从海岸带到深海部分化学参数的环境特征与指示意义

发布时间：2017-12-14 12:37

  本文关键词：从海岸带到深海部分化学参数的环境特征与指示意义

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【摘要】：中国海域类型多样,生态环境复杂。由于人类活动的影响,渤海环境污染严重。黄河的悬浮颗粒物是渤海表层沉积物的主要来源,对渤海环境影响较大。渤海海洋环境质量公报显示,莱州湾西南部营养盐污染严重。东海是中国海域的高初级生产力区,陆源输入及外海水活动影响明显,且具有较明显的季节变化特征。台湾东部海域水体较深,黑潮主轴流经此区域,向北跨过宜兰海脊后进入东海,对东海的生态环境影响显著。这些区域的痕量金属、生源要素等化学参数的环境特征复杂,通过分析它们的地球化学特征,可以揭示陆海相互作用的具体情况,对于了解化学参数的生物地球化学过程以及海洋环境的保护有重要的科学意义。痕量金属是影响生态系统健康状况的重要参数,它们具有毒性、难降解性和生物放大效应,是人们普遍关注的环境指标。生源要素是生态系统的物质基础,生物活动过程中吸收或产生的有色溶解有机物(CDOM)、叶绿素a(Chl a)、磷以及其他相关物质都在生态系统中起非常重要的作用。本学位论文以莱州湾海岸带、东海陆架和台湾东部黑潮主流经海域为研究区域,以痕量金属(Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn)、CDOM、Chl a、磷、碳氮稳定同位素等参数为研究对象,系统研究了它们的分布特征、来源、迁移转化机制、环境污染状况、影响控制因素等情况;另外还对台湾东部黑潮主流经海域沉积物-海水界面生源要素的交换通量进行了研究。通过上述研究,获得了一系列新的结果和认识:(1)从海岸带到深海的不同区域,部分化学参数所反映的陆海相互作用的情况多样:黄河口悬浮颗粒物中痕量金属的地球化学特征受海洋影响较小;莱州湾西南部近岸海域的Chl a受到一定程度的陆源影响;东海水中的CDOM和沉积物中的部分生源要素受陆源输入和外海水入侵影响明显;台湾东部黑潮主流经区域水中的CDOM受陆源影响较小,该区域沉积物-海水界面生源要素的交换对黑潮输送生源要素的影响也较小。黄河口悬浮颗粒物中痕量金属Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的总量及形态组成的分布情况较稳定,说明受海洋影响较小。位于莱州湾西南部的小清河、弥河和虞河具有较高的Chl a浓度,它们邻近海域的Chl a浓度随着离岸距离的增加普遍降低,表现出一定程度的陆源影响。在东海陆架的北部区域,水中高浓度的CDOM、沉积物中较高浓度的松散结合态磷(Ads-P)、铁结合态磷(Fe-P)和有机磷(OP)都能够达到离岸较远的海域,表现出高强度的陆源输入影响;沉积物中δ13C的分布情况反映出外海水在东海陆架的北部区域有入侵现象。台湾东部黑潮主流经海域的水体是东海水体的主要来源。该区域水中的CDOM浓度普遍较低,表明受陆源影响较小。该区域沉积物-海水界面的生源要素交换通量普遍处于较低水平,可能对黑潮输送生源要素的影响不大。(2)在莱州湾海岸带的不同区域,不同化学参数所反映的环境质量状况有差异。黄河口悬浮颗粒物中痕量金属的地球化学特征显示该区域的环境质量状况基本较好;莱州湾西南部海岸带表层水中的Chl a显示该区域存在一定程度的富营养化。黄河口悬浮颗粒物中的Cd、Cr、Cu、Pb和Zn基本上均满足海洋沉积物一类标准,Ni具有潜在的生态风险。除Cd和Ni外,所研究的其他颗粒态痕量金属的易迁移的形态比例普遍小于2%,具有较低的生态风险。颗粒态痕量金属Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn综合作用对环境产生毒害效应的概率为21%,综合生态风险较低。黄河口颗粒态痕量金属Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的入海通量分别为0.0081×103、2.11×103、0.98×103、1.10×103、1.01×103和2.64×103 t yr-1,远低于1980s的入海通量。其中一个重要原因是早期的入海通量数据是基于黄河口上游约100 km处利津站位测得的数据计算得出的,悬浮颗粒物在从利津向黄河口输送的过程中,有相当一部分沉降到河床上,早期的研究高估了黄河颗粒态痕量金属的入海通量,本研究计算得到的黄河颗粒态痕量金属入海通量更接近实际。基于Chl a浓度的分布情况发现,莱州湾西南部沿岸入海河流以过度和高度富营养化为主,邻近海域以低度富营养化为主。莱州湾沿岸河流的输入会给邻近海域提供丰富的营养盐,可能导致莱州湾近岸海域富营养化程度升高。控制莱州湾沿岸入海河流的营养盐浓度将有利于邻近海域的环境保护。(3)在东海陆架,表层沉积物中部分生源要素的季节变化明显,陆海综合作用是导致它们发生季节变化的主要原因。东海陆架表层沉积物中的TOC、TN、不同形态磷等生源要素普遍具有明显的季节变化特征,主要是由陆源输入、外海水活动、水动力条件、初级生产、生物降解等环境条件的改变所致。东海陆架表层沉积物中TOC、TN、Ads-P、OP和生物可利用性磷(Bio-P)的浓度普遍在春季高,自生磷(Au-P)和碎屑磷(De-P)的浓度普遍在秋季高。秋季东海陆架表层沉积物中δ15N的平均值明显高于春季。这些参数的季节变化由陆海相互作用引起的环境条件改变所致。春季,东海陆架的初级生产力较高,导致沉积物中有较高浓度的TOC、TN、OP和Bio-P。经过夏季和秋季,部分有机质发生降解,导致秋季东海陆架表层沉积物中TOC、TN、OP和Bio-P的浓度普遍降低。在有机物降解的过程中,N稳定同位素会发生分馏,导致东海陆架表层沉积物中δ15N的季节变化明显。沉积物中有机质的降解需要消耗大量氧气。然而在春末夏初,由于长江冲淡水和台湾暖流的混合以及强烈的阳光辐射,东海陆架北部区域的水体分层严重,水体底部有机物分解需要的氧气得不到补充,导致缺氧现象发生。在缺氧环境下,沉积物中部分Fe-P被还原,造成东海陆架北部区域Fe-P的浓度在秋季普遍降低。经过春季和夏季浮游植物初级生产的消耗,浅层水体的营养盐被消耗殆尽,浮游植物在秋季倾向于利用深层水体的营养盐,导致沉积物中部分Ads-P因与水体中的磷维持平衡而释放。秋季Au-P浓度的增加与生物碎屑的沉降以及OP的转化有关。东海陆架的水体在秋季活动较剧烈,导致表层沉积物粒度变粗,因而造成De-P浓度普遍在秋季高。中国南方的强降雨也可能与De-P浓度的升高有关。秋季东海陆架近岸海域表层沉积物中Fe-P、OP和Bio-P的浓度普遍高于春季,主要原因是中国南方在夏季和秋季的强降雨导致地表冲刷作用强,有大量的Fe-P、OP和Bio-P在秋季随陆源径流输送入海并在近岸海域沉降。
【学位授予单位】：中国科学院烟台海岸带研究所
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X55

