珠江口及近海沉积有机质的分布、来源及其早期成岩作用研究

论文摘要

本文通过对珠江口及近海沉积柱C、N元素含量、OC／N比值、稳定C、N同位素组成的分析，研究了从珠江口到近海不同来源沉积有机质的分布及其时空变化，探讨了其变化原因和生态环境意义，估算了近海有机质的沉积通量，并且与珠江口的沉积通量进行了对比。在此基础上，本文首次分析了该海域浮游生物、悬浮颗粒物以及沉积物中不同类型有机化合物（THAA、TCHO、lipid和酸不溶有机物）的含量和稳定C同位素组成，对早期成岩过程中有机质的化学和同位素分馏效应以及机理进行了研究和探讨。研究结果表明：（1）沉积物TOC、TN含量随着离开河流出海口距离的增加呈现逐渐降低的趋势。珠江口沉积柱下部TOC含量较稳定，往上部则含量及其变化幅度均显著增大，这很可能反映了人类活动的影响。（2）近海站位沉积有机质的δ13Corg变化范围很小，表明δ13Corg对该海域沉积有机质的来源具有很好的指示作用。沉积有机质OC／N可以作为其来源的辅助证据；而δ15N则对该海域沉积有机质的来源没有指示意义。（3）从河流出海口往近海方向，陆源有机质所占沉积有机质的比例呈下降趋势；在珠江口内，陆源有机碳所占比例略大于海洋生物成因有机碳，而近海有机质以当地水生藻类为主要来源（87～98％）。（4）根据沉积物TOC含量及其来源的二元混合模拟计算结果，珠江口沉积物中陆源有机质的含量大大高于近海，而水生沉积有机碳的含量与近海差异不明显，即河口地区沉积有机碳的高含量主要来自陆源有机质的贡献。（5）近海站位C5和E4水生生物成因有机碳的沉积通量为1.26～1.63mg／cm2.a，大大低于珠江口水生有机碳的沉积通量（6.1～13.5mg／cm2.a），表明珠江口的初级生产力大大高于近海，这很可能与珠江径流带来的大量营养盐输入有关。（6）THAA、TCHO和lipid在有机质中的相对含量从浮游生物→颗粒有机质→表层沉积物→沉积柱下部依次降低，而酸不溶有机物的相对含量则不断升高，这反映了有机质的化学组成在早期成岩过程中的变化趋势。（7）不同类型有机化合物的分解速率差异以及细菌有机质的形成和分解不仅导致有机质的成分不断变化和演化，也是造成沉积有机质同位素组成发生改变的主要原因。（8）贫13C与富13C的有机化合物同位素分馏效应因相互抵消而减小，细菌成因有机质δ13Corg也可以部分抵消因有机化合物的选择性分解所造成的同位素分馏效应，因此该海域沉积有机质δ13Corg相对稳定。细菌成因有机氮的加入导致沉积有机质的δ15N明显低于浮游生物，并且导致沉积物的δ15N变化范围增大。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 沉积有机质对河口、近海生态环境具有重要意义
• 1.2 沉积有机质来源及其特征是河口、近海生态环境研究的重要内容
• 1.2.1 有机质来源的研究
• 1.2.2 沉积有机质生物活性
• 13C_org在古环境研究中的应用'>1.3 沉积有机质δ¹³C_org在古环境研究中的应用
• 1.4 早期成岩作用对有机质稳定同位素以及化学组成的影响
• 1.5 本论文研究的目的
• 第二章 研究方法
• 2.1 沉积柱状样品的采集和保存
• 2.2 沉积物中有机化合物的提取和分离
• 2.3 沉积物总有机碳含量及其稳定同位素组成测定
• 2.4 近海沉积物年龄测定
• 2.5 珠江口沉积物粒度分析
• 第三章 分析结果
• 3.1 沉积物TOC、TN含量
• 3.1.1 珠江口沉积有机质的TOC、TN含量以及OC/N摩尔比值
• 3.1.2 近海沉积有机质的TOC、TN含量以及OC/N摩尔比值
• 3.2 沉积有机质稳定C、N同位素组成
• 3.2.1 珠江口沉积有机质的稳定C、N同位素组成
• 3.2.2 近海沉积有机质的稳定C、N同位素组成
• 3.3 珠江口和近海沉积物中有机化合物含量和稳定C同位素组成
• 3.3.1 近海沉积物中有机化合物含量
• 3.3.2 珠江口表层沉积物中有机化合物含量
• 3.3.3 近海沉积有机化合物稳定C同位素组成
• 3.4 近海沉积物沉积速率
• 第四章 沉积有机质的来源
• 4.1 沉积有机质来源的时空变化
• 13C_org与δ¹⁵N和OC/N之间的相关关系'>4.2 δ¹³C_org与δ¹⁵N和OC/N之间的相关关系
• 第五章 沉积有机质的时空分布
• 5.1 珠江口及近海沉积有机质的总体分
• 5.2 不同来源沉积有机质的时空分布
• 5.3 珠江口及近海沉积有机质沉积通量
• 5.4 珠江口及近海表层沉积有机化合物的空间分布
• 第六章 早期成岩作用与有机质的化学和同位素分馏
• 6.1 有机质化学成分的早期成岩改变
• 6.2 早期成岩过程中碳同位素组成的变化
• 主要结论
• 参考文献
• 已发表和待发表的论文
• 致谢