海洋作为全球最大的碳库，在全球碳循环过程中的重要性毋庸置疑。海洋中碳的存在形态大体可以分为无机碳与有机碳，又以无机碳中的溶解无机碳(Dissolved Inorganic Carbon，DIC)占绝大多数，可占海水中总碳含量的95%以上(宋金明等，2004)。海洋无机碳循环体系中，开放大洋因其面积广阔成为主力，而陆架边缘海生物地球化学过程活跃，作用亦不可忽视，两者之间有着显著的性质差异，往往依靠陆架边界流进行物质与能量的交换(Wollast，1998)。我国东海陆架区(East China Sea Shelf)作为全球面积最宽广、生物生产最旺盛的陆架区之一，其无机碳体系在受到西侧黄河、长江、钱塘江等陆源径流输入影响的同时，也受到东侧黑潮海流的强烈影响(Wong et al，2000; Hung et al，2003)。

作为北太平洋西边界流，黑潮起源于菲律宾以东海域，北上流经台湾岛东岸后，沿陆架边缘流向东北，至九州岛西南向东经吐噶喇海峡进入日本以南海域，后于141°E，35°N附近作为黑潮延伸体汇入北太平洋暖流(刘在科，2007; 马超，2009)。在台湾东北，黑潮通过表层水涡旋、入侵与表层以下水体上涌等形式进入东海陆架区，使陆架水得以与西北太平洋水体进行物质、能量交换(Chen et al，1995; Hsueh，2000; Wong et al，2000)，并对东海陆架区的无机碳格局产生影响(Chen et al，1999; Wong et al，2000)。

虽然自1893年起即有日本学者通过漂流瓶对日本东、南部黑潮进行研究(管秉贤，1978)，20世纪中期起又有“黑潮及其临近水域合作调查”、“中日黑潮合作调查”、“黑潮边缘交换过程”等众多研究聚焦黑潮与其毗邻陆架海域间的水交换与物质输运过程(管秉贤，1979a，1979b，1983; Wong et al，2000; 陈荣发，2000; 刘在科，2007)，但迄今为止大多研究仍集中于物理海洋领域，对黑潮主流径海区及其与毗邻陆架海域间无机碳分布、交换过程涉及甚少。Chou等(2007)与Sheu等(2009)调查研究了由南海、西菲律宾海经台湾以东黑潮流径西侧至台湾东北海域的DIC分布与输送，认为南海高CO₂(T)(游离CO₂，为H₂CO₃与溶解CO₂的通称)含量的次表层水汇入黑潮中层水西侧，并通过黑潮水流的输送，降低东海陆架区的碳汇能力。然而鲜少有研究分析、对比台湾以东黑潮主流径海区以及毗邻东海陆架海区的无机碳垂直、水平分布特征与影响因素。

本文基于2014年春季(5—6月)对台湾以东黑潮主流径以及东海陆架海区的调查，研究了该区域海水中pH值、总碱度(Total Alkalinity，TAlk)与溶解无机碳(DIC)等无机碳参数的垂直、水平分布特征及影响因素，初步评估了黑潮对东海陆架无机碳交换的影响，可为阐明黑潮对东中国海生态环境影响提供依据。

2014年5月18日—6月13日随“科学一号2014年东海春季调查航次”对台湾以东黑潮主流径及100m等深线内东海陆架区大部共67个站位进行考察。站位分布如图 1所示。调查项目包括温度(Temperature)、盐度(Salinity)、密度(σ_t)、pH、总碱度(TAlk)、溶解无机碳(DIC)、总悬浮颗粒物(TSM)、叶绿素a(Chl a)等。

图 1 2014春季调查站位与水团分布示意图 Fig. 1 Stations and water types in study area in spring 2014 绿色部分代表中国近岸水，黄色部分代表台湾暖流水，紫色部分代表陆架垂直混合区，蓝色部分代表黑潮上升流，粉色部分代表黑潮主流径

