溶解有机物在长江口和南大西洋湾中部河口及其邻近海域的不保守行为及絮凝、光降解影响研究
发布时间：2021-11-04 15:35
自然水体中的溶解有机物（DOM）在水域生态系统中的生物地球化学循环以及全球碳循环中都发挥着重要的作用。众多证据表明,绝大多数的陆源溶解有机物在由河流向海洋输送的过程中含量和性质都发生了显著的变化。生物地球化学过程极为复杂和活跃的河口及其邻近海海域很可能是溶解有机物发生变化的热点地区。这一区域中溶解有机物的源、汇研究成为当前的研究热点和难点。在前人研究的基础上,本论文选取长江口和邻近东海海域以及南大西洋湾中部三个河口和邻近水域为研究区域,以溶解有机物中的几种重要组分,如溶解有机碳（DOC）,有色溶解有机物（CDOM）,荧光溶解有机物（FDOM）和溶解黑碳（DBC）为研究对象,在区域尺度上对溶解有机物在河口及近海水域源、汇研究相关的问题做了探讨,以期增加我们对这一重要科学问题的认识。具体地,本文依次探讨了溶解有机物,在长江口和邻近东海海域和南大西洋湾河口和近海的时空分布差异以及不保守行为;絮凝和光化学降解对于溶解有机物含量和性质的影响;最后通过针对性的实验设计首次测量获得了自然水体中溶解黑碳的表观量子产率。基于以上研究,本论文主要得到了如下结论:（1）溶解有机物的几种组分在长江口及其邻近东...
【文章来源】：华东师范大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：248 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
自然界水体中主要的有机物组分示意图
华东师范大学博士论文3图1.2溶解有机物在全球碳循环中主要环节示意图。DOM为溶解有机物（DissolvedOrganicMatter），CDOM为有色溶解有机物（ColoredDissolvedOrganicMatter），FDOM为荧光溶解有机物（FluorescentDissolvedOrganicMatter），DBC为溶解黑碳（DissolvedBlackCarbon）。Figure1.2Summaryofthemajorrolesofdissolvedorganicmatterplayedintheglobalcarboncycle.DOMisDissolvedOrganicMattter;CDOMisColoredDissolvedOrganicMatter;FDOMisFluorescentDissolvedOrganicMatterandDBCisDissolvedBlackCarbon.1.1.2溶解有机物的主要组成成分溶解有机物中含有碳、氢、氧、氮、磷和硫等元素，但碳是其主要的组分，因而通常使用其中的碳含量作为定量的依据(Sharp,2002)，即水体中溶解有机碳（DissolvedOrganicCarbon,DOC）(Dittmaretal.,2014)。溶解有机物中具有吸收光（包括紫外和可见光，230–700nm）能力的组分被定义为有色溶解有机物质（CDOM）(Bloughetal.,2002)，又称为黄质或者黄色物质，CDOM的主要成分包括腐殖酸、富里酸、芳烃聚合物等(张运林等,2006)，可以占到全球海水中溶解有机物整体的20–70%左右(Coble,2007)。CDOM具有很强的光学活性(Weishaaretal.,2003)，在紫外和可见光蓝光波段具有强吸收作用，这也使得CDOM在水域生态系统中起到了双重的作用：一方面，对紫外光
华东师范大学博士论文5黑碳的年龄都较轻(Coppolaetal.,2019)。在大洋中，溶解黑碳与溶解有机碳的比例下降至2%左右(Dittmaretal.,2009;Paeng,2012)。除了河流输入以外，大气也是溶解黑碳向海洋输入的重要来源，每年约1.8Tg溶解黑碳通过大气输入到海洋(Baoetal.,2017)。此外，水体溶解黑碳还能促进污染物，如氯四环素的光降解(Tianetal.,2019)。以上几种溶解有机物的几种组分是本论文研究中主要涉及的，这几种物质的在水体中的关系如图1.1所示。当然，溶解有机物的组分远比我们展示的复杂的多，除了以上几种，还有木质素(Opsahletal.,1997)，碳水化合物（TCHO，单糖和多糖）(Pakulskietal.,1994;Songetal.,2017)，氨基酸(Lindrothetal.,1979;Lietal.,2018)等。