尹希杰 李云海 喬磊 王愛(ài)軍 徐勇航 陳堅(jiān)

0 引言

海洋中的有機(jī)碳是海洋生命的源泉，也是全球最大的碳儲(chǔ)庫(kù)之一，主要包括溶解有機(jī)碳（DOC）和顆粒有機(jī)碳（POC）。POC是海洋浮游植物固碳作用的主要產(chǎn)物之一，雖僅占海洋有機(jī)碳總量的10%左右，但在整個(gè)海洋碳循環(huán)及海洋生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用。大氣中的CO2溶于水后在水體和顆粒物之間發(fā)生各種物理、化學(xué)和生物作用，部分會(huì)轉(zhuǎn)化成POC（懸浮顆粒和沉積物微粒），這是水體中POC的來(lái)源之一。而在表層海水中，POC更多是由生物碎屑（死亡生物體）和浮游動(dòng)植物組成。這些POC一部分會(huì)沉降到海底，另一部分則會(huì)被微生物等消耗后重新轉(zhuǎn)化成CO2。水體中POC與生物的生命過(guò)程和水體初級(jí)生產(chǎn)力密切相關(guān)，是評(píng)價(jià)海區(qū)生產(chǎn)力的一個(gè)重要指標(biāo)［1］，同時(shí)，POC也是海水中碳固化和遷移輸出的主要形式［2］。研究海水中POC的變化特征是海洋碳循環(huán)研究的重要內(nèi)容之一，在海洋生物地球化學(xué)研究中具有重要意義［3］。

有機(jī)碳穩(wěn)定同位素作為一種天然示蹤劑，在辨別近海環(huán)境中有機(jī)質(zhì)的物質(zhì)來(lái)源方面獲得了廣泛的應(yīng)用。海洋中的懸浮顆粒有機(jī)碳來(lái)源多樣，主要包括陸源有機(jī)物和海洋浮游生物等。不同來(lái)源的顆粒有機(jī)碳的同位素比值（13C／12C）及顆粒有機(jī)碳同位素（δ13CPOC）值也不同。在中低緯度海域，陸源δ13CPOC值平均為 －26‰至 －27‰，海源 δ13CPOC值平均為－18‰至－19‰［4］，兩種端元組分的顯著差異是利用碳同位素判識(shí)物源的依據(jù)。同時(shí)，由于懸浮有機(jī)碳的沉降速度很小，可在海流攜帶下進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間、長(zhǎng)距離的運(yùn)移，懸浮有機(jī)碳的碳同位素?cái)?shù)據(jù)也可以為研究顆粒動(dòng)力學(xué)和物質(zhì)傳輸提供參考［5］。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外已廣泛開(kāi)展通過(guò)利用懸浮體中POC穩(wěn)定碳同位素特征來(lái)探討POC的來(lái)源、分布特征、循環(huán)和沉降等，取得了一系列共識(shí)，促進(jìn)了生物地球化學(xué)的發(fā)展，研究區(qū)涉及到大西洋、北冰洋、南大洋以及加拿大等的一些重要河口、海灣和海域［6-14］。在國(guó)內(nèi)，在主要河口的陸架海域等都有與POC及其碳同位素相關(guān)應(yīng)用的報(bào)道［15-17］。

普里茲灣是南極洲的第三大海灣，世界最大冰川蘭伯特冰川在海灣附近入海，形成了廣闊的埃默里冰架，是中國(guó)南大洋科學(xué)考察的重點(diǎn)海域。普里茲灣也是南極底層水的源區(qū)之一，是南極物理海洋、海洋地質(zhì)、海洋地球物理和海洋生態(tài)環(huán)境調(diào)查與研究的“主戰(zhàn)場(chǎng)”之一，海灣周邊建有多國(guó)的南極科學(xué)考察站。中國(guó)于1989年在臨近普里茲灣的拉斯曼丘陵地區(qū)建立了中山站，在普里茲灣海域陸續(xù)開(kāi)展了包括顆粒有機(jī)碳來(lái)源、分布特征和影響因素等方面的科學(xué)調(diào)查與研究，獲得了一些新的認(rèn)識(shí)［18-20］。本研究根據(jù)2013年第29次南極科學(xué)考察中所采集的61個(gè)站位表層懸浮體樣品，結(jié)合衛(wèi)星遙感解譯獲得的該海區(qū)相同時(shí)間段內(nèi)SST、Chl a含量和海冰分布特征，初步分析了普里茲灣海域表層水中POC的分布特征及其影響因素，結(jié)合懸浮體δ13CPOC變化特征，闡述普里茲灣海域夏季表層懸浮顆粒有機(jī)質(zhì)來(lái)源的運(yùn)移過(guò)程，研究結(jié)果將為全面了解南極普里茲灣海域的碳循環(huán)提供科學(xué)參考。

