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长江口潮滩湿地主要生源要素的动力学过程研究

高磊  
【摘要】:世界大型河口沉积物间隙水中营养盐的剖面以及沉积物-水界面营养盐交换通量等研究对于了解生源要素在河口系统的分布格局和生物地球化学循环规律,河口及河口区最大混浊带对河流陆源输入物质的影响和改造,河口、海岸、大陆架环境对全球大洋生源要素通量和收支的贡献具有重要意义。 本论文主要是基于在2005年3月至2006年2月间,对长江口崇明东滩典型站点(包括高潮滩、中潮滩和低潮滩)沉积物间隙水中营养盐剖面以及沉积物-水界面营养盐交换通量进行了为期一年、每月一次的观测。另外,通过长江口12个站点在2005年11月大潮和小潮各2个M_2潮周期内(约25个小时)的准同步观测,研究了潮汐作用对长江口营养盐分布的影响;并通过既包括物理参数,又包括化学参数的箱式模型,研究了各种营养盐的来源途径对长江口固定区域营养盐收支的贡献。论文取得的主要研究成果如下: 1.长江口崇明东滩沉积物中生源要素的循环 对长江口崇明东滩潮间带高、中、低潮滩典型沉积物柱状样进行了生物硅含量(BSi)测定。BSi的测定采用了7h的碱液连续提取法以校正样品中粘土矿物中非生物硅的溶出对测定结果的影响,结果表明:与渤海和黄海沉积物类似,研究区域沉积物BSi含量也处在较低水平(小于0.5 Si%);沉积物中所含有的陆源粘土矿物也使SiO_3~(2-)在间隙水中的浓度(小于250 μM)远远低于纯BSi的溶解度;高潮滩和中潮滩沉积物中BSi、N以及N/BSi等指标随浓度都呈现出降低的趋势,反映了沉积物中的N以及BSi在早期成岩过程中的降解,并且N比BSi降解得快;沉积物中δ ~(15)N值与N、N/BSi等指标都具有一定的正相关关系,显示在早期成岩过程中,与~(14)N相比,~(15)N更容易从有机物中释放出来;粒径较粗、有机质含量较少、无植被覆盖以及根系影响的低潮滩沉积物则不具备上述趋势,显示出了与高、中潮滩完全不同的沉积物性质。此外,在沉积物中部,发现了N、N/BSi等指标异常的变化,也反映了修坝、台风等偶然事件对研究区域沉积过程的影响。上述研究为今后进一步研究硅等生源要素在长江口海域上覆水-沉积物系统中的生物地球化学循环过程、控制因素及其时空变化提供了依据。 2.崇明东滩沉积物间隙水中生源要素的分布特点及季节变化 对连续12个月长江口崇明东滩高、中、低潮滩典型站点沉积物间隙水中各营养盐成分含量及其随深度的变化观测,结果显示:研究区域间隙水中NH_4~+和SiO_3~(2-)的浓度一般在200-500 μM之间,高、中、低潮滩间显示出了不同的分布特点;与高潮滩和中潮滩相比,没有植被覆盖、粒径较粗的低潮滩往往具有较高的NH_4~+浓度和较低的SiO_3~(2-)浓度;SiO_3~(2-)随季节的变化主要受温度的影响,而NH_4~+


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