山东半岛沿岸典型海域及黄海硅酸盐时空变化及其影响机制

发布时间：2020-11-14 12:42

【摘要】：黄海是我国重要的高生产力陆架浅海,沿海经济发展迅速,受人类活动影响严重。近岸海域营养物质的研究不仅是海洋生物健康发展的基础,同时也为减轻水环境压力,制定生态管理与环境保护策略提供必要信息。近年来,频繁的人类活动致使海洋环境问题逐渐突出,富营养化频繁发生。随着人为添加N、P营养盐的富集,以及众多筑坝等水利设施建设,边缘海Si正逐渐成为生物限制性营养物质,以Si为必需营养盐的硅藻等浮游植物在种群竞争中逐渐处于劣势。本研究在山东半岛沿岸典型海域及黄海展开,通过对比北黄海西部烟台牟平近岸海域2017年3-9月间6个航次及北黄海中部远岸海域相近月份无机营养盐的时空变化,观测到烟台牟平近岸存在额外的DSi添加,而鳌山湾与南黄海DSi分布特征未表现出显著差异,由此探讨各调控机制对不同海域的影响。并提出额外添加可能来源于渗透性较强的沙质沉积物,即海滩可渗透颗粒物溶解。通过实验数据,模型拟合与实测数据相结合,量化海滩可渗透颗粒物溶解向烟台牟平近岸海水DSi的输出,表明在全球河流入海Si通量下降的背景下,海滩可渗透颗粒溶解对Si循环的贡献具有重要研究意义。对比分析3-9月烟台牟平近岸海域与北黄海中部远岸营养盐时空变化,结果表明营养盐季节分布特征明显,春季垂直方向均无明显浓度梯度,各参数营养盐浓度高于夏季表层。夏季,受跃层及中部冷水团影响,营养盐垂直分布差异显著。受水深差异及冷水团存在的影响,中部海域跃层存在时间明显长于近岸海域。因浮游植物消耗以及跃层阻挡营养盐补充,夏季表层各参数营养盐维持在较低浓度,有机物再矿化分解使底层高值区明显。硅酸盐调控主要表现在表层光合利用与跃层以下呼吸矿化,除此外,近岸海域表底层DSi分布均表现出向海方向逐渐升高。表明近岸海域除生物作用引起光合消耗与呼吸矿化外,同时还存在额外的硅酸盐的添加。夏季近岸海域与北黄海冷水团水动力条件较差,水体停留。对比分析两海域DSi的分布与变化规律,区别于北黄海除生物影响外额外的硅添加(Si*)基本恒定,近岸海域Si*表现出逐月增长,而与盐度关系表明造成近岸Si*:逐月增长的控制因素可能来源于海岸。通过分析河流、大气沉降、地下水排放等多种可能影响近岸海域营养盐变化的因素,提出可渗透沙滩颗粒物溶解是造成近岸海域硅酸盐累积的可能原因。夏季南黄海苏北浅滩附近海域及长江口外海营养盐浓度较高,为受苏北沿岸流及长江冲淡水向外海输送营养物质影响。中部海域表层营养盐维持较低浓度,底层营养盐高值区与冷水团范围相一致,为有机物再矿化累积营养盐的结果。6月鳌山湾水体分层不明显,各参数无机营养盐浓度相对较低。不同于烟台牟平近岸海域,鳌山湾底层与南黄海中部硅酸盐的调控均主要为表层光合作用与跃层以下呼吸矿化,未表现出明显的硅酸盐额外添加,可能与水体停留时间较短有关。通过实验数据及模拟计算,量化潮汐抽提作用以及冲浪带波浪扰动下混合层沙粒溶解两部分对近岸海水DSi的添加,模型计算得海岸线净溶解硅通量1.69×103～4.91×103 mol yr-1 m-1,与烟台牟平近岸海域现场调查结果3.57×103 mol yr-1 m-1基本吻合,表明存在沙滩可渗透颗粒物溶解向烟台牟平近岸海水输出DSi使其逐月浓度增加。同时定量估算沙滩可渗透颗粒物溶解硅黄海硅添加通量,并尝试构建黄海硅收支,定量比较其与其它硅来源与去向,指出沙滩可渗透颗粒物溶解的研究意义。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2020
【分类号】：X55
【图文】：

ｍ＾．?＇?＾?Ａ??Ａ?Ａ?Ａ?Ａ?Ａ?Ａ?＇??３４°Ｎ?．??，黄气、??３３°ｎ｜江苏盛、?匕…匕?、、??Ａ?Ａ?４??３ｌ：？９＾＾！＾２２４?，２３°Ｅ?．２４－Ｅ?！２５°Ｅ?ｕＵ??＂（ｃ）?Ｚ＾ＷＩ?（ｂ）?＿＇?ｘ?，?—?■＇一??青岛身；Ｗ＇：：：：、??３６．４￣＊?．?３７．５?＇?＾?＼?ｊ??匪．．??１２０．５?１２０．７?１２０．９?１２１．４５?１２１．５５?１２１．６５?１２１．７５?１２１．８５?１２１．９５??图２．１．研究区域及采样站位。（ａ）中数字表示黄海海流，１为辽南沿岸流，２为鲁北沿岸??流，３为黄海暖流，４为长江冲淡水，５为苏北沿岸流（韦钦胜等，２０１１），标记点为不同航次??黄海采样站位，黑色十字为２０１７年９月站位，红色圆圈为２０１８年８月初站位，黑色三角??形为２０１９年８月下站位，红色菱形为２０１１年６月站位，红色方块为２０１８年４月站位。??（ｂ）为北黄海西南烟台牟平近岸海域，虚线框内为采样站位，ａ、ｂ、ｃ分别为新安河，鱼鸟??河以及沁水河三条河流位置，星标处为新安污水处理厂排污点，该点设置站位采样，但在??平均浓度计算及平面图绘制时，排污口站位被去除。（ｃ）为青岛近岸鳌山湾采样站位，模拟??实验用沙滩可渗透沙粒取样位置标记于图中红色框内。??Ｆｉｇｕｒｅ?２．１．?Ｒｅｓｅａｒｃｈ?ａｒｅａ?ａｎｄ?ｓａｍｐｌｉｎｇ?ｓｔａｔｉｏｎｓ，?（ａ）?ｔｈｅ?ｎｕｍｂｅｒ?ｉｎｄｉｃａｔｅｓ?ｔｈｅ?Ｙｅｌｌｏｗ?Ｓｅａ?ｃｕｒｒｅｎｔ，??１?ｉｓ?ｔｈｅ?ｃｏａｓｔａｌ?ｃｕｒｒｅｎｔ?ｉｎ?ｓｏｕｔｈｅｒｎ?Ｌｉａｏｎｉｎｇ，?２?