1 材料與方法

懸浮體樣品采自“雪龍”號(hào)考察船2013年實(shí)施的中國(guó)第29次南極科學(xué)考察，調(diào)查時(shí)間為2013年1月31日至3月3日（含中山站附近?？亢涂疾炱陂g的停船避風(fēng)等時(shí)間），調(diào)查期間利用Niskin采水器采集表層水樣，共采集61個(gè)站位（圖1）。隨船用孔徑0.7μm的Whatman GF／F濾膜（預(yù)先于450℃灼燒6 h）在全玻過(guò)濾器上抽濾，抽濾體積為3 000—5 000 mL。抽濾后將濾膜置于－20℃保存至陸地實(shí)驗(yàn)室，用以測(cè)定顆粒有機(jī)碳（POC）含量及其 δ13CPOC。

懸浮體濾膜用5×7錫杯包樣，用元素分析儀-穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀聯(lián)機(jī)（Flash EA 1112 HT-DeltaⅤ Advantages，Thermo Fisher公司）測(cè)定膜上 POC和δ13CPOC值。所用載氣為高純氦（99.999%），載氣He流速90 mL·min－1，氧化管溫度960℃，色譜柱溫度50℃。δ13CTOC值以PDB國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)作為參考標(biāo)準(zhǔn)，δ13CTOC值按以下公式計(jì)算：

式中，R（13C／12CVPDB）為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)物 VPDB（Vienna Peedee Belemnite）的碳同位素豐度比值。δ13CTOC值的分析精度為 ±0.2‰；POC值的分析精度為±0.8‰。

表層Chl a及 SST遙感數(shù)據(jù)來(lái)源于 Aqua-MODIS的2013年2—3月的L2級(jí)數(shù)據(jù)，下載地址：Ocean Color website（http：／／oceancolor.gsfc.nasa.gov），數(shù)據(jù)的空間分辨率為4 km×4 km。用SeaDAS 4.9 Mercator projection（http：／／seadas.gsfc.nasa.gov／doc／utorial／sds＿tut2.html）將 L2級(jí)的 MODIS數(shù)據(jù)處理成普里茲灣的L3數(shù)據(jù)。由于調(diào)查期間研究區(qū)云層覆蓋范圍較大，將下載的遙感數(shù)據(jù)按照數(shù)據(jù)點(diǎn)平均計(jì)算，獲得調(diào)查期間的表層Chl a、SST平均分布特征。海冰覆蓋率分布數(shù)值來(lái)源于NOAA Earth System Research Laboratory（http：／／www.esrl.noaa.gov／psd／）。數(shù)據(jù)空間分辨率為 0.5°×0.5°（經(jīng)緯度），數(shù)據(jù)為2—3月的平均值。

2 結(jié)果與討論

2.1 表層水體POC的水平分布

夏季普里茲灣及其周邊海域表層水體懸浮POC的濃度范圍為0.28—0.84 mg·L－1，平均濃度為0.48 mg·L－1，整體上呈現(xiàn)近岸相對(duì)較高，外海相對(duì)較低的分布趨勢(shì)，POC濃度最大值出現(xiàn)在中山站近岸的P5-09站，最低值出現(xiàn)在調(diào)查區(qū)西部外海的P3-03站（圖2）。在緯向上，大致以67.5°S為界，界線以北的普里茲灣外海海域，表層水體懸浮POC含量一般＜0.5 mg·L－1。界線以南的普里茲灣內(nèi)，表層水體懸浮 POC含量 ＞0.5 mg·L－1。在66.8°S—67.5°S之間的海域，表層水體懸浮 POC含量變化不大，在 0.4—0.5 mg·L－1之間。而在66.8°S以北的海域表層水體懸浮POC的含量變化較大，總體上東部要高于西部，其中以P3-03和P5-01站為中心出現(xiàn)兩個(gè)含量低值區(qū)，其值分別為0.28和 0.29 mg·L－1。