图选项

水体温度、盐度、密度(σ_t)由SBE 911 - Plus CTD进行现场测量，位温(位势温度，Tpot-0)与位密(σ_θ)(即将水样从某一深度以绝热方式提升到海面时所具有的温度与密度)由Matlab软件计算得到。各层水样由CTD控制的Niskin采水器采集。未过滤水样以Thermo Orion 5-star pH计(相对精度: ±0.001，分辨率:0.001)配置雷磁E-201-D电极(所用仪器精度条件下，测量精度达0.001)在25 ℃下进行测定，使用总氢离子浓度标度，每24h左右以三羟甲基氨基甲烷(Tris，pH=8.089，S=35)和二氨基吡啶-盐酸标准缓冲溶液(pH=6.786，S=35)对电极进行校正，精度可达±0.002 pH单位。另取未过滤水样于125mL磨口玻璃瓶中(经实测验证，在密封良好的情况下，该容器在短期内对碱度的测定无影响)，加入1—2滴饱和HgCl₂溶液固定保存，以备实验室测定TAlk。以Whatman GF/F 0.7μm孔径滤膜(450 ℃下预先灼烧4h并称量恒重)过滤600—5000 mL水样，滤膜保存于–20 ℃以备实验室测定TSM。以0.45μm孔径醋酸纤维滤膜加10g/L MgCO₃悬浊液后过滤200—500mL水样，滤膜对折后以铝箔包好，保存于–20 ℃以备实验室测定Chl a。

实验室TAlk测定按照Dickson等(2007)设计的开放单元滴定法(Open-cell Titration)进行。水样在精确称重(±0.01g)后恒温至25.0 ℃，以预先标定并测定密度的盐酸溶液在Metrohm 905 Titrando自动滴定仪操作下进行滴定。取pH=3.0—3.5范围内加酸体积与相应pH数据以gran作图法算得TAlk。测定结果以Dickson教授的标准海水(BATCH #134)进行校准，测量精密度约为0.001(±2μmol/kg)，精确度约0.0025(±5μmol/kg)。

TSM由烘干后膜重与空膜重之差除以滤水体积求得。Chl a样品加入10.00mL N，N-二甲基甲酰胺(DMF)萃取剂避光放置0.5h以上，以F-4600型荧光分光光度计采用常规荧光法测定。DIC利用CO₂Sys EXCEL Macro程序(Lewis et al，1998)由温度、盐度、pH与TAlk等参数计算得到。计算中，海水CO₂解离常数K₁、K₂采用Mehrbach等(1973)提出并由Dickson等(1987)修正的方法计算。

黑潮主流径以高盐(>34)为特征，在温盐关系图(图 2)中呈右侧反S形分布，同一断面各站水文特征相似。黑潮水体垂向又可细分为四层: 黑潮表层水(Kuroshio Surface Water，KSW)、黑潮次表层热带水(Kuroshio Tropical Water，KTW)、黑潮中层水(Kuroshio Intermediate Water，KIW)、黑潮深层水(Kuroshio Deep Water，KDW)，各层水体分割界面位于温盐变化梯度最大的30—50m、300—400m以及800—1000m水深。黑潮各层水体温盐特征有所不同。本次调查中黑潮主流径(TW1、TW2断面)各水层水文特征随纬度变化幅度小，分布如表 1所示。黑潮各水层温度由表至深逐渐降低，在1000m以深的深层水中区域恒定。黑潮各水层盐度在次表层热带水中达到最高(平均值约34.73)，而在其下的中层水中达到最低(平均值约34.33)。TW0-1站位处于台湾东北部黑潮上升流核心区域，受热带水与中层水涌升影响，该站位温度、盐度、密度(σ_t)分布均有别于黑潮主流径的TW1、TW2断面站位(表 2)，温度、盐度低于同深度黑潮主流径海区，而密度大于同深度黑潮主流径海区。

图 2 调查海域各断面温盐-位密图 Fig. 2 T-S diagram for waters of different transects in study area 灰色弧线为位密等值线，右侧黄线代表黑潮特征T-S曲线

