长江口海区近百年沉积物中的生物硅记录及其对流域人类活动的响应

发布时间：2020-09-04 09:48

　　近几十年,长江流域物质输入发生很大变化。建坝使输沙量减少从而降低河口溶解硅浓度,流域人类活动加剧导致了营养盐N、P的增加。物质输入的变化必然影响长江口表层生产力的变化。从而对河口生态环境造成影响。本文通过生物硅指标,揭示人类活动影响下长江口海区表层生产力的变化。本研究利用长江口杭州湾外泥质沉积区获得的两个浅孔(Cx21、Cx38),进行了210pb和137Cs、粒度、生物硅、有机碳和有机氮含量分析,旨在揭示近百年长江入海物质变化在沉积物中的纪录。依据两钻孔沉积物210pb和137Cs测试结果一平均沉积速率分别为Cx21孔0.94cm／yr和Cx38孔2.05cm／yr,结合沉积物粒度-长江输沙量变化对比,确定了两孔的年代模式。在此基础上,综合各指标,将两孔近百年沉积物从下向上分为4个阶段。 Ⅰ、Cx21孔100-70cm和Cx38孔200-125cm,对应于上世纪50年代初以前的沉积物堆积。沉积物含砂量较高,生物硅和有机质含量均较低。生物硅平均含量分别为0.76%和0.64%,有机碳平均含量分别为0.49%和0.50%,有机氮平均含量分别为0.063%和0.066%；生物硅和有机碳、氮波动基本一致； Ⅱ、Cx21孔69-55cm和Cx38孔124-95cm,可对应于十九世纪50年代初-60年代初的堆积。两孔沉积物颗粒较细,生物硅含量较高,Cx21孔有机质较高,Cx38孔有机质略高。生物硅平均含量分别为0.87%和0.82%,有机碳平均含量分别为0.56%和0.54%,有机氮平均含量分别为0.074%和0.069%；生物硅和有机碳、氮波动在Cx21孔仍基本一致,但在Cx38孔有所分异； Ⅲ、Cx21孔54-26cm和Cx38孔94-55cm,可对应于十九世纪60年代初-80年代中期的堆积。两孔沉积物含砂量均较高,呈现两峰一谷：60年代早中期--峰值,70年代--谷值,80年代早期--峰值,生物硅和有机质的平均含量都处于较低水平。两孔生物硅平均含量分别为0.80%和0.65%,有机碳平均含量分别为0.51%和0.50%,有机氮平均含量分别为0.065%和0.066%；Cx21孔中生物硅和有机碳、氮波动基本一致,Cx38孔两者完全分异； Ⅳ、Cx21孔自25cm以上,Cx38孔自54cm以上,相当于十九世纪80年代中期以来长江入海泥沙显著减少时期的堆积。两孔沉积物中含砂量显著减少,生物硅含量于80年代后期到90年代前期迅速增加,自90年代中后期以来基本维持在低值。Cx21孔中有机碳、氮的分布和生物硅波动基本一致,而Cx38孔有机碳、氮的平均含量却持续增加,并在钻孔表层达到全孔的最高值。本段生物硅平均含量分别为0.82%和0.71%,有机碳平均含量分别为0.60%和0.56%,有机氮平均含量分别为0.068%和0.073%。以上4个阶段生物硅和有机碳、氮含量的变化可反映近百年来长江流域的自然和人类活动过程,尤其是流域人类活动包括：水库截砂—入海溶解硅降低和近几十年来工农业发展导致长江入海N、P营养盐物质输入的增加。上世纪初至中叶,长江输沙量和营养盐的输入变化受人类活动干扰较小,长江口浮游藻类以硅藻为主,两钻孔沉积物中生物硅和有机质含量基本一致,又由于表层海温较低,从而导致生物硅和有机质含量均较低。自上世纪50年代以来,随着新中国成立,人口恢复增长,生产活动加快,流域人类活动开始增强。但对河口生态环境开始出现明显影响的时期始于上世纪70年代末,即改革开放以后,入海溶解N、P开始增加,长江口外浮游藻类受到影响。1985年之后,随着葛洲坝的建成,入海输沙量急剧减少,导致溶解硅下降,相反在工农业活动下,溶解N、P浓度却急剧增加,所以本研究沉积物中生物硅自80年代后期先呈现短暂高峰后显著降低,而有机碳氮却持续上升,反映了营养盐增加时期,首先是硅藻的大量繁殖,但随着溶解硅的消耗,硅藻类生物受到硅限制,过多的氮磷导致甲藻等其他有毒藻类繁殖。不过上述现象出现在离长江口较近的Cx38孔,在离长江口较远的Cx21孔,上世纪80年代末、90年代初也出现了生物硅的短暂高峰,并在此后显著降低,但有机碳、氮基本也呈同步变化,并未在表层出现高含量现象,反映了该孔所在位置有毒藻类的繁殖尚不明显。Cx38孔位于低氧区,而Cx21孔在低氧区之外,前者水深较大,沉积物颗粒较细,后者水深较浅,沉积物颗粒较粗,可能是造成上述差异的主要原因。
【学位单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2010
【中图分类】：P736.21
【部分图文】：

