本文關(guān)鍵詞：基于放射性核素的山東半島北部濱海濕地沉積環(huán)境演變與有機(jī)碳儲庫的訊息解析　出處：《中國科學(xué)院研究生院(海洋研究所)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：濱海濕地不僅是人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)最密集的區(qū)域,更是重要的生態(tài)緩沖區(qū),在降低近海污染、保護(hù)海岸穩(wěn)定以及應(yīng)對全球氣候變化等方面發(fā)揮了重要作用。然而隨著氣候問題的日益突出和經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展,濱海濕地生態(tài)環(huán)境的變化不斷加劇。為科學(xué)地保護(hù)和利用濱海濕地,揭示濱海濕地環(huán)境演化的歷史規(guī)律和驅(qū)動(dòng)機(jī)制以及預(yù)測濱海濕地對全球變化的響應(yīng)已成為當(dāng)下的前沿和熱點(diǎn)問題。本學(xué)位論文基于放射性核素變化解析了山東半島北部典型濱海濕地的環(huán)境演變訊息,評估了人類活動(dòng)影響下濱海濕地沉積有機(jī)碳儲庫的特征和變化趨勢,獲得了一系列新的結(jié)果和認(rèn)識:1.黃河口濕地沉積物中的放射性核素可明確指示沉積環(huán)境的變化,黃河輸水輸沙與核素含量呈正相關(guān),當(dāng)黃河改道及調(diào)水調(diào)沙等工程使?jié)竦丶臃e增長時(shí),核素含量顯著增加。近幾十年來黃河口濕地的沉積過程因受黃河頻繁改道以及徑流量變化的影響而變得十分復(fù)雜,沉積物巖芯放射性核素、生源要素和微/痕量元素的垂直變化記錄了黃河河道變遷、輸水輸沙變化以及河口濕地的加積與侵蝕交替等過程,黃河口濕地沉積環(huán)境極不穩(wěn)定。黃河口濕地沉積物中放射性核素的含量與分布受有機(jī)碳含量及粘土含量的影響。與黃河泥沙相比,黃河口濕地沉積物呈現(xiàn)富~(238)U貧~(226)Ra的特征。~(238)U的含量主要取決于陸源輸入,而黃河口濕地沉積物的理化環(huán)境有助于~(238)U的富集;~(226)Ra的含量則取決于潮水的入侵,鹽度較高的海水會導(dǎo)致沉積物中~(226)Ra的流失。放射性核素的含量變化與沉積環(huán)境的改變密切相關(guān),當(dāng)黃河輸水輸沙不足導(dǎo)致濕地受到侵蝕時(shí),核素的含量逐漸降低,而當(dāng)黃河改道及調(diào)水調(diào)沙等工程使?jié)竦丶臃e增長時(shí),核素的含量則顯著提升。此外,~(238)U/~(226)Ra能夠反映濱海濕地加積與受到侵蝕的相對程度,濕地以侵蝕為主,~(238)U/~(226)Ra升高,濕地以加積為主,~(238)U/~(226)Ra降低。黃河口新生濕地的沉積速率不斷變化,1976年黃河改道之初沉積速率較高,改道之前以及發(fā)生長時(shí)間斷流時(shí)沉積速率較低,而近70年的平均沉積速率約為1.0cm·a-1。沉積物的理化參數(shù)及生源要素的含量隨深度的變化較大,反映了不斷變化的沉積環(huán)境,如粒度組成的波動(dòng)與黃河水沙輸送量的變化有關(guān);45cm處含水率的突然升高表明沉積物受地下水的影響;而上層沉積物中c/n的升高說明陸源物質(zhì)輸入的增多。大部分金屬的含量高于黃河河道沉積物而低于渤海沉積物,因此其在30-50cm深度出現(xiàn)的低值區(qū)與1976年黃河改道初期大量黃河泥沙的快速堆積有關(guān)。2.昌邑檉柳林濕地表層沉積物中的放射性核素由于物質(zhì)來源的不同和人類活動(dòng)的影響而具有明顯的區(qū)域差異,沉積物巖芯中放射性核素的劇烈垂直變化則記錄了重大歷史沉積事件以及人類活動(dòng)對濱海濕地沉積環(huán)境的影響。根據(jù)核素的垂直分布,昌邑濕地的歷史沉積過程可被劃分為四個(gè)階段:緩慢沉積階段,受黃河河道遷徙影響下的沉積環(huán)境劇烈變化階段,黃河歸流后的穩(wěn)定階段,以及在人類活動(dòng)影響下的退化、增長交替階段。昌邑濕地沉積物中~(238)U、~(232)Th、~(226)Ra等放射性核素的含量與黃河口濕地沉積物十分接近,說明昌邑濕地與黃河口濕地沉積物母質(zhì)相同,均為近現(xiàn)代黃河的沖淤物。不同區(qū)域表層沉積物中的放射性水平存在顯著差異,等效鐳活度(Raeq)及放射性危害指數(shù)(Hex)等參數(shù)均顯示,靠近河流的區(qū)域放射性水平最高,表明河流物質(zhì)輸入是沉積物中放射性核素的重要來源;而靠近堤壩、溝渠、道路等人工設(shè)施的區(qū)域,沉積物放射性水平也明顯偏高,表明建造施工等人類活動(dòng)給沉積物帶來外源物質(zhì)的輸入。在百年尺度內(nèi),昌邑濕地沉積環(huán)境較穩(wěn)定,沉積速率僅為0.23cm·a-1。沉積物巖芯中生源要素的垂直分布主要與表層植被有關(guān),而沉積物的理化性質(zhì)則主要取決于水文條件。常量元素和重金屬的垂直變化較小,而稀土元素和放射性核素則具有較高的變異性,體現(xiàn)了在更長時(shí)間尺度上物質(zhì)來源的差異。放射性核素的含量與理化參數(shù)及生源要素的關(guān)系不密切,說明其受外部環(huán)境條件的影響較小。