本文關(guān)鍵詞：極端洪澇過程黑龍江中游流域可溶性鐵輸出及形成機(jī)制研究

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【摘要】：鐵是海洋浮游植物生長的限制元素,海洋中鐵含量的增加可以促進(jìn)浮游植物生長,減緩溫室效應(yīng)及全球氣候變化。黑龍江流域鐵的地球化學(xué)循環(huán)過程非�；钴S,也是該地區(qū)研究的熱點(diǎn)問題。洪水是可溶性鐵陸海輸送的重要過程,在全球氣候變化背景下,極端洪澇事件發(fā)生頻率增加,對黑龍江流域可溶性鐵的形成及遷移輸送過程產(chǎn)生重要影響。本論文選擇黑龍江中游流域?yàn)檠芯繉ο?研究了流域性、局域性及春汛等三種極端洪澇過程中黑龍江中游流域可溶性鐵的含量、形態(tài)和輸出的變化特征,結(jié)合模擬實(shí)驗(yàn)揭示了極端洪澇過程中可溶性鐵含量變化的影響因素,并分別研究了極端洪澇過程中濕地及森林對可溶性鐵形成的影響,最后分析了極端洪澇過程中可溶性鐵的形成機(jī)制。主要研究結(jié)果如下:(1)黑龍江中游流域性極端洪水期間,黑龍江干流松花江江水中可溶性鐵的平均濃度分別為1.11和0.69mg/L,與平水年夏汛期相比,極端洪澇過程中可溶性鐵的濃度顯著上升,可溶性鐵均以低分子量絡(luò)合態(tài)鐵為主要形態(tài),且可溶性鐵輸出通量分別為18.1萬噸和3.6萬噸。局域性洪水過程中,松花江中可溶性鐵平均濃度為0.25mg/L,其濃度顯著高于以往報(bào)道的夏汛期濃度水平,可溶性鐵以低分子量絡(luò)合態(tài)為主,平均輸出通量為33噸/天。極端春汛過程中,可溶性鐵濃度與正常年份相比沒有顯著性差異,平均濃度為0.28mg/L,其形態(tài)以低分子量絡(luò)合態(tài)鐵為主,平均輸出通量為39噸/天。(2)通過相關(guān)性分析及模擬實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)懸浮顆粒物含量、DOM的類型及含量是影響可溶性鐵釋放量的主要因素。各極端洪澇過程中可溶性鐵與DOC均呈顯著性正相關(guān)關(guān)系,此外,溶解性有機(jī)物(DOM)可以活化懸浮顆粒物中的鐵,促使其釋放,進(jìn)而提高河水可溶性鐵的含量。(3)在極端降水過程中,毛苔草、小葉章和水稻田濕地水體中可溶性鐵的含量分別為2.08、2.89和3.98mg/L,與平時(shí)雨季的含量相比,均表現(xiàn)出顯著性升高的特征,各濕地水體中可溶性鐵均以低分子量鐵為主。在極端降水過程中,三種濕地水體中可溶性鐵的含量與降水均存在響應(yīng)關(guān)系。模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,淹水深度、DOC含量、干濕交替等是影響極端降水過程中濕地土壤可溶性鐵釋放的主要因素。極端降水過程中,毛苔草、小葉章和水稻田濕地水體中DOC的含量均表現(xiàn)出顯著性升高的趨勢,而極端洪澇過程中,隨著濕地生態(tài)系統(tǒng)與河流系統(tǒng)的水文連通性改善,濕地可向河流中輸出大量的DOM,在河水中進(jìn)一步促進(jìn)懸浮顆粒物中可溶性鐵釋放,進(jìn)而增加其濃度。因此,在極端洪澇過程中,黑龍江中游流域內(nèi)沿河濕地對可溶性鐵的形成具有重要意義。(4)極端洪水過程中,森林類型河流(雅魯河)中可溶性鐵含量顯著性升高,說明森林對流域內(nèi)可溶性鐵的形成具有一定影響,期間可溶性鐵平均濃度為0.24mg/L,低分子量絡(luò)合態(tài)鐵為其主要形態(tài),且輸出通量為360噸。流量和DOM的含量是影響森林類型河流中可溶性鐵形成及輸送的主要因素。通過可溶性鐵的輸出負(fù)荷與流量進(jìn)行線性回歸所得的方程可以較準(zhǔn)確的估算其輸送通量。(5)極端洪澇是黑龍江流域可溶性鐵陸海輸送的關(guān)鍵性過程,對流域內(nèi)可溶性鐵的形成具有重要意義。極端洪澇過程中,地表徑流及沉積物再懸浮作用使得懸浮顆粒物含量激增,沿江濕地的水文連通性的改善使得濕地向河流中輸出大量DOM,懸浮顆粒物及DOM含量的升高是可溶性鐵形成的主要驅(qū)動(dòng)力,人類活動(dòng),如濕地開墾,農(nóng)田溝渠及大型水庫的建設(shè)也會(huì)對可溶性鐵的形成及遷移輸送過程產(chǎn)生影響。
【關(guān)鍵詞】：黑龍江 松花江 極端洪澇 可溶性鐵 濕地
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院（東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所）
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：P342;P333
【目錄】：

