2007_2008年和2008_2009年夏季南大洋以及普里兹湾POC的分布与变

南大洋生态系统中举足轻重，研究南大洋中 ＰＯＣ 的 时空变化及其影响机制对认识南大洋的碳循环过程 有着重要意义，对更 好 地 评 估 南 大 洋 在 全 球 气 候 变
量的观测数据和模 式 研 究 结 果 显 示，作 为 全 球 最 大 化中的地位及反 馈 作 用 有 着 重 要 贡 献。 基 于 此，南
ＰＯＣ 的测定：量取一定 量 的 海 水 （０．５—３Ｌ，视 颗粒 物 含 量 而 定），使 用 预 先 在 ４５０ ℃ 下 灼 烧 过 的 ＧＦ／Ｆ 玻璃纤维滤膜（４７ｍｍ，０．７μｍ）过滤，滤 膜 于 －２０ ℃下保 存 ，带 回 实 验 室 进 行 分 析。 分 析 前 用 浓盐酸熏蒸１２ｈ以去除 无 机 碳，５０ ℃ 恒 温 烘 干，用 岛津 ＳＳＭ－５０００Ａ 型 ＴＣ 仪 进 行 分 析。 叶 绿 素 ａ、营 养盐及悬浮颗粒物等物理化学参数均参照海洋调查 规范 的 ［１５］ 方法进行测定。
３６３．７３μｇ·ｄｍ－３和２４．３８—４４６．４０μｇ·ｄｍ－３，表层分布主要表现 出 湾 内 高 、湾 外 低 的 特 点 。湾 内 陆 架 区、陆 坡 区 和 湾外深水区的 ＰＯＣ 与 Ｃｈｌ ａ 都具有良好的正相关关系，相关系数 Ｒ 值分别为０．８２４８，０．８０４９和０．６９８９，说明 ＰＯＣ 主 要来源于浮游生 物 的 贡 献。并 且，在 ＰＯＣ 的 垂 直 分 布 上，受 到 光 照、营 养 盐 及 海 流 等 各 种 因 素 的 影 响 ，在 物 理 和 生 物
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极地研究
第 ２３ 卷
中国第２５次南极考 察 中，“雪 龙”号 从 上 海 出 发，经 澳 大 利 亚 远 赴 南 极 大 陆 ，几 次 往 返 穿 越 西 风 带 ，并 且 于南极普 里 兹 湾 及 其 邻 近 海 域 进 行 了 定 点 断 面 调 查 ，为 南 大 洋 的 走 航 科 学 观 测 提 供 了 条 件 ，对 了 解 南 半球不同地理区域的水域以及南大洋的不同海域的 ＰＯＣ 分布及其与所在环境的关 系 提 供 了 依 据，为 南 大洋生态系统以及对全球碳循环研究提供了可靠的 科学资料。
２ 结 果 与 讨 论
２．１ 走航表层 ＰＯＣ 浓度的区域分布 南大洋的水文结构复杂多变，Ｇｏｒｄｏｎ［１６］和 Ｅｍ－
ｅｒｙ等 通 ［１７］ 过 南 大 洋 的 温 盐 特 征，将 南 大 洋 海 区 划 分为亚南极区、极锋区、南 极 区，高 郭 平 等 利 ［１８］ 用 中 山站至澳大利亚弗 里 曼 特 尔 港 之 间 的 温 盐 数 据，讨
１０５．８μｇ·ｄｍ－３，要略高于第２５次南极科学考察的４９．３６，５９．３９和７１．５４μｇ·ｄｍ－３，南大洋表层 ＰＯＣ 的年季变 化， 受多种因素的影响。第２４次 和 第 ２５ 次 南 极 科 学 考 察 中 普 里 兹 湾 及 其 邻 近 海 域 ＰＯＣ 的 浓 度 范 围 分 别 为 １２．７８—
１ 样 品 采 集 与 分 析 方 法
中 国 第 ２４ 次 南 极 科 学 考 察 （２００７．１１—２００８．４） 和第２５次南 极 科 学 考 察 （２００８．１０—２００９．４）中，在
航渡期间进行了走 航 式 表 层 海 水 采 集，并 在 普 里 兹 湾及其北面邻近海域站区进行了定点多层次采样。 走航采样点及普里兹湾站区采样点如图１所示。 样品采集：普里兹湾及其邻近海域采用 Ｓｅａｂｉｒｄ ９１１Ｐｌｕｓ ＣＴＤ 采水器采集海水。
