基于O2/Ar比值估算海洋混合层群落净生产力的研究进展

群落净生产力(NCP)是海洋混合层中光合作用和群落呼吸作用的差值,代表了从表层海水向深层海洋输送的最大有机质量,是衡量生物活动对上层海洋碳循环影响的有效指标。海洋混合层的溶解氧浓度主要受物理过程和生物过程控制,而惰性气体氩(Ar)的分布主要受物理过程以及温度和盐度对溶解度的影响,由于O2和Ar具有相似的物理特性,因此氧氩比值(O2/Ar)消除了物理过程对海水中溶解氧的影响,其偏离平衡值的量(ΔO 2/Ar)可表征生物过饱和氧,并可据此估算群落净生产力。随着质谱技术的发展,连续走航测定O2/Ar比值技术得到广泛应用并可以获得高时空分辨率NCP分布,因此成为估算海洋混合层NCP的重要方法。本文介绍了基于O2/Ar比值法估算群落净生产力的原理,综述了用O2/Ar比值法估算海洋混合层中群落净生产力的研究进展,探讨了估算模型中存在的不足及解决办法,并对其未来发展方向做了展望。

利用膜进样质谱连续走航测定表层海水O_2/Ar比值和pCO_2

利用HIDEN公司HPR40溶解气体质谱分析仪,通过实验探索和实际应用,建立了连续走航高频率同时测定海水中O_2、Ar和CO_2等多种气体的分析方法。通过选择硅树脂膜的循环水取样器、进样流量为220 m L/min、进样平衡温度低于海水2℃等实验条件,建立了船载连续走航系统,实现了利用膜进样质谱仪(MIMS)连续走航测定表层海水O_2/Ar比值和p CO_2。所用仪器稳定性良好,连续测定12 h大气鼓泡48 h后的海水样品获得O_2、Ar和CO_2的精密度分别为1.57%、3.75%和2.21%,O_2/Ar的精密度为2.61%;该方法的重复性好,10 d内绘制7条CO_2工作曲线斜率的相对标准偏差RSD=4.18%。应用该方法在南海北部陆坡19.8°N^20.8°N,114.7°E^115°E断面进行调查并取得了很好的效果,结果表明:该调查断面的生物氧过饱和量Δ(O_2/Ar)为0.56%±1.02%,其变化范围为-2.52%至3.34%,调查断面的pCO_2值为361.53±40.46μatm。该方法具有直接、快速、高时空分辨率测定多种溶解气体的优点,为认识多组分气体的高分辨时空分布格局,深入开展我国陆架边缘海生物过饱和氧、海洋群落净生产力和pCO_2动力学研究提供了新方法。