南海黑角珊瑚近百年来环境地球化学记录初探

发布时间：2017-05-18 10:02

  本文关键词：南海黑角珊瑚近百年来环境地球化学记录初探，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文以扫描电镜(SEM)、高分辨率同步辐射X射线荧光微束分析(SR μ-XRF)(～2.5μ m)和稳定同位素质谱(IR-MS)为技术手段,研究采集于南海的黑角珊瑚(Cirrhipathes spp.)骨骼生长率,Fe含量和碳、氮稳定同位素(δ13C和δ15N)时间序列的变化特征(幅度、周期、趋势等)。讨论环境因素(表层海水温度(SST)、降雨等)对黑角珊瑚生长率的影响,及生长率对厄尔尼诺-南方涛动(El Nino-Southern Oscillation,ENSO)的响应；探究运用珊瑚骨骼Fe含量时间序列重建南海西沙海域百年沙尘沉降历史的可行性；以及运用碳、氮稳定同位素(δ13C、δ1SN)反映人类活动对海水碳库和水质状况的影响。本文旨在探究黑角珊瑚作为生物载体与南海气候环境变化的关系,建立新的环境待用指标序列,为我们正确反演过去海洋环境变化提供科学依据。论文研究表明：1)黑角珊瑚的径向生长率与南海西沙海域气候环境要素存在一定的联系,表现为：西沙海域JYI-1样品径向生长率与SST存在显著的正相关性(r=0.519,P0.01,n=111),且具有类SST的3.09年的周期值；与年降雨量存在负相关性(r=-0.34,n=32),但无类似降雨量的周期值；与ENSO指数(MEI多变量指数)统计显著正相关(r=0.492,P0.01,n=61),其2.77和3.09年周期落在ENSO主周期范围内。结果表明黑角珊瑚对ENSO事件响应敏感,在温暖水体环境中更易生长。2)运用SR μ-XRF结合SEM实验精确测定了西沙海域JYI-1样品中Fe含量年际变化序列,发现1954-2007年JYI-1样品Fe含量时间序列与我国西北民勤与和田地区沙尘年爆发频次显著相关,表现为民勤r=0.647 (n=54,P0.01),和田r=0.625(n=54,P0.01)；此外,该样品Fe含量序列与东亚冬季风指数也表现出协同变化趋势,与西沙海域沉积物环境指标(Ti通量等)记录趋势基本一致,说明我国西北地区沙尘可传输至西沙海域,黑角珊瑚可作为一种新的环境潜在载体记录西沙海域沙尘沉降历史。3)三亚湾海域LHT样品和西沙群岛海域JYI-1样品中的δ13C值在1940s开始都呈现加速衰减模式,且在各个衰减阶段近岸LHT样品均比远岸JYI-1样品δ13C衰减速率快,说明南海北部自1940s受到化石燃料燃烧等引起的"Suess效应”的显著影响,也进一步反映了近岸海域遭受人为干扰和污染较大。此外,西沙群岛海域JYI-1样品δ15N值在整个生长年限变化(～0.525‰)较小,从一定程度上反映了西沙群岛受人类污染较小；而三亚湾LHT样品δ15N值自20世纪50年代呈现上升趋势,尤其20世纪80年代后显著增大(1980-2000年δ15N增加-0.518‰),这很可能是受大量生活污水排放等影响所致。
【关键词】：黑角珊瑚 同步辐射X射线荧光光谱 稳定同位素比值质谱 沙尘 径向生长率 铁元素 碳稳定同位素 氮稳定同位素
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X142
【目录】：

• 摘要7-9
• Abstract9-14
• 第一章 绪论14-29
• 1.1 研究意义14-15
• 1.2 南海在气候环境研究中的重要地位15-16
• 1.3 黑角珊瑚作为环境记录潜在载体的生物学特征16-21
• 1.3.1 形貌特征16-17
• 1.3.2 地理分布17-18
• 1.3.3 栖息环境18-19
• 1.3.4 摄食和营养19
• 1.3.5 生长率和寿命19-21
• 1.4 珊瑚记录气候环境变化研究21-27
• 1.4.1 造礁珊瑚研究进展21-23
• 1.4.2 黑角珊瑚的研究现状23-27
• 1.5 论文选题与研究内容27-29
• 1.5.1 论文选题依据27-28
• 1.5.2 主要研究内容28-29
• 第二章 黑角珊瑚生长环境与样品采集及分析29-37
• 2.1 研究区域气候环境特征29-30
• 2.1.1 三亚湾鹿回头29
• 2.1.2 西沙群岛29-30
• 2.2 样品采集30-31
• 2.3 样品分析31-35
• 2.3.1 扫描电镜(SEM)实验31-32
• 2.3.2 同步辐射X射线荧光微束分析(SRμ-XRF)实验32-33
• 2.3.3 稳定同位素比值分析(IR-MS)实验33-35
• 2.4 资料和方法35-37
• 2.4.1 数据资料35
• 2.4.2 数据处理35-37
• 第三章 南海黑角珊瑚径向生长率与气候环境要素的关系37-50
• 3.1 珊瑚生长率研究背景及现状37-38
• 3.2 西沙海域黑角珊瑚生长率及其特征38-40
• 3.3 近百年来西沙群岛海域黑角珊瑚生长的环境因素讨论40-46
• 3.3.1 黑角珊瑚生长率与SST40-42
• 3.3.2 黑角珊瑚生长率与降雨42-45
• 3.3.3 黑角珊瑚生长率与其他环境因素45-46
• 3.4 黑角珊瑚生长率对ENSO事件的响应46-48
• 3.5 小结48-50
• 第四章 南海黑角珊瑚近百年对西沙粉尘沉降的响应50-63
• 4.1 南海东亚季风系统与粉尘沉降50-52
• 4.1.1 南海季风系统概况50
• 4.1.2 大气粉尘沉降对海洋物质输入的影响50-52
• 4.2 西沙可能粉尘源探讨52-54
• 4.2.1 内陆主要粉尘源区52
• 4.2.2 沙尘暴年际变化52-54
• 4.3 黑角珊瑚Fe含量时间序列与沙尘沉降54-59
• 4.3.1 黑角珊瑚Fe含量时间序列54-56
• 4.3.2 Fe含量时间序列与沙尘爆发频次56-57
• 4.3.3 沙尘传输分析57-59
• 4.4 与其它同类的研究结果比较59-62
• 4.5 小结62-63
• 第五章 南海黑角珊瑚骨骼碳、氮稳定同位素及其环境指示63-75
• 5.1 引言63
• 5.2 南海黑角珊瑚骨骼δ~(13)C对“Suess效应”的响应63-69
• 5.2.1 黑角珊瑚骨骼δ~(13)C时间序列63-65
• 5.2.2 黑角珊瑚骨骼δ~(13)C对人类排放CO_2的记录65-67
• 5.2.3 与相关研究珊瑚骨骼δ~(13)C记录结果比较67-69
• 5.3 黑角珊瑚骨骼δ~(15)N反映南海百年水质变化69-73
• 5.3.1 黑角珊瑚骨骼δ~(15)N时间序列69-70
• 5.3.2 黑角珊瑚骨骼δ~(15)N对污水排放的记录70-71
• 5.3.3 与相关研究珊瑚骨骼δ~(15)N记录结果比较71-73
• 5.4 小结73-75
• 第六章 结论与展望75-77
• 6.1 主要的研究结论75-76
• 6.2 研究的不足和展望76-77
• 参考文献77-90
• 硕士期间发表的论文和参加的学术会议90-91
• 致谢91-93
• 附录93-96

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本文编号：375722