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东海陆架区同时受陆源淡水输入以及外海台湾暖流高温高盐水的影响，显示出较大的温度、盐度变化范围(图 2)。内陆架站位为中国近岸水(China Coastal Water，CCW)。受低温、低盐淡水输入的影响，CCW区表层温度低于外陆架海区，盐度低于33。随着水深增加，CCW盐度升高，温度略有下降; 一些CCW区沿岸站位10—30m次表层出现温度最小值与盐度跃层，体现出高温高盐外海水的近岸顶升(倪婷婷等，2014)。外陆架站位普遍受台湾暖流(Taiwan Current Warm Water，TCWW)影响，表层温度较高，盐度大于33。TCWW垂向盐度变化远小于CCW，而在50—80m间有明显温跃层，水温在水深80m左右达到最小。根据研究(王兆毅，2012)，这种现象是由于TCWW上层来自较暖的台湾海峡水流，下层来自较冷的黑潮水向岸入侵。DH9-3、DH6-3站位处于60m等深线附近地形变化处，温度、盐度垂向分布均一，为陆架垂直混合剧烈的区域，呈现出台湾海峡水流的温盐特征，暂时标记为陆架垂直混合水(Shelf Vertical Mixed Water，SVMW)中心。DH9-6站位则受临近TW0-1黑潮上升流(Kuroshio Upwelling Water，KUW)的影响，盐度较高，水温整体较低且无明显温跃层。

黑潮主流径各站位pH、TAlk、DIC三个无机碳参数垂直分布特征如图 3所示，所得结果与前人对周边海域的研究成果有可比性(Chen et al，1995; Chen et al，1999;Chou et al，2007; Sheu et al，2009)。黑潮主流径调查站位pH整体分布范围为7.544—8.204，平均值为7.922。总体而言，表层水pH最高，分布范围为8.076—8.204，平均值达8.168; 次表层热带水到中层水中pH随水深增加而急剧下降，分布范围为7.544—8.187，热带水与中层水中pH平均值分别为8.071与7.685; pH在800m水层达到最小值后，在深层水中相对均一又随水深增加略有回升，范围为7.544—7.741，平均值为7.607。

图 3 黑潮主流径无机碳参数垂直分布 Fig. 3 Vertical distributions of inorganic parameters in Kuroshio main stream

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黑潮主流径调查站位TAlk整体分布范围为2259.58—2451.63μmol/kg，平均值约为2321.8μmol/ kg。总体而言，黑潮表层水TAlk最低，0—30m水层中TAlk随水深增加而增加，分布范围在2259.58— 2312.83μmol/kg，平均值约为2285.0μmol/kg; 热带水中TAlk含量较为均一，随水深增加略有下降，分布范围为2275.95—2320.56μmol/kg，平均值约为2295.2μmol/kg; 中层水中，TAlk含量随水深增加而显著升高，分布范围为2290.52—2360.05μmol/kg，平均值约为2329.0μmol/kg; TAlk在黑潮深层水中垂直变化梯度最小，含量最高，分布范围在2373.01— 2451.63μmol/kg，平均值约为2406.4μmol/kg。

黑潮主流径各站位DIC分布范围在1867.63— 2451.34μmol/kg，平均值约为2078.1μmol/kg。黑潮表层水中DIC含量最低，从表层水至中层水中，DIC含量总体随水深增加而升高，分布范围为1867.63— 2280.90μmol/kg，黑潮表层水、热带水和中层水中DIC平均浓度分别约为1913.2、1980.2和2201.6μmol/kg; 黑潮深层水中DIC含量最高，分布相对均一，平均值约为2315.7μmol/kg。

处于上升流中心的TW0-1站位各无机碳参数分布趋势近似于临近的TW1断面各站位，但整体数值略有不同。在上升流的影响下，TW0-1站位底层(500m水深)水体中各无机碳参数与台湾以东黑潮主流径各站位中层水整体平均值相近，表层与次表层热带水中各无机碳参数平均值则有别于黑潮主流径各站位相应水层平均值，体现出其下方水层的影响。TW0-1站位各层水体中pH整体小于TW1、TW2断面各站位相应水深，分布范围在7.652—8.130，平均值为7.898，其表层水、热带水和中层水的pH平均值分别为7.987、7.894与7.652; TW0-1站位水体中的TAlk则与台湾以东黑潮主流径断面各站位相差不大，分

