Các yếu tố ảnh hưởng đến dòng lắng đọng khí quyển của Pb ổn định, 210Pb và 7Be vào Vịnh Chesapeake

Journal of Atmospheric Chemistry - Tập 36 - Trang 65-79 - 2000
Guebuem Kim1, N. Hussain1, J. R. Scudlark1, T. M. Church1
1Graduate College of Marine Studies, University of Delaware, Newark, U.S.A.

Tóm tắt

Flux lắng đọng khí quyển của 7Be và 210Pb (khối lượng) và Pb ổn định (ướt) đã được đo đồng thời trong một năm (từ tháng 9 năm 1995 đến tháng 8 năm 1996) tại Stillpond, Maryland, ở bờ đông trên của Vịnh Chesapeake. Tổng flux lắng đọng (khối lượng) hàng năm của 210Pb và 7Be lần lượt là 0.78 và 13 dpm cm-2, và kết quả này phù hợp tốt với các kết quả đã được báo cáo trước đó ở các địa điểm gần đó như Norfolk, VA và Lewes, DE. Flux lắng đọng ướt của Pb ổn định (58 ng cm-2 yr-1) cũng tương tự như giá trị đo được tại các địa điểm khác ở Chesapeake trong giai đoạn 1990–1991 (55 ng cm-2 yr-1, cho cả Wye và Elms, Maryland). Điều này cho thấy đã đạt được một flux Pb ổn định kể từ khi việc sử dụng xăng không chì trở nên bắt buộc. Nồng độ của 7Be, 210Pb và ở một mức độ thấp hơn là Pb ổn định đã bị điều chỉnh theo hàm mũ bởi lượng mưa, dựa trên các biểu đồ nồng độ so với lượng mưa. Do sự phong phú cao hơn của 210Pb trong tầng đối lưu thấp, hiệu ứng pha loãng lớn nhất xảy ra ở 210Pb (tức là, chủ yếu được điều khiển bởi các quá trình thu gom bên dưới đám mây), do đó mức tăng dòng lắng đọng của nó không đáng kể khi lượng mưa tăng. Sự tương quan tốt giữa lượng mưa và tổng flux lắng đọng của 7Be và Pb ổn định, vốn được làm giàu hơn trong tầng đối lưu trên, cho thấy lượng mưa là yếu tố quan trọng trong việc điều chỉnh các flux này (tức là, được điều khiển bởi cả quá trình thu gom bên dưới đám mây và quá trình ngưng tụ trong đám mây). Dựa trên các biểu đồ 7Be so với 210Pb, có vẻ như 7Be, so với 210Pb, bị thu gom kém hiệu quả hơn bởi tuyết rơi. Kết quả của chúng tôi cho thấy ngoài lượng mưa, vận chuyển khối khí biển hoặc tuyết rơi có thể là các yếu tố quan trọng trong việc điều chỉnh sự biến động theo mùa của flux lắng đọng của các kim loại vi lượng ở các khu vực ven biển.

Từ khóa

#flux lắng đọng khí quyển #Pb ổn định #210Pb #7Be #Vịnh Chesapeake #môi trường ven biển

