本文選題：復(fù)合示蹤　切入點(diǎn)：移動(dòng)泥　出處：《華東師范大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：河流入海泥沙不僅是地貌塑造單元的重要物質(zhì),而且作為許多污染物和營養(yǎng)鹽的載體,對(duì)海岸環(huán)境顆�；钚晕镔|(zhì)的遷移、轉(zhuǎn)化和埋藏起著決定性作用。新沉積在近岸區(qū)域的一部分泥沙可以在一定動(dòng)力條件下再懸浮和再輸運(yùn),這部分泥沙(即“移動(dòng)泥”)作為孔隙率高、移動(dòng)性強(qiáng)的細(xì)顆粒泥沙,其在河口海岸區(qū)域的輸運(yùn)對(duì)于泥沙沉積/再懸浮過程和生物地球化學(xué)進(jìn)程具有重要控制作用。不同放射性同位素(~7Be、~(234)Th_(ex)、~(210)Pb_(ex)、~(137)Cs、~(239)Pu和~(240)Pu)半衰期不同,具有顆�；钚�,是泥沙來源和輸運(yùn)過程的天然示蹤劑。而磁學(xué)參數(shù)可以反映礦物組成,對(duì)顆粒粒徑大小變化響應(yīng)靈敏,常被用于指示礦物分選過程。因此,本文通過對(duì)長江口及其東海采集的移動(dòng)泥樣品的厚度,粒度,核素,磁性特征等多參數(shù)的分析,探討了東海移動(dòng)泥的來源和不同時(shí)空尺度的輸運(yùn)。對(duì)比了~(210)Pb_(ex)、~(137)Cs和Pu同位素在東海沉積物測(cè)年中的應(yīng)用；同時(shí),結(jié)合室內(nèi)實(shí)驗(yàn)?zāi)M,研究了~(137)Cs的移動(dòng)性對(duì)其用于泥沙輸運(yùn)示蹤和測(cè)年等方面的影響。(1)東海移動(dòng)泥孔隙率高于0.50,主要由95%以上的粘土和粉砂和不到5%的砂組成,但也有幾個(gè)離岸站位的移動(dòng)泥粒度相對(duì)較大。2011年5月和8月以及2013年8月采集的移動(dòng)泥厚度分別為0.5-7.0 cm(平均：2.2 cm),0.5-11 cm(平均：3.9 cm),0.3-10 cm(平均：3.1 cm)。在2011年,較厚的在春季主要存在于南部,在夏季主要分布于北部；在2013年8月,移動(dòng)泥在浙閩沿岸和北部離岸區(qū)域較厚(3 cm以上)。在浙閩沿岸,2013年8月移動(dòng)泥的厚度高于2011年5月和8月。在北部離岸區(qū)域,2013年8月較厚的移動(dòng)泥層比2011年5月的分布范圍更靠北。據(jù)估算,2011年東海移動(dòng)泥在5月和8月的量分別為7.8×10~8t和8.8×10~8 t左右,是2011年長江年輸沙量的4倍左右。使用質(zhì)量平衡模型和~(210)Pb_(ex)可估算出其停留時(shí)間為3-6年,即移動(dòng)泥在完全沉積或遷出陸架以前,要經(jīng)歷3-6年的沉積-再懸浮-輸運(yùn)-沉積-再懸浮的循環(huán)過程。(2)2011年移動(dòng)泥中7Be的高值在春季主要存在于南部,在夏季主要分布于長江口附近區(qū)域：磁學(xué)參數(shù)χARM/SIRM在春季由河口向東南方向增大,在夏季則向東北向增大；這些參數(shù)的變化規(guī)律與長江沖淡水(CDW)的季節(jié)性變化規(guī)律相似,表明移動(dòng)泥在在河口附近,受CDW的影響呈現(xiàn)季節(jié)性的輸運(yùn)趨勢(shì)。在浙閩沿岸的一些區(qū)域,移動(dòng)泥中~(234)Th_(ex)的儲(chǔ)量是水柱貢獻(xiàn)的~(234)Th的2.5倍,說明該區(qū)域存在泥沙淤積。根據(jù)磁學(xué)參數(shù)χ和SIRM的分布,該區(qū)域的移動(dòng)泥主要來源于長江。7Be、~(137)Cs的儲(chǔ)量呈現(xiàn)離岸減小,χARM/SIRM呈現(xiàn)離岸增加的趨勢(shì),說明了移動(dòng)泥存在離岸輸送。本文在2011年春、夏季都觀測(cè)到了移動(dòng)泥的離岸輸送,說明移動(dòng)泥輸運(yùn)動(dòng)力機(jī)制可能不是由季節(jié)性變化的沿岸流主導(dǎo)。在北部區(qū)域,粒度頻率曲線呈雙峰結(jié)構(gòu),說明該區(qū)域的物質(zhì)為多來源物質(zhì)的混合。磁學(xué)參數(shù)χ和SIRM的分布進(jìn)一步說明該區(qū)域的移動(dòng)泥可能源于蘇北沿岸區(qū)域的細(xì)顆粒泥沙與北部殘留砂的混合。