长江口邻近海域溶解态铝的分布及藻类对其清除机制初探

论文摘要

海洋中的溶解态铝属于痕量元素,由于其含量受人为活动影响相对较小,常用来作为示踪元素指示陆源物质向海洋的输送及不同水团的运动,其海洋生物地球化学行为受到科学家的广泛关注。目前,关于浮游植物对Al的清除机制仍存在很大争议。本文在此背景下,对长江口邻近海域溶解态Al的分布、季节与年际变化及其影响因素进行了初步研究,利用实验室培养初步认识浮游植物对溶解态铝的清除机制,为进一步认识Al的海洋生物地球化学行为提供了坚实的数据基础。根据2006年6月、8月和10月对长江口邻近海域的调查结果,分析了水体中溶解态Al的分布及季节变化。2006年6月、8月、10月长江口邻近海域溶解态Al的平均浓度分别为119±77 nmol/L、109±80 nmol/L和138±73 nmol/L,统计结果表明,该海域的溶解态铝具有明显的季节变化。受长江径流量减小、浮游植物清除作用及菲律宾群岛降雨的共同影响,该调查海域10月份溶解态Al的浓度最高,6月份次之,8月份最小。与2002、2003年相同季节的调查结果相比,2006年8月、10月溶解态Al的浓度显著偏高。三个航次中,溶解态Al的水平分布规律相似,都是近岸浓度最高,随着离岸距离的增加溶解态Al的浓度降低,表现出明显的陆源输入的特点。溶解态Al的断面分布规律基本上呈现出近岸高、远海低的分布特点,与盐度的变化趋势相反。溶解态Al的垂直分布表现为表、底浓度较高,中层浓度最小的分布趋势,这种分布特点表明水体中溶解态Al有两个主要来源,表层主要来源于长江冲淡水等带来的陆源物质和大气中颗粒物的溶解,底层则主要来源于底沉积物再悬浮的释放。8月航次调查期间典型站位溶解态Al的垂直剖面变化规律与SiO32-基本吻合,显示出营养盐型的分布特点。在叶绿素最大层,溶解态Al的浓度最低,说明浮游植物对Al有明显的清除作用。8月航次调查期间调查海域出现明显的底层缺氧现象,缺氧海域表层溶解态铝的浓度较其它两个航次明显偏低,说明上层水体中存在明显的清除现象,这种清除可能源自浮游植物吸收或生源颗粒物沉降过程的吸附。缺氧对长江口邻近海域水体中溶解态铝迁移转化的影响需要进一步深入的研究。为了进一步探讨浮游植物对Al的清除机理,本论文选取我国近海几种常见的硅藻—中肋骨条藻、威氏海链藻和新月菱形藻以及甲藻—东海原甲藻和塔玛亚历山大藻进行实验室培养。培养分为三组,分别是对照组、300 nmol/L Al加富组和600 nmol/L Al加富组。实验结果表明,三种硅藻都对水体中溶解态的Al有明显的清除作用,被浮游植物清除的Al一部分以表面吸附的形式附着在细胞表面,一部分以吸收利用的方式进入细胞内部,中肋骨条藻、威氏海链藻、新月菱形藻细胞内结合态Al占细胞内总Al的比例分别为25～75%、45～82%、15～54%,说明实验室培养的几种硅藻均可以吸收海水中的溶解态Al参与细胞代谢过程。东海原甲藻对溶解态Al没有明显的清除作用。塔玛亚历山大藻对溶解态Al有一定的清除作用,其细胞内结合态Al占细胞内总Al的比例为24～62%。由于不同藻种的细胞特性不同,表现出的对Al的清除能力也不尽相同。当中肋骨条藻培养至稳定期时,对照组、300 nmol/L加富组和600 nmol/L加富组中细胞内结合态Al的浓度分别为0.27±0.01 mg/g、0.39±0.06 mg/g和0.23±0.00 mg/g,300 nmol/L加富组中细胞内结合态Al的含量最高,说明适当加富溶解态Al的浓度有利于促进中肋骨条藻细胞对溶解态Al的吸收转化。