长江口邻近海域缺氧区营养盐及痕量金属的生物地球化学过程研究

论文摘要

长江口邻近海域夏季底层水体存在世界上面积最大的缺氧带。这为研究河口区氧化还原敏感元素的生物地球化学过程提供了天然的实验场所。为了理解长江河口缺氧带存在的生物地球化学过程,本文以长江口邻近海域缺氧带上覆水体、沉积物及间隙水为研究对象,并对其营养盐及重金属进行研究,目的在于揭示长江口邻近海域缺氧带可能存在的生物地球化学过程,为理解长江河口区的物质循环提供科学证据。通过研究得出如下结论:（1）在水体中盐度是影响营养盐分布的主要因素,在高浊度带存在营养盐释放的现象;（2）底层水存在两种显著不同的生物地球化学过程:当盐度<33 PSU时,营养盐与AOU之间为负相关,影响底层海水营养盐分布的主要因素可能为流场;而当盐度>33 PSU时,营养盐与AOU之间存在正相关,影响营养盐分布的主要因素为颗粒有机质的矿化;（3）溶解态痕量金属存在保守型（Mo、U、Ni）和混合型（Fe、Mn、Cu、Pb、Zn）的分布规律,盐度、浮游生物及溶解氧都是影响溶解态痕量金属分布的重要因素;剔除浊度大于20 NTU的数据,分配系数与浊度为显著正相关;（4）间隙水Fe、Mn剖面表明,长江河口表层沉积物存在剧烈的Fe、Mn还原现象;成岩模型模拟结果显示间隙水Mn的模拟剖面与实际观测剖面吻合较好。间隙水U剖面显示,控制U分布的主要因素与Fe有关,但是其它因素如有机质含量对U、Mo的分布也有影响;（5）间隙水营养盐剖面显示近岸与远岸存在两种不同的生物地球化学过程:远岸海域,间隙水营养盐部面主要受早期成岩的控制;而在近岸海域其它过程如氨化及吸附可能是控制间隙水氮剖面分布的主要因素;模拟剖面与NH4+的实测剖面趋于一致,但是同时暗示表层沉积物受到生物扰动;通量计算结果显示,Si、N、P分别占浮游生物每日所需要营养盐数量的15%、10%及0.1%;（6）对痕量金属的黄铁矿化程度进行了分析,发现长江河口痕量金属的黄铁矿化程度异常低,黄铁矿不是影响痕量金属分布的主要因素;导致低黄铁矿化度的原因与长江河口高沉积速率、贫硫、低有机质有关。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 缺氧研究背景
• 1.2 早期成岩过程
• 1.3 营养盐及痕量金属的生物地球化学行为
• 1.4 研究目的及意义
• 1.5 长江河口生物地球化学过程研究现状
• 1.6 主要研究内容及创新点
• 第二章 长江口缺氧区营养盐及 DOC 的分布特征
• 2.1 简介
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 样品采集
• 2.2.2 样品测试
• 2.3 结果
• 2.3.1 水体温度、盐度、浊度、叶绿素的分布特征
• 2.3.2 溶解氧（DO）、pH 的分布特征
• 2.3.3 营养盐及 DOC 的分布特征
• 2.4 讨论
• 2.4.1 盐度与营养盐及 DOC 的关系
• 2.4.2 底层水体碳的矿化过程
• 2.5 小结
• 第三章 长江口缺氧区痕量金属的分布特征
• 3.1 简介
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 样品采集
• 3.2.2 样品测试
• 3.3 结果
• 3.3.1 溶解态痕量金属的分布特征
• 3.3.2 颗粒痕量金属的分布特征
• 3.4 讨论
• 3.4.1 溶解态痕量金属的分布机制
• 3.4.2 颗粒态金属地球化学的影响因素
• 3.4.3 痕量金属的分配系数
• 3.5 小结
• 第四章 长江口氧化还原敏感元素的早期成岩过程研究
• 4.1 简介
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 间隙水样品采集与保存
• 4.2.2 样品分析
• 4.2.3 成岩模型
• 4.3 结果
• 4.3.1 间隙水 Fe、Mn 剖面
• 4.3.2 间隙水 U、Mo 剖面
• 4.3.3 沉积物 Fe、Mn、U 剖面
• 4.4 讨论
• 4.4.1 Fe、Mn 的早期成岩过程
• 4.4.2 U、Mo 的早期成岩过程
• 4.4.3 吸附系数对间隙水Fe、Mn 剖面的影响
• 4.4.4 沉积物水界面通量
• 4.4.5 沉积物中自生U 的累积
• 4.5 小结
• 第五章 长江口沉积物间隙营养盐剖面及通量
• 5.1 简介
• 5.2 材料与方法
• 5.2.1 样品采集与分析
• 5.2.2 通量计算
• 5.3 结果
• 5.3.1 上覆水体营养盐
• 5.3.2 间隙水营养盐剖面
• 5.3.3 营养盐通量
• 5.4 讨论
• 5.4.1 一般原理
• 5.4.2 氮动力
• 5.4.3 成岩模型
• 5.4.4 通量比较及意义
• 5.5 小结
• 第六章 痕量金属的黄铁矿化过程
• 6.1 简介
• 6.2 材料与方法
• 6.3 结果与讨论
• 6.3.1 沉积物中总碳、总硫及沉积物粒度的分布特征
• 6.3.2 活性态及黄铁矿态金属的分布特征
• 6.3.3 痕量金属的黄铁矿化度比较
• 6.3.4 DOP 与 DTMP 之间的关系
• 6.3.5 DOP 及DTMP 对环境指示的意义
• 6.3.6 黄铁矿化的端元模式
• 6.4 小结
• 第七章 结语
• 7.1 主要结论
• 7.2 存在的问题和不足
• 参考文献
• 博士期间发表论文情况
• 致谢