發(fā)布時(shí)間：2020-05-21 09:35

【摘要】：位于海陸交界帶的濱海濕地是全球水文循環(huán)最重要的環(huán)節(jié)之一,然而人們對(duì)其中周期性的海水-地下水交換,微生物種類及活性的空間變化和化學(xué)物質(zhì)循環(huán)過(guò)程之間的關(guān)系還認(rèn)知不足。鑒于此,本文結(jié)合濕地水文學(xué)和微生物地球化學(xué),探討了他們之間的相互關(guān)系及其對(duì)生態(tài)環(huán)境的潛在影響。主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)果概括如下:本文在大亞灣紅樹(shù)林濕地選取了一個(gè)由紅樹(shù)林生長(zhǎng)區(qū),潮溝區(qū)和光灘區(qū)組成的潮間帶斷面,并對(duì)斷面地下水環(huán)境(溶解氧,pH和溫度),常規(guī)離子(Na~+,K~+,Ca~(2+),Mg~(2+),SO_4~(2-),HCO_3~-和Cl~-),重金屬(Cu,Zn,As,Hg,Cd,Pb和Cr)和營(yíng)養(yǎng)鹽(氮磷硅)濃度進(jìn)行了檢測(cè)。海水-地下水的交換速率結(jié)果表明,最大的交換速率發(fā)生在潮溝區(qū),這使得更多的富含氧氣的海水進(jìn)入到沉積物中,促進(jìn)了氮的硝化作用。對(duì)比而言,紅樹(shù)林區(qū)的交換速率最低,導(dǎo)致了更長(zhǎng)的地下水滯留時(shí)間,但那里富含的有機(jī)物有益于反硝化和厭氧氨氧化的脫氮作用。反硝化和厭氧氨氧化是紅樹(shù)林濕地沉積物中脫氮的兩個(gè)主要過(guò)程,對(duì)脫氮的貢獻(xiàn)比分別為90%和10%,反應(yīng)速率分別為0.23 g d~(-1) m~(-3)和1.84 g d~(-1) m~(-3)。潮間帶地下水均略偏堿性,其主要離子與Cl~-的線性關(guān)系與當(dāng)?shù)睾Ｋ♂尵�趨勢(shì)一致。結(jié)果表明潮間帶沉積物有很強(qiáng)的重金屬富集能力,而且紅樹(shù)林區(qū)和潮溝區(qū)的富集能力比光灘區(qū)更強(qiáng)。在潮間帶地下水中,除了Cu之外,其余重金屬濃度均低于水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)值模擬結(jié)果表明潮溝區(qū)會(huì)形成局部的水流循環(huán),加速了地下水的流動(dòng)和化學(xué)物質(zhì)循環(huán)。螃蟹洞在濱海濕地中無(wú)處不在,他們能形成優(yōu)先流通道,影響水流和化學(xué)物質(zhì)運(yùn)輸。本研究在美國(guó)南卡羅萊納州的鹽沼地分別利用張力取樣器(依賴外界吸力從沉積物骨架中吸取孔隙水)和被動(dòng)擴(kuò)散式取樣器(不依賴于吸力,代表沉積物骨架和螃蟹洞中混合的孔隙水)檢測(cè)了不同深度孔隙水的鹽度。結(jié)果表明了利用張力取樣器采集孔隙水樣的鹽度要比由被動(dòng)式擴(kuò)散采樣器采集孔隙水的鹽度高出5-10 g/kg,說(shuō)明螃蟹洞能稀釋沉積物孔隙水鹽度。數(shù)值模擬結(jié)果顯示,螃蟹洞在低潮時(shí)能擴(kuò)散稀釋鹽分,而且螃蟹洞中的鹽度要比沉積物骨架中的更低,這與野外監(jiān)測(cè)的鹽度結(jié)果一致。螃蟹洞通過(guò)加強(qiáng)濕地地下水-海水交換量,能大幅度的抬升沉積物的通氣狀況,間接地提高了濱海濕地的生產(chǎn)力。
【圖文】：