根據(jù)~(238)U和~(226)ra及其比值的垂直分布,昌邑濕地歷史沉積過程可被分為四個(gè)階段:緩慢沉積階段,受黃河河道遷徙影響下的沉積環(huán)境劇烈變化階段,黃河歸流后的穩(wěn)定階段,以及在人類活動(dòng)影響下的退化、增長交替階段。在不同的階段,放射性核素及其比值的變化均能夠反映重大歷史沉積事件、物質(zhì)來源的改變以及人類活動(dòng)對濱海濕地沉積環(huán)境的干擾,具有重要的環(huán)境指示意義。3.黃河口新生濕地沉積有機(jī)碳的儲量與植被覆蓋度有關(guān),植被密集區(qū)域沉積有碳儲量較植被稀疏區(qū)域有顯著提升,隨著植物群落的演替黃河口新生濕地沉積物碳匯強(qiáng)度有顯著增加的趨勢;昌邑濕地沉積有機(jī)碳庫的儲量較低,主要原因是在水文環(huán)境的影響下沉積速率低、有機(jī)質(zhì)礦化分解速率高,植被來源的有機(jī)質(zhì)難以在深層沉積物中埋藏,而在人類活動(dòng)影響下,昌邑濕地的水文環(huán)境條件仍在不斷惡化,導(dǎo)致沉積有機(jī)碳庫的儲量呈下降的趨勢,需要采取有效的治理措施,以恢復(fù)昌邑濕地沉積物的碳匯功能。黃河口新生濕地大部分區(qū)域植被稀疏,1 m以內(nèi)沉積有機(jī)碳的儲量區(qū)域差別不明顯,而覆蓋有密集堿蓬的區(qū)域沉積有機(jī)碳儲量則明顯較高,整個(gè)區(qū)域平均有機(jī)碳儲量約為3.32 kg·m-2,有機(jī)碳總儲量約為1.99×108 kg。昌邑濕地6月份和11月份表層沉積物有機(jī)碳的平均含量分別為0.47%和0.61%。表層有機(jī)碳的分布與植被的分布一致,并且受到沉積物粒度的影響;在沉積物巖芯中,有機(jī)碳的垂直分布則受到植被類型、水文條件、沉積物粒度以及重大氣候?yàn)?zāi)害的影響。在有植被分布的區(qū)域,沉積物有機(jī)碳含量隨深度的變化關(guān)系可以用冪函數(shù)(y=axb)來表示,而植被對沉積物有機(jī)碳的貢獻(xiàn)僅限于0-20 cm深度。受防潮大壩的影響,昌邑濕地大部分區(qū)域由潮間帶變?yōu)槌鄙蠋?沉積物含水率降低,盡管表層有植被覆蓋,深層沉積物的有機(jī)碳含量甚至低于頻繁淹水的光灘。受水文條件限制,昌邑濕地沉積速率較低,有機(jī)碳礦化速率高,并且有機(jī)碳向深層沉積物的遷移較弱,有機(jī)碳的平均埋藏通量僅為17.5 g·m-2·a-1。而1 m深度以內(nèi)沉積有機(jī)碳的儲量僅為1.795 kg·m-2,遠(yuǎn)低于其他濕地甚至陸地生態(tài)系統(tǒng)。整個(gè)昌邑濕地沉積有機(jī)碳儲庫的大小估約為6.373×107 kg。對比不同區(qū)域累積有機(jī)碳儲量的垂直分布可以看出,潮間帶區(qū)域變?yōu)槌鄙蠋Ш笊顚映练e物有機(jī)碳的儲量明顯減小。防潮大壩的修建,地下水的開采以及河流徑流量的減小等因素導(dǎo)致昌邑濕地水文環(huán)境不斷惡化。從長遠(yuǎn)角度講,采取有效的治理措施,改善昌邑濕地沉積物水環(huán)境,有利于恢復(fù)濱海濕地生態(tài)功能的恢復(fù),并使其變成有巨大潛力的碳匯。
[Abstract]:This paper analyzes the characteristics and trends of wetland sediments in the Yellow River Estuary because of the frequent diversion of the Yellow River and the change of runoff and sediment . There are significant differences in the levels of radioactive nuclides in the sediments of Changyi wetland . The vertical distribution of radioactive nuclides in the sediments of Changyi wetland is similar to that of the wetland sediments in the Yellow River Estuary . The distribution of organic carbon in Changyi wetland is about 3.32 kg 路 m - 2 , and the organic carbon content is about 1.99 脳 108 kg . The distribution of organic carbon is only 170.5 g 路 m - 2 路 a - 1 . The distribution of organic carbon is only 170.5 g 路 m - 2 路 a - 1 .

【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(海洋研究所)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P736.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1440494