天然存在的²¹⁰Po-²¹⁰Pb及²³⁴Th-²³⁸U核素对是评估海洋真光层颗粒有机碳（POC）输出通量的理想示踪剂。²¹⁰Po-²¹⁰Pb活度不平衡法是近些年兴起的评估手段,在我国海域的研究相对较少。大气沉降作为海洋中²¹⁰Po和²¹⁰Pb的重要源项,在先前评估POC输出通量时常常被忽视。本论文选取东海近岸的上海地区建立大气沉降观测站,通过长时间序列单次降雨事件中²¹⁰Po、²¹⁰Bi、²¹⁰Pb和⁷Be观测分析,研究了核素大气沉降通量的变化模式和影响因素,其结果为东亚海区提供了²¹⁰Po、²¹⁰Pb和⁷Be的沉降通量平均值。基于南黄海、长江口外东海及西北太平洋的水体中²¹⁰Po和²¹⁰Pb观测结果,本文验证了黑潮海区及西太平洋具有高²¹⁰Po和²¹⁰Pb的特征,并系统性地厘清了东中国海区²¹⁰Po和²¹⁰Pb的分配和清除行为及源汇格局。最后本文利用²³⁴Th-²³⁸U和²¹⁰Po-²¹⁰Pb活度不平衡法对南海北部陆坡海区真光层POC输出通量进行了评估,基于三个航次时间序列站水柱中²¹⁰Po和²¹⁰Pb的变化,本文发现颗粒态²¹⁰Po的活度浓度异常升高与中层生物昼夜垂直迁移（DVM）行为有关。论文主要研究结果和结论如下:（1）大气沉降是近海²¹⁰Po和²¹⁰Pb的重要来源。东海近岸典型代表区域（上海,2016年7月-2018年4月）单次降雨中多核素(²¹⁰Po-²¹⁰Bi-²¹⁰Pb及⁷Be)观测结果表明:雨水中²¹⁰Po-²¹⁰Bi-²¹⁰Pb及⁷Be的活度浓度随降雨量增大急剧降低,四种核素的湿清除过程与降雨的雨滴大小、云内清除和云下清除均有关;²¹⁰Po-²¹⁰Bi-²¹⁰Pb及⁷Be的湿沉降通量具有明显的季节变化特征,且四种核素湿沉降通量之间也具有高度相关性,证明了四种核素受相似的湿清除和沉降过程控制;四种核素湿沉降通量与降雨量之间相关性较弱,表明核素的沉降通量不仅受控于降雨量,而且也受其他天气因素和天气过程（台风、梅雨、寒潮事件的发生等）影响。基于极端降雨中高时间分辨率的观测,本文观察到²¹⁰Po/²¹⁰Pb、²¹⁰Bi/²¹⁰Pb和⁷Be/²¹⁰Pb的活度比值异常现象,推测来自平流层或上对流层的较“老”的气团会入侵对流层并影响核素的大气沉降通量。综合前期文献,东亚近海区²¹⁰Po、²¹⁰Pb和⁷Be的年均大气沉降通量分别为18.6±4.2、309±182和（1.10±0.45）×10³ Bq/m²/yr。在利用²¹⁰Po-²¹⁰Pb活度不平衡法评估东亚海域POC输出通量时,如果不考虑²¹⁰Po的大气沉降贡献,将会导致评估结果偏低7-44%。（2）本文基于黄海（2015年8月）、长江口及东海（2016年7月和2017年5月）和西北太平洋（2018年5月）的四个航次海水中颗粒态和溶解态²¹⁰Po和²¹⁰Pb的活度浓度,综合前期文献数据,从较大空间尺度上绘制了西北太平洋及东中国海区海水中²¹⁰Po和²¹⁰Pb的分布。²¹⁰Po和²¹⁰Pb活度浓度在不同水体之间的大小顺序为:长江河水>黑潮及西北太平洋海水>近海/陆架区海水。