布范围在2276.73—2330.77μmol/kg，平均值约为2293.7μmol/kg，其表层水、热带水和中层水中TAlk含量平均值分别为2282.0、2293.4与2330.8μmol/kg; TW0-1站位各层水DIC整体大于TW1、TW2断面站位，总体分布范围为1934.94—2219.85μmol/kg，平均值约为2069.4μmol/kg，其表层水、热带水与中层水中DIC含量平均值分别约为2012.0、2073.1与2219.9μmol/kg。

海水中无机碳体系组成复杂，各参数的分布同时受到碳酸盐体系各分量浓度比值、生物利用、物理混合交换以及CaCO₃生成—溶解平衡等因素的影响。

根据海水中二氧化碳逸度fCO₂计算公式fCO₂= [K₂×(2–TAlk/DIC)²]/[K₀×K₁×(TAlk/DIC–1)](Chou et al，2009)，fCO₂与DIC/TAlk正相关，即DIC/TAlk比值可指示水体中溶解CO₂的含量，比值越高则说明水体中溶解的CO₂含量越高。黑潮主流径水体中DIC/TAlk分布趋势类似于DIC分布趋势(图 4)，黑潮表层水中DIC/TAlk比值最低，从表层水至中层水中，DIC/TAlk比值总体随水深增加而升高，又以中层水中变化幅度最大，多在800m水层出现DIC/TAlk最高值，黑潮深层水中DIC/TAlk比值相对均一，且随水深增加而略有回落。受上升流与较高DIC含量影响，TW0-1站位水体中DIC/TAlk比值整体亦大于TW1、TW2断面各站位。

图 4 黑潮主流径各站DIC/TAlk比值垂直分布 Fig. 4 Vertical distribution of DIC/TAlk ratio in Kuroshio mainstream

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在黑潮表层水中有着较低的DIC/TAlk比值、TAlk与DIC含量以及较高的pH值，DIC/TAlk比值随水深增加的上升趋势伴随着水体中pH的下降与DIC、TAlk含量的增加。由于黑潮表层水中浮游植物活动相对活跃(在图 5中表现为Chl a高值)，因此这一分布特征体现了浮游植物生产过程中吸收CO₂以及其中钙质生物生成CaCO₃壳体造成的影响。然而黑潮表层水中Chl a与各无机碳参数相关性并不十分强(图 5)，因此光合作用产物的原位分解再循环、呼吸作用以及海—气界面交换等过程也对表层水中CO₂浓度以及其余各无机碳参数分布产生了影响。此外，根据相关性分析，黑潮表层水中各无机碳参数与海水盐度相关性总体低于与海水温度的相关性，且其低盐端表现出的高pH、低TAlk、DIC含量以及DIC/TAlk比值与附近东海水体无机碳分布情况不符(图 6)，说明在黑潮0—30m水层中，东海陆架水输出导致的盐度下降对无机碳体系影响不大，较高的海温则有利于生物生长以及CO₂移除。

图 5 黑潮主流径无机碳参数与Chl a关系 Fig. 5 Relationships between inorganic parameters and Chl a in Kuroshio mainstream

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图 6 调查海域各无机碳参数平面分布 Fig. 6 Spatial distributions of inorganic carbon parameters in study area

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黑潮次表层热带水中，DIC/TAlk比值随水深增加的上升趋势同样伴随着水体中pH的下降与DIC含量的升高，而TAlk含量则相对均一，甚至略有下降。海水碳酸盐体系各分量中游离CO₂含量对pH、DIC值有影响，而对TAlk影响不大。由此可以判断，在黑潮热带水中，随水深增加游离CO₂含量增加，而HCO₃^–、CO₃^2–含量相对恒定。在100—150m水层中浮游植物活动逐渐减弱，至200m水深处，黑潮主流径各站位Chl a含量均低于检测限，各无机碳参数与Chl a相关性亦不十分强(图 5)，因此浮游植物生产对黑潮热带水(尤其150m以深部分)中各无机碳参数分布的影响已不显著。根据Sheu等(1996)研究，台湾东北黑潮水体100—500m中，溶解氧(Dissolved Oxygen，DO)含量随水深不断下降，因此，有机物分解是黑潮热带水中游离CO₂增加的主要来源。黑潮热带水中，pH、DIC以及DIC/TAlk比值与水体温度、盐度均有较为明显的相关性，这是因为在向低温低盐中层水的过渡过程中，水体中有机物不断降解生成游离CO₂，导致pH的下降以及DIC含量、DIC/TAlk比值的上升。此外，根据Chen等(1982)等研究，海水中有机物分解生成的酸性物质将导致TAlk略有下降，ΔTAlk: ΔDIC≈ –17:106，由此也解释了黑潮热带水中TAlk随水深增加的略微下降。

