黄河下游颗粒有机碳输运的季节变化特征及人为活动的影响

发布时间：2017-06-29 13:05

  本文关键词：黄河下游颗粒有机碳输运的季节变化特征及人为活动的影响，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：河流是连接陆地碳库和海洋碳库的重要通道,流域内各种自然过程及人为活动对河流有机碳的输运都会产生影响,而正确认识河流有机碳的输运过程是全球碳循环研究的重要方面。粒径不但影响河流颗粒中有机碳在自然环境中的输运,而且有机碳在颗粒物中的存在形态与含量也与颗粒物粒径密切相关。本论文以黄河下游利津悬浮颗粒物为研究对象,对2012年逐月和调水调沙期间采集的悬浮颗粒物进行了水淘选分级,分析了未分级和分级颗粒物的有机碳(particulate organic carbon, POC)、稳定碳同位素丰度(δ13C)和木质素等多种地球化学参数,并结合流量、输沙量、粒度组成等,研究了黄河下游颗粒有机碳的来源、组成和输送通量的季节变化特征及调水调沙对其的影响。主要研究结果如下：2012年黄河调水调沙可以根据径流量和输沙量的变化分为排水和排沙两个阶段,这两个阶段黄河水沙及POC含量和δ13C的变化,体现了调水调沙对颗粒物及其赋存有机碳来源的影响。排水阶段径流量高达4270 m3s-1,下游河道被冲刷,使底层泥沙再悬浮,因此这一阶段颗粒物粒径较粗(平均中值粒径13.9μm),POC含量较低(平均0.38%),δ13C偏正且稳定(-24.2‰±0.3‰)：排沙阶段含沙量大(可达17.8 kg m-3),颗粒物较细(平均中值粒径5.9μm),POC含量较高(平均0.50%),δ13C偏负且波动较大(-24.89‰±0.6‰)。2012年调水调沙期间POC日通量与输沙量的变化一致,总输送量约为1.13×105 t,占全年POC输送量的12%。与往年相比,2012年黄河调水调沙时期径流量增大,但输沙量和POC通量有所减小。2012年黄河利津水沙输运季节性变化显著,汛期径流量和含沙量较高。在低流量(约300m3s-1)和低含沙量(0.24kgm-3)的春季,有着较高的POC含量(约为0.61%)以及偏负的δ13C值(-24.7%‰)：其他季节变化比较复杂,规律性较弱。非调水调沙期间相对于调水调沙期间有相对较高的POC含量(平均0.56%),相对偏负且波动较为明显的δ13C值(平均-24.7‰±6‰),较高的木质素绝对含量( ∑8=0.0336 mg gdw-1)和略低的相对含量(∧8=0.60±0.11 mg 100 mg-1 OC)。总颗粒物中紫丁香基酚系列与香草基酚系列含量之比(S/V)和肉桂基酚系列与香草基酚系列含量之比(C/V)表明颗粒物中的木质素主要来源于被子植物的草本组织和木本组织。黄河总颗粒物中木质素降解参数,如酸醛比((Ad/Al)v)、P系列含量与S和V系列含量之和的比值(P/(S+V))和3,5-Bd含量与V系列含量之比(3,5-Bd/V),表明颗粒物中的木质素存在一定程度的降解,其季节变化特征并不明显。2012年黄河POC年输送量约9.3×10-5t a-1,主要受控于输沙量的变化。水淘选分级的结果表明,1月8 μm粒级和2月63 μm粒级质量含量占据主导,分别为67%和60%：其他月份16-32μm粒级颗粒物的质量比例最高,平均为56%,比例最小的粒级为8-16 gm粒级,平均为6%,其他各个粒级所占比例平均约为12%。调水调沙时期16-32 gm粒级颗粒物的质量比例最高,平均为45%；其次为8-16 μm和32-63 gm粒级,平均为29%和14%,8 μm和63 μm粒级所占比例较小,分别仅占5%和6%。调水调沙时期黄河不同粒级颗粒物的有机碳和木质素参数与非调水调沙时期分级颗粒物的大致相同。POC主要集中在细颗粒物(32 μm)上,这些粒级颗粒物中△8含量低,δ13C值较负(8 gm,平均为-25.9‰‰)。较粗颗粒物(32 μm)中有机碳含量低,δ13C值较负(32-63 μm,平均为-24.9‰),△8含量较高(32-63μm,平均为1.11 mg 100mg-1OC)。63μm的粗颗粒物的∑8(平均0.012 mg gdw-1)和△8(平均为0.62 mg 100mg-1OC)均较低。