溶解硅（DSi）是硅生物地球化学循环的关键形态，也是植物/浮游植物的重要营养元素，对地球表层生态系统具有显著影响。滨海地区是陆地与海洋交互作用的独特地区，也是重要的硅生物地球化学反应热点区。然而由于滨海地区城市的快速建设和发展，其对滨海地区硅的生物地球化学循环过程产生了不可忽视的影响，进而通过硅相关的生物作用耦合调节沿滨海水体浮游植物群落结构。福州是典型的滨海城市，其滨海水生生态系统密集，城市过程驱动的DSi循环对于维持浮游植物的生产力，以进一步缓解入海河流和海湾中潜在的硅限制和增强邻近农业区的作物抗逆性至关重要。然而，作为滨海城市DSi循环中的关键一环，大气硅的湿沉降却少有得到关注。由于福州地区具有典型的亚热带季风气候特征，高降水强度/频率使得湿沉降成为了大气硅储库向地表输入硅的主要途径，相较于内陆地区，滨海城市的高频降水放大了硅的溶解-降水动力学作用。

针对上述问题，贵州大学喀斯特地质资源与环境教育部重点实验室曾杰特聘教授指导2022级本科生王鲲翔，基于我国东南典型滨海城市福州采集的一个水文年湿沉降样本（日尺度），对样品中的DSi和主量离子组分等进行了系统的分析，结合气象数据、大气污染物含量数据等，利用统计分析方法、化学计量学方法等阐明了大气硅湿沉降浓度和通量的变化、决定因素和来源控制，以补充滨海城市地区DSi湿沉降数据的关键一环，继而为全球硅生物地球化学循环研究提供区域尺度的科学支撑。取得的主要认识如下：（1）福州湿沉降中溶解硅的平均浓度为0.46 mg L^-1、湿沉降通量为0.21 g SiO₂ m^-2 yr^-1，且二者均表现出显著的季节性变化；（2）大气硅湿沉降的关键决定因素是降水量，当日降水量达到~10 mm阈值时，大气云团的长距离传输和云内溶解过程控制了DSi浓度（图1）；（3）湿沉降硅氮化学计量特征证实了湿沉降DSi的岩石风化来源特征，并其对滨海水体生产力有着间接影响。湿沉降DSi与硫硝比和氨硝比的耦合分析则表明交通运输驱动的相关过程（如再悬浮灰尘）和地壳自然风化输入是湿沉降硅的重要来源（图2、3）。

图1 滨海城市福州大气湿沉降硅与降水量间的关系

图2 （a）滨海城市福州溶解硅湿沉降通量及全球对比；（b）东海初级生产力（PP）和新生产力（NP）的季节模式对比；（c）福州湿沉降DSi/DIN比值与东海表层海水（SW）之比较

图3 （a）滨海城市福州和（b）沿海千里岩湿沉降中(NO₃^- + NH₄⁺)/DSi比的季节变化模式；（c）福州湿沉降溶解硅浓度与NH₄⁺/ NO₃^-比和（d）SO₄^2-/NO₃^-比的耦合关系

上述成果发表于工程与环境科学领域国际SCI期刊Urban Climate（IF=6.9）。贵州大学资源与环境工程学院2022级本科生王鲲翔为第一作者，曾杰特聘教授为通讯作者，杨孝民特聘教授和吴起鑫教授也参与指导了本研究。本研究得到了国家自然科学基金项目（42403054、42467032），贵州省基础研究（自然科学）项目（黔科合基础-ZK[2024]一般104），贵州省“百层次”人才项目（黔科合平台人才-GCC[2023]061），贵州大学一流学科特区人才引进项目（202246）等的联合资助。

论文信息: Wang Kunxiang, Zeng Jie, Yang Xiaomin, Wu Qixin, Ma Qing, Mao Shijun, Liu Zixuan, Chen Jingwen, Wang Zhong-Jun, Ge Xin. Atmospheric wet deposition of silicon in coastal urban area, Southeast China: Variations, determinants, sources, and potential environmental effects. Urban Climate, 2026, 65, 102817.

论文链接: https://doi.org/10.1016/j.uclim.2026.102817