ρ[nss-Ca2+]=ρCa2+- 0.0373×ρNa+

(2)

南黃海大氣顆粒物中非海鹽鈣的貢獻(xiàn)較大，四個(gè)季節(jié)的貢獻(xiàn)分別是春季85%，夏季88%，秋季86%和冬季87%，這與2002年千里巖島得到的貢獻(xiàn)率85%沒(méi)有顯著差異[38]。而鎂受非海鹽鎂的影響相對(duì)較小，夏季非海鹽鎂的貢獻(xiàn)約為44%，秋季約為15%，而在春季和冬季基本是來(lái)自海鹽的貢獻(xiàn)。鎂在夏季受陸源和海源的雙重影響，而其它3個(gè)季節(jié)主要是海鹽的貢獻(xiàn)。

南黃海大氣顆粒物中可溶性鎂離子質(zhì)量濃度變化范圍從未檢出到2.28 μg/m3，全年平均值0.58 μg/m3。4個(gè)季節(jié)鎂平均值滿(mǎn)足秋季>春季>夏季>冬季。春季和秋季鎂和鈉有相似的變化趨勢(shì)，相關(guān)系數(shù)分別為0.89和0.92，影響因素與鈉相似，它們有共同的來(lái)源——海洋源；夏季則因受陸源和海源雙重影響，分布規(guī)律性不明顯。

南黃海大氣懸浮顆粒物中可溶性鈣的全年質(zhì)量濃度范圍 0.50～6.66 μg/m3，四季平均濃度變化為冬季>秋季>春季>夏季，且不同海域鈣濃度變化趨勢(shì)與TSP相似，相關(guān)系數(shù)分別為0.79，0.46，0.93和0.69，鈣主要是來(lái)自陸源，陸源顆粒物的輸送和海上氣流的作用是影響鈣分布的主要原因。鈣和鎂的不同來(lái)源表明南黃海大氣TSP同時(shí)受到海洋和陸地的影響。

3 結(jié) 語(yǔ)

南黃海大氣顆粒物及其顆粒物中總碳、氮、磷、鈉、鈣和鎂的質(zhì)量濃度變化顯示出明顯的季節(jié)變化規(guī)律，且分布特征明顯不同。TSP的平均濃度為春季最高、夏季最低；總碳、鈉和鈣的平均質(zhì)量濃度為冬季最高、夏季最低；硝酸鹽和磷酸鹽平均濃度的最高值都出現(xiàn)在夏季，所不同的是硝酸鹽的最低值出現(xiàn)在秋季，而磷酸鹽出現(xiàn)在冬季；鎂的平均質(zhì)量濃度的變化為秋季>春季>夏季>冬季。在分布上，TSP、總碳、硝酸鹽和可溶性鈣都有近岸濃度較高的趨勢(shì)，特別是山東半島附近海域和長(zhǎng)江口。南黃海大氣沉降中氮磷比高于Redfield常數(shù)，大氣沉降可能是造成該海區(qū)潛在磷限制的重要成因。顆粒物中可溶性鈣主要來(lái)自陸源；鎂在夏季受陸源和海源的雙重影響，其他季節(jié)主要是受海源的影響。日益增強(qiáng)的人類(lèi)活動(dòng)及其影響下的陸-海物質(zhì)交換是影響南黃海大氣顆粒物含量及分布的重要因素。

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SeasonalDistributionsofNutrientElementsintheAtmosphericParticulatesOvertheSouthYellowSea

SUN Tao1, ZANG Jia-ye1, CHE Hong1, LIU Jun1,2, LIU Sen1, MA Yong-xing3, HE Ying1

(1.MarineEcologyResearchCenter，F(xiàn)irstInstituteofOceanography,SOA, Qingdao 266061, China；2.KeyLaboratoryofMarineChemistryTheoryandTechnology,MinistryofEducation,OceanUniversityofChina, Qingdao 266100, China; 3.CollegeofChemicalEngineeringandEnvironment,QingdaoUniversity, Qingdao 266033, China)

Based on the surveys of atmospheric particulates carried out seasonally in the South Yellow Sea from July' 2006 to October' 2007, the seasonal variations of total suspended particles (TSP) and chemical elements such as total carbon, nitrogen, phosphorus, sodium, calcium and magnesium are analyzed, and their influencing factors and sources are preliminarily discussed. The results indicate that the distributions of all the elements analyzed show distinctly a seasonal variation, with differences in the distributions of individual elements being present. The average concentration of TSP is the highest in spring and the lowest in summer. The average concentrations of total carbon, sodium and calcium are the highest in winter and the lowest in summer. The average concentration of nitrate varies in the order of spring > winter >summer >autumn, and phosphate in the order of summer > autumn > spring > winter, while magnesium in the order of autumn > spring > summer > winter. The concentrations of TSP, total carbon and nitrate all tend to be higher in the inshore areas in the four seasons, especially in the areas south of the Shandong Peninsula and north of the Yangtze River Estuary. Comparing with those in the North Yellow Sea, the seasonal variations of TSP and total carbon in the study area are similar, but their concentrations are generally lower, with the concentration of nitrate being slightly higher and the concentration of phosphate differing little. The ratio of N to P in the atmospheric particulates is greater than 16:1, which may be an important factor causing the potential phosphorus limitation in the South Yellow Sea. Calcium comes mainly from the land and magnesium from both the land and the sea in summer and mainly from the sea in other seasons. The increasing human activities and the land-sea material exchange under the influence of these activities could be the important factor that influences the concentration and distribution of the atmospheric particulates over the South Yellow Sea.

South Yellow Sea; atmospheric particulates; nutrient elements; seasonal variations

July 12, 2013

2013-07-12

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目——乳山灣外近岸海域低氧現(xiàn)象與底邊界層過(guò)程研究(41376093)；中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)資金——植硅體在高渾濁河口硅生物地球化學(xué)過(guò)程中的作用研究(GY02-2012G29)

孫 濤(1985-),男,山東煙臺(tái)人,碩士研究生,主要從事海洋環(huán)境化學(xué)方面研究.E-mail:suntaoocean@sina.com

*通訊聯(lián)系人,E-mail: zjy@fio.org.cn

(陳 靖 編輯)

P732

A

1671-6647(2014)02-0219-11