由于这些组分本论文并未涉及，故在此不再做详细讨论。图1.3自然界水体中溶解黑碳（DBC）的理论结构（引用自Paengetal.2012）Figure1.3Theoreticalmoleculestructureofdissolvedblackcarbon(DBC)innaturalwater(CitedfromPaengetal.2012)1.1.3溶解有机物在河口及近海的生物地球化学过程河流是陆地向海洋输送有机物质，特别是还原性有机碳的重要途径(Schlünzetal.,2000;Raymondetal.,2001;Raymondetal.,2015)，对于全球海洋有机碳的生物地球化学过程乃至全球碳循环都有极其重要的意义(Medeirosetal.,2015)。河流输运的营养物质使得河口及近海地区具有较高的初级生产能力。虽然在水域面
【参考文献】：
期刊论文
[1]长江口及邻近海域营养盐的季节变化特征[J]. 刘雅丽,高磊,朱礼鑫,王腾,宋淑贞,李道季. 海洋环境科学. 2017(02)
[2]长江口及邻近海域春夏季有色溶解有机物时空分布特征及主要影响因素[J]. 孙语嫣,白莹,苏荣国,石晓勇. 环境科学. 2017(05)
[3]长江口溶解有机物光漂白和光矿化表观量子产率[J]. 孙欣,宋贵生,Xie Huixiang. 海洋学报. 2016(04)
[4]长江溶解有机质三维荧光光谱的平行因子分析[J]. 甘淑钗,吴莹,鲍红艳,张经. 中国环境科学. 2013(06)
[5]长江流域污染物输出对河口水质的影响[J]. 乔飞,孟伟,郑丙辉,雷坤,周刚,李子成. 环境科学研究. 2012(10)
[6]太湖北部湖区CDOM光学特性及光降解研究[J]. 王鑫,张运林,张文宗. 环境科学研究. 2008(06)
[7]上海海域水污染源的变化趋势[J]. 康建成,吴涛,闫国东,任惠茹,安琰,李卫江,芮建勋. 中国人口.资源与环境. 2008(03)
[8]太湖梅梁湾有色可溶性有机物的空间分布及光学行为[J]. 张运林,秦伯强,杨龙元. 湖泊科学. 2006(04)
[9]河流入海物质通量对海、陆环境变化的响应[J]. 孟宪伟,刘焱光,王湘芹. 海洋科学进展. 2005(04)
[10]长江河口悬浮颗粒物研究[J]. 李道季,李军,陈吉余,陈西庆,陈邦林. 海洋与湖沼. 2000(03)
硕士论文
[1]长江口及邻近海域有色溶解有机物的生物地球化学行为和悬浮颗粒物的时空变化特征[D]. 高永强.华东师范大学 2018
[2]长江口及邻近海域有色溶解有机物（CDOM）的光学特性和遥感反演的初步研究[D]. 朱伟健.华东师范大学 2010
本文编号：3476015
【文章来源】：华东师范大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：248 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
自然界水体中主要的有机物组分示意图
华东师范大学博士论文3图1.2溶解有机物在全球碳循环中主要环节示意图。DOM为溶解有机物（DissolvedOrganicMatter），CDOM为有色溶解有机物（ColoredDissolvedOrganicMatter），FDOM为荧光溶解有机物（FluorescentDissolvedOrganicMatter），DBC为溶解黑碳（DissolvedBlackCarbon）。Figure1.2Summaryofthemajorrolesofdissolvedorganicmatterplayedintheglobalcarboncycle.DOMisDissolvedOrganicMattter;CDOMisColoredDissolvedOrganicMatter;FDOMisFluorescentDissolvedOrganicMatterandDBCisDissolvedBlackCarbon.1.1.2溶解有机物的主要组成成分溶解有机物中含有碳、氢、氧、氮、磷和硫等元素，但碳是其主要的组分，因而通常使用其中的碳含量作为定量的依据(Sharp,2002)，即水体中溶解有机碳（DissolvedOrganicCarbon,DOC）(Dittmaretal.,2014)。溶解有机物中具有吸收光（包括紫外和可见光，230–700nm）能力的组分被定义为有色溶解有机物质（CDOM）(Bloughetal.,2002)，又称为黄质或者黄色物质，CDOM的主要成分包括腐殖酸、富里酸、芳烃聚合物等(张运林等,2006)，可以占到全球海水中溶解有机物整体的20–70%左右(Coble,2007)。CDOM具有很强的光学活性(Weishaaretal.,2003)，在紫外和可见光蓝光波段具有强吸收作用，这也使得CDOM在水域生态系统中起到了双重的作用：一方面，对紫外光
