錳是海洋中的痕量元素,主要來源于河流、大氣沉降和沉積物的礦化溶出等。海洋中的Mn不僅常被用來研究不同來源的物質(zhì)輸送及水團(tuán)混合的影響,而且它作為生物體所必需的微量營養(yǎng)元素之一,是細(xì)胞代謝過程(例如固氮過程、硝酸鹽同化及光合作用)中酶促反應(yīng)的輔助因子,又可通過生物代謝、死亡沉降等物理或化學(xué)過程重新釋放進(jìn)入海洋,影響著全球碳、氮及其他微量元素的生物地球化學(xué)循環(huán)。因此,海洋中錳的生物地球化學(xué)研究引起了科學(xué)家們越來越多的關(guān)注。桑溝灣是面向黃海的半封閉型海灣,也是我國北方重要的養(yǎng)殖基地,是研究錳的生物地球化學(xué)循環(huán)的良好場所,其來源、通量及養(yǎng)殖生物活動(dòng)影響的研究對豐富錳的生物地球化學(xué)研究具有十分重要的科學(xué)意義。本文在實(shí)驗(yàn)室復(fù)現(xiàn)了兩步提取法測定沉積物中的錳及紫外消解法測定有機(jī)結(jié)合態(tài)錳(DOMn)的方法。利用兩步提取法對國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)水系沉積物(GSD-9)中醋酸提取態(tài)錳(HAc-Mn)和總錳(TMns)進(jìn)行平行測定,精密度分別為3.0%和4.3%,與給定TMns的推薦值不存在顯著性差異(P=0.95,n=7),回收率為99.9%；紫外消解法測定DOMn的實(shí)驗(yàn)條件：紫外燈波長254 nm,pH=2,10 mL體系加入H2O2(30%)25μL,連續(xù)照射2 h,利用該方法對EDTA-Mn溶液進(jìn)行平行測定,精密度好于5.0%,其回收率為93.5%～95.2%。利用復(fù)現(xiàn)方法和實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的催化動(dòng)力學(xué)分光光度法(高碘酸鈉-隱形孔雀綠體系)對2011年和2013年春、夏、秋、冬四個(gè)季節(jié)總計(jì)8個(gè)航次桑溝灣養(yǎng)殖海區(qū)水體中溶解態(tài)無機(jī)錳(DIMn)及表層沉積物中的錳和2013年4個(gè)航次水體中DOMn進(jìn)行了測定。結(jié)果表明,桑溝灣2011-2012年春、夏、秋、冬4個(gè)季節(jié)DIMn的濃度范圍分別為12.5～579.3、19.1～182.9、8.9～49.4和5.4-56.0 nmol/L,呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)變化(t檢驗(yàn),p0.05,n=19),春季最高,夏季次之,秋、冬季較低,全年平均值為(63.4 ±71.8) nmol/L。桑溝灣2013-2014年春、夏、秋、冬4個(gè)季節(jié)的DIMn的濃度范圍分別為10.7～163.1、8.6～208.3、7.8～42.9和3.2～38.9 nmol/L,呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)變化(t檢驗(yàn),p0.05,n=19),春季最高,夏季次之,秋、冬季較低,全年平均值為(36.0 ±22.2) nmol/L。桑溝灣DIMn的分布規(guī)律基本類似,均呈現(xiàn)出河口區(qū)濃度較高,自近岸到外海逐漸降低的趨勢。除了2011年春季DIMn的濃度異常高之外,其他季節(jié)不存在顯著的年際間差異(t檢驗(yàn),p0.05,n=19)。在4月份,桑溝灣DIMn的周日變化與潮汐呈現(xiàn)出較好的負(fù)相關(guān)關(guān)系。與相鄰的愛蓮灣和俚島灣相比,桑溝灣DIMn的濃度在春、夏季較高,秋、冬季沒有顯著的差異(t檢驗(yàn),p0.10,n=19)。桑溝灣2013-2014年春、夏、秋、冬4個(gè)季節(jié)DOMn的濃度范圍分別為2.0～24.2、1.5～73.8、0.2～8.8和1.3～15.3 nmol/L,呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)變化(t檢驗(yàn),p0.05,n=19),春、夏季高于秋、冬季,全年平均值(9.0±4.9)nmol/L。分布大致呈現(xiàn)近岸高于外海的趨勢。2013-2014年4個(gè)航次的總?cè)芙鈶B(tài)錳(TDMn)的濃度范圍分別為16.6～177.0、11.7～276.0、9.0～44.4和4.5～50.7 nmol/L,呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)變化(t檢驗(yàn),p0.05,n=19),春、夏季高于秋、冬季,全年平均值(45.1士25.5)nmol/L。分布從近岸到外海逐漸降低,春、夏季梯度變化更顯著。桑溝灣2011-2012年春、夏、秋、冬4個(gè)季節(jié)表層沉積物中TMns的含量范圍分別為363～1507、392～1742、474～760和487～801 mg/kg,呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)變化(t檢驗(yàn),p0.05,n=8),春、夏季高于秋、冬季,全年平均值(754± 158)mg/kg。