北部湾水体及沉积物中生物硅的研究

论文摘要

生物硅（biogenic silica,BSi）指来源于硅藻、放射虫和海绵骨针等硅质生物的无定形硅。生物硅作为表层初级生产力及水体环境历史的良好指标,被广泛地应用于古海洋学和古气候历史的追溯工作中,而且对生物硅的生产、溶解、埋藏的研究有利于系统地了解整个海洋环境中的硅循环,并有助于认识全球海洋中碳的生物地球化学循环。本研究通过实验筛选出了适合北部湾沉积物样品中生物硅测定的实验条件,并发现在生物硅的提取过程中有连续振荡和采用圆底离心管作为反应容器,能增大样品与提取液的接触面积,提高提取的效率。确定沉积物中总生物硅的测定方法为:以0.5 mol/L Na2CO3作为提取液,50 mL圆底离心管作为反应容器,固液比为1 g/L,在90℃恒温振荡水浴中连续提取5 h。应用该方法对国际互较样品的测定结果都在标准值范围之内。为了减少与光合作用没有直接联系的放射虫和海绵骨针的干扰,能更准确地指示表层初级生产力状况,本研究还建立了一套将硅藻来源的生物硅与总生物硅区分测定的方法。通过对北部湾春季和秋季航次的采样调查,得到以下主要结果:（1）悬浮颗粒态生物硅（PBSi）的水平分布规律为北部高南部低,近岸高远岸低;由于浅水区的表底混合均匀,湾北部和海南岛沿岸海域站位真光层表底PBSi的变化不明显:北部湾的PBSi浓度存在季节差异,秋季高于春季:PBSi的含量与营养盐、浮游植物、叶绿素α和初级生产力有较好的相关性。（2）北部湾表层沉积物中生物硅的含量为0.58%～1.68%,平均值为1.1%,与南海南部陆架浅水区（＜200 m）的生物硅含量比较接近:硅藻来源生物硅与总生物硅的分布情况均为湾北部和海南岛沿岸海域高,而湾中部和湾南部深水区的含量相对较低。（3）利用BSi在沉积物中的垂直分布规律和硅藻来源生物硅占总生物硅的比例推算出:北部湾研究海域的沉积速率平均为2.0～3.0cm/yr,近岸浅水海区高,离岸深水区低;沉积物中生物硅的年溶出速率为0.49%～1.52%,其中,湾北部海域和海南岛沿岸海域受陆源输入的影响生物硅的溶出速率比较高,湾中部深水区硅藻来源生物硅的溶解速率相对较低,南部深水区受南海表层水和次表层水的侵入,以及高盐度等因素影响,硅藻来源生物硅的溶出速率也较大。（4）多数测站沉积物中的总生物硅和硅藻来源生物硅,从沉积物表层到下方十几厘米的深度范围内,都呈现含量随深度增高的趋势,表明近年来北部湾的硅藻沉积减少,反映了北部湾浮游植物群落中硅藻和其他硅质生物生物量下降的趋势。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 生物硅的简介
• 1.2 国内外的研究进展
• 1.2.1 生物硅测定方法
• 1.2.2 生物硅对水体表层初级生产力状况的指示作用
• 1.2.3 生物硅作为古气候变化的有效替代指标
• 1.2.4 生物硅在海洋环境中的循环机制
• 1.2.5 国内研究动态
• 1.3 北部湾海域的特征及本课题的研究意义
• 1.3.1 北部湾海域的特征
• 1.3.2 本课题的研究意义
• 第二章 生物硅含量测定方法的改进
• 2.1 沉积物中生物硅测定方法的改进
• 2.1.1 样品预处理
• 2.1.2 提取液种类的选择
• 2.1.3 提取温度的选择
• 2.1.4 提取过程中连续振荡对生物硅提取的影响
• 2.1.5 使用尖底离心管和圆底离心管作为反应容器对生物硅提取的影响
• 2.1.6 提取时间的选择
• 2.1.7 固液比的选择
• 2.1.8 沉积物中生物硅测定方法的建立
• 2.1.9 国际互校样品的测定
• 2.1.10 与不同生物硅测定方法的比较
• 2.2 沉积物中硅藻来源生物硅（DBSi）的测定方法
• 2粉剂、硅藻土、海绵骨针中硅的测定'>2.2.1 硅藻粉、SiO₂粉剂、硅藻土、海绵骨针中硅的测定
• 2.2.2 沉积物中硅藻来源生物硅测定方法的建立
• 2.3 悬浮颗粒物中生物硅的测定方法
• 2.3.1 悬浮颗粒态生物硅的测定方法的建立
• 第三章 北部湾海域悬浮颗粒态生物硅的研究
• 3.1 样品采集与测定
• 3.2 北部湾悬浮颗粒态生物硅的分布
• 3.3 PBSi与营养盐、浮游植物、叶绿素、初级生产力的关系
• 3.3.1 PBSi与营养盐的关系
• 3.3.2 PBSi与浮游植物的关系
• 3.3.3 PBSi与叶绿素α的关系
• 3.3.4 PBSi与初级生产力的关系
• 3.4 北部湾PBSi含量与其他海区的比较
• 第四章 北部湾海域表层沉积物中生物硅的研究
• 4.1 表层沉积物样品的采集与测定
• 4.2 表层沉积物样品中生物硅的分布情况
• 4.3 北部湾表层沉积物中生物硅含量与世界其它海区的比较
• 4.4 表层沉积物中DBSi的分布情况
• 4.4.1 表层沉积物中DBSi含量与初级生产力的关系
• 第五章 北部湾海域柱状样沉积物中生物硅的研究
• 5.1 沉积物柱状样的采集与测定
• 5.2 北部湾沉积物柱状样中生物硅的垂直分布
• 5.3 北部湾沉积速率的推断
• 5.3.1 湾北部浅水区沉积速率的推断
• 5.3.2 海南岛沿岸区沉积速率的推断
• 5.3.3 湾中部深水区沉积速率的推断
• 5.3.4 湾南部深水区沉积速率的推断
• 5.3.5 总结
• 5.4 北部湾沉积物中生物硅溶出速率的推算
• 5.4.1 湾北部浅水区沉积物中生物硅溶出速率的推算
• 5.4.2 海南岛沿岸区沉积物中生物硅溶出速率的推算
• 5.4.3 湾中部深水区沉积物中生物硅溶出速率的推算
• 5.4.4 湾南部深水区沉积物中生物硅溶出速率的推算
• 5.4.5 总结
• 5.5 沉积物中BSi含量的垂直变化与上层水体环境因素变动的关系
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