而使该海区表层 海 水 的 ＰＯＣ 平 均 浓 度 比 亚 热 带 海 区略有提高，为 （１１６．５９±１１．１６）μｇ·ｄｍ－３。 南 极 辐合带 以 南 的 南 极 水 样 品 采 集 于 ２００７ 年 １２ 月 至 ２００８年１月，正值南极夏季，水温升高使海冰融化，因 而 海 水 中 光 辐 射 强 度 明 显 增 强 ，海 冰 底 部 的 藻 类 休 眠 孢子被释放并萌发于水中，并且海水中存有冬季时积 累的丰富营养 盐 可 供 生 物 利 用 ，因 此 ，与 东 印 度 洋 的 亚热带海区相比，该海区的 Ｃｈｌ ａ平均浓度有所增加， 为（０．６１±０．８６）μｇ·ｄｍ－３，ＰＯＣ 平均浓度也相应有 所升高，为（１０５．８５±３５．４６）μｇ·ｄｍ－３。
图１ 第２４航次走航采样站位图（ａ）、第２５航次走航采样站位图（ｂ）、第２４航次普 里 兹 湾 布 点 站 位 图（ｃ）和 第 ２５ 航 次 普 里 兹 湾 布 点 站 位 图 （ｄ）
Ｆｉｇ．１．Ｕｎｄｅｒｗａｙ ｓａｍｐｌｉｎｇ ｓｉｔｅｓ ｏｆ ＣＨＩＮＡＲＥ－２４（ａ）ａｎｄ ＣＨＩＮＡＲＥ－２５（ｂ），ａｎｄ ｓｐｏｔ ｓａｍｐｌｉｎｇ ｓｉｔｅｓ ｏｆ ＣＨＩＮＡＲＥ－２４（ｃ）ａｎｄ ＣＨＩＮＡＲＥ－２５（ｄ）ｉｎ Ｐｒｙｄｚ Ｂａｙ
ＰＯＣ 的含量与营养盐和叶绿素ａ有着明显的相关 分 布 趋 势。 南 极 水、亚 南 极 水 的 表 层 ＰＯＣ 浓 度 明 显 高 于 亚 热 带 水
和热带水，第２４次南极科学考察期间亚热带和热带水、亚 南 极 水 和 南 极 水 的 表 层 ＰＯＣ 平 均 浓 度 为 ７８．０３，１１６．５９ 和
而 国 内 关 于 南 大 洋 ＰＯＣ 通 量 研 究 的 报 道 相 对 较 少 ，与 ［１３，１４］ 国际上相关研究水平差距仍较大 。
海域之一。
在２００７／２００８ 年 中 国 第 ２４ 次 和 ２００８／２００９ 年
［收 稿 日 期 ］ ２０１０ 年 ９ 月 收 到 来 稿 ，２０１０ 年 １２ 月 收 到 修 改 稿 。 ［基金项目］ 国家自然科学基金项目（４１０７６１３４，４１００６１１８）、国家支撑计划重 点 项 目 （２００６ＢＡＢ１８Ｂ０４）、中 国 极 地 科 学 战 略 研 究 基 金 项 目
论了南极极锋线的 变 化，指 出 在 南 大 洋 印 度 洋 扇 区 极锋的纬度在不同 的 经 度 断 面 上 是 不 同 的，主 要 受 到陆地和海洋地形的影响。然而这种水文条件的差 异，也对南大洋的不 同 区 域 的 生 化 过 程 产 生 一 定 的 影响。
第２４ 次 南 极 科 学 考 察 走 航 观 测 中，表 层 ＰＯＣ 的浓度 分 布 范 围 为 ４５．８０—１０７３．７５μｇ·ｄｍ－３，平 均 浓 度 为 （１３６．７３±１３２．１０）μｇ·ｄｍ－３ （ｎ＝１０８）。
０ 引 言
制着海水中其他形 态 碳 的 行 为，是 生 物 摄 食 和 代 谢 过程中的主体，也是 海 水 中 碳 固 化 和 迁 移 输 出 的 主
大气中 ＣＯ２ 等 温 室 气 体 的 快 速 增 加 及 其 引 起 的全球变暖是人类 面 临 的 一 项 重 大 的 环 境 问 题，由
要 形 式 ，对 整 个 南 大 洋 碳 循 环 和 生 态 系 统 影 响 巨 大 。 因此，虽 然 海 水 中 ＰＯＣ 的 总 量 仅 是 ＤＯＣ 总 量 的
第１期 韩正兵等：２００７／２００８年和２００８／２００９年夏季南大洋以及普里兹湾 ＰＯＣ 的分布与变化