总体而言，黑潮中层水中DIC/TAlk比值随水深增加而明显升高，同时水体中pH明显下降，TAlk、DIC含量则明显上升。在相对均一的低盐中层水中，各无机碳参数与盐度相关性较弱，与温度相关性较为显著。在这一水层中，随着水深增加，水温降低，压力增大，CaCO₃表观溶度积常数K’_sp升高，CaCO₃开始溶解，因此TAlk迅速升高。而DIC/TAlk的升高趋势以及pH的下降趋势则说明，在这一水层中有机物仍被不断降解，生成的CO₂抵消了CaCO₃溶解过程中的消耗，根据文献与本次调查，黑潮水体中DO含量最小值出现在800—1000m水层(Sheu et al，1996)，也可以证实中层水中有机物的耗氧降解过程。

黑潮深层水中各参数分布均较为稳定均一。这一水层有着四个水层中最高的DIC/TAlk比值、TAlk与DIC含量以及最低的pH值。随水深增加，深层水中盐度回升，温度略有下降，无机碳参数中pH与TAlk、DIC略有升高，DIC/TAlk比值则略有下降。Sheu等(1996)与Chen等(2006)的调查研究指出，在台湾东北黑潮流域1000m以深水体中，DO浓度随水深增加而上升，由此可知在黑潮深层水中，有机物分解已基本完成，而CaCO₃的溶解是影响各无机碳参数分布的主要因素。

位于上升流区的TW0-1站位各无机碳参数分布整体趋势类似于台湾以东的TW1、TW2断面各站位，影响因素也相近。与TW1、TW2两断面站位相比，TW0-1上升流站位200m以浅水体中各无机碳参数分布与Chl a含量分布相关性更大，即受浮游植物生产影响更显著。此外，TW0-1站位与TW1、TW2断面站位相比TAlk相近，而pH偏低，DIC含量、DIC/TAlk比值偏高，这是由于上升流携带较深层次水体中较高含量的游离CO₂进入浅层水体，从而影响了上升流区水体中各无机碳参数的整体分布。

东海陆架区海域各无机碳参数分布受到陆源输入、黑潮输送、生物生产以及海—气界面、海水—沉积物界面交换等多种因素影响，因而有着明显的空间差异(图 6)。东海陆架海区各站位整体而言pH值范围为7.780— 8.419，平均值为8.051±0.111; TAlk含量分布范围为2005.67—2422.74μmol/kg，平均值约为(2288.5±51.1)μmol/kg; DIC含量分布范围为1617.00—2240.91μmol/kg，平均值约为(1995.2±92.2)μmol/kg; DIC/TAlk比值范围为0.78—0.97，平均比值为0.87±0.03。

调查海域表层海水整体而言pH值范围为7.973— 8.419，平均值为8.152; TAlk含量分布范围为2005.67— 2340.10μmol/kg，平均值约为2262.0μmol/kg; DIC含量分布范围为1617.00—2240.91μmol/kg，平均值约为1923.7μmol/kg; DIC/TAlk比值范围为0.78—0.97，平均比值为0.85。CCW区表层海水中有着较高的pH值，略低的TAlk含量、DIC含量以及DIC/TAlk比值，这是由于海区中较为活跃的生物生产活动消耗CO₂又生成CaCO₃壳体。本次调查中，长江、钱塘江淡水在0—30m水层中向东扩散，并沿岸南下可达28°N附近，因而受河流输入影响，在调查海区西北部靠近长江、钱塘江口低盐区域出现pH低值以及DIC、TAlk与DIC/TAlk高值。靠近外陆架的TCWW区表层水由台湾海峡东侧延伸而出，又受东部黑潮水流影响，与CCW区相较之下有着较低的pH值，较高的TAlk含量、DIC含量以及DIC/TAlk比值，分布模式主要受海温与浮游植物活动影响。SVMW区在表层水中特征并不十分明显，各无机碳参数分布多居于CCW区与TCWW区之间，且与TSM有一定相关性，因垂直混合有较高TSM浓度的站位水体有着相对略高的CO₂含量。由于高温，台湾以东的黑潮表层水KSW区相较于TCWW区有着略高的pH与略低的DIC/TAlk比值; 而TW0-1与DH9-6站位为中心的黑潮上升流KUW区由于较深层次水体上升，pH低于KSW区，DIC、TAlk含量以及DIC/TAlk比值略高于KSW海区。