圖2 普里茲灣表層水體懸浮POC分布Fig.2.The horizontal distribution of surficial suspended POC in the Prydz Bay

2.2 表層水體δ13 CPOC值的水平分布

表層水體懸浮POC的δ13CPOC值變化是POC物質(zhì)來(lái)源和浮游植物生長(zhǎng)等過(guò)程的綜合反映。普里茲灣表層水體懸浮 POC的 δ13CPOC值變化范圍為－29.68‰— －26.30‰，平均值為 －28.01‰，δ13CPOC值的水平分布特征相對(duì)復(fù)雜。位于64°E—67°E的灣外海域表層水體δ13CPOC值從東部向西部表現(xiàn)為逐漸偏負(fù)的趨勢(shì)，最低值出現(xiàn)在P4-02站（－29.41‰），而 最 高 值 則 出 現(xiàn) 在 P7-07站（－27.00‰）（圖 3）。普里茲灣內(nèi)和近岸海域 δ13CPOC最高值（－26.40‰）出現(xiàn)在弗拉姆淺灘附近的P3-09站，最低值（－29.68‰）出現(xiàn)在P6-11站（圖3）。68°S以南的灣內(nèi)東部海域相對(duì)周圍陸架海域的δ13CPOC值明顯偏負(fù)。在72°E以西，δ13CPOC值由近岸向外海逐漸減小，而在74°E以東，δ13CPOC值由近岸向外海逐漸增加。

圖3 普里茲灣表層水體懸浮POC的δ13 CPOC值分布Fig.3.The horizontal distribution ofδ13 CPOC of surficial suspended POC in the Prydz Bay

2.3 表層水體Chl a、海冰和溫度的水平分布

利用遙感反演計(jì)算獲得夏季普里茲灣表層水體Chl a含量、SST和海冰覆蓋率等數(shù)據(jù)，可以彌補(bǔ)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)區(qū)域小和時(shí)間局限的缺點(diǎn)，從宏觀上展示普里茲灣及其周邊海域夏季海洋環(huán)境狀況，為研究懸浮顆粒POC的分布及其變化提供參考。圖4為利用遙感資料解譯的2013年2—3月普里茲灣及其周圍海域海表Chl a含量、SST和海冰覆蓋率平均分布圖。

圖4 普里茲灣表層Chl a（a）、SST（b）和海冰覆蓋率（c）分布圖Fig.4.The horizontal distributions of Chl a（a），SST（b）and ice concentration（c）in surface water in the Prydz Bay

葉綠素含量可以表征表層水中浮游植物生物量的高低，而浮游植物生物量在一定程度上決定了POC濃度的分布，葉綠素和POC之間具有緊密的聯(lián)系。夏季普里茲灣表層水體Chl a含量變化范圍為0.1—1.2 mg·m－3，總體上含量相對(duì)較低，呈現(xiàn)近岸高，深水區(qū)低的趨勢(shì)。高值區(qū)主要位于普里茲灣內(nèi)以及南極大陸近岸海域，分布范圍較局限（主要在67.5°S以南），Chl a含量一般 ＞0.6 mg·m－3。在普里茲灣內(nèi)呈現(xiàn)東部高于西部，中山站附近最高的特征。在 67.5°S—62.5°S的廣大海域，Chl a含量非常低，一般＜0.3 mg·m－3，屬于南大洋寡生產(chǎn)力海域。62.5°S以北的東部海域，Chl a含量又有增加，一般在 0.4—0.8 mg·m－3（圖 4a）。通過(guò)遙感反演獲得的調(diào)查區(qū)表層水中Chl a水平分布趨勢(shì)與韓正兵等［18］和孫維萍等［19］現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試獲得的 Chl a分布趨勢(shì)一致。已有研究結(jié)果表明，遠(yuǎn)海區(qū)低濃度Chl a主要是受到活性鐵含量的限制［19-20］，而灣內(nèi)高Chl a含量主要是受到夏季融冰的影響［21］。本文通過(guò)遙感獲得Chl a含量分布特征，為分析表層水體懸浮POC及其碳同位素分布提供了參考。