根据东亚近海区²¹⁰Po和²¹⁰Pb大气沉降通量并通过构建²¹⁰Po和²¹⁰Pb的收支模型,表明大气输入项是东海海区²¹⁰Pb最重要的来源,占²¹⁰Pb所有来源的53.3%;²¹⁰Po的直接大气沉降输入仅占²¹⁰Po所有来源的3.4%,海水中原位²¹⁰Pb的衰变生产和外海水输入是东海海区²¹⁰Po最主要的两个来源,占比分别为48.4%和42.7%;河流输入的²¹⁰Pb和²¹⁰Po分别为各自所有来源的8.2%和5.5%。因此,本文认为针对远离河流影响的远海及大洋海区,运用²¹⁰Po和²¹⁰Pb进行示踪POC输出通量时,大气沉降贡献将会更加重要而不应该被忽略。通过对比,本文还发现外海水体中的悬浮颗粒物比河口和近岸水体中的悬浮颗粒物具有更高的比活度（Bq/kg-颗粒物）的²¹⁰Po和²¹⁰Pb,这表明外海生源颗粒物对²¹⁰Po和²¹⁰Pb的颗粒富集作用更显著。东中国海及西北太平洋海区²¹⁰Po和²¹⁰Pb的分配系数（K_d）≥10⁴ m L/g,说明海洋环境中²¹⁰Po和²¹⁰Pb对颗粒物具有很强的亲和能力;通过绘制K_d-²¹⁰Po和K_d-²¹⁰Pb与颗粒物上POC/TSM比值的关系图,本文发现随着颗粒物上有机碳含量的增加,K_d-²¹⁰Po和K_d-²¹⁰Pb均持续增加并且K_d-²¹⁰Po与K_d-²¹⁰Pb之间的差异也逐渐变大,这一现象表明²¹⁰Po和²¹⁰Pb之间的分馏效应随颗粒物上POC含量的增加而加强;而K_d-²¹⁰Po始终大于K_d-²¹⁰Pb,表明²¹⁰Po对POC具有更强的颗粒物亲和性和生物活性。（3）南海（SCS）北部陆坡海域秋季（2014年10月）、夏季（2015年6月）和春季（2017年3月）水柱中²¹⁰Po、²¹⁰Pb和²³⁴Th的活度分布表明南海北部水柱真光层存在明显的²¹⁰Po-²¹⁰Pb和²³⁴Th-²³⁸U活度不平衡。基于²³⁴Th法（春季10.7±11.1mmol/m²/d,n=7）和基于²¹⁰Po法估算的POC输出通量（春季4.6±1.9 mmol/m²/d,n=8）之间存在比较明显的差异,可能与两种核素本身的地球化学行为以及所示踪过程的时间尺度有关。利用²¹⁰Po示踪法时,基于Eppley模型估算的POC输出通量（年平均6.5±2.7 mmol/m²/d,n=16）高于基于Buesseler模型估算的POC输出通量（年平均4.0±2.4 mmol/m²/d,n=17）。南海北部陆坡海区POC输出通量（mmol/m²/d）的大小顺序为秋季>春季>夏季（Eppley法估算结果:8.8±2.7>6.3±2.2>4.9±2.0;Buesseler法估算结果:4.8±3.5>4.6±1.9>2.4±1.0）,这反映生物碳泵过程存在显著的季节变化。²¹⁰Po-²¹⁰Pb和²³⁴Th-²³⁸U双示踪法估算得到南海北部陆坡海区真光层POC输出通量的全年变化范围为1.0-31.2 mmol/m²/d,该结果与其他技术手段（如沉积物捕集器法）获得的POC输出通量结果比较接近。结合文献中报道的初级生产力数据,本文估算出南海真光层生物碳泵效率（f值）为12.5-17.7%。此外,本文发现白天水柱450 m层颗粒态²¹⁰Po活度浓度异常升高与中层鱼的昼夜垂直迁移过程有关,这表明颗粒态²¹⁰Po在示踪中层生物的昼夜垂直迁移过程带来的碳通量方面具有潜在价值。