白令海及西北冰洋典型持久性有机污染物的生物泵输出

Based on the platform of Chinese Arctic Research Expedition (CHINARE 2008-2018), we systematically study the spatial distribution, the phase partition and the inter-annual variation of typical persistent organic pollutants (POPs) (OCPs and PAHs etc.) in the upper water of the Bering Sea and the western Artic Ocean. This study uses Po-210/Pb-210 and Th-234/U-238 disequilibria method to estimate the output fluxes of the selected POPs in the upper layer of the Pacific Sector of Arctic Ocean, which is generated by the biological pump processes, and to map its change scenarios. In order to investigate and discuss the impact of relevant factors on the output process, relevant carbon factors (e.g. POC, BC and DOC) and physical and chemical parameters were given simultaneously. Thus the relative importance of ocean biological pump to POPs transport and cycling in the Arctic Ocean under the current background of rapid change was estimated.

以中国北极科学考察（2008-2018）为研究平台，系统获取白令海及西北冰洋上层水体中溶解态及颗粒态典型POPs（OCPs和PAHs等）的空间分布、相态分配及年际变化特征，利用Po-210/Pb-210、Th-234/U-238不平衡方法等天然放射性同位素示踪技术，全面估算并绘制北冰洋-太平洋扇区上层水体中典型POPs物质的生物泵输出通量及其变化图景，探讨水体相关碳参数（POC、DOC、BC）与理化参数变化对其输出过程的影响，进而评估在北极快速变化背景下海洋生物泵在北极POPs传输与循环过程中的相对重要性。

在全球气候变化和北极快速冰融背景下，极地持久性有机污染物（POPs）的源汇格局或已改变。生物泵驱动的上层水体颗粒输出对污染物的海/气交换、水柱质量平衡和沉积埋藏有重要的调控作用。本研究以多环芳烃（PAHs）为代表物质完成了亚北极和北冰洋海域POPs的大气-海水-颗粒物-沉积物的生物泵过程、机制和模型研究，主要结果如下。.大气ΣPAH浓度范围为0.7-12.6 ng m-3，表层海水中ΣPAH浓度为2.8-36.1 ng L-1，总体上呈现北太平洋至西北冰洋浓度逐渐下降的分布趋势。比值法判断PAHs来源表明，北太平洋至西北冰洋表层海水中PAHs来自于混合来源，主要来自于燃烧来源。运用逸度模型估算海/气交换通量，表明白令海陆架区PAHs的传递方向为由大气向海水的净沉降，夏季白令海是PAHs的“汇”。.溶解态PAH的垂直分布呈现表层富集、随深度浓度减小的特征，这一分布规律受北冰洋水体垂直层化作用和水柱中颗粒沉降过程的影响。在针对中国第5次北极科考实测海水多环芳烃的研究中发现，高纬海区真光层海水中颗粒态持久性有机污染物随水深而增加，溶解态污染物浓度则在表层富集，深层削减并趋于稳定。利用天然放射性同位素210Po/210Pb不平衡法完成了北极白令海及楚科奇海多环芳烃的颗粒输出通量估算，其输出通量为929 ng m-2 d-1。.白令海、楚科奇海和加拿大海盆区表层沉积物中∑16PAH的浓度范围为27.66-167.48 ng g-1（干重）。大体呈现加拿大海盆>楚科奇海>白令海的分布趋势。PAHs的浓度与沉积物中的粒度没有呈现明显的相关性，说明其分布主要受原始来源的影响。