大量海冰常年存在，形成了南極海域獨(dú)有的環(huán)境特征，海冰阻礙了大氣環(huán)境對(duì)下覆水體的影響，形成了相對(duì)孤立的環(huán)境。海冰的季節(jié)性變化會(huì)影響下覆水體的水文過(guò)程、水溫和光合作用，從而主導(dǎo)了水體浮游生物的生存環(huán)境［22］。普里茲灣夏季的表層海冰覆蓋率由灣內(nèi)向?yàn)晨诮档?，至灣外部的開(kāi)闊海域逐漸消失，變?yōu)闊o(wú)冰區(qū)（圖4c）。海冰覆蓋率在冰架入海處最高，一般＞0.8；同時(shí)，在外海也存在零星的浮冰，覆蓋率一般＜0.5。灣外東部海區(qū)海冰的覆蓋率明顯高于西部海區(qū)，與表層水體Chl a含量分布特征一致。

南大洋表層水溫的分布主要受太陽(yáng)輻射、融冰以及海洋氣象、海流時(shí)空變化等因素控制。2013年2—3月普里茲灣周邊海域SST范圍為 －1.4℃—－1.8℃，平均為 －0.98℃，整體上呈現(xiàn)由南向北逐漸增加的趨勢(shì)，受大陸冰川及近岸浮冰的影響，普里茲灣內(nèi)及南極大陸海岸附近水溫最低，一般＜0℃（0℃等溫線大致在66°S附近）。66°S以北海域SST逐漸增加，一般 ＞0℃（圖4b）。普里茲灣夏季的SST與表層浮冰覆蓋率分布特征的對(duì)應(yīng)良好。

2.4 討論

海洋中POC含量分布受陸地徑流、沿岸上升流、光照、營(yíng)養(yǎng)鹽、生物活動(dòng)等各種物理、化學(xué)和生物過(guò)程的影響。本次調(diào)查中發(fā)現(xiàn)夏季普里茲灣表層水體懸浮POC高值區(qū)主要分布在冰架沿岸，等值線密集，在整個(gè)調(diào)查區(qū)域內(nèi)POC濃度表現(xiàn)為由灣內(nèi)向外海逐漸減小的趨勢(shì)，灣內(nèi)POC平均含量為0.61 mg·L－1，灣外平均含量為0.33 mg·L－1（圖 2）。于培松等［23］在第22次南極科學(xué)考察期間發(fā)現(xiàn)，普里茲灣內(nèi)POC平均值高達(dá)0.72 mg·L－1，而灣外較低，只有 0.13 mg·L－1；扈傳昱等［24］在第 15次南極科學(xué)考察調(diào)查中也發(fā)現(xiàn)，普里茲灣內(nèi)POC平均值高達(dá)0.53 mg·L－1，灣外平均值僅為0.17 mg·L－1。這些結(jié)果與本次調(diào)查獲得POC濃度及其空間分布特征基本一致。邱雨生等［25］在第15次和第16次南極科學(xué)考察期間對(duì)該海域的初級(jí)生產(chǎn)力的研究也發(fā)現(xiàn)，水體初級(jí)生產(chǎn)力也呈現(xiàn)灣內(nèi)高，灣外低（陸坡、深海區(qū)最低）的特征，與本次調(diào)查結(jié)果互為印證。劉子琳等［26］在1991／1992年夏季（第8次南極科學(xué)考察），對(duì)南極普里茲灣鄰近海域初級(jí)生產(chǎn)力以及顆粒有機(jī)碳濃度研究中發(fā)現(xiàn)，在普里茲灣周邊北部陸架和灣外東部海區(qū)初級(jí)生產(chǎn)力和顆粒有機(jī)碳濃度均高于西部海區(qū)的。這一結(jié)果也與本研究中獲得的普里茲灣外東部海區(qū)表層POC高于西部相一致。本航次中表層水體懸浮POC濃度分布特征和遙感解譯獲得的表層Chl a含量分布特征也與這一分布趨勢(shì)相一致。