条图,海洋,悬浮颗粒,河流

地球上每年输入到海洋中的溶解硅酸盐达 6.7x1012mol。其中河流输入5.6x10‘Zmol，海底热液喷发输入 0.2x10‘Zmol，海底玄武岩侵蚀输入 0.4x10‘Zmol，大气环流输入 0.5x10‘Zmol(图1.2)(肠e即 eretal.，1995)。河流输入凡。gr.〕55，人进乙沉降输入乙条图1.2海洋中硅的地球循环(引自 :Tregueretal.，1995)自然界中硅以溶解态或悬浮颗粒态进入河流。Treguer等(1995)认为，全球范围内河流的悬浮颗粒硅通量远大于溶解态硅通量，但颗粒硅溶解很慢，因此可忽略。conley(1997)认为虽然悬浮颗粒态硅溶解很慢，但其中的无定形硅溶解速率却大了5个数量级之多，而河流输送的无定形硅占总量的16%

曲线,沙量,径流,长江

华东师范大学2010届硕士学位论文第二章研究区域概况曲线(图2.1)。输沙量和径流量变化趋势基本一致。从近百年尺度范围来看，输沙量较低的几个时期分别为:1895一1905年，1930年左右，1950一1960，1985年之后。另外，汉口站近50年的输沙量变化和大通站基本一致。从近50年尺度范围来看，大通站的输沙量(图2.1)呈阶段性减少趋势。1950一1960年，长江属于自然状态下的径流输沙时期，并且由于这一时期为全民大兴农业时期，造成整个流域产沙丰富

水下三角洲平原,前缘斜坡,前三角洲,拦门沙

长江三角洲位于北纬30“附近，北起通扬运河，南抵杭州湾，西至南京，东到海滨，顶点在镇江市、扬州市一线，北至小洋口，面积约九万多平方公里。通常将长江三角洲分为陆上三角洲平原和水下三角洲平原(图2.2)。长江水下三角洲位于低潮线至水深55m。按形态特征分为一15m的浅水平台、15一30m的前缘斜坡带、30一55m的前三角洲带。浅水平台主要由拦门沙体系组成，拦门沙在横向上表现为滩槽相间、高低起伏的形态;前缘斜坡带坡降增大，地形向东南倾斜，并且发育不均衡，北支斜坡带狭窄，南支斜坡带较宽;前三角洲是水下三角洲平原最平坦、面积最广的地貌，东北部水深30m，东南部水深达55m，围绕河口向东北、东、东南倾斜。水下三角洲的沉积物主要由砂、粉砂、粘土组成，近岸细，以粉砂为主，外海粗，以砂为主，中间为:长江口泥质区、闽浙沿

【参考文献】