灰霾天气影响下大气沉降特征及对渤黄海浮游植物生长的影响

Atmospheric deposition can provide nutrients and trace elements, and thereby affect primary production in the upper ocean. Related topics have become the research hotspots of various international scientific programs. In recent years, with frequent haze events occurred in China, the atmospheric deposition and its ecological effect on marine ecosystems have become a new topic in the area of atmospheric deposition over the ocean. The project aims to study 1) the chemical composition of atmospheric deposition, particle size distribution, and dry and wet deposition flux of aerosols in the haze weather condition, through making a comparison between historical data analysis and field observations in the Bohai Sea and Yellow Sea; 2) the comparative effect of haze particles and river waters on the biological efficiency of nutrients, growth and community structure of phytoplankton, through carrying out onboard microcosm experiments in the Bohai Sea; 3) the comparative effect of haze particles on specific growth rate, size structure and cellular C/Chla of phytoplankton in the surface and subsurface seawater, through carrying out onboard microcosm experiments in the Yellow Sea. The research would illustrate the characteristics of atmospheric deposition and its effect on primary production in the coastal oceans of China under the unique haze weather.

大气沉降为上层海洋提供营养物质和微量元素，进而影响初级生产过程，相关问题已成为多个国际科学计划交叉研究的热点。近年来，我国灰霾天气频发，在此背景下的大气沉降及其生态影响，构成了海洋大气沉降研究的新课题。本项目以渤黄海为研究海区，将历史资料分析与现场观测相结合，研究灰霾天气影响下大气沉降化学组分、颗粒物粒径谱分布与干、湿沉降通量特征；在渤海实施灰霾与河水样品添加的系列船基围隔培养实验，对比研究大气沉降物质与河流入海物质的生物利用效率，及其对浮游植物生长与优势种群变化的影响；在黄海实施不同灰霾样品添加的系列船基围隔培养实验，对比研究大气沉降物质对表层与次表层水体初级生产过程的影响，量化大气沉降对浮游植物比生长速率、粒级结构及细胞中C/Chla的影响。研究成果将以我国现阶段独特的灰霾天气为背景，阐述大气沉降特征及其对海洋初级生产过程的影响，提升我国在该领域的国际学术影响力。

近年来，我国空气污染的类型发生了明显的转变，以细颗粒为主要成分的空气污染问题将是我国现阶段及未来一段时期内的主要大气环境问题。本项目在此背景下，充分利用国家自然科学基金委组织的渤黄海共享航次，以现场观测和围隔培养实验为主要手段，研究了不同天气条件下大气气溶胶化学组分及其沉降通量，探究了浮游植物对大气沉降和河流输入的响应，以及不同水层浮游植物对大气沉降响应的异同。积极参与国内外学术交流，完成了项目既定的人才培养和成果发表的要求。本项目推动了人为污染物主导的大气沉降的海洋生态效应方面的研究，提高了我国在该领域的国内外影响力。取得的主要代表性成果如下：.1. 亮点成果.（1）发现低浓度灰霾颗粒（0.03 - 0.6 mg/L）主要表现为对浮游植物生长的促进作用，高浓度灰霾颗粒（2 mg/L）可抑制浮游植物生长。借助大气-海洋模型结果分析，指出灰霾颗粒在中国近海及邻近大洋表层海水中的浓度不高于0.06 mg/L，因此现实条件下趋向于促进浮游植物的生长。.（2）大气沉降对表层和次表层浮游植物的影响主要与背景营养盐水平密切相关。在黄海中部贫营养水体中，大气沉降提供的N能够显著促进浮游植物的生长，并使粒级结构向大粒径转移，从而降低C/Chl-a比值；在渤海和黄海近岸的富营养水体中，大气沉降的影响存在滞后效应，当水体中营养盐消耗完毕后，逐渐与对照组产生差别，呈现出促进效应。.（3）开始关注露水这种春秋季节频繁发生的天气现象，并研究了其对大气沉降和大气污染物的影响。建立了露水采集和资料分析系列方法，发现青岛地区露水中总离子浓度比雨水高约1个数量级，表明露水具有较高的大气污染物去除效率，在大气沉降中不可忽视，也可能是海洋N营养盐的一个重要来源。.2. 学术交流、成果发表及人才培养.（1）参加国内外相关领域的学术会议，共计20余人次；.（2）发表论文12篇，其中SCI论文10篇，中文核心期刊论文2篇；.（3）培养博士后1名，博士研究生3名，硕士研究生4名。