由遙感解譯獲得普里茲灣附近海域表層Chl a含量與表層水體懸浮POC濃度的分布趨勢(shì)基本一致（圖2、圖4a）。第15次和第22次南極科學(xué)考察對(duì)表層POC與Chl a調(diào)查發(fā)現(xiàn)POC與Chl a之間存在顯著正相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)分別為（r＝0.889，n＝91）和（r＝0.79，n＝114）［23-24］，這一結(jié)果反映了普里茲灣海域POC的分布和變化主要受浮游植物的影響。綜合本次調(diào)查和以前調(diào)查結(jié)果，普里茲灣附近海域表層水體懸浮POC主要是由夏季浮游植物產(chǎn)生。

海冰的分布也是影響表層水體懸浮POC含量的因素之一，劉廣山等［27］對(duì)南極普里茲灣及鄰近海域初級(jí)生產(chǎn)力分布的研究發(fā)現(xiàn)，考察船附近海冰溶解以后，海冰中的冰藻融入海水，海水中初級(jí)生產(chǎn)生物量達(dá)到最大值，初級(jí)生產(chǎn)力成數(shù)量級(jí)的增加。劉子琳等［26］對(duì)1999／2000年夏季（第 16次南極科學(xué)考察）南極普里茲灣及灣口區(qū)Chl a和初級(jí)生產(chǎn)力研究也發(fā)現(xiàn)，海灣和陸架區(qū)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)力均超過(guò)1.5 gC·（m－2·d－1），而陸坡、深海區(qū)約僅 0.5 gC·（m－2·d－1），高生產(chǎn)力海域位于高生物量的近岸海灣和陸架冰間湖區(qū)；金思韻等［20］也發(fā)現(xiàn)普里茲灣區(qū)的Chl a的分布以陸架坡為界，灣內(nèi)向?yàn)惩獗憩F(xiàn)出明顯的遞減趨勢(shì)。遙感反演獲得調(diào)查區(qū)海冰覆蓋率的分布規(guī)律與表層水體懸浮POC含量和Chl a濃度的基本一致（圖2、圖4c）。綜合以上結(jié)果，普里茲灣海冰的消融對(duì)該地區(qū)海洋的初級(jí)生產(chǎn)力具有重要的影響。在普里茲灣內(nèi)靠近中山站附近海域海冰覆蓋率最高，密集的浮冰在海面形成屏障，阻擋了風(fēng)浪的傳播，減弱了水體的交換，使該海域水體相對(duì)穩(wěn)定，為浮游植物的生長(zhǎng)繁殖提供了良好的環(huán)境，因此該海域表層水中的Chl a濃度最高。在普里茲灣內(nèi)，由于東西兩側(cè)四女士淺灘和弗拉姆淺灘及其冰山、浮冰的阻擋，使灣外的風(fēng)浪難以向?yàn)硟?nèi)傳播，減小了灣內(nèi)外深層水的交換。同時(shí)，夏季埃默里冰架區(qū)冰雪的融化不僅將部分冰中的藻類釋放到海水中，還使表層海水的鹽度降低，低密度的冰融水浮于高密度的海水之上，產(chǎn)生穩(wěn)定的層化，促使浮游植物快速生長(zhǎng)［28］。隨著海冰的溶解，帶來(lái)了大量的陸源物質(zhì)，特別是南大洋中生物生長(zhǎng)需要的活性鐵等，也增加了水體初級(jí)生產(chǎn)力，形成相對(duì)高的Chl a和POC濃度區(qū)。Lin等［29］通過(guò)對(duì)南極附近浮冰周圍海水中活性鐵的研究發(fā)現(xiàn)，海冰附近水體中溶解鐵的濃度從 0.58 nmol·L－1增加到2.92 nmol·L－1，在海冰1 km半徑內(nèi)海水中溶解鐵的濃度增加60%。Shaw等［30］在威德?tīng)柡５难芯恐幸舶l(fā)現(xiàn)南極浮冰是南大洋表層水體中生物活性鐵的重要來(lái)源。而普里茲灣外的大陸坡是東風(fēng)漂流和西風(fēng)漂流的交匯處，深海區(qū)處于西風(fēng)帶的南沿，風(fēng)浪大，水體混合劇烈，穩(wěn)定性小，不利于浮游植物的棲息和生長(zhǎng)，從而使浮游植物豐度和現(xiàn)存量減小，初級(jí)生產(chǎn)力和新生產(chǎn)力降低［27］，相應(yīng)的表層水中Chl a濃度和POC濃度也較低。

