鋅和鎘是海洋浮游植物重要的微量營養(yǎng)元素,它們參與浮游植物的生物過程,影響浮游植物的群落結(jié)構(gòu)與海洋初級生產(chǎn)力。特別是在南大洋高營養(yǎng)鹽低生產(chǎn)力海區(qū),鋅和鎘是調(diào)控海洋浮游植物營養(yǎng)過程的重要因子,從而影響南大洋浮游植物的固碳能力。本文以南極普里茲灣為研究對象,通過定量檢測普里茲灣海水、沉積物、沉降顆粒物、拖網(wǎng)浮游植物以及沉積物中提純的硅藻蛋白石中的鋅和鎘的含量,研究了普里茲灣海洋環(huán)境介質(zhì)和浮游植物生物體中鋅和鎘的分布。運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法分析了普里茲灣沉積物中鋅和鎘的來源；采用地化指標(biāo)鋁,計(jì)算了微量元素的富集系數(shù)EF,反演了人類活動對南極微量元素累積的影響,并分別估算了普里茲灣沉積物和沉降顆粒物中鋅和鎘的巖源性輸入和生物源性輸入。同時(shí)在定量分析微量元素與浮游植物生物量、溶解態(tài)營養(yǎng)鹽、有機(jī)碳、生物硅以及微量元素之間相關(guān)性的基礎(chǔ)上,探討了鋅和鎘對上層初級生產(chǎn)力的指示作用。獲得如下主要的研究結(jié)果： (1)普里茲灣基本上不存在鋅和鎘限制浮游植物生長的現(xiàn)象,但是在南極夏季期間,冰架邊緣浮游植物的旺發(fā)可能會導(dǎo)致短暫的鋅供應(yīng)不足,從而促進(jìn)了浮游植物對鎘的吸收利用。 (2)海水中鋅和鎘的分布主要受到浮游植物吸收利用、普里茲灣表層環(huán)流(Prydz Bay Gyre)以及沉降顆粒物再降解過程的影響；沉積物中微量元素分布及其百年沉積記錄變化和沉降顆粒物中微量元素含量、通量的季節(jié)性變化主要受控于普里茲灣的物質(zhì)來源及其組成。 (3)普里茲灣冰架邊緣區(qū)鋅和鎘的生物源性輸入相對較低,冰架邊緣融冰輸入的大量巖源性碎屑是主要原因；而陸架區(qū)的鋅和鎘主要為生物源性來源,來源于上層水體中較高的浮游植物生物量；深海區(qū)也以生物源性輸入為主,與深海區(qū)極低的巖源性輸入以及深海Fe-Mn氧化物對生物源性Zn的吸附作用相關(guān)。 (4)普里茲灣陸架區(qū)浮游植物對海水中鋅和鎘的富集分別達(dá)到4.6×105倍和5.0×104倍；在溶解態(tài)鋅含量適宜范圍內(nèi),浮游植物對Zn和Cd的吸收是相輔相成的,當(dāng)鋅含量低于限值時(shí),浮游植物對鎘的吸收加強(qiáng),而高含量鋅又會在一定程度上抑制浮游植物對鎘的吸收；Zn、浮游植物生物量、海水pC02是影響浮游植物對Cd吸收利用的主要因子；被浮游植物吸收利用的鋅和鎘主要成為其體內(nèi)的易降解組分,在浮游植物降解過程中,鋅和鎘的降解程度基本相當(dāng)。 (5)普里茲灣微量元素Zn和Cd與浮游植物生物量、營養(yǎng)鹽、重要生源物質(zhì)有機(jī)碳和生物硅都具有良好的線性關(guān)系,且鋅和鎘在底質(zhì)沉積物中的保存率高達(dá)50%以上,可以成為衡量上層輸出生產(chǎn)力的科學(xué)指標(biāo)。根據(jù)Zn、Cd估算的普里茲灣陸架區(qū)的輸出生產(chǎn)力在15.2～20.0gC m-2a-１之間。 以上研究結(jié)果為揭示普里茲灣及其鄰近海域浮游植物生長是否存在Zn和Cd的限制,論證Zn和Cd能否成為衡量普里茲灣上層水體初級生產(chǎn)力的科學(xué)指標(biāo)提供了新的認(rèn)識。
【學(xué)位單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2013
【中圖分類】：X173;X145
【部分圖文】：

