摘要
大气物质沉降是人类活动对海洋产生影响的主要途径之一，沉降方式可分为干沉降和湿沉降。氮、磷是重要的营养元素，湿沉降是重要的营养元素入海方式。湿沉降一方面为受营养盐限制的海域提供营养元素的输入，提高初级生产力；另一方面，营养盐随降水的短期大量输入可能导致赤潮的发生，造成污染。因此，研究海洋大气物质特别是氮磷等营养元素的湿沉降，对我们理解大气物质向海洋的输送、人类活动对海洋初级生产力的影响以及物质的生物地球化学循环有重要意义。 本文着眼于中国海及西北太平洋海域，通过研究这些海域无机氮磷的湿沉降通量从而进一步研究湿沉降对大气总沉降及初级生产力的贡献情况。因海洋降水样品收集存在一定的困难性，本文通过2016年度可搭载航次收集并分析了海洋降水样品中无机氮磷离子浓度，还通过文献等途径收集了已有的海洋降水中无机氮磷离子浓度值，利用双线性插值的方法获得了研究海域无机氮磷离子浓度的空间分布，结合降雨量后计算得到各离子湿沉降通量的空间分布，讨论了湿沉降在大气总沉降(包括干湿沉降)中所占的贡献，以及湿沉降对海洋初级生产力的影响。 研究得到渤、黄、东、南海及西北太平洋降水中NO3-离子浓度分别在1-180、31-594、0.1-558、3.6-197和8.2-80（μmol·L-1）范围内；NH4+离子浓度分别在28-140、7-375、1-70、1-140和5-70（μmol·L-1）范围内；PO43-离子浓度分别在0.05-1.3、0.002-2.84、0.03-0.3、0.002-1.0和0.01-1.0（μmol·L-1）范围内。我国近海大气受人类活动影响大于远海，无机氮磷离子浓度总体上表现为近海高于远海的空间分布特征。我国近海不同海域中，黄海受人类影响最大，其海洋降水中NO3-、NH4+和PO43-的浓度在本研究中均为中国海四海域之最。海洋降水中不同离子浓度空间的分布特征不同：NO3-离子浓度高低顺序为黄海gt;渤海gt;东海大部海洋gt;西北太平洋、南海北部；NH4+离子浓度高低顺序为黄海gt;渤海gt;南海gt;东海gt;西北太平洋；PO43-离子浓度高低顺序为黄海gt;渤海gt;南海gt;东海、西北太平洋。近年来海洋降水中无机氮浓度较之前的研究呈现上升趋势,但随气团由陆地向近海再到远海的传输过程中，无机氮的浓度逐渐降低，其更多的是以硝态氮的形式存在。 渤、黄、东、南海及西北太平洋NO3-离子湿沉降通量的范围分别在渤海26.28-96.11、1.97-156.62、2.99-133.44、9.07-210.88、5.86-129.53（mmol·m-2·y-1）；NH4+离子湿沉降通量的范围分别在1.08-135.46、1.35-374.96、2.39-134.28、6.23-264.29、5.52-134.17（mmol·m-2·y-1）；PO43-离子湿沉降通量的范围分别在0.18-0.32、0.0032-0.59、0.018-2.05、0.023-1.66、0.026-0.24（mmol·m-2·y-1）。各海域湿沉降通量高低分布特征为：NO3-离子南海gt;渤海、东海gt;黄海gt;西北太平洋；NH4+离子南海gt;黄海、东海gt;渤海gt;西北太平洋；PO43-离子黄海gt;东海gt;西北太平洋gt;渤海gt;南海。 在有观测结果的部分海域，NO3-离子湿沉降占大气总沉降的6.63%-96.04%，其中，渤、黄、东、南海和西北太平洋NO3-离子湿沉降占大气总沉降的比例分别在18.32%-84.28%、6.63%-96.04%、12.56%-72.08%、59.62%-93.67%和66.97%-94.52%范围内；平均值分别为46.68%、64.07%、45.51%、77.92%和90.96%。NH4+离子湿沉降总体占总沉降的比例总体在6.61%-98.74%范围内。其中，渤、黄、东、南海和西北太平洋NH4+离子湿沉降占大气总沉降的比例分别在0.68%-97.42%、1.32%-86.22%、29.89%-93.29%、30.27%-98.13%和66.97%-94.52%范围内，平均值分别为78.59%、75.56%、77.64%、74.53%和85.55%。PO43-离子湿沉降总体占总沉降的百分比在1.05%-86.40%范围内，其中，黄、东、南海和西北太平洋PO43-离子湿沉降占大气总沉降的比例分别在1.05%-86.34%、6.89%-45.72%、1.81%-40.42%和28.78%-86.40%范围内，平均值分别为44.62%、25.28%、6.75%和70.98%。在研究海域中，海洋大气中无机氮（硝态氮、氨氮）和无机磷的湿沉降分别平均占大气总沉降的85.11%（75.48%、79.87%）和52.81%，中国海及西北太平洋大气无机氮的沉降以湿沉降为主，中国海大气无机磷的沉降以干沉降为主，西北太平洋以湿沉降为主。湿沉降对总沉降的贡献主要受降水量影响，降水量多的地区湿沉降对总沉降的贡献大。随纬度降低，各海域硝态氮湿沉降对大气总沉降的贡献逐渐升高，但氨氮因其不断向硝态氮转化而使湿沉降在总沉降中的占比呈下降趋势，无机磷亦表现为降低的趋势。 无机氮磷的湿沉降对海洋有重要影响，其在不同海域所产生的新生产力不同，估算无机氮湿沉降可为渤、黄、东、南海及西北太平洋分别提供2.78-21.64、0.39-32.92、0.33-19.15、2.02-32.38、0.90-19.17（gC·m-2·y-1）的新生产力，分别占对应海域年初级生产力的2.86%-22.28%、0.17%-13.97%、0.16%-9.55%、1.29%-20.74%、0.99%-21.01%；无机磷湿沉降可为渤、黄、东、南海及西北太平洋分别提供0.24-0.44、0.004-0.74、0.02-2.61、0.03-2.11、0.03-0.99（gC·m-2·y-1）的新生产力，分别占对应海域年初级生产力的0.25%-0.45%、0.002%-0.32%、0.01%-1.30%、0.02%-1.35%、0.04%-1.09%。对于全部研究海域，无机氮磷湿沉降可产生新生产力约0.35-33.30gC·m-2·y-1，在不考虑营养盐限制的情况下，估计其可占初级生产力的0.004%-22.28%，有超过95%的新生产力来源于无机氮湿沉降的贡献。可见湿沉降对海洋初级生产力的影响不容小觑。
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