圖 1-1 紅樹(shù)林濕地潮間帶分區(qū)及海水-地下水交換示意圖評(píng)價(jià)海水-地下水交換速率受到了濕地沉積物各向異性非均質(zhì)特性的挑戰(zhàn)，如濕地沉物中常見(jiàn)的由生物擾動(dòng)造成的大孔隙。土壤滲透系數(shù)是水文地質(zhì)重要的參數(shù)，用來(lái)表述下水在可滲透性介質(zhì)中流動(dòng)能力(Fetter, 2001)。因?yàn)闈竦刂械某练e物的滲透系數(shù)空間變很大，很難用均一的數(shù)值來(lái)代表從潮下帶到潮上帶的沉積物的滲透系數(shù) (Calderon et al.,014) 。 而 滲 透 系 數(shù) 與 交 換 速 率 往 往 有 很 大 的 正 相 關(guān) 性 關(guān) 系 (Ma et al., 2014;chwendenmann et al., 2006)。通常情況下，在固定水壓力梯度的情況下，滲透系數(shù)越高，交換速率就會(huì)越大。原位沉積物降水頭法現(xiàn)在被寬廣的利用來(lái)測(cè)定原位的滲透系數(shù) (如hen, 2000; Li et al, 2010; Wang et al., 2014; Burnette et al., 2016; Qu et al., 2017; Hou et al.,016. Xiao et al., 2017; Liu et al., 2018)。早期的研究表明濕地沉積物中富含著大量的重金屬(比如 Pb, Zn, Cu, Fe和 Mn)，而且樹(shù)林區(qū)的富集能力要比光灘區(qū)和海草更強(qiáng)。比如，Ovalle et al. (1990) 報(bào)道稱一些地表

(a) 鹽沼地地下水流的概念性模型。箭頭僅表示地下水流的方向。正方形表示螃蟹洞垂向構(gòu)造）表示漲潮時(shí)地表水淹沒(méi)鹽沼地，水流優(yōu)先通過(guò)螃蟹洞運(yùn)送到沉積物中。（c）表示在鹽沼地時(shí)，螃蟹洞中的滯留水能夠支持沉積物骨架中由于蒸散發(fā)導(dǎo)致的水分虧損。其中，，圖（b）和改自 Harvey and Nuttle (1995)。研究?jī)?nèi)容與技術(shù)路線研究?jī)?nèi)容文研究的主要目標(biāo)是對(duì)濱海濕地潮間帶的海水-地下水交換定量化研究，并對(duì)海交換影響下的地下水環(huán)境，化學(xué)物質(zhì)和微生物的之間的關(guān)系進(jìn)行探討。本研究計(jì)大亞灣紅樹(shù)林濕地和美國(guó)南卡羅萊納州北入口鹽沼地開(kāi)展相應(yīng)的野外工作。紅樹(shù)林濕地潮間帶中建立海水-地下水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以計(jì)算海水-地下水之間的交換量監(jiān)測(cè)期間對(duì)海水、監(jiān)測(cè)井附近的地下水和沉積物進(jìn)行取樣。在實(shí)驗(yàn)室建立微宇宙
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：P339

【參考文獻(xiàn)】

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1 邱悅;葉勇;;九龍江口紅樹(shù)林與毗鄰水域營(yíng)養(yǎng)鹽和有機(jī)碳的潮水交換[J];廈門大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年05期

2 屠霄霞;;海岸帶的脫氮過(guò)程研究進(jìn)展[J];浙江萬(wàn)里學(xué)院學(xué)報(bào);2013年04期

3 李海龍;萬(wàn)力;焦赳赳;;海岸帶水文地質(zhì)學(xué)研究中的幾個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題[J];地球科學(xué)進(jìn)展;2011年07期

4 丘耀文;余克服;;海南紅樹(shù)林濕地沉積物中重金屬的累積[J];熱帶海洋學(xué)報(bào);2011年02期

5 夏玉強(qiáng);李海龍;;影響潮間帶濕地的環(huán)境水文因素——以海南東寨港紅樹(shù)林濕地為例[J];長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào);2010年10期

6 王偉偉;李道季;高磊;;鹽沼植物對(duì)沉積物間隙水營(yíng)養(yǎng)鹽分布的影響[J];環(huán)境科學(xué);2009年11期

7 宋南;翁林捷;關(guān)煜航;陳忍;;紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)對(duì)重金屬污染的凈化作用研究[J];中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào);2009年21期

8 辛沛;李凌;;濱海鹽沼孔隙水動(dòng)力過(guò)程研究綜述[J];濕地科學(xué);2007年04期

9 陳敏娥;徐淑慶;;紅樹(shù)林在海岸生態(tài)系統(tǒng)中的作用[J];成功(教育);2007年04期

10 方華;莫江明;;活性氮增加:一個(gè)威脅環(huán)境的問(wèn)題[J];生態(tài)環(huán)境;2006年01期

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本文編號(hào)：2674074