沉積物-海水界面是海水與沉積物質(zhì)交換的地帶，這里發(fā)生著復(fù)雜的物理、化學(xué)、生物、地質(zhì)過程，是海洋沉積地球化學(xué)的重要領(lǐng)域之一。沉積物中發(fā)生的生物地球化學(xué)和礦物溶解反應(yīng)引起沉積物-海水界面pH變化。沉積物中的pH分布不僅反映了早期成巖作用的酸堿平衡機(jī)制，而且反映了例如溶質(zhì)擴(kuò)散，沉積物與上覆水物質(zhì)交換的交換及遷移過程；同時(shí)，海洋沉積物以碳酸鈣和有機(jī)物形式埋藏的碳是海洋碳循環(huán)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。，通過沉積物-海水界面的pH值檢測(cè)，可作為了解沉積物的生物地球化學(xué)與成礦作用過程中的一個(gè)重要指標(biāo)。本文在模擬實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，探討了生物擾動(dòng)及海底埋藏二氧化碳泄露對(duì)沉積物中pH的影響，取得主要研究成果如下： (1)利用HPTS熒光指示劑在405nm以及450nm具有兩個(gè)激發(fā)波長(zhǎng)，在520nm具有單發(fā)射波長(zhǎng)的特點(diǎn)，將其嵌入在醋酸纖維素基體制備成平面pH傳感膜，構(gòu)建了基于比率測(cè)量法的光學(xué)平面pH傳感系統(tǒng)，所制備平面?zhèn)鞲邢到y(tǒng)的空間分辨率為86m，響應(yīng)時(shí)間小于20s，pH測(cè)量范圍為6.5到8.5。 (2)基于所開發(fā)的光學(xué)平面?zhèn)鞲衅鏖_展了沙蠶擾動(dòng)對(duì)沉積物pH影響的觀測(cè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明表層沉積物與海水的pH值與海水相差0.4-0.6個(gè)單位；沙蠶掘穴活動(dòng)明顯的影響沉積物的pH值變化，當(dāng)上覆水灌溉到洞穴中，使得垂直梯度上的pH值與上覆水接近，遺棄的洞穴23小時(shí)后隨著沉積物的填埋其pH值逐漸降低。 (3)埋藏CO_2泄露對(duì)沉積物-海水界面pH有著明顯影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明隨著二氧化碳的從底部不斷的滲漏到上覆水過程中，使得沉積物及上覆水的pH值降低。 上述研究表明底棲生物活動(dòng)及底部二氧化碳的泄露對(duì)沉積物-海水界面的pH值的變化有著顯著的作用，改變表層沉積物部分區(qū)域微環(huán)境酸化與氧化還原反應(yīng)環(huán)境，影響了表層沉積物的生化和物化特性。平面光學(xué)pH傳感器可以反映沉積物-海水界面的高時(shí)空分辨率的兩維pH分布，對(duì)揭示海底生物地球化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律、構(gòu)建不同的生物地球化學(xué)反應(yīng)模型具有良好的支撐作用。
【學(xué)位單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2013
【中圖分類】：P736.22;P714

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本文編號(hào)：2823191