华东师范大学博士论文5黑碳的年龄都较轻(Coppolaetal.,2019)。在大洋中，溶解黑碳与溶解有机碳的比例下降至2%左右(Dittmaretal.,2009;Paeng,2012)。除了河流输入以外，大气也是溶解黑碳向海洋输入的重要来源，每年约1.8Tg溶解黑碳通过大气输入到海洋(Baoetal.,2017)。此外，水体溶解黑碳还能促进污染物，如氯四环素的光降解(Tianetal.,2019)。以上几种溶解有机物的几种组分是本论文研究中主要涉及的，这几种物质的在水体中的关系如图1.1所示。当然，溶解有机物的组分远比我们展示的复杂的多，除了以上几种，还有木质素(Opsahletal.,1997)，碳水化合物（TCHO，单糖和多糖）(Pakulskietal.,1994;Songetal.,2017)，氨基酸(Lindrothetal.,1979;Lietal.,2018)等。由于这些组分本论文并未涉及，故在此不再做详细讨论。图1.3自然界水体中溶解黑碳（DBC）的理论结构（引用自Paengetal.2012）Figure1.3Theoreticalmoleculestructureofdissolvedblackcarbon(DBC)innaturalwater(CitedfromPaengetal.2012)1.1.3溶解有机物在河口及近海的生物地球化学过程河流是陆地向海洋输送有机物质，特别是还原性有机碳的重要途径(Schlünzetal.,2000;Raymondetal.,2001;Raymondetal.,2015)，对于全球海洋有机碳的生物地球化学过程乃至全球碳循环都有极其重要的意义(Medeirosetal.,2015)。河流输运的营养物质使得河口及近海地区具有较高的初级生产能力。虽然在水域面
【参考文献】：
期刊论文
[1]长江口及邻近海域营养盐的季节变化特征[J]. 刘雅丽,高磊,朱礼鑫,王腾,宋淑贞,李道季. 海洋环境科学. 2017(02)
[2]长江口及邻近海域春夏季有色溶解有机物时空分布特征及主要影响因素[J]. 孙语嫣,白莹,苏荣国,石晓勇. 环境科学. 2017(05)
[3]长江口溶解有机物光漂白和光矿化表观量子产率[J]. 孙欣,宋贵生,Xie Huixiang. 海洋学报. 2016(04)
[4]长江溶解有机质三维荧光光谱的平行因子分析[J]. 甘淑钗,吴莹,鲍红艳,张经. 中国环境科学. 2013(06)
[5]长江流域污染物输出对河口水质的影响[J]. 乔飞,孟伟,郑丙辉,雷坤,周刚,李子成. 环境科学研究. 2012(10)
[6]太湖北部湖区CDOM光学特性及光降解研究[J]. 王鑫,张运林,张文宗. 环境科学研究. 2008(06)
[7]上海海域水污染源的变化趋势[J]. 康建成,吴涛,闫国东,任惠茹,安琰,李卫江,芮建勋. 中国人口.资源与环境. 2008(03)
[8]太湖梅梁湾有色可溶性有机物的空间分布及光学行为[J]. 张运林,秦伯强,杨龙元. 湖泊科学. 2006(04)
[9]河流入海物质通量对海、陆环境变化的响应[J]. 孟宪伟,刘焱光,王湘芹. 海洋科学进展. 2005(04)
[10]长江河口悬浮颗粒物研究[J]. 李道季,李军,陈吉余,陈西庆,陈邦林. 海洋与湖沼. 2000(03)
硕士论文
[1]长江口及邻近海域有色溶解有机物的生物地球化学行为和悬浮颗粒物的时空变化特征[D]. 高永强.华东师范大学 2018
[2]长江口及邻近海域有色溶解有机物（CDOM）的光学特性和遥感反演的初步研究[D]. 朱伟健.华东师范大学 2010
本文编号：3476015
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