桑溝灣2013年4月、10月和2014年1月三個(gè)航次表層沉積物中TMns的含量范圍分別為527～1178、326～866和530～739 mg/kg,春季高于秋、冬季(t檢驗(yàn),p0.05,n=8),全年平均值(710±149)mg/kg。表層沉積物中TMns的含量不存在顯著的年際間差異(t檢驗(yàn),p0.05,n=8),桑溝灣2011-2012年4個(gè)航次表層沉積物中HAc-Mn的含量范圍分別為297～1129、177～1108、238～450和219～552 mg/kg,呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)變化(t檢驗(yàn),p0.05,n=8),春、夏季高于秋、冬季,全年平均值(417±97)mg/kg。桑溝灣2013年4月、10月和2014年1月三個(gè)航次表層沉積物中HAc-Mn的含量范圍分別為226～591、153～457和213～349 mg/kg,春季高于秋、冬季(t檢驗(yàn),p0.05,n=8),全年平均值(377±115)mg/kg。表層沉積物中HAc-Mn的含量不存在年際問的差異(t檢驗(yàn),p0.05,n=8)。桑溝灣表層沉積物中錳含量的季節(jié)性變化與灣內(nèi)養(yǎng)殖生物的養(yǎng)殖周期及灣口水動(dòng)力有密切的關(guān)系。桑溝灣海域DIMn的主要來源包括河流和地下水的輸入、大氣干、濕沉降及沉積物-水界面的釋放等,主要的匯則包括向黃海的輸出、養(yǎng)殖生物的清除等。桑溝灣養(yǎng)殖區(qū)DIMn的存留時(shí)間只有20 d土13 d,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于大洋中錳的存留時(shí)間,特殊的水文環(huán)境和養(yǎng)殖環(huán)境可能是導(dǎo)致這種結(jié)果的主要原因。
【學(xué)位單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：P736.4
【文章目錄】：
摘要
Abstract
0. 前言
1. 錳的文獻(xiàn)綜述
    1.1 自然界中的錳
    1.2 海水中錳的含量及其分布
    1.3 影響海水中錳的生物地球化學(xué)行為的主要因素
        1.3.1 河流和地下水輸入對海洋中錳分布的影響
        1.3.2 大氣輸送對海洋中錳分布的影響
        1.3.3 沉積物-水界面交換對海洋中錳分布的影響
        1.3.4 生物活動(dòng)對海洋中錳分布的影響
        1.3.5 光化學(xué)還原作用對海洋中錳分布的影響
    1.4 海洋中錳的分析方法
    1.5 國內(nèi)外錳的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
2. 實(shí)驗(yàn)部分
    2.1 儀器設(shè)備與試劑
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)儀器
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)試劑
    2.2 試劑的制備
    2.3 DIMn的分析步驟
    2.4 沉積物中錳的分析步驟
    2.5 紫外消解法測定DOMn的步驟
3. 樣品的采集及預(yù)處理
    3.1 研究區(qū)域概況
    3.2 樣品采集及預(yù)處理
        3.2.1 海水樣品的采集和預(yù)處理
        3.2.2 沉積物樣品的采集和預(yù)處理
4. 桑溝灣不同形態(tài)錳的分布、季節(jié)變化及其影響因素
    4.1 桑溝灣DIMn的含量及分布
        4.1.1 2011-2012年桑溝灣DIMn的含量及其分布
        4.1.2 2013-2014年桑溝灣DIMn的含量及其分布
        4.1.3 桑溝灣DIMn的周日變化
        4.1.4 桑溝灣DIMn含量與相鄰俚島灣、愛蓮灣的比較
    4.2 桑溝灣溶解DOMn和TDMn的含量及其分布
    4.3 桑溝灣表層沉積物中錳的含量及其分布
    4.4 影響桑溝灣DIMn分布的主要因素
        4.4.1 河流、地下水的輸入
        4.4.2 與黃海水的交換
        4.4.3 大氣的輸送
        4.4.4 沉積物-水界面的交換
        4.4.5 養(yǎng)殖生物的清除
    4.5 桑溝灣DIMn的收支及存留時(shí)間
5. 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
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本文編號：2850161