本文關(guān)鍵詞：從海岸帶到深海部分化學(xué)參數(shù)的環(huán)境特征與指示意義

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【摘要】：中國(guó)海域類型多樣,生態(tài)環(huán)境復(fù)雜。由于人類活動(dòng)的影響,渤海環(huán)境污染嚴(yán)重。黃河的懸浮顆粒物是渤海表層沉積物的主要來源,對(duì)渤海環(huán)境影響較大。渤海海洋環(huán)境質(zhì)量公報(bào)顯示,萊州灣西南部營(yíng)養(yǎng)鹽污染嚴(yán)重。東海是中國(guó)海域的高初級(jí)生產(chǎn)力區(qū),陸源輸入及外海水活動(dòng)影響明顯,且具有較明顯的季節(jié)變化特征。臺(tái)灣東部海域水體較深,黑潮主軸流經(jīng)此區(qū)域,向北跨過宜蘭海脊后進(jìn)入東海,對(duì)東海的生態(tài)環(huán)境影響顯著。這些區(qū)域的痕量金屬、生源要素等化學(xué)參數(shù)的環(huán)境特征復(fù)雜,通過分析它們的地球化學(xué)特征,可以揭示陸海相互作用的具體情況,對(duì)于了解化學(xué)參數(shù)的生物地球化學(xué)過程以及海洋環(huán)境的保護(hù)有重要的科學(xué)意義。痕量金屬是影響生態(tài)系統(tǒng)健康狀況的重要參數(shù),它們具有毒性、難降解性和生物放大效應(yīng),是人們普遍關(guān)注的環(huán)境指標(biāo)。生源要素是生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ),生物活動(dòng)過程中吸收或產(chǎn)生的有色溶解有機(jī)物(CDOM)、葉綠素a(Chl a)、磷以及其他相關(guān)物質(zhì)都在生態(tài)系統(tǒng)中起非常重要的作用。本學(xué)位論文以萊州灣海岸帶、東海陸架和臺(tái)灣東部黑潮主流經(jīng)海域?yàn)檠芯繀^(qū)域,以痕量金屬(Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn)、CDOM、Chl a、磷、碳氮穩(wěn)定同位素等參數(shù)為研究對(duì)象,系統(tǒng)研究了它們的分布特征、來源、遷移轉(zhuǎn)化機(jī)制、環(huán)境污染狀況、影響控制因素等情況;另外還對(duì)臺(tái)灣東部黑潮主流經(jīng)海域沉積物-海水界面生源要素的交換通量進(jìn)行了研究。通過上述研究,獲得了一系列新的結(jié)果和認(rèn)識(shí):(1)從海岸帶到深海的不同區(qū)域,部分化學(xué)參數(shù)所反映的陸海相互作用的情況多樣:黃河口懸浮顆粒物中痕量金屬的地球化學(xué)特征受海洋影響較小;萊州灣西南部近岸海域的Chl a受到一定程度的陸源影響;東海水中的CDOM和沉積物中的部分生源要素受陸源輸入和外海水入侵影響明顯;臺(tái)灣東部黑潮主流經(jīng)區(qū)域水中的CDOM受陸源影響較小,該區(qū)域沉積物-海水界面生源要素的交換對(duì)黑潮輸送生源要素的影響也較小。黃河口懸浮顆粒物中痕量金屬Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的總量及形態(tài)組成的分布情況較穩(wěn)定,說明受海洋影響較小。位于萊州灣西南部的小清河、彌河和虞河具有較高的Chl a濃度,它們鄰近海域的Chl a濃度隨著離岸距離的增加普遍降低,表現(xiàn)出一定程度的陸源影響。在東海陸架的北部區(qū)域,水中高濃度的CDOM、沉積物中較高濃度的松散結(jié)合態(tài)磷(Ads-P)、鐵結(jié)合態(tài)磷(Fe-P)和有機(jī)磷(OP)都能夠達(dá)到離岸較遠(yuǎn)的海域,表現(xiàn)出高強(qiáng)度的陸源輸入影響;沉積物中δ13C的分布情況反映出外海水在東海陸架的北部區(qū)域有入侵現(xiàn)象。臺(tái)灣東部黑潮主流經(jīng)海域的水體是東海水體的主要來源。該區(qū)域水中的CDOM濃度普遍較低,表明受陸源影響較小。該區(qū)域沉積物-海水界面的生源要素交換通量普遍處于較低水平,可能對(duì)黑潮輸送生源要素的影響不大。(2)在萊州灣海岸帶的不同區(qū)域,不同化學(xué)參數(shù)所反映的環(huán)境質(zhì)量狀況有差異。黃河口懸浮顆粒物中痕量金屬的地球化學(xué)特征顯示該區(qū)域的環(huán)境質(zhì)量狀況基本較好;萊州灣西南部海岸帶表層水中的Chl a顯示該區(qū)域存在一定程度的富營(yíng)養(yǎng)化。黃河口懸浮顆粒物中的Cd、Cr、Cu、Pb和Zn基本上均滿足海洋沉積物一類標(biāo)準(zhǔn),Ni具有潛在的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。