(3)東海移動(dòng)泥中7Be、37Cs等主要為由岸向海輸運(yùn),而移動(dòng)泥中的Pu同位素主要來源于外海,~(240)Pu/~(239)Pu原子比值為0.16-0.30(平均0.234±0.02),大多數(shù)比值明顯大于大氣沉降的比值0.18,但低于太平洋核試驗(yàn)場(chǎng)(PPG)區(qū)域沉降的值0.36,說明了PPG輸入對(duì)移動(dòng)泥中Pu的重要貢獻(xiàn)。東海沉積物中239,~(240)Pu的平均儲(chǔ)量為～1.4×10~2Bqm~(-2)(包括本文和文獻(xiàn)報(bào)道數(shù)據(jù))。長江輸入是長江口和杭州灣海域Pu的主要來源,但長江每年輸入的239,~(240)Pu(2.4×1010Bq)與整個(gè)東海陸架239,~(240)Pu的埋藏量3.1×1013 Bq相比可以忽略。大氣沉降239,~(240)Pu為1.3×1013 Bq,而PPG輸入是東海239,~(240)Pu的主要來源((1.4-1.6)×1013 Bq),占整個(gè)東海239,~(240)Pu儲(chǔ)量的45%-52%。~(240)Pu/239Pu原子比值有潛力成為研究黑潮和臺(tái)灣暖流輸入東海的與Pu行為相似的營養(yǎng)物質(zhì)的示蹤劑。另外,基于239,~(240)Pu與~(210)Pb_(ex)得出沉積速率非常接近,說明在海洋環(huán)境中239,~(240)Pu是一個(gè)良好的“時(shí)鐘”,可以與~(210)Pb_(ex)測(cè)年相互校正。(4)在河口海岸區(qū)域,有些沉積物柱子中無法觀測(cè)到類似~(137)Cs的全球沉降曲線的剖面,本文利用室內(nèi)實(shí)驗(yàn)?zāi)M發(fā)現(xiàn),~(137)Cs在海洋沉積物中可以向下的移動(dòng),其中在缺氧沉積物中的Kd值低于有氧沉積物的值�？紤]到~(137)Cs的移動(dòng)性和較短的半衰期(30.2年),其在海洋環(huán)境中測(cè)年的應(yīng)用越來越局限。而~(137)Cs的移動(dòng)性和顆�；钚詴�(huì)受到鹽度、pH值和顆粒物組成等因素的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在伊利石顆粒物濃度為53 mg L-1的淡水體系(鹽度為0-0.5 psu)中,~(137)Cs顆�；钚詮�(qiáng),分配系數(shù)(Kd值)在6.5×10~3 ml g-1以上；鹽度大于3.6 psu后,顆�；钚燥@著減弱。pH值為5時(shí),~(137)Cs的Kd值因較多競(jìng)爭(zhēng)離子的影響而低于中性時(shí)的值。另外,顆粒物組成也會(huì)影響~(137)Cs的Kd值,pH值為8,鹽度為28 psu時(shí),顆粒物為伊利石、蒙脫石和甲殼素(有機(jī)質(zhì))時(shí)Kd值較高,為(2.0-4.0)×10~2ml g-1；在二氧化錳,氧化鐵,云母片巖,花崗巖上的值比較低,在1.4×10~2 ml g-1以下。~(137)Cs在淡水體系中可以緊緊吸附到顆粒物上,并隨著顆粒物進(jìn)入海洋,實(shí)驗(yàn)得出已吸附到顆粒物上的~(137)Cs在海水中的解吸不到10%,同時(shí),由于~(137)Cs在海洋環(huán)境中的溶解性,河流入海顆粒物從海水中吸附到~(137)Cs非常有限,本文通過現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)發(fā)現(xiàn),東海移動(dòng)泥厚度與~(137)Cs儲(chǔ)量有良好的線性相關(guān)性,因此,~(137)Cs有潛力應(yīng)用于示蹤陸源顆粒在河控型陸架邊緣海區(qū)域的輸運(yùn)�？傮w上,本文創(chuàng)新性地使用放射性同位素和磁學(xué)特性等多參數(shù)復(fù)合示蹤了東海移動(dòng)泥的來源和季節(jié)性輸運(yùn),補(bǔ)充了國際上對(duì)移動(dòng)泥停留時(shí)間研究的缺失,探究了~(137)Cs移動(dòng)性和顆�；钚詫�(duì)其用于物質(zhì)輸運(yùn)示蹤和測(cè)年等方面的影響,評(píng)估了Pu同位素在東海沉積物中的收支及其在測(cè)年中的應(yīng)用。本研究的開展有助于加深對(duì)全球細(xì)顆粒泥質(zhì)區(qū)的顆粒物的輸運(yùn)、沉積、再懸浮過程,以及生物地球化學(xué)過程的理解,同時(shí)也為世界上大陸架研究起到補(bǔ)充作用,并為海洋環(huán)境中測(cè)年手段的選擇提供一定的參考依據(jù)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TV148

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1579838