海洋POC的來(lái)源多樣，即使對(duì)于同一海區(qū)，不同時(shí)間，不同空間POC的來(lái)源和組成也可能不同，利用δ13CPOC可以較準(zhǔn)確地判斷POC的主要來(lái)源和形成過(guò)程［5］。影響水體POC碳同位素組成的主要因素包括陸源有機(jī)質(zhì)輸入，浮游植物的生長(zhǎng)速率，浮游植物種屬，CO2的溶解度等［14，31］。夏季南極普里茲灣外的深海區(qū)，陸源有機(jī)質(zhì)的輸入相對(duì)較少，水體中POC主要為夏季浮游植物產(chǎn)生，水體中POC的碳同位素主要受到了浮游植物自身形成過(guò)程的影響。Kopczyńska和 Zhang等［31-32］研究發(fā)現(xiàn)，普里茲灣表層懸浮有機(jī)顆粒物δ13CPOC的值變化與有機(jī)質(zhì)濃度直接相關(guān)，POC濃度越高其δ13CPOC值相應(yīng)的也偏高。Brian等［33］在南極附近海域發(fā)現(xiàn)，顆粒有機(jī)碳δ13CPOC值與海水溶解CO2濃度之間有很好的相關(guān)性，有機(jī)碳δ13CPOC值隨著海水溶解CO2濃度增加而逐漸減小，同時(shí)發(fā)現(xiàn)浮游植物種屬和生長(zhǎng)速率對(duì)顆粒有機(jī)碳δ13CPOC值存在較大的影響。以上這些因素可能是普里茲灣東部海域表層懸浮顆粒物中δ13CPOC值由近岸向外海，以及67°S以北海域從東向西逐漸偏負(fù)的原因，即表層水中浮游植物生長(zhǎng)速率降低，海水中溶解CO2的轉(zhuǎn)化速率變低，浮游植物在從無(wú)機(jī)碳向有機(jī)碳的轉(zhuǎn)化過(guò)程中產(chǎn)生了較強(qiáng)的生物分餾作用，導(dǎo)致低生產(chǎn)率海區(qū)δ13CPOC出現(xiàn)偏負(fù)的現(xiàn)象。張遠(yuǎn)輝等［34］在1991年12月至1992年1月采用紅外分析法，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定了普里茲灣及其鄰近海域表層水和大氣分壓，發(fā)現(xiàn)表層水PCO2的分布大致呈近岸低、遠(yuǎn)岸高的特征。Gao等［35］通過(guò)對(duì)表層水PCO2調(diào)查發(fā)現(xiàn)，普里茲灣表層水的PCO2以65.5°S為界，灣內(nèi)（陸架及陸坡區(qū)）明顯低于灣外深海區(qū)。這些結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了，在普里茲灣外海域表層水中δ13CPOC值可能受到浮游植物吸收固定CO2速率的影響。Zhang等［31］在第22次南極科學(xué)考察期間，對(duì)本次調(diào)查區(qū)東部海域的水中POC的碳同位素進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)普里茲灣陸架至深海表層懸浮有機(jī)顆粒物 δ13CPOC的值變化范圍為 －25.3‰至 －27.5‰，變化趨勢(shì)也表現(xiàn)為從近岸向遠(yuǎn)海逐漸的降低。這些結(jié)果與本次調(diào)查中相同海域的分布趨勢(shì)類似。然而，本次調(diào)查中還發(fā)現(xiàn)靠近中山站附近近岸海域的δ13CPOC值相對(duì)附近海域異常偏負(fù)，這與其他調(diào)查區(qū)高濃度Chl a對(duì)應(yīng)高的懸浮有機(jī)顆粒物δ13CPOC的值的分布規(guī)律相矛盾。Kopczyńska等［32］對(duì)普里茲灣附近海域浮游植物的組成和顆粒有機(jī)碳同位素研究發(fā)現(xiàn)，不同種屬的藻類的δ13C值存在較大差異；普里茲灣3種生物組合的碳同位素存在明顯的差異，其中羽紋硅藻如Nitzschia curta和N.subcurvat具有相對(duì)高的碳同位素值，其范圍為 －20.12‰至－22.37‰；而棕囊藻（Phaeocystis）、裸鞭毛蟲(chóng)（naked flagellates）、自養(yǎng)甲藻（autotrophic dinoflagellates）等具有較低的碳同位素值，其值范圍在－29.73‰至－31.85‰，因此普里茲灣內(nèi)東部海域低的懸浮有機(jī)顆粒物δ13CPOC值可能是受到浮游植物種屬改變的影響。Cozzi等［36］在南極洲特拉諾瓦灣海灣顆粒有機(jī)質(zhì)濃度和同位素研究中發(fā)現(xiàn)，冰層上的陸源顆粒有機(jī)碳的同位素值顯著偏負(fù)，其 δ13C一般低于－29.3‰。夏季中山站附近海域近岸陸地出露，部分低碳同位素的陸源腐殖質(zhì)可能隨著冰川的消融輸入到近岸的水體中，相應(yīng)降低了該海域水體中懸浮有機(jī)顆粒物δ13CPOC的值。

