發(fā)布時(shí)間：2018-11-02 17:47

【摘要】：陸架邊緣海作為陸源和海源有機(jī)碳的主要儲(chǔ)庫(kù),是陸海相互作用最重要的區(qū)域,在全球物質(zhì)循環(huán)過(guò)程中發(fā)揮著十分重要的作用。本研究以長(zhǎng)江口及其鄰近的東海內(nèi)陸架海域?yàn)檠芯繀^(qū)域,對(duì)該海域的20個(gè)表層沉積物、3根箱式柱狀樣和1根重力管柱狀樣中沉積有機(jī)碳和總氮含量、碳和氮穩(wěn)定同位素組成、粒度組成、比表面積、210Pb活度及木質(zhì)素和沉積綠素的含量進(jìn)行了分析,研究了水動(dòng)力分選過(guò)程對(duì)不同來(lái)源有機(jī)碳在沉積物中分布的影響,探討了不同海域沉積有機(jī)碳早期成巖作用的差異,重建了研究海域200年來(lái)生態(tài)環(huán)境演變的歷史。得到的主要結(jié)果如下：(1)使用基于蒙特卡洛模擬(Monte-Carlo, MC)的三端元混合模型,對(duì)長(zhǎng)江口-東海內(nèi)陸架表層沉積物中的沉積有機(jī)碳進(jìn)行了計(jì)算,結(jié)果表明,海源有機(jī)碳是沉積有機(jī)碳的主要組成部分(64+11%),其相對(duì)貢獻(xiàn)從河口的46%增加到外海的91%,陸地土壤來(lái)源有機(jī)碳和C3維管植物碎屑來(lái)源有機(jī)碳貢獻(xiàn)則分別從36%下降到7%(均值27±8%)和從25%下降到2%(均值9±4%)。木質(zhì)素含量高且粒徑較大的新鮮C3維管植物碎屑主要沉積在河口區(qū),而木質(zhì)素含量較低、降解程度較高且主要吸附于細(xì)顆粒物上的土壤來(lái)源有機(jī)碳則可以被輸運(yùn)至更遠(yuǎn)的海域,表明水動(dòng)力分選過(guò)程對(duì)陸源有機(jī)碳選擇性輸運(yùn)的顯著影響。(2)長(zhǎng)江口-東海內(nèi)陸架表層沉積物中的沉積綠素主要由葉綠素-a (Chl-a,平均值71±83nmol g-1 OC).脫鎂葉綠素-a(PHtin-a,平均值295±340nmol g-1 OC)、脫鎂葉綠酸-a(PHide-a,平均值185±151nmol g-1 OC)、焦脫鎂葉綠素-a(pPHtin-a,平均值156±69nmol g-1 OC)、甾醇綠素酯(SCEs,181±112nmol g-1 OC)和胡蘿卜醇綠素酯(CCEs,87±39 nmol g-1 OC)組成,沉積綠素(Chlorins)含量在長(zhǎng)江口和浙閩沿岸海域各存在一個(gè)高值區(qū),表明長(zhǎng)江沖淡水以及浙閩沿岸上升流來(lái)源的營(yíng)養(yǎng)鹽輸運(yùn)對(duì)上層水體初級(jí)生產(chǎn)的重要影響。Chl-a/葉綠素-a降解產(chǎn)物(pheo-a)比值在離岸較近的長(zhǎng)江口最大渾濁帶外緣、杭州灣灣口以及浙閩沿岸中北部具有高值區(qū),可能是該水域水體中較短的顆粒物滯留時(shí)間和季節(jié)性的底層水體缺氧事件導(dǎo)致了這些海域具有較高的沉積色素保存效率。(3)分析了近十幾年來(lái)長(zhǎng)江口-東海內(nèi)陸架表層沉積物中δ13C和木質(zhì)素含量Λ8的變化,發(fā)現(xiàn)兩者具有不同的變化趨勢(shì)。長(zhǎng)江口-東海內(nèi)陸架表層沉積物中Λs含量在逐步降低,而長(zhǎng)江口海域表層沉積有機(jī)碳δ13C值先從2000年的-24‰左右逐漸升高到2006年的-19‰左右,隨后又降低至2011年的-23‰左右。三峽大壩的建設(shè)截留了部分陸源顆粒物從而導(dǎo)致木質(zhì)素含量的降低,同時(shí)由于河水流速減緩和透明度的增加促進(jìn)了流域內(nèi)淡水浮游植物生物量增加,從而使更多的13C值更虧損的淡水浮游植物來(lái)源有機(jī)碳被輸運(yùn)入海。