（）．〇＾＞ｘ?？?０．０４１４?〇??Ｒ：?－?０．９９％，??，ｚ?，??■：?４?－?，?０．４?■?，，??Ｓ?，?，??Ｘ?，?，??Ｉ．?３?■?ｙ?－＾０３?■??二?，ｚ?＾?ｚ??三?，?￣?ｙ??Ｉ?２?■??Ｉ?■?０．１?－?〇Ｚ〇??ｙ??０?＾?１?１??（．）??１?１???０?２?４?６?〇?２?４?６??ｌｗ、你似Ｕｍｕ、ｌ／Ｌ＞?ＮＨ４?？ｕｍ〇ｌ／ｌ．）??图２．２．营养盐分析标称值与仪器响应值比对及ＮＨ４＋的标准曲线??Ｆｉｇｕｒｅ?２．２．?Ｃｏｍｐａｒｓｉｏｎ?ｏｆ?ｓｔａｎｄａｒｄ?ｖａｌｕｅ?ａｎｄ?ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ?ｒｅｓｐｏｎｓｅ，?Ｓｔａｎｄａｒｄ?ｗｏｒｋｉｎｇ?ｃｕｒｖｅｓ?ｏｆ??ＮＨ４＋??（２）为确保分析结果的准确性，样品测定前根据其大致浓度范围，稀释由标??准品配制而成的一级储存溶液，配制确定浓度的标准工作曲线（ＮＨ４＋６个点，其??余参数１０个点）。各参数营养盐一级储备液详细信息如下：一级ＮＯｄ诸存液，??由亚硝酸钠标准品配制，浓度１００００?ｌａｍｏｌＬ－１，冷藏保存，有效期两个月；一级??１４??

Ｉ：：：：??５?ｖ?—懸咬?ｉ?０．２?？?１??？？ｏ？表运盐嚷??°?－Ｍ?±ｎ?六ｔｎ?Ｋｆｊ九圬＇＇１〇?ｕ?二円?ＴｉＨ?六冃七Ｈ?八月坨圬??１２?／?ｖ?一丧?ＧＤＩＮ?Ｉ?Ｉ，?一晚戾?ＤＳｉ?７￣．??ｌ（）?？?（ｃ）?－？？？■ｆｔＳＤｉＮ?１?ｆｉｍｍ?（）??丨丨??＊４?ｆｅＨ?ＡＨ?ｌ．ｆｌ?／ＶＰ?＇Ｌｆ］?“?Ｊ＾＇?＇?ｆｉＨ?＇?－；Ｈ?＇?ＬＩ?＇?ＫＨ?＇?＇Ｌｆ］??－２???－２????图３．１．１．烟台牟平近岸海域表、底层温度和盐度（ａ），?ＤＩＰ（ｂ），?ＤＩＮ（ｃ）以及ＤＳｉ（ｄ）月平均值??的变化??Ｆｉｇｕｒｅ?３．１．１．?Ｃｈａｎｇｉｎｇ?ｏｆ?ｔｉｍｅ?ｓｅｒｉｅｓ?ｓｕｒｖｅｙ?ａｖｅｒａｇｅｄ?ｖａｌｕｅｓ?ｏｆ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ａｎｄ?ｓａｌｉｎｉｔｙ?ｉｎ?（ａ），??ＤＩＰ?ｉｎ?（ｂ），?ＤＩＮ?ｉｎ?（ｃ）?ａｎｄ?ＤＳｉ?ｉｎ?（ｄ）??水体盐度变化不大，三月到六月盐度轻微降低，但基本稳定在３２．１７？３２．２５??较小幅度之间，盐度大于除冷水团外北黄海全部区域，符合此前鲁北沿岸流在春??夏季衰弱，夏季水体为冬季残留的论述（Ｂａｏｅｔａｌ．，２０１０）。七月和八月份盐度明显??下降，表层盐度范围分别为３１．５６￣３丨．８６?（七月），３０．９７？３１．５?（八月），底层盐??度范围３１．８３￣３２．丨１?（七月），３１．１３￣３１．６６（八月），九月份表层盐度略有回升，??同时表、底盐度梯度基本消失，全水柱盐度范围３１．３３￣３１．６０。受西南季风引起的??季节性降雨影响，２０１７年七、八
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本文编号：2883492