除Cd和Ni外,所研究的其他顆粒態(tài)痕量金屬的易遷移的形態(tài)比例普遍小于2%,具有較低的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。顆粒態(tài)痕量金屬Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn綜合作用對(duì)環(huán)境產(chǎn)生毒害效應(yīng)的概率為21%,綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較低。黃河口顆粒態(tài)痕量金屬Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的入海通量分別為0.0081×103、2.11×103、0.98×103、1.10×103、1.01×103和2.64×103 t yr-1,遠(yuǎn)低于1980s的入海通量。其中一個(gè)重要原因是早期的入海通量數(shù)據(jù)是基于黃河口上游約100 km處利津站位測(cè)得的數(shù)據(jù)計(jì)算得出的,懸浮顆粒物在從利津向黃河口輸送的過程中,有相當(dāng)一部分沉降到河床上,早期的研究高估了黃河顆粒態(tài)痕量金屬的入海通量,本研究計(jì)算得到的黃河顆粒態(tài)痕量金屬入海通量更接近實(shí)際�；贑hl a濃度的分布情況發(fā)現(xiàn),萊州灣西南部沿岸入海河流以過度和高度富營(yíng)養(yǎng)化為主,鄰近海域以低度富營(yíng)養(yǎng)化為主。萊州灣沿岸河流的輸入會(huì)給鄰近海域提供豐富的營(yíng)養(yǎng)鹽,可能導(dǎo)致萊州灣近岸海域富營(yíng)養(yǎng)化程度升高�？刂迫R州灣沿岸入海河流的營(yíng)養(yǎng)鹽濃度將有利于鄰近海域的環(huán)境保護(hù)。(3)在東海陸架,表層沉積物中部分生源要素的季節(jié)變化明顯,陸海綜合作用是導(dǎo)致它們發(fā)生季節(jié)變化的主要原因。東海陸架表層沉積物中的TOC、TN、不同形態(tài)磷等生源要素普遍具有明顯的季節(jié)變化特征,主要是由陸源輸入、外海水活動(dòng)、水動(dòng)力條件、初級(jí)生產(chǎn)、生物降解等環(huán)境條件的改變所致。東海陸架表層沉積物中TOC、TN、Ads-P、OP和生物可利用性磷(Bio-P)的濃度普遍在春季高,自生磷(Au-P)和碎屑磷(De-P)的濃度普遍在秋季高。秋季東海陸架表層沉積物中δ15N的平均值明顯高于春季。這些參數(shù)的季節(jié)變化由陸海相互作用引起的環(huán)境條件改變所致。春季,東海陸架的初級(jí)生產(chǎn)力較高,導(dǎo)致沉積物中有較高濃度的TOC、TN、OP和Bio-P。經(jīng)過夏季和秋季,部分有機(jī)質(zhì)發(fā)生降解,導(dǎo)致秋季東海陸架表層沉積物中TOC、TN、OP和Bio-P的濃度普遍降低。在有機(jī)物降解的過程中,N穩(wěn)定同位素會(huì)發(fā)生分餾,導(dǎo)致東海陸架表層沉積物中δ15N的季節(jié)變化明顯。沉積物中有機(jī)質(zhì)的降解需要消耗大量氧氣。然而在春末夏初,由于長(zhǎng)江沖淡水和臺(tái)灣暖流的混合以及強(qiáng)烈的陽光輻射,東海陸架北部區(qū)域的水體分層嚴(yán)重,水體底部有機(jī)物分解需要的氧氣得不到補(bǔ)充,導(dǎo)致缺氧現(xiàn)象發(fā)生。在缺氧環(huán)境下,沉積物中部分Fe-P被還原,造成東海陸架北部區(qū)域Fe-P的濃度在秋季普遍降低。經(jīng)過春季和夏季浮游植物初級(jí)生產(chǎn)的消耗,淺層水體的營(yíng)養(yǎng)鹽被消耗殆盡,浮游植物在秋季傾向于利用深層水體的營(yíng)養(yǎng)鹽,導(dǎo)致沉積物中部分Ads-P因與水體中的磷維持平衡而釋放。秋季Au-P濃度的增加與生物碎屑的沉降以及OP的轉(zhuǎn)化有關(guān)。東海陸架的水體在秋季活動(dòng)較劇烈,導(dǎo)致表層沉積物粒度變粗,因而造成De-P濃度普遍在秋季高。中國(guó)南方的強(qiáng)降雨也可能與De-P濃度的升高有關(guān)。秋季東海陸架近岸海域表層沉積物中Fe-P、OP和Bio-P的濃度普遍高于春季,主要原因是中國(guó)南方在夏季和秋季的強(qiáng)降雨導(dǎo)致地表沖刷作用強(qiáng),有大量的Fe-P、OP和Bio-P在秋季隨陸源徑流輸送入海并在近岸海域沉降。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院煙臺(tái)海岸帶研究所
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X55

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