• 摘要8-10
• Abstract10-12
• 引言12-13
• 第一章 緒論13-32
• 第一節(jié) 研究背景、目的及意義13-14
• 第二節(jié) 國內(nèi)外研究進(jìn)展14-25
• 一、鐵的生物地球化學(xué)循環(huán)14-21
• 二、黑龍江流域可溶性鐵的研究進(jìn)展21-22
• 三、極端洪澇對物質(zhì)循環(huán)的影響22-25
• 第三節(jié) 研究內(nèi)容、方法及創(chuàng)新點(diǎn)25-32
• 一、研究內(nèi)容25-26
• 二、研究方法26-30
• 三、技術(shù)路線30-31
• 四、創(chuàng)新點(diǎn)31-32
• 第二章 研究區(qū)概況32-39
• 第一節(jié) 黑龍江中游流域自然環(huán)境概況32-35
• 第二節(jié) 松花江流域自然環(huán)境概況35-39
• 第三章 極端洪澇過程可溶性鐵輸出特征及其影響因素39-66
• 第一節(jié) 流域性極端洪水過程可溶性鐵輸出特征39-46
• 一、2013年黑龍江中游流域性極端洪水的基本情況39-40
• 二、流域性極端洪水過程中可溶性鐵的含量、形態(tài)及輸出變化40-46
• 第二節(jié) 局域性洪水過程中松花江可溶性鐵的輸出特征46-47
• 一、布拉萬臺(tái)風(fēng)所引發(fā)的局域性性洪水過程46
• 二、局域性洪水過程中松花江可溶性鐵輸出及形態(tài)特征46-47
• 第三節(jié) 極端春汛洪水過程中松花江可溶性鐵的輸出特征47-50
• 一、松花江極端春汛洪水的背景情況48
• 二、極端春汛洪水過程中可溶性鐵的輸出及其形態(tài)48-50
• 第四節(jié) 極端洪澇過程DOM對可溶性鐵含量及形態(tài)的影響50-54
• 一、洪澇過程中可溶性鐵與DOC的相關(guān)性分析50-52
• 二、DOM對可溶性鐵含量及形態(tài)的影響52-54
• 第五節(jié) 懸浮顆粒物中可溶性鐵釋放特征及影響因素54-60
• 一、可溶性鐵釋放動(dòng)力學(xué)過程54-56
• 二、p H值對可溶性鐵釋放的影響56-57
• 三、泥水比對可溶性鐵釋放的影響57-58
• 四、DOM類型及含量對可溶性鐵釋放影響58-60
• 第六節(jié) 可溶性鐵與其他元素的耦合關(guān)系60-65
• 一、極端洪水過程中流域內(nèi)相關(guān)元素含量情況60-62
• 二、極端洪水過程中可溶性鐵與氮、磷及錳的耦合關(guān)系62-65
• 本章小結(jié)65-66
• 第四章 極端降水 洪澇過程中濕地對可溶性鐵形成的影響66-84
• 第一節(jié) 研究地自然環(huán)境概況66-69
• 第二節(jié) 極端降水對濕地水體中可溶性鐵的影響69-74
• 一、濕地水體理化性質(zhì)70
• 二、極端降水過程濕地水體中可溶性鐵含量及形態(tài)變化70-72
• 三、濕地水體中可溶性鐵對極端降水的響應(yīng)72-74
• 第三節(jié) 濕地土壤中可溶性鐵釋放的影響因素74-80
• 一、淹水深度74-75
• 二、DOC含量75-76
• 三、干濕交替76-77
• 四、微生物活性77-79
• 五、pH值79-80
• 第四節(jié) 極端洪澇過程濕地DOM輸出對可溶性鐵形成的影響80-83
• 本章小結(jié)83-84
• 第五章 極端洪澇過程中森林對可溶性鐵形成的影響84-94
• 第一節(jié) 雅魯河流域自然環(huán)境84-87
• 第二節(jié) 極端洪水過程中森林流域可溶性鐵的含量及形態(tài)特征87-89
• 一、極端洪水過程中可溶性鐵含量的變化87-88
• 二、極端洪水過程中可溶性鐵的形態(tài)88
• 三、森林類型流域?qū)扇苄澡F的貢獻(xiàn)88-89
• 第二節(jié) 森林流域中可溶性鐵形成的影響因素89-93
• 一、河水流量89-91
• 二、DOM91-93
• 本章小結(jié)93-94
• 第六章 極端洪澇過程中可溶性鐵的形成機(jī)制分析94-104
• 第一節(jié) 地質(zhì)因素94-95
• 第二節(jié) 懸浮顆粒物的含量95-97
• 第三節(jié) 沿江濕地的水文連通97-99
• 第四節(jié) 土地利用的改變99-101
• 第五節(jié) 大型水庫101-104
• 第七章 結(jié)論與展望104-107
• 第一節(jié) 研究結(jié)論104-106
• 第二節(jié) 研究展望106-107
• 參考文獻(xiàn)107-122
• 發(fā)表文章目錄122-123
• 致謝123-124

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本文編號：728988