黃海和東海是西北太平洋重要的陸架邊緣海,由于受到長江、黃河等大徑流量和高輸沙量等陸地徑流流入的影響,人類活動產(chǎn)生的工農(nóng)業(yè)污染物排放入海,以及城鎮(zhèn)化進(jìn)程和三峽等重大水利工程的影響,海洋生物生產(chǎn)力和各種環(huán)境參數(shù)受陸地環(huán)境變化影響明顯。認(rèn)識陸海相互作用中自然過程與人類活動等多重因素的影響下生源要素的生物地球化學(xué)循環(huán)過程,對于我國近海海洋環(huán)境保護(hù)和資源可持續(xù)利用等問題能夠提供理論依據(jù)。 本文根據(jù)2011年3-6月份黃東海航次,2012年10月份東海航次所采集的沉積物樣品和間隙水樣品,測定了沉積物中磷的賦存形態(tài),有機碳、總氮含量以及間隙水中營養(yǎng)鹽、鐵、錳的含量,闡明了沉積物中磷的地球化學(xué)特征及其生態(tài)環(huán)境意義。主要結(jié)論如下： (1)黃東海表層沉積物中可交換態(tài)磷(Exch-P)、鐵結(jié)合態(tài)磷(Fe-P)、自生鈣結(jié)合態(tài)磷(ACa-P)、碎屑磷(Detrital-P)、有機磷(OP)和總磷(TP)的濃度范圍分別是0.20-0.89,0.37-2.86,0.61-3.07,6.39-13.73,0.54-10.06和10.50-24.10μmol/g。 Exch-P、 Fe-P、 ACa-P、 detrital-P和OP在總磷中所占百分比分別是2.7%,8.5%,9.3%,53.4%和25.7%。無機磷(Exch-P、 Fe-P、 ACa-P和Detrital-P的總和)是總磷中主要賦存形態(tài),占到總磷的54%-95%。 (2) Exch-P, Fe-P和OP的分布特征類似,其中黃海的含量要略微高于東海的含量,低值出現(xiàn)在東海中部和濟(jì)州島西南泥質(zhì)區(qū)附近。ACa-P的分布不同于Exch-P, Fe-P和OP的分布,含量從北向南逐漸減小,但是最高值出現(xiàn)在研究區(qū)域的東南部。Detrital-P在長江口南北各有一個高值,并且含量從西向東逐漸減小。沉積物中磷的含量和平面分布特征受到人類活動、物質(zhì)來源、沉積物的粒度、沉積環(huán)境和沉積區(qū)域的水文條件等多種因素的影響,其中物質(zhì)來源、沉積物的粒度和沉積環(huán)境是決定性因素,人類活動、沉積區(qū)域的水文條件等因素是非決定性因素。 (3)黃東海表層沉積物中總磷和生物可利用磷的埋藏通量分別是0.82-15.46μmol/(cm2-a)和0.22-6.45μmol/(cm2-a)，其分布呈現(xiàn)出區(qū)域性的差異。 (4)東海柱狀沉積物中TP的含量范圍是12-25μmol/g。 Exch-P和Fe-P含量很低并且隨深度增加變化不大。OP和ACa-P是活性磷的主要埋藏匯。Detrital-P是IP的主要組成部分,占到TP的35%-65%。 (5)CDB提取的鐵在表層沉積物中出現(xiàn)最高值,隨深度的增加而逐漸減小。CDB提取液中,Fe/P比值基本介于10-25之間。鐵的氧化物受物源特征和環(huán)境氧化還原作用的影響,在本次調(diào)查站位,CDB提取液中鐵的含量也呈現(xiàn)出隨著離岸距離的增加,鐵含量減小的趨勢。本次調(diào)查站位Fe/P比值基本與前人的研究結(jié)果一致。 (6)東海柱狀沉積物中有機碳的含量非常低,均小于1%,并且隨著離岸距離的增加,有機碳含量逐漸減小。在同一站位,隨著深度的增加,有機碳含量逐漸減小,表明了有機質(zhì)的降解過程。OC/TN在沉積物中隨深度增加變化不大,或者有略微減小的趨勢。同一斷面上來看,隨著離岸距離的增加,OC/TN比值逐漸減小,表明了來源于海洋藻類有機質(zhì)不斷增加的結(jié)果。同時,OC/TN的比值會受到有機質(zhì)降解的影響,通常情況下,ON優(yōu)先于OC降解而使得OC/TN的比值出現(xiàn)偏高的情況。