30m层在本次调查中处于黑潮表层水下边界附近，也是绝大部分调查站位均能达到的水深。调查海域30m层海水整体而言pH值范围为7.834—8.186，平均值为8.037; TAlk含量分布范围为2232.56— 2379.52μmol/kg，平均值约为2299.9μmol/kg; DIC含量分布范围为1882.48—2162.95μmol/kg，平均值约为1993.6μmol/kg; DIC/TAlk比值范围为0.83—0.91，平均比值为0.87。与表层相比，随着有机物分解、海—气界面交换隔绝、生物生产减弱等因素影响，30m层水体中pH值下降，TAlk含量、DIC含量以及DIC/TAlk比值均有上升; 各水团中以CCW区垂向变化最大，TCWW、KSW区与表层相比各无机碳参数值基本不变。这一水层中，东海陆架大部区域各无机碳参数分布较均匀; CCW区北部温、盐跃层多在20— 30m之间，30m水层处于跃层之下，但受长江、钱塘江陆源输入影响仍然显著，加之较低的温度、上层水体中较活跃的光合作用产物在该层的分解，成为明显的低pH值、高TAlk、DIC含量以及高DIC/Talk比值海区; 与之相比，KSW海区则表现出高pH值、低TAlk、DIC含量以及低DIC/TAlk比值。垂直混合较明显的SVMW区在30m层表现为不明显的高pH值、低TAlk、DIC含量与低DIC/TAlk比值区域; 陆架边缘的KUW区相对于临近KSW站位依旧表现出较深水层上涌的影响，pH值相对较低，TAlk、DIC含量与低DIC/TAlk比值则相对较高。

东海陆架底层地形与海流对底层无机碳参数分布有着不可忽视的影响。黑潮主流径站位水深均大于500m，本研究中采用代表黑潮热带水、相当于外陆架大陆坡折深度的200m深处(刘在科，2007)黑潮水与东海陆架底层水进行比较分析。调查海域底层(黑潮主流径各站取水深200m)海水整体而言pH值范围为7.780—8.123，平均值为7.950; TAlk含量分布范围为2237.35—2353.20μmol/kg，平均值约为2308.1μmol/kg; DIC含量分布范围为1944.24—2163.36μmol/kg，平均值约为2060.2μmol/kg; DIC/TAlk比值范围为0.85— 0.92，平均比值为0.89。与表层、30m层相比，底层海水中pH值更低，TAlk含量、DIC含量以及DIC/TAlk比值略有升高; 由于水深差距不同，各水团中以TCWW区垂向变化较大，CCW、SVMW区与30m层相比各无机碳参数值基本不变，黑潮主流径200m深处水体中TAlk含量与30m深处相差不大。沿岸南下的长江、钱塘江冲淡水加之较浅的水深(≤30m)使CCW西侧沿岸形成细长的低pH值、低TAlk、低DIC含量、高DIC/TAlk海区，同样受陆源输入影响而水深较大(50—60m)的CCW北部站位则依旧表现为低pH值、高TAlk、DIC含量以及高DIC/TAlk比值海区。与表层及30m层不同，底层陆架中部出现一条从黑潮海区以及TCWW海区向正北延伸至钱塘江口附近的低pH值、高TAlk、DIC含量以及高DIC/TAlk比值水流，其性质与KUW区相似。而其它海区，尤其SVMW与KTW区，相较之下有着较高的pH值与较低的DIC含量、DIC/TAlk比值; 与KTW区相比，SVMW区因海底地势突浅(与外侧站位相差20—30m)以及各参数垂直分布均匀，更带有其上层水体的高pH值、低DIC、低TAlk特征。