(4)通過(guò)對(duì)長(zhǎng)江口泥質(zhì)區(qū)、浙閩沿岸泥質(zhì)區(qū)以及外海非泥質(zhì)區(qū)沉積柱狀樣中210Pb過(guò)�；疃纫约坝袡C(jī)碳、比表面積、木質(zhì)素等生物地球化學(xué)參數(shù)的分析,發(fā)現(xiàn)不同沉積環(huán)境下沉積有機(jī)碳的早期成巖過(guò)程明顯不同。長(zhǎng)江口泥質(zhì)區(qū)沉積物擾動(dòng)最劇烈,具有最低的TOC/SSA比值(0.44±0.08mg OC m-2),該海域再礦化過(guò)程中損失掉的沉積有機(jī)碳δ13C約為-25.1‰,表明陸源有機(jī)碳對(duì)未被有效保存組分的貢獻(xiàn)最大。浙閩沿岸泥質(zhì)區(qū)具有最高的有機(jī)碳損失率(45.0±15%),再礦化過(guò)程損失掉的沉積有機(jī)碳δ13C值約為-21.9‰,表明海源有機(jī)碳對(duì)未被有效保存組分的貢獻(xiàn)更大,該海域具有較非泥質(zhì)區(qū)更強(qiáng)的鐵錳氧化物異化還原、SO42-還原等途徑的成巖作用,導(dǎo)致了沉積物中TOC%、δ13C和Λ8自上而下呈現(xiàn)比較顯著的逐漸降低的變化趨勢(shì)。外海非泥質(zhì)區(qū)沉積環(huán)境最為穩(wěn)定,具有最高的TOC/SSA比值(0.55±0.12 mg OC m2),表征該海域總沉積有機(jī)碳保存效率最高,該海域海源有機(jī)質(zhì)損失率(約為32.7±14.5%)較高,表明沉積有機(jī)碳的再礦化過(guò)程以海源有機(jī)碳損失為主,該海域較弱的成巖作用對(duì)沉積有機(jī)碳垂向分布影響有限。(5)通過(guò)對(duì)位于東海內(nèi)陸架重力管沉積柱狀樣中元素組成、穩(wěn)定碳同位素、木質(zhì)素和沉積綠素的分析,發(fā)現(xiàn)自1970年以來(lái),陸源有機(jī)碳相對(duì)貢獻(xiàn)從41%降低至28%,同時(shí)木質(zhì)素降解程度卻逐漸升高(P/(S+V)：0.12升至0.22；3,5-Bd/V：0.03升至0.09),其主要原因是長(zhǎng)江流域建壩和其它人類活動(dòng)引起的泥沙截留和水土流失增加。分析表明,木質(zhì)素含量在0.35 mg 100 mg-1 OC至6.92 mg 100 mg-1OC間波動(dòng),其含量較低時(shí)期往往對(duì)應(yīng)于長(zhǎng)江流域的嚴(yán)重洪水事件(例如1998年長(zhǎng)江大洪水災(zāi)害)和較弱的東亞冬季風(fēng)(EAWM),而高值往往對(duì)應(yīng)于EAWM盛行時(shí)期,這進(jìn)一步表明水動(dòng)力分選過(guò)程和區(qū)域氣候變化對(duì)陸源有機(jī)碳自北向南選擇性輸運(yùn)的顯著影響。沉積綠素含量在663.4 nmol g-1 OC至74.9 nmol g-1 OC范圍內(nèi)變化,并隨深度增加呈現(xiàn)指數(shù)型降低趨勢(shì)。通過(guò)沉積綠素含量和降解模型擬合,反演了浮游植物生物量的歷史變化,結(jié)果表明浮游植物生物量與長(zhǎng)江河流營(yíng)養(yǎng)鹽輸入通量歷史變化無(wú)明顯相關(guān)性,而對(duì)區(qū)域氣候變化有較好的響應(yīng)。當(dāng)處于太平洋十年濤動(dòng)(PDO)正/暖相位或者厄爾尼諾(El Nino)年時(shí),該海域浮游植物生物量具有高值,而當(dāng)處于太平洋十年濤動(dòng)(PDO)負(fù)/冷相位或者拉尼娜(La Nina)年時(shí),浮游植物生物量較低。該海域百年前發(fā)生的浮游植物生物量增加的主要原因可能是區(qū)域氣候變化引起的富磷酸鹽海水向該海域的入侵。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：P736.4

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本文編號(hào)：2306503