近岸站位,表層沉積物中OC/OP高于106,并且隨深度增加有減小的趨勢。OC/OP隨深度增加而減小是由于含磷的、相對易分解的有機物在表層沉積物中的優(yōu)先降解所致。通過有機質(zhì)的降解過程,相對易分解的有機碳通過呼吸作用而消耗,釋放的很少量的磷又立刻被包裹進(jìn)有機化合物中。 (7)東海沉積物間隙水中營養(yǎng)鹽、鐵、錳主要是受早期成巖過程所控制。錳的峰值出現(xiàn)在0-5cm范圍,而鐵的峰值出現(xiàn)在5-10cm范圍甚至更深。當(dāng)沉積物中氧氣被完全消耗后,相對于鐵的氧化物或者氫氧化物來說,二氧化錳是有機質(zhì)降解的優(yōu)先電子接受體。間隙水中營養(yǎng)鹽受到水動力條件、沉積環(huán)境和有機質(zhì)埋藏效率的影響。在調(diào)查站位,P043-的濃度隨深度增加而增加。東海間隙水中較低的磷酸鹽濃度表明P可能是一種限制性營養(yǎng)元素。間隙水中NH4+濃度隨深度增加而增加,表明有機質(zhì)在沉積物中具有明顯礦化過程。
【學(xué)位單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2014
【中圖分類】：P736.41
【文章目錄】：
摘要
Abstract
0 前言
1 研究綜述
    1.1 磷與初級生產(chǎn)
    1.2 海洋中磷循環(huán)
    1.3 海洋中磷的源和匯
        1.3.1 源
            1.3.1.1 河流輸送
            1.3.1.2 大氣沉降
            1.3.1.3 火山活動
        1.3.2 匯
    1.4 沉積物中磷的不同形態(tài)以及各形態(tài)間的相互轉(zhuǎn)化
    1.5 黃東海沉積物中磷循環(huán)的研究意義及研究內(nèi)容
2 研究區(qū)域、材料和方法
    2.1 海區(qū)概況
    2.2 樣品的采集
    2.3 儀器
    2.4 分析方法
        2.4.1 沉積物中各形態(tài)磷的測定
        2.4.2 上覆水和間隙水中營養(yǎng)鹽的測定
        2.4.3 沉積物中有機碳（OC）和總氮（TN）的測定
        2.4.4 上覆水和間隙水中溶解態(tài)鐵錳以及 CDB 提取液中鐵的測定
3 黃東海表層沉積物中磷的分布特征及環(huán)境指示意義
    3.1 概述
    3.2 黃東海表層沉積物中各形態(tài)磷的分布特征影響因素及環(huán)境指示意義
        3.2.1 表層沉積物中各形態(tài)磷的分布及影響因素
        3.2.2 IP 占 TP 的百分比
        3.2.3 總磷和生物可利用磷的埋藏通量
        3.2.4 對生態(tài)系統(tǒng)的潛在影響
    3.3 小結(jié)
4 東海柱狀沉積物以及間隙水的地球化學(xué)特征
    4.1 東海柱狀沉積物中磷的分布特征及環(huán)境指示意義
    4.2 東海柱狀沉積物中碳氮的分布特征及其與磷的比值的環(huán)境指示意義
2+ Mn²⁺分布特征及影響因素'>    4.3 間隙水中溶解態(tài) Fe²⁺ Mn²⁺分布特征及影響因素
        4.3.1 Fe 的早期成巖過程
        4.3.2 Mn 的早期成巖過程
    4.4 間隙水中營養(yǎng)鹽的分布特征及影響因素
    4.5 東海沉積物中生源要素間的相關(guān)關(guān)系
    4.6 小結(jié)
5 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
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