题名 | 现场海水酸碱度的表征与典型海域pH变化及酸化趋势研究 |
作者 | 石鑫![]() |
答辩日期 | 2019-05 |
文献子类 | 硕士 |
授予单位 | 中国科学院大学 |
授予地点 | 中国科学院海洋研究所 |
导师 | 宋金明 |
关键词 | 海水ph 季节变化 酸化趋势 长江口邻近海域 Aloha站 |
学位名称 | 理学硕士 |
英文摘要 | 工业革命以来,人类活动使得大气CO2含量持续上升,导致海洋酸化。酸化会对海洋生态系统产生严重影响。pH作为指示海水酸碱度变化的重要参数,受到国内外学者的广泛关注。本学位论文在系统分析物理因素(特别是温度、盐度)及化学组成、生物过程等与海水pH关系的基础上,提出了用海水pHin situ(25°C)表征现场海水酸碱度的新思路,选择近海富营养化的长江口邻近海域和大洋寡营养的夏威夷ALOHA站为研究对象,对2015~2016年长江口邻近海域四个季节pH及其他参数的调查数据以及夏威夷ALOHA站1992~2016年海水pH及其他参数的长期监测数据进行分析,并与传统的pHin situ进行对比。综合运用相关分析、回归分析及时间序列分析等方法探讨了富营养高生产力的长江口邻近海域及寡营养低生产力海域ALOHA站海水pH的季节变化特征、影响因素及其长期发展趋势。获得了如下认识:
pHin situ是海水氢离子绝对浓度的负对数。水的pH随温度升高显著降低,但依然为中性。因此pHin situ不能指示原位温度下海水的酸碱度。pHin situ(25°C)是将原位温度下的pH进行氢离子浓度的标准化,即将氢离子浓度按比例转换至25°C对应的氢离子浓度,以此衡量温度对海水酸碱度的影响。pHin situ的温度校正系数约为-0.0127 pH/°C,而pHin situ(25°C)约为+0.0032 pH/°C。pHin situ(25°C)与温度的关系完全改变了以往有关温度对海水pH或海水酸碱度的认识。温度升高,pHin situ(25°C)增大,海水碱性增强;且温度对海水pHin situ(25°C)的影响程度降低至温度对pHin situ影响的四分之一。 盐度虽为保守性参数,其对海水pH同样具有重要影响。实验及计算结果表明,当大洋表层海水盐度为0而碳酸盐体系组成不变时其pH将高达9.4。相对于海水碳酸盐体系组成,海水的盐度同样控制着当前海水pH的绝对值。
长江口邻近海域春、夏、秋、冬表层海水pHin situ(25°C)分别为7.81 ± 0.15、8.18 ± 0.14、7.83 ± 0.09、7.79 ± 0.09,夏季明显高于冬季。ALOHA站表层海水pHin situ(25°C)在夏季11月达到最高值,冬季4月为最低值。由于夏季温度高,CO2溶解度低;浮游植物生长旺盛,光合作用吸收CO2;且pHin situ(25°C)本身与温度呈正相关。因此,高生产力的长江口邻近海域与低生产力的夏威夷ALOHA站表层海水pHin situ(25°C)均为夏季高、冬季低。 长江口邻近海域表层海水pHin situ夏季高于冬季,ALOHA站则相反。长江口邻近海域表层海水生产力高,Chl a浓度季节变化较大,pHin situ的季节变化受控于浮游植物的季节性生长。长江口邻近海域浮游植物生长旺季为夏季,因而夏季表层海水pHin situ高于冬季。而ALOHA站表层海水营养盐含量低,生产力低,pHin situ的季节变化则主要受温度对海水碳酸盐解离常数的影响,温度越高,pHin situ越低,因而ALOHA站表层海水pHin situ冬季高于夏季。
1992~2016年ALOHA站表层(0-10 m)海水温度以0.013°C/yr的速率升高,盐度以0.010 /yr的速率增加。盐度及温度对pHin situ(25°C)降低的贡献值分别为9.1%和-0.2%。近30年来,ALOHA站次表层(235-265 m)海水pH(25°C)以-0.0027 pH/yr的速率降低,降低速率约为表层海水的2倍。次表层海水较高的酸化速率与其较高的CO2增加速率及较弱的缓冲能力有关。次表层海水nDIC(指溶解无机碳DIC标准化至盐度为35的结果)的升高速率约为1.61 µmol/kg/yr,明显高于表层(1.08 µmol/kg/yr)。表层海水nDIC平均值为1978.8 µmol/kg,而次表层海水的nDIC平均值为2082.8 µmol/kg,次表层较高的nDIC意味着较弱的酸碱缓冲能力。 |
语种 | 中文 |
内容类型 | 学位论文 |
源URL | [http://ir.qdio.ac.cn/handle/337002/156900] ![]() |
专题 | 海洋研究所_海洋生态与环境科学重点实验室 |
推荐引用方式 GB/T 7714 | 石鑫. 现场海水酸碱度的表征与典型海域pH变化及酸化趋势研究[D]. 中国科学院海洋研究所. 中国科学院大学. 2019. |
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