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为探究7Be 在北大西洋副极地海域上层海洋的循环情况，研究人员利用 GEOVIDE 巡航测量数据，构建不同稳态模型。结果发现7Be 在不同站点循环机制有差异，且可逆交换影响其海洋循环。这为7Be 示踪应用提供重要依据。
在广阔的海洋世界里，各种元素的循环如同一场神秘的舞蹈，时刻影响着海洋生态系统的平衡和全球气候的变化。铍 - 7（7Be）作为一种短寿命的宇宙成因放射性核素，一直以来都是科学家们研究海洋过程的重要 “小帮手”。它就像一个小小的 “探测器”，被用于追踪大气物质在海洋表面的沉积，以及探究上层海洋的物理过程。
然而，以往的研究在利用7Be 作为示踪剂时，常常存在一些 “小漏洞”。一方面，通常假设海洋中颗粒态7Be 的比例微不足道；另一方面，也忽视了海水中颗粒态和溶解态7Be 之间的相互作用。但实际上，在不同的海洋环境中，这些假设可能并不成立。比如在一些颗粒物质较多的海域，7Be 与颗粒的相互作用可能对其在海洋中的分布和循环产生重要影响。而之前关于7Be 化学清除作用的研究，要么依赖于沉积物捕获器的测量（但时间上与总放射性核素测量不同步），要么是在实验室模拟环境下进行的，缺乏在开阔海洋中同时测量总7Be、颗粒态7Be 和悬浮颗粒物浓度的研究。这就好比拼图缺少了关键的几块，使得我们对7Be 在海洋中循环的认识并不完整。
为了填补这些知识空白，来自国外的研究人员（Paul Lerner、Mélanie Grenier 等）开展了一项针对北大西洋副极地海域7Be 循环的研究。他们的研究成果发表在《Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers》上。通过这项研究，研究人员试图揭开7Be 在北大西洋副极地海域上层海洋循环的神秘面纱，弄清楚海洋表面沉积的7Be 最终去向何方，可逆交换在7Be 于溶解态和颗粒态之间分配过程中起到多大作用，以及如何更准确地将7Be 用作大气沉积的示踪剂。
研究人员在研究过程中运用了多种关键技术方法。他们首先收集了 GEOVIDE 巡航（GEOTRACES GA01）在北大西洋副极地海域两个站点（站 51/60 和站 69）的总7Be 和颗粒态7Be 活动测量数据。然后，构建了 1 维（垂直）稳态模型来描述溶解态和颗粒态7Be 的循环，通过将模型与测量数据拟合，估算出模型的速率参数。同时，研究人员还使用了多种不同版本的模型，并结合站点的颗粒成分数据，来测试颗粒清除对7Be 循环的重要性。
研究结果
- 模型拟合效果：研究人员构建了五个不同版本的模型，通过根均方误差（RMSE）和偏差这两个指标来评估模型模拟的7Betot,p活动与实际测量值的拟合程度。结果发现，最完整的模型（包括垂直平流、垂直扩散、重力沉降、放射性衰变、大气沉积以及溶解态7Be（7Bed）和颗粒态7Be（7Bep）之间的可逆交换）能够在测量不确定度（±1 标准差）范围内重现两个站点的测量7Be 活动。
- 不同站点的7Be 循环差异：在东格陵兰 - 伊尔明厄洋流区域的站 51/60，不考虑吸附和 / 或解吸的模型仍然能够重现测量活动；而在拉布拉多海南部的站 69，忽略可逆交换或解吸的模型与数据拟合较差。这表明站 51/60 的7Bed可能完全由表面沉积提供，而站 69 的7Bed至少部分来自颗粒态7Be 的溶解释放。两个站点都存在次表层7Bep最大值，但站 69 似乎需要颗粒与溶液之间的7Be 通量来解释，而站 51/60 则不需要。
- 7Be 的去除途径：在两个站点，大部分沉积在海洋表面的总7Be 是通过放射性衰变去除的，最多只有 5% 是通过7Bep的沉降去除。这说明在将总7Be 用作大气沉积示踪剂时，可逆交换的影响可以忽略不计；但在将7Bed用作沉积示踪剂时，可逆交换的影响则不可忽视，忽略它可能会导致高达 40% 的偏差。
- 稳态假设的影响：稳态假设对关于7Be 固 - 液交换的研究结果没有影响，但在从水柱总7Be（7Betot）存量推导大气7Betot沉积通量时，会导致显著偏差。
研究结论和讨论
通过对不同模型的拟合和分析，研究人员发现可逆交换在某些位置对7Be 的海洋循环有着显著影响。这一结论提醒科学家们，在使用7Bed作为海洋示踪剂时，不能一概而论地忽略可逆交换的作用。这不仅为深入理解7Be 在海洋中的循环过程提供了关键信息，也为后续更准确地利用7Be 作为示踪剂研究大气沉积和海洋垂直输送等过程奠定了基础。同时，研究中发现的稳态假设在推导大气沉积通量时存在偏差的问题，也为相关研究敲响了警钟，促使科学家们在今后的研究中更加谨慎地选择和运用假设条件，以获得更准确可靠的研究结果。总之，这项研究为海洋元素循环的研究打开了新的视角，对推动海洋科学的发展具有重要意义。