Tài liệu tham khảo

Arimoto, R. and Duce, R. A., 1986: Dry deposition models and the air/sea exchange of trace elements, J. Geophys. Res. 91, 2787-2792. Baskaran, M., 1995: A search for the seasonal variability on the depositional fluxes of 7Be and 210Pb, J. Geophys. Res. 100, 2833-2840. Baskaran, M., Coleman, C. H., and Santschi, P. H., 1993: Atmospheric depositional fluxes of 7Be and 210Pb at Galveston and College Station, Texas, J. Geophys. Res. 98, 20555-20571. Bleichrodt, J. F. and Van Abkoude, E. R., 1963: On the deposition of cosmic-ray-produced beryllium 7, J. Geophys. Res. 68, 5283-5288. Chester, R., 1990: Marine Geochemistry, Academic Division of Unwin Hyman Ltd., p. 698. Church, T.M., Veron, A., Patterson, C. C., Settle, D., Erel, Y., Maring, H. R., and Flegal, A. R., 1990: Trace elements in the North Atlantic troposphere: shipboard results of precipitation and aerosols, Global Biogeochemical Cycles 4, 431-443. Church, T. M., Veron, A., Patterson, C., and Settle, D., 1992: Trace metal scavenging from the North Atlantic Troposphere, in S. E. Schwartz and W. G. M. Slinn (eds), Precipitation Scavenging and Atmosphere-Surface Exchange, Vol. 1, Hemisphere Publishing Corp., pp. 433-446. Dibb, J. E., 1989: Atmospheric deposition of Beryllium 7 in the Chesapeake Bay Region, J. Geophys. Res. 94, 2261-2265. Dutkiewicz, V. A. and Husain, L., 1985: Stratospheric and tropospheric components of 7Be in surface air, J. Geophys. Res. 90, 5783-5788. Graustein, W. C. and Turekian, K. K., 1996: 7Be and 210Pb indicate an upper troposphere source for elevated ozone in the summertime subtropical free troposphere of the eastern North Atlantic, Geophys. Res. Lett. 23, 539-542. Hartman, M. C., 1987: The total deposition of Pb, Cd, Zn, and 210Pb and atmospheric transport to the western Atlantic using 222Rn and air mass trajectory analysis, MSc Thesis, University of Delaware, p. 123. Hussain, N., Church, T. M., Veron, A. J., and Larson, R. E., 1998: Radon daughter disequilibria and lead systematics in the western North Atlantic, J. Geophys. Res., 103, 16059-16071. Kim, G., 1998: Atmospheric inputs and upper ocean biogeochemistry of trace elements and radionuclide tracers in the Atlantic, PhD Thesis, University of Delaware, p. 214. Kim, G., Hussain, N., and Church, T. M., 1999a: Excess 210Po in the coastal atmosphere, Tellus B, in press. Kim, G., Scudlark, J., and Church, T. M., 1999b: Atmospheric wet deposition of trace elements to Chesapeake and Delaware Bays, Atmospheric Environment, in press. Koch, D. M. and Mann, M. E., 1996: Spatial and temporal variability of 7Be surface concentrations, Tellus 48B, 387-396. Lal, D., Malhotra, P. K., and Peters, B., 1958: On the production of radioisotopes in the atmosphere by cosmic radiation and their application to meteorology, J. Atmos. Terr. Phys. 12, 306-328. Peirson, D. H., 1963: Beryllium 7 in air and rain, J. Geophys. Res. 68, 3831-3832. Scudlark, J. R., Church, T. M., Conko, K. M., and Moore, S. M., 1992: A method for the automated collection, proper handling and accurate analysis of trace metals in precipitation, U.S. Forest Service Report NC-150, Symposium Proceedings, Philadelphia, PA, 8 October 1991, pp. 57-71. Scudlark, J. R., Conko, K. M., and Church, T. M., 1994: Atmospheric wet deposition of trace elements to Chesapeake Bay: CBAD study year 1 results, Atmospheric Environment 28, 1487-1498. Settle, D. M., Patterson, C. C., Turekian, K. K., and Cochran, J. K., 1982: Lead precipitation fluxes at tropical oceanic sites determined from 210Pb measurements, J. Geophys. Res. 87, 1239-1245. Todd, J. F., Wong, G.T.F., Olsen, C.R., and Larsen, I. L., 1989: Atmospheric depositional characteristics of Beryllium 7 and Lead 210 along the southeastern Virginia Coast, J. Geophys. Res. 94, 11106-11116. Tramontano, J.M., Scudlark, J. R., and Church, T. M., 1987: A method for the collection, handling and analysis of trace metals in precipitation, Envir. Sci. Technol. 21, 749-753. Turekian, K. K., Benninger, L. K., and Dion, E. P., 1983: 7Be and 210Pb total deposition fluxes at New Haven, Connecticut and at Bermuda, J. Geophys. Res. 88, 5411-5415. Turekian, K. K., Graustein, W. C., and Cochran, J. K., 1989: Lead-210 in the SEAREX program: an aerosol tracer across the Pacific, in J. P. Riley, R. Chester, and R. Duce (eds), Chemical Oceanography, Vol. 10, pp. 51-81. Walton, A. and Fried, R. E., 1962: The deposition of beryllium 7 and phosphorus 32 in precipitation at north temperate latitudes, J. Geophys. Res. 67, 5335-5340. Wu, Z. Y., Han, M., Lin, Z. C., and Ondov, J. M., 1994: Chesapeake Bay atmospheric deposition study, Year 1: sources and dry deposition of selected elements in aerosol particles, Atmos. Environ. 28, 1471-1486.