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ＰＯＣ 浓度分布有明显的区域性 特 征，高 值 区 域 主 要 集 中 在 中 国 东 海 、南 美 洲 东 部 近 海 和 南 极 近 岸 海 湾 。 低 值 区 域 主 要 有 中 国 南 海 、澳 大 利 亚 西 海 域 （亚 热 带 锋以北）和德雷克海峡。２００７年 １１ 月，“雪 龙”号 跨 越赤道进入 亚 热 带 锋 （３８°Ｓ 左 右［１９－２２］）以 北 的 东 印 度 洋 海 区 （澳 大 利 亚 西 北 ），该 海 区 呈 现 出 水 温 高 、营 养盐贫乏和低 Ｃｈｌ ａ 的特征，由于硝酸盐、磷酸盐和 硅 酸 盐 浓 度 很 低 ，制 约 了 浮 游 植 物 的 生 长 ，从 而 导 致 该海区 ＰＯＣ 浓度较低，平均浓度为（７８．０３±１８．２８） μｇ· ｄｍ－３，Ｃｈｌ ａ 平 均 浓 度 为 （０．３１ ± ０．０９） μｇ·ｄｍ－３。与亚热带海区相比，位 于 亚 热 带 锋 与 南 极极地锋 （即 南 极 辐 合 带 ）（５３°Ｓ 左 右 ）之 ［１９－２２］ 间 的 亚南极表层海水由于受南极水渗透与交换的影响， 水 温 、盐 度 明 显 下 降 ，营 养 盐 浓 度 显 著 提 高 。 但 是 南 大洋是 公 认 的 高 营 养 盐 低 叶 绿 素 （ＨＮＬＣ）海 区 之 一，由于铁元素的限制［２３］，该海域 Ｃｈｌ ａ 的平均浓度 仍较低，为（０．２７±０．１１）μｇ·ｄｍ－３。 而 西 风 带 的 强烈风浪使该海区 表 层 和 次 表 层 海 水 混 合 均 匀，从
在 第 ２５ 次 南 极 科 学 考 察 的 走 航 观 测 中 得 到 ，表 层海 水 ＰＯＣ 浓 度 的 分 布 范 围 为 ２３．４７—１３１．５９ μｇ·ｄｍ－３ ，平 均 值 为 （６６．２１±２６．８３）μｇ·ｄｍ－３ （ｎ ＝１０２），略 低 于 第 ２４ 次 南 极 科 考 的 结 果 。 其 区 域 性 特 点 与 第 ２４ 次 队 所 观 测 得 到 的 结 果 相 似 ，高 值 区 域 主 要 集 中 在 中 国 东 海 、南 极 近 岸 海 湾 ，低 值 区 域 主 要 有澳大利亚西海域。在澳大利亚西北及西南的东印 度 洋 热 带 及 亚 热 带 海 域 ，虽 然 营 养 盐 贫 瘠 ，在 一 定 程 度上制约了浮游植 物 的 生 长，但 由 于 多 数 采 样 点 离 澳大利亚西海岸较 近，受 陆 源 输 入 影 响，Ｃｈｌ ａ 浓 度 仍 较 高 ，平 均 浓 度 为 （１．５０±０．７８）μｇ·ｄｍ－３，ＰＯＣ 的平均浓度为（４９．３６±１８．４２）μｇ·ｄｍ－３。 从 澳 大 利亚 Ｆｒｅｍａｎｔｌｅ至 南 极 中 山 站 的 走 航 途 中，南 极 幅 合带以北的亚南极水与低温高营养盐的南极水发生 交换，水温明显下降，营养 盐 浓 度 显 著 提 高，ＰＯＣ 的
（１ 国家海洋局海洋生态系统与生物地球化学重点实验室 ，杭州 ３１００１２； ２ 中国地质大学资源学院，武汉 ４３００７４）
提 要 在 中 国 第 ２４ 次 和 第 ２５ 次 南 极 科 学 考 察 期 间 ，利 用 航 渡 表 层 水 观 测 和 普 里 兹 湾 定 点 观 测 ，对 颗 粒 有 机 碳 （ＰＯＣ） 的分布及其影响因素进行了研究。结果表明，南 大 洋 表 层 水 体 的 颗 粒 有 机 碳 分 布 具 有 明 显 的 区 域 性 特 征 ，表 层 水 体