如核酸翻譯和蛋白質(zhì)修復(fù)（Anton et al, 2007)，通過組成碳酸酐醇和堿性碟酸酶直接作用于浮游植物的光合作用（圖1.1)。碳酸酐酶能夠促進(jìn)海水中的破酸氫根離子轉(zhuǎn)化為二氧化破供浮游植物吸收利用及細(xì)胞生長。尤其是在低二氧化拔分壓（pC02)的情況下，浮游植物對二氧化礙的獲取在很大程度上取決于具有生物可利用性的Zn (Morel & Price, 2003)。而堿性構(gòu)酸酶通過調(diào)控浮游植物水解溶解態(tài)有機(jī)質(zhì)獲取無機(jī)態(tài)碟的過程，促進(jìn)浮游植物細(xì)胞的生長繁殖（Vallee &Auld, 1990; Hogstrand, 1996)。鋅酵還同時(shí)控制著桂藻對桂酸鹽的吸收利用，F(xiàn)ranck et al (2000)曾報(bào)道，當(dāng)南大洋海域海水中Zn含量低于0.2 nM時(shí)，桂藻對桂酸鹽的吸收利用明顯降低。Zn不但作為金屬酶的輔助因子參與桂藻對海水中桂的吸收利用（Morel et al, 1994)，其也是桂藻細(xì)胞殼的組成成分。桂藻細(xì)胞吸收的Zn大部分進(jìn)入軟體組織，只有1?3%成為桂蒸細(xì)胞売的成分。即使如此

西南邊界是Amery 丨ce Shelf (AmIS)，東南邊界是Ingrid Christensen Coast，西邊界是Mac. Robertson Land,并一直延伸到Cape Darnley (圖2.1)。海灣東部陸架邊緣的水深約200?300 m,形成Four Ladies Bank,并緩慢地向?yàn)硟?nèi)和西部延伸。沿Ingrid Christensen Coast 向外直至Svenner Channel,水深迗到 1000 m。AmIS向外延伸形成Amery Depression,水深基本上在600?700 m之間，但是在海灣西南的Lambert Deep和Nanok Deep水深迗到1400 m。海灣西邊界被Prydz Channel所包圍，從Amery Depression直至海平面下600 m的陸架邊緣。Prydz Channel隔離了 Four Ladies Bank和Cape Darnley周圍的淺水域Fram Bank。普里茲灣東部P走哨的陸坡被海底的峽谷支流截?cái)�，覆蓋厚重的沉積物。而西部的等深線則凸向Prydz Channel Fan,從陸架邊緣平緩地向2700 m等深線延伸。陸坡以北則為水深超過3000 m的開闊洋區(qū)。70^e 75。e\ j I fWO mI I , ■ IJSOm1 I toeem\ /\ I fOOm64"S\ /\ \ \ / ：：\、 i:ggog\ Prydz Channel Fan / hm\ I lOOm\ I 250 m\ 丨 MCmI Four L?ai9s Bank / rtom\ Fram Bank % ,編68^S\ DarSi^ 、 / _\ Mac. Robertson Amory OeprBSSfon / 一\ Land 八/ > / 胸I A ^ I ^ r- - ioeo m\ / Z z / r—I Am.n,lceSh

并與AmIS相連，以及陸架內(nèi)的部分站位；cG分布于Mac. RobertsonShelf的外部及上陸坡（圖2.2)。Prydz Fd" 0 10Okm??-〒? Bank . ‘ . ? ‘? ? Mac Robenson Shol^ n\ ? ^ \ ? \* y；S?一 V?人CI.I I Stiiccous muddy 007t' {SMOi facies \—-?SI I r gmS r? ?? y-fI I F kCQi/dcnsis f'Ch pelagic lacics ^[I Caica-eous grave'丨ac丨fts ?^ j圖2.2 普里茲灣底層的巖相分布（Harris etal, 1998)Fig.2.2 Lithofacies of the sea floor in Prydz Bay普里茲灣沿岸發(fā)育著具有不同前格林維爾期和前泛非期地質(zhì)演化歷史的幾個(gè)地質(zhì)單元，由東北向西南依次為Vestfold Hills太古宙地塊、Rauer Group太古宙-元古宙拼合雜巖、Prydz Bay-Amis東緣的中元古代-古生代變質(zhì)雜巖。15
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2886705