有关黑潮与东海陆架区之间TAlk、DIC交换的研究较少。Chen等(1999)利用实测数据与箱式模型进行计算的结果表明，TAlk与DIC由东海陆架水体向黑潮区域有净输出，其通量分别为24929×10⁹mol/年(另有3705× 10⁹mol/年以悬浮颗粒物中颗粒无机碳形式输出)与21733×10⁹mol/年，这两个数据均包括了东海水体跨陆架与通过对马海峡的输出。在水体交换过程中，陆架高TAlk、高DIC上层水向黑潮输出的同时，黑潮表层至中层水也向陆架海域有无机碳输送，因此对陆架海域碳格局亦有一定影响。

本研究的结果表明，外侧陆架站位表层至30m层主要受台湾海峡暖流影响。高温、次高盐水舌由台湾海峡出口的DH11-5站位向东北延伸至29°N附近，迫使高pH、低DIC/TAlk比值的KSW影响区域局限于陆架东南部，与以往报道中台湾海峡出流抑制黑潮表层水入侵的结论一致(杨晓丹，2013; 赵瑞祥，2013)。而在外侧陆架底层，台湾海峡流的影响消失，黑潮水的影响范围向西、北扩大，一支低温、高盐、低pH、高DIC/TAlk比值的水舌离开黑潮主流径沿122—123°E向正北方延伸并抬升至29.5°N附近，形成钱塘江口外一个表层以下的上升流区。这支水流有着黑潮次表层水的特征，与前人研究观察到的黑潮入侵流(Kuroshio Branch Current to the North of Taiwan，KBCNT，亦称“黑潮分派”)之描述一致(Yang et al，2011; 赵瑞祥，2013)。此外，在TW0-1与DH9-6附近，上升流的影响持续至表层，200m水深处KUW中心水文特征接近于TW1、TW2断面300m左右深处水体，即KIW可能通过上升流进入陆架边缘，输送低pH、高DIC/TAlk比值水体。有研究表明，高CO₂含量的南海次表层水可以通过输出高DIC/TAlk比值、低δ^l3C_DIC海水至KIW西侧，对陆架海区乃至更高纬度海域的碳汇能力产生影响(Chou et al，2007; Sheu et al，2009)。

不同水团之间的水交换量是获取化学要素通量的基础，不同研究中采用的水交换箱式模型不同，且大多在模型中只笼统计算了黑潮与东海跨陆架水交换的净通量，并未区分东海的输出与黑潮的输入，也并未将进入东海陆架区的黑潮水体分层，获得的进入东海的黑潮水净通量变化很大，其数值在0.60—1.64Sv之间(Song et al，2011; Yang et al，2011; 陈鑫，2014)。如Hung等(2000)和Liu等(2000)所采用的模型只考虑了KTW向陆架输送的水流量，一些研究所采用的模型中虽同时考虑了KSW与KTW，但未考虑KIW的影响(Wong et al，2000; Hung et al，2003; 林晶，2007)，Wong等(2000)就假设了进入东海陆架区的KSW：KTW=1：1的前提条件，而Hung等(2000)和林晶(2007)根据水盐平衡及δ^l8O平衡估算进入东海陆架区的KSW：KTW=1：3，这些不同的考虑，使得黑潮与东海陆架的水交换量结果差异十分巨大。

综合分析归纳这些研究，认为Chen等(Chen et al，1995; Chen 1996; Chen 1998; Chen et al，1999)的研究中同时考虑KSW、KTW与KIW，把5—10月间进入东海陆架的KSW:KTW:KIW平均水交换量确定为3：3：1，与实际情况接近。

基于上述的调查研究结果可知，KIW在一定程度上也确实参与了对陆架海区的输送，因此以下的估算采用了KSW:KTW:KIW = 3:3:1的水量输送比值。根据箱式模型水盐平衡关系计算黑潮与东海陆架水体跨陆架边缘交换量的公式为:

