【摘要】：長江口及其鄰近海域是我國近海富營養(yǎng)化問題最為突出的海域，大規(guī)模有害藻華（赤潮）頻繁發(fā)生，底層水體缺氧現(xiàn)象也呈現(xiàn)出加劇態(tài)勢。有害藻華發(fā)生后，大量死亡藻體沉降進入海底，有可能成為該海域重要的有機質輸入來源，對底層水體缺氧帶來影響。本文針對長江口及其鄰近海域，擬以沉積物作為研究對象，分析該海域沉積物中有機質來源及其含量的長期變化情況，探討其與浮游植物群落演變的關系，分析藻華發(fā)生后藻體沉降情況及其與該海域季節(jié)性缺氧事件之間的聯(lián)系。 于2009年在赤潮高發(fā)區(qū)（柱樣2950）和長江口鄰近海域（柱樣3100）采集柱狀沉積物樣品，在210Pb定年的基礎上，通過有機碳變化來分析有機質的長期變化情況；通過碳、氮同位素(δ13C、δ15N)和C/N比來追溯有機質的來源；通過沉積物中的色素含量變化來分析浮游植物的長期變化狀況。同時，以表層沉積物樣品中的色素作為指示物，分析赤潮后期死亡、沉降浮游植物的分布狀況，探討其與底層水體缺氧現(xiàn)象之間的關系。 根據210Pb活度判斷，柱樣2950和3100所在海域沉積速率分別為0.58cm yr-1和1.23cm yr-1，進一步對其定年分析，二者最遠可分別追溯到20世紀20年代和50年代。研究表明，采自長江口鄰近海域的柱樣3100中δ13C、δ15N值變化不大，主要受到陸源有機質輸入的影響，盡管有機碳含量總體上高于柱樣2950，但由于沉積環(huán)境不穩(wěn)定，使得有機質和色素含量都呈現(xiàn)波動變化，沒有明顯規(guī)律可循。自赤潮區(qū)采集的柱樣2950中，有機碳含量從70年代以后開始緩慢增加，在90年代以后明顯增加，總氮含量自90年代以后也呈現(xiàn)出顯著增加趨勢。碳、氮同位素分析表明，90年代后有機碳主要來源于海洋生物生產過程。與柱樣中有機碳含量的變化模式相似，柱樣中色素含量自70年代開始緩慢上升，但90年代后的變化出現(xiàn)明顯差異�？側~綠素a(包括其降解產物脫鎂葉綠素a、脫鎂脫植基葉綠素a等)及β-胡蘿卜素含量在90年代以后明顯增加，整體上類似于有機碳含量的變化。硅藻黃素、玉米黃素及葉黃素在柱樣中均呈現(xiàn)增加趨勢，而別黃素在90年代以后出現(xiàn)下降趨勢。我們認為，2950柱樣中有機碳含量90年代以后的顯著增加可能由于該海域富營養(yǎng)化驅動下初級生產力的提升、底層缺氧問題的加劇，或兩者兼而有之。各種特征色素含量在90年代后的顯著變化在一定程度上反映出了浮游植物群落的顯著變動。 春季赤潮區(qū)表層沉積物中的色素以葉綠素a (Chl a)、巖藻黃素(Fuco)、多甲藻黃素(Perid)、19’-丁�；鶐r藻黃素(But-Fuco)、別黃素(Allo)、玉米黃素(Zea)和葉黃素(Lut)為主，在所有表層沉積物樣品中均可檢出。4月初硅藻藻華發(fā)生后，表層沉積物中Chl a、Fuco和But-Fuco含量有顯著增加，而其它色素的含量和分布狀況則沒有明顯差異。Chl a、Fuco和But-Fuco三種色素高值區(qū)分布狀況基本一致，均位于調查區(qū)域東南側50m等深線外側海域，與4月表層水體硅藻藻華的分布狀況大致吻合，可以推斷硅藻藻華后死亡藻體主要沉降于這一海域。表層沉積物中But-Fuco的存在表明，水體中可能出現(xiàn)了含有But-Fuco的微藻類群所形成的藻華，而且也有與硅藻相似的沉降現(xiàn)象。表層沉積物中Chl a、Fuco和But-Fuco分布的高值區(qū)與現(xiàn)場觀測到的水體溶氧低值區(qū)基本吻合，可以推斷沉降的有機物對于該海域夏季缺氧區(qū)的形成應具有一定作用，但其具體過程和機制還有待于深入研究。 綜合兩方面的研究工作可以看出，長江口鄰近海域生態(tài)環(huán)境自20世紀90年代后發(fā)生了明顯變化，柱狀沉積物中有機質含量顯著增加；同時，通過色素分析所反映出的浮游植物類群也出現(xiàn)了明顯變化。但是，有機質含量的增加是由于富營養(yǎng)化海域有機質供給的增加、底層缺氧區(qū)的加劇，還是兩者的共同作用，仍需進一步研究。圍繞赤潮區(qū)藻體沉降與底層水體缺氧關系的研究發(fā)現(xiàn)，赤潮區(qū)死亡、沉降的藻細胞分布區(qū)與底層水體缺氧區(qū)基本吻合，有機質的分解無疑將會加劇缺氧現(xiàn)象，兩者的協(xié)同作用會促使對長江口附近赤潮區(qū)生態(tài)環(huán)境進一步惡化，其過程、趨勢和效應值得密切關注。