调水调沙时期各个粒级颗粒物POC含量与未分级颗粒物相同,都明显低于非调水调沙时期。S/V和C/V比值表明黄河下游不同粒级颗粒物中木质素为被子植物和裸子植物的混合来源,且粒径越小,被子植物草本组织的贡献相对越大,粒径越大,裸子植物木本组织的贡献越大。随着粒径的增大,木质素降解参数,如(Ad/Al)v、P/(S+V)和3,5-Bd/V均逐渐减小,表明木质素的降解程度随粒径增大而降低。从不同粒级颗粒物POC日输送通量来看,非调水调沙时期8 μm粒级和16-32 μm粒级输送的POC较多,两者可达7.8×104 t d-1和8.2x104t d-1；调水调沙时期8μm粒级、8-16μm粒级和16-32μm粒级输送的POC最多,分别可达1.2×105td-1、1.9×105td-1和1.3×105t d-1,远高于非调水调沙时期。
【关键词】：黄河 调水调沙 悬浮颗粒物 颗粒有机碳 木质素 水淘选分级
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P342
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 0 前言12-14
• 1 文献综述14-22
• 1.1 河流颗粒有机碳输运的研究意义14-17
• 1.2 陆源有机碳的示踪方法17-19
• 1.3 黄河颗粒有机碳的研究现状19-21
• 1.4 本论文的研究内容和目标21-22
• 2 研究区域、采样和分析方法22-32
• 2.1 研究区域简介22-24
• 2.1.1 黄河流域概况22-23
• 2.1.2 黄河调水调沙23-24
• 2.2 研究方法24-32
• 2.2.1 样品采集24-25
• 2.2.2 分析方法25-29
• 2.2.3 通量计算29-32
• 3 黄河下游2012年调水调沙期间颗粒有机碳的输运特征32-42
• 3.1 结果32-35
• 3.1.1 黄河下游2012年调水调沙期间径流量和悬浮颗粒物浓度的变化32-33
• 3.1.2 黄河下游2012年调水调沙期间颗粒物粒度组成的变化33-35
• 3.1.3 黄河下游2012年调水调沙期间POC和稳定碳同位素的变化35
• 3.2 讨论35-41
• 3.2.1 黄河下游调水调沙期间水沙输运特征35-36
• 3.2.2 黄河下游调水调沙期间颗粒有机碳的输运特征36-40
• 3.2.3 调水调沙对黄河下游水沙和颗粒有机碳输送通量的影响40-41
• 3.3 小结41-42
• 4 黄河下游颗粒有机碳输运的季节变化及调水调沙的影响42-54
• 4.1 结果42-45
• 4.1.1 黄河下游2012年水沙季节变化42
• 4.1.2 黄河下游颗粒物粒度组成的季节变化42-43
• 4.1.3 黄河下游POC含量和稳定碳同位素的季节变化43-44
• 4.1.4 黄河下游2012年颗粒物中木质素的季节变化44-45
• 4.2 讨论45-52
• 4.2.1 黄河下游水沙输运特征45-46
• 4.2.2 黄河下游颗粒有机碳的输运特征46-47
• 4.2.3 黄河下游木质素的输运特征47-50
• 4.2.4 黄河下游2012年有机碳输送通量50-52
• 4.4 小结52-54
• 5 黄河下游不同粒级颗粒有机碳的输运特征54-72
• 5.1 结果54-64
• 5.1.1 分级颗粒物的质量分布54
• 5.1.2 不同粒级颗粒物中有机碳和稳定碳同位素的分布54-59
• 5.1.3 不同粒级颗粒物中木质素的分布59-64
• 5.2 讨论64-69
• 5.2.1 黄河不同粒级颗粒物的输运过程64
• 5.2.2 不同粒级颗粒物中有机碳来源的变化64-65
• 5.2.3 不同粒级颗粒物中木质素来源的变化65-68
• 5.2.4 不同粒级颗粒物中木质素的降解特征68-69
• 5.2.5 不同粒级颗粒物中有机碳的输送通量69
• 5.3 小结69-72
• 6 主要结论72-74
• 参考文献74-84
• 致谢84-85
• 个人简历85-86
• 已发表/投稿的学术论文86-87

【参考文献】

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本文编号：497951