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根据计算，5—10月间黑潮跨陆架向东海净输入水通量为1.16Sv，这一结果与最近物理海洋调查数据更为接近(Song et al，2011; Yang et al，2011; Zhou et al，2015)，同时还区分了东海水从对马海峡与陆架边缘的输出。黑潮KSW、KTW与KIW在5—10月向东海陆架区输送TAlk与DIC情况见表 4。5—10月间进入东海陆架区的黑潮水输入TAlk与DIC总量分别为68062.6与58798.9×10⁹mol，远超过河流对东海陆架区的贡献(全年仅1830×10⁹mol DIC，Chen et al，1999)，这其中又以KTW贡献最大，KSW其次，KIW贡献最小; 同时，跨越陆架边缘出流的东海水向黑潮水体输出TAlk与DIC分别为24564.2与21416.0× 10⁹mol，由此可知，在陆架边缘(Shelf Break)，黑潮水通过交换过程向东海净输入TAlk与DIC分别达43498.4与37382.9×10⁹mol。此外，东海陆架水通过对马海峡向日本海输出TAlk与DIC分别达106487.3与92839.6×10⁹mol，占东海向外输出无机碳的绝大部分(约81.3%)，甚至超过了黑潮水的总输入量，大量陆源DIC由此进入大洋循环。

2014年5—6月在台湾以东黑潮主流径及毗邻东海陆架区67个站位进行的调查研究表明，黑潮主流径水体垂向上可由30—50m、300—400m以及800— 1000m三个界面划分为黑潮表层水、热带水、中层水与深层水。黑潮表层水中有着较低的DIC含量、TAlk与DIC/TAlk比值，以及较高的pH值，体现了浮游植物生产以及海—气界面交换等过程的影响; 黑潮次表层热带水中，DIC/TAlk比值随水深增加而上升，pH下降，DIC含量升高，TAlk含量则相对均一，其原因在于热带水中浮游植物生产逐渐减弱消失，而有机物开始不断分解; 黑潮中层水中DIC/TAlk比值随水深增加明显升高，同时pH明显下降，TAlk、DIC含量明显上升，这一水层中CaCO₃开始溶解，与有机物的降解并行; 黑潮深层水有着四个水层中最高的DIC/TAlk比值、TAlk与DIC含量以及最低的pH值，有机物分解基本结束，CaCO₃的溶解是影响各无机碳参数分布的主要因素。位于上升流中心的TW0-1站位各参数均受到较深层次水体上涌的影响，与黑潮主流径其它站位略有不同。

东海陆架海区受长江、钱塘江等径流输入影响同时，也受到台湾海峡流、台湾暖流以及黑潮水流的强烈影响。外侧陆架站位表层至30m层主要受台湾海峡暖流影响，高pH、低DIC/TAlk比值的KSW影响区域局限于陆架调查海区东南部; 而在外侧陆架底层，黑潮水的影响范围扩大，一支低温、高盐、低pH、高DIC/TAlk比值的水舌离开黑潮主流径向正北方延伸并抬升至钱塘江口附近，形成一个表层以下的上升流区。这支水流有着黑潮次表层水的特征，应为前人研究中观察到的黑潮入侵流(KBCNT)。在TW0-1与DH9-6附近，上升流的影响持续至表层，其携带的KIW因此也可能进入陆架海区。

箱式水盐平衡模型计算可知，黑潮KSW、KTW与KIW在5—10月向东海陆架区输送TAlk分别达28994.8、29181.2及9886.6×10⁹mol(总计68062.6×10⁹ mol)，输送DIC分别达24276.9、25176.3及9345.7×10⁹mol(总计58798.9×10⁹mol)，远超过河流对东海陆架区的贡献; 同时，跨陆架出流的东海水向黑潮主流径输出TAlk与DIC分别为24564.2与21416.0×10⁹mol，即黑潮水跨越陆架边缘向东海净输入TAlk与DIC分别达43498.4与37382.9×10⁹mol; 而东海向外输出的无机碳绝大部分经由对马海峡进入日本海。