【學位授予單位】：中國科學院研究生院（海洋研究所）
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：X55
【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
目錄
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 研究現(xiàn)狀
    1.3 研究文獻綜述
        1.3.1 沉積物分層定年學方法
        1.3.2 有機質的組成及來源
        1.3.3 影響有機質積累的因素
        1.3.4 有機質來源示蹤的手段
13C）'>            1.3.4.1 碳同位素（δ¹3C）
15N）'>            1.3.4.2 氮同位素（δ¹5N）
            1.3.4.3 碳氮比（C/N）
        1.3.5 色素研究綜述
            1.3.5.1 色素的分類
            1.3.5.2 不同浮游植物色素組成特征
            1.3.5.3 浮游植物色素分析方法
    1.4 研究目的和意義
    1.5 創(chuàng)新點
第二章 研究內容與方法
    2.1 采樣區(qū)域概況
        2.1.1 地理位置
        2.1.2 水文狀況
    2.2 樣品采集與前處理
        2.2.1 柱狀沉積物采集
        2.2.2 表層沉積物采集
    2.3 實驗方法
        2.3.1 沉積物分層年代學測定
        2.3.2 有機碳、總氮、碳氮同位素的測定
        2.3.3 沉積物色素分析方法
            2.3.3.1 色素提取
            2.3.3.2 分析方法
    2.4 研究技術路線
第三章 柱狀沉積物中有機質含量、來源及色素含量的長期變化
    3.1 柱樣定年分析結果
    3.2 研究海域有機質含量長期變化
        3.2.1 有機碳含量
        3.2.2 總氮含量
    3.3 研究海域有機質來源
        3.3.1 碳同位素示蹤有機質來源
        3.3.2 氮同位素示蹤有機質來源
        3.3.3 碳氮比示蹤有機質來源
    3.4 研究海域浮游植物類群指示色素變化情況
        3.4.1 葉綠素a及其降解產物及β-胡蘿卜素的變化
        3.4.2 硅藻黃素（Diato）的變化
        3.4.3 硅甲藻黃素（Diadino）的變化
        3.4.4 別黃素（Allo）的變化
        3.4.5 玉米黃素（Zea）的變化
        3.4.6 葉黃素（Lut）的變化
        3.4.7 柱樣中其它色素的變化情況
    3.5 討論
    3.6 小結
第四章 赤潮區(qū)春季表層沉積物中色素組成、分布及其變動情況
    4.1 表層沉積物中浮游植物色素變化情況
        4.1.1 葉綠素a的變化
        4.1.2 巖藻黃素（Fuco）的變化
        4.1.3 多甲藻黃素（Perid）的變化
        4.1.4 19’-丁酰基巖藻黃素（But-Fuco）的變化
        4.1.5 別黃素（Allo）的變化
        4.1.6 玉米黃素（Zea）的變化
        4.1.7 葉黃素（Lut）的變化
    4.2 水體中浮游植物指示色素變化情況
    4.3 討論
        4.3.1 硅藻藻華前后表層沉積物中色素組成、含量與分布的變化
        4.3.2 藻華后期有機質的沉降及其與底層水體缺氧的關系
        4.3.3 缺氧形成的影響因素
    4.4 小結
第五章 結論
參考文獻
發(fā)表論文情況

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