本成果是在霍英東教育基金會(huì)青年教師基金資助下進(jìn)行的?！?dú)庀嗷プ饔妙I(lǐng)域的生物地球化學(xué)研究工作結(jié)果（項(xiàng)目名稱：“大氣沉降物對海洋初級生產(chǎn)力的作用”）。本研究著重進(jìn)行了大氣沉降物的化學(xué)與礦物學(xué)成分的觀測，由此分析大氣中天然及污染物質(zhì)的濃度變化，估算其向西北太平洋的輸送通量，并結(jié)合現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)生態(tài)系統(tǒng)模擬了氣源物質(zhì)對海洋上層初級生產(chǎn)力的控制作用。本研究首次將大氣對營養(yǎng)物質(zhì)的輸送與寡營養(yǎng)地區(qū)的赤潮事件（發(fā)生頻率）聯(lián)系了起來，這一新的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)已引起國際同行的關(guān)注。本研究還進(jìn)行了大氣中碳酸鹽與氨對酸雨的緩沖機(jī)制之野外觀測與實(shí)驗(yàn)室模擬。這些成果的主要內(nèi)容可以概括為：
1．在黃海北部建立了兩個(gè)岸基采樣站，研究了黃海上空濕沉降（雨、雪）中營養(yǎng)鹽（ NO3-， NO2-，NH4+，PO43-，SiO2）和硫的濃度，由此估算了營養(yǎng)要素通過降水向西北黃海的沉降通量。研究發(fā)現(xiàn)：化學(xué)物質(zhì)和氣團(tuán)的來源與途徑不同，濕沉降中營養(yǎng)鹽和硫的濃度會(huì)變化1～2個(gè)數(shù)量級，冬季降水量少，元素濃度高；反之，在降水充沛的夏季元素含量低。與開闊海區(qū)相比，降水中營養(yǎng)鹽的濃度相當(dāng)高，其大小與歐洲和北美的沿岸海域相當(dāng)。研究表明，海鹽的貢獻(xiàn)很小，就常量元素而言，海洋氣溶膠的貢獻(xiàn)＜10％，北黃海濕沉降中 90％以上來自陸源，可能與天然和人文過程均有關(guān)。在此基礎(chǔ)上，對營養(yǎng)物質(zhì)通過大氣降水與河流向黃海的輸送進(jìn)行了對比，發(fā)現(xiàn)大氣降水對該地區(qū)營養(yǎng)元素的質(zhì)量平衡較河流更為重要，大氣降水對該地區(qū)海洋初級生產(chǎn)力可能有相當(dāng)影響。
2．在上述工作的基礎(chǔ)上，通過對海水中營養(yǎng)鹽水平低（寡營養(yǎng)）的西北太平洋沿岸地區(qū)（例如黃海）赤潮發(fā)生頻率與大氣沉降物中營養(yǎng)鹽濃度之間的數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)兩者之間存在著相當(dāng)明顯的正相關(guān)性。對這一發(fā)現(xiàn)的解釋是：北黃海海域營養(yǎng)鹽濃度很低，而通過陸地徑流向黃海特別是北黃海的輸送又極其有限，這樣大氣降水對該地區(qū)營養(yǎng)元素的質(zhì)量平衡就相當(dāng)重要，特別在上升流很弱的海域更是如此。大氣降水會(huì)導(dǎo)致該地區(qū)表層海水的營養(yǎng)鹽升高，從而誘發(fā)赤潮。從總體上講，大氣輸入的營養(yǎng)鹽對海水中的營養(yǎng)鹽濃度貢獻(xiàn)小于10％，但大氣降水會(huì)導(dǎo)致該地區(qū)表層海水的短時(shí)富營養(yǎng)化，這種情形在上升流弱、陸地徑流影響小的海域當(dāng)有一定的普遍性。
3．通過野外觀測和實(shí)驗(yàn)室模擬，認(rèn)識到氣溶膠中的碳酸鹽和氨對酸雨的緩沖作用。在現(xiàn)場觀測中發(fā)現(xiàn)，在中國北方的近岸地區(qū)酸雨的頻率通?？蛇_(dá)70％，但在春季風(fēng)沙盛行期間降水的pH可高達(dá)6～7，同時(shí)伴隨著降水中很高的鈣離子濃度和碳酸鹽堿度。由此推論并經(jīng)實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)驗(yàn)證實(shí)，在這一地區(qū)，春季大氣中高濃度的鈣離子和碳酸鹽是導(dǎo)致降雨的pH上升的主要原因，而且碳酸鹽比氨能更為有效地抑制酸雨的出現(xiàn)。
無疑，這些成果揭示了大氣輸送的化學(xué)物質(zhì)，對西北太平洋海域上層的海洋初級生產(chǎn)過程，具有較河流更為重要的作用，在一定的條件下，大氣濕沉降中的營養(yǎng)鹽濃度與這一寡營養(yǎng)海區(qū)赤潮的發(fā)生頻率直接相關(guān)，這一學(xué)術(shù)觀點(diǎn)對研究黃、渤海及類似海區(qū)的海洋生態(tài)環(huán)境具有重要的學(xué)術(shù)和實(shí)踐意義。
此項(xiàng)成果由10余篇研究論文組成，被《SCI》收錄10篇。有關(guān)論文發(fā)表后，引起了國際同行的重視和高度評價(jià)。此項(xiàng)研究成果于1995年獲國家教委科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。
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