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《中山大学》 2017年
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黄东海细粒沉积物中百年尺度高分辨总有机碳时间序列与储碳机制

祝青  
【摘要】:陆架作为陆地与大洋的桥梁,其面积约占全球海洋的10%,却贡献了10-30%的海洋初级生产力,且有30-50%的无机碳和80%以上的总有机碳(TOC)埋藏在陆架海沉积物中,是陆源和海源TOC的主要沉积汇。故陆架海沉积TOC变异研究已成为海洋科学领域的热门课题,并将为全球碳循环和气候变化研究提供不可或缺的科学基础。作者以南黄海中部细粒沉积区和东海闽浙细粒沉积带的沉积物柱H43、H44、DH5-1和SS2为研究对象,系统测定了TOC、总氮(TN)、碳-氮稳定同位素比值等地球化学参数及进行微生物多样性分析;结合已有的210Pb定年和黑碳(BC)含量数据,建立了TOC校正新方法和百年尺度初始沉积TOC的时间序列;结合海域POC和营养盐数据及大河流域强降雨的时间序列,作者解读了新建立的百年尺度TOC时间序列,揭示了百年尺度TOC的埋藏机制,探讨了自然过程和人类活动对海洋沉积TOC的影响;基于沉积物柱中微生物群落结构的分析结果,探讨了早期成岩过程中有机碳矿化对储碳的影响。本文取得的如下主要成果:(1)采用经改进的TOC测量方法(即采用带微孔的一次性陶瓷坩埚来酸化处理样品),避免了酸化样品过程中TOC的流失,提高了TOC的回收率,确保了数据的高精度和稳定性;对沉积物柱中TOC的校正方法进行了改进,即先将TOC分为活性TOC和惰性TOC(即BC),然后对活性TOC进行降解校正,获取初始沉积TOC。上述研究方法的改进为建立百年尺度高分辨TOC时间序列提供了分析技术的保障。(2)在南黄海泥质沉积区建立了百年尺度高分辨TOC时间序列,并对序列进行了深入解读,表明黄海百年尺度陆源TOC逐渐减少,海源TOC逐渐增加;陆源TOC减少与黄河径流量减少有关;而海源TOC增加与黄河流域暴雨冲刷和人类活动增强导致入海营养盐增加有关。(3)在闽浙泥质沉积带建立了百年尺度高分辨TOC时间序列,并从时间序列中识别出两个TOC含量变异幅度巨大的“V”形谷,它们分别与葛洲坝和三峡大坝蓄水相关,表明葛洲坝和三峡大坝蓄水对东海生态系统具有重要影响。(4)在南黄海中部黄海暖流与黄海沿岸流交汇区,建立了百年尺度沉积物总氮及其稳定氮同位素比值(δ15Nsed)的时间序列,发现H43柱的氮循环主要受黄海暖流控制,而H44柱主要受沿岸流影响;时间序列与PDO指数具有明显的关联性;人类活动造成氮输入的增加会明显影响陆架海的氮循环过程。(5)东海闽浙细粒沉积带的微生物多样性分析表明,有机碳降解难易以及矿化呼吸路径作用着不同深度微生物群落结构沉积物柱中微生物群落的垂直分布规律(即浅部以好氧、中部以兼性、深部以厌氧微生物群落为主)
【学位授予单位】:中山大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:P736.2;Q93

【参考文献】
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