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 赵彬;姚鹏;潘慧慧;张婷婷;李栋;王金鹏;;长江口表层沉积物中有机碳的来源、分布与成岩状态[J];中国海洋大学学报(自然科学版);2015年11期

2 王伟颖;吕昌伟;何江;左乐;颜道浩;;湖泊水-沉积物界面DIC和DOC交换通量及耦合关系[J];环境科学;2015年10期

3 王润梅;唐建辉;黄国培;陈颖军;田崇国;潘晓辉;骆永明;李军;张干;;环渤海地区河流河口及海洋表层沉积物有机质特征和来源[J];海洋与湖沼;2015年03期

4 周倩倩;苏荣国;白莹;张传松;石晓勇;;舟山渔场有色溶解有机物(CDOM)的三维荧光-平行因子分析[J];环境科学;2015年01期

5 顾骅珊;;杭州湾海域水污染演变及污染源分析[J];嘉兴学院学报;2015年01期

6 李典宝;张玮;王丽卿;山鹰;韩wt;;上海地区不同河道CDOM光谱吸收特征及其可能来源分析[J];生态与农村环境学报;2014年04期

7 张明亮;姜美洁;付翔;吕振波;郑亮;;莱州湾沉积物有机质来源[J];海洋与湖沼;2014年04期

8 曲瑛璇;盛彦清;丁超锋;孙启耀;;海岸带表层沉积物中磷的地球化学特征[J];中国环境科学;2014年01期

9 宋国栋;刘素美;张国玲;;黄东海表层沉积物中磷的分布特征[J];环境科学;2014年01期

10 周欣;郭海涛;张进忠;徐金祥;徐卫红;;环境因素对长寿湖底泥释磷影响的模拟实验研究[J];环境工程学报;2013年05期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 许思思;人为影响下渤海渔业资源的衰退机制[D];中国科学院研究生院（海洋研究所）;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 张辉;黄东海沉积物中营养盐分布及交换通量研究[D];中国海洋大学;2009年

2 孙珊;东、黄海营养盐的分布和沉积物—水界面交换通量[D];中国海洋大学;2008年

3 喻涛;南海北部表层沉积物不同粒级组分中有机质的来源研究[D];厦门大学;2005年

4 赵志梅;渤海湾沉积物磷形态及营养盐在沉积物—水界面交换的研究[D];西北农林科技大学;2005年

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本文编号：1287941