在威氏海链藻的培养实验中,稳定期时三个分组中细胞内结合态Al的浓度分别为0.09±0.01 mg/g、0.17±0.07 mg/g及0.31±0.09 mg/g,细胞内结合态Al的含量随加富浓度的增加而增大,说明水体中溶解态Al的浓度越高越有利于威氏海链藻对溶解态Al的吸收利用。稳定期时,新月菱形藻对照组、300 nmol/L加富组和600 nmol/L加富组中细胞内结合态Al的浓度分别为0.30±0.06 mg/g、1.03±0.17 mg/g和0.59±0.10 mg/g,结果表明当Al的加富浓度为300 nmol/L时能够有效地促进新月菱形藻对溶解态Al的吸收利用,当加富浓度为600 nmol/L时,没有明显的促进作用。在相同浓度的加富组中新月菱形藻细胞内结合态Al的浓度最大,中肋骨条藻次之,威氏海链藻最小。塔玛亚历山大藻对照组、300 nmol/L加富组和600 nmol/L加富组稳定期时细胞内结合态Al的浓度分别为0.10±0.01 mg/g、0.11±0.03 mg/g和0.10±0.00 mg/g,说明不同的Al的加富浓度对细胞内结合态Al的浓度无影响作用。与三种硅藻相比塔玛亚历山大藻细胞内结合态Al的浓度显著偏低。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 0 前言
• 1 文献综述
• 1.1 铝的海洋生物地球化学循环
• 1.1.1 海洋中溶解态铝的来源
• 1.1.2 海洋中溶解态铝的分布
• 1.1.3 海洋中溶解态铝的赋存形式
• 1.1.4 海洋中溶解态铝的迁移、转化
• 1.2 微量金属元素对浮游植物生长的影响
• 1.3 中国近海主要浮游植物种类
• 1.3.1 中国近海水华主要浮游植物种类
• 1.3.2 实验培养藻种简介
• 1.4 本论文研究内容
• 2 实验部分
• 2.1 仪器设备
• 2.2 试剂
• 2.3 溶液配制
• 2.4 溶解态铝的测定方法
• 2.4.1 工作曲线的制作
• 2.4.2 海水样品中溶解态铝的测定
• 2.4.3 消化液中溶解态铝的测定
• 2.5 培养液中硅的测定方法
• 2.6 藻密度的计算方法
• 2.7 培养容器的选择
• 2.8 浮游植物细胞不同结合态铝的分析方法
• 2.8.1 浮游植物细胞不同结合态铝的分级方法
• 2.8.2 分级实验的精密度及回收率
• 2.9 浮游植物的培养方法
• 2.9.1 实验室单种培养
• 2.9.2 天然海水室外培养
• 3 长江口邻近海域溶解态铝的分布及季节变化
• 3.1 引言
• 3.2 采样与方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 长江口邻近海域溶解态铝的水平分布
• 3.3.2 长江口邻近海域溶解态铝的断面分布
• 3.3.3 溶解态铝的周日变化
• 3.3.4 不同年际长江口邻近海域溶解态铝的分布变化
• 3.3.5 影响长江口邻近海域溶解态铝分布的因素
• 3.4 小结
• 4 浮游植物对铝的清除机制初探
• 4.1 前言
• 4.2 硅藻对溶解态铝的清除作用
• 4.2.1 中肋骨条藻对溶解态铝的清除作用
• 4.2.2 威氏海链藻对溶解态铝的清除作用
• 4.2.3 新月菱形藻对溶解态铝的清除作用
• 4.3 甲藻对溶解态铝的清除作用
• 4.3.1 东海原甲藻对溶解态铝的清除作用
• 4.3.2 塔玛亚历山大藻对溶解态铝的清除作用
• 4.4 天然水体中浮游植物对溶解态铝的清除作用
• 4.5 小结
• 5 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 发表的学术论文