西北冰洋和东西伯利亚海海水18O、226Ra、228Ra的分布及其应用

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海水氧同位素组成(δ18O)、天然放射性核素226Ra和228Ra已被广泛应用于北冰洋水团来源构成和水体运动的示踪研究,同时,镭同位素还可以用来示踪部分金属元素和营养物质的沉积物释放。2016年夏季中国第7次北极科学考察航次及中俄北极联合科考航次期间,于西北冰洋(楚科奇陆架、加拿大海盆)和东西伯利亚海获得708份海水δ18O数据和96份海水镭同位素数据。借助三端元的盐度和δ18O质量平衡模型,计算出西北冰洋、东西伯利亚海的河水和海冰融化水份额。1.西北冰洋及东西伯利亚海淡水组分的分布特征。楚科奇陆架区的河水份额比东西伯利亚陆架来得低,河水分布的差异与陆架区不同河流的径流量大小有关。楚科奇陆架的河水组分主要来自流量较小的育空河和阿拉德河,东西伯利亚海较高的河水组分主要来自当地流量较大河流(印第吉卡河、科雷马河),以及莱纳河河水经德米特里-拉普捷夫海峡的输入。楚科奇陆架大多数站位呈海冰净融化的状态(即fSIM>0),在海冰边缘出现的fSIM高值可能与两个因素有关:一是当地海冰融化;二是太平洋入流将白令海和楚科奇海南部海域较早融化的海冰融化水往北输送并在冰边缘区累积。东西伯利亚海大多数站位表现为海冰净生成的状态(即fSIM<0),反映了冬季残留盐卤水的影响,这种影响在近底层尤为强烈。2.西北冰洋及东西伯利亚海镭同位素的分布特征。加拿大海盆与陆架区表层水体的226Ra比活度在误差范围内没有显著差异,但228Ra比活度在海盆区明显较低,反映了水体输运和停留过程中228Ra放射性衰变的影响。楚科奇陆架区226Ra、228Ra 比活度的垂直分布表现出随深度增加而增加的趋势,底层水体较高的226Ra、228Ra反映了沉积物钍同位素衰变产生的镭同位素向上覆水体的补充。3.加拿大海盆的河水来源。基于河水质量平衡,计算得到加拿大海盆75 m以浅的河水由楚科奇陆架输送的占18.6±16.5%,由东西伯利亚陆架输送的占81.4±39.8%;对于加拿大海盆75-200 m上盐跃层中的河水,楚科奇陆架输送的河水组分占72.4±17.2%,东西伯利亚陆架输送的占27.7±36.6%。4.加拿大海盆河水组分的停留时间。根据西北冰洋和东西伯利亚陆架228Ra/226Ra)A.R.和河水份额的关系,计算得到河水从楚科奇陆架和东西伯利亚陆架运移至加拿大海盆的时间平均为14.4±3.8 a。5.楚科奇陆架镭同位素的沉积物释放。用箱式模型和混合模型计算出的沉积物 226Ra 释放通量分别为 15.0±7.4 Bq/m2/a 和 19.1±8.9 Bq/m2/a、228Ra 释放通量分别为22.8±17.5 Bq/m2/a和22.9±13.3 Bq/m2/a,两种方法计算出来的沉积物226Ra、228Ra释放通量十分一致。楚科奇陆架226Ra释放通量主要受沉积物中230Th空间变化的影响,楚科奇陆架228Ra释放通量呈南部区域低于北部区域的特征,主要受控于陆架南、北部区域沉积物组成和粒径的差异。
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