截至目前，普里茲灣內(nèi)的海洋環(huán)境對(duì)懸浮體POC碳同位素的影響及其機(jī)制研究相對(duì)較少，特別是對(duì)灣內(nèi)靠近中山站附近水體中懸浮有機(jī)顆粒物δ13CPOC同位素異常偏負(fù)的具體原因的認(rèn)識(shí)還不是很完善，浮游植物種屬改變機(jī)制尚待進(jìn)一步研究和確認(rèn)。開(kāi)展該地區(qū)水體和融冰中POC濃度、DIC濃度、δ13CPOC和δ13CDIC，以及中山站附近陸源有機(jī)值碳同位素研究是普里茲灣海域水體顆粒有機(jī)碳及其同位素分布特征和變化機(jī)理研究的重點(diǎn)，這些研究結(jié)果將為深入了解和認(rèn)識(shí)整個(gè)普里茲灣海域碳循環(huán)過(guò)程提供科學(xué)支持。

3 結(jié)論

對(duì)第29次南極科學(xué)考察在普里茲灣海域采集的61個(gè)站位的表層懸浮體樣品的顆粒有機(jī)碳（POC）及其穩(wěn)定同位素（δ13CPOC）組成進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)合衛(wèi)星遙感解譯的研究區(qū)表層水溫、Chl a濃度和海冰覆蓋率分布特征，研究了普里茲灣海域表層水體懸浮POC及其穩(wěn)定同位素（δ13CPOC）的分布特征，探討了其影響因素，得出以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)：

（1）普里茲灣及鄰近海域表層水體POC分布呈現(xiàn)近岸高、遠(yuǎn)岸低和西部高于東部的分布特征，POC的高值區(qū)主要分布在冰架附近，其分布特征與遙感解譯的表層水體Chl a和海冰分布基本一致，表明普里茲灣表層水體中POC主要由浮游植物現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)，同時(shí)浮游植物的生長(zhǎng)受到了海冰影響。

（2）在普里茲灣外海懸浮體有機(jī)顆粒碳的δ13CPOC值在水平分布上表現(xiàn)為由東向西逐漸偏負(fù)，同時(shí)，調(diào)查區(qū)東部δ13CPOC值表現(xiàn)為從近岸向遠(yuǎn)海降低，表明δ13CPOC分布主要受到浮游植物吸收與固定CO2速率控制。在靠近中山站附近海域δ13CPOC明顯偏負(fù)，可能受到陸源有機(jī)質(zhì)輸入和浮游植物種屬改變的影響。

致謝 衷心感謝參加中國(guó)第29次南極科學(xué)考察的全體人員在考察期間給予的大力協(xié)助，感謝國(guó)家海洋局第一海洋研究所陳志華研究員、同濟(jì)大學(xué)章陶亮碩士生協(xié)助進(jìn)行懸浮體取樣和抽濾，國(guó)家海洋局第三海洋研究所張樂(lè)昭實(shí)驗(yàn)員協(xié)助進(jìn)行樣品預(yù)處理。

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