大亚湾水体和沉积物中营养盐的赋存、循环及其交换特征中山大学 博士学位论文 大亚湾水体和沉积物中营养盐的赋存、循环及其交换

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      大亚湾水体和沉积物中营养盐的赋存、循环及其交换特征中山大学 博士学位论文 大亚湾水体和沉积物中营养盐的赋存、循环及其交换特征 姓名 申请学位级别博士 专业 自然地理学 指导教师 20090610摘要大亚湾水体和沉积物中营养盐的赋存、循环及其交换特征 专业 自然地理学 博士生 指导老师高全洲教授 中文摘要 大亚湾是广东省重要的水产资源繁殖保护区 其生物资源丰富、生境多样 具有“低营养 高生产力’’的显著特点。近年来 随着沿岸经济的快速发展 亚湾海洋生态系统的可持续发展也越来越受到人们的重视。进行大亚湾水体和沉积物中营养盐的赋存、循环及其交换特征的研究 可以为大亚湾生态系统的物质 平衡和环境容量研究、海区监测与评价和污染防治等提供依据 并为大亚湾管理 提供理论指导 失海区生态动力学模型构建提供沉积物营养盐释放量的基确数 于年月和月在大亚湾大面站位进行了一个年度两次的调查分别采集 表层和底层水样各个、上覆水样个、表层沉积物和间隙水样品各个 域的环境特征以及表层沉积物与间隙水中营养盐的形态分布、时空分布和环境意义进行了分析研究。根据表层沉积物间隙水与上覆海水溶解无机营养盐的浓度 利用闻隙水浓度梯度法估算了沉积物一水界面溶解无机营养盐的扩敖速率。利用在、、、和站采集的沉积物柱状样 用菲线性拟合法和线性回归法计算了溶解无枫营养的交换速率。同时也利用在 、和站采集的表层沉积物湿样模拟研究了其对磷氮的吸附行为特 征。研究取得如下初步成果 跌水环境质量现状看 胃大亚湾水质整体处于良好状态 于轻度污染状态水质相对较差。从营养盐结构现状看 等提出的营养盐化学计量限制标准比较氮已经成为大亚湾浮游植物生长的限制 因子。 大皿湾表层沉积物理化性质的总体现状为 沉积物基本里还原状态 水率、有机质、硫化物和磷含量不高陌氮的积累较明显。在表层沉积物理化指 标背景值的基础上对表层沉积物质量进行单因子评价 结果表明 硫化物和有机碳在湾北部和西部均呈轻度污染状态并且月的硫化物在湾北部 近岸海域处于污染状态 其它海域为正常背景值区。综合指数评价结果表明 月表层沉积物在湾北部、西部处于轻度污染状态 并且湾北部近岸海域污染较重 月份湾大部分海域表层沉积物均处于轻度污染状态 其它海域为清洁状态。 。大亚湾表层沉积物中氮以有机氮为主 平均占 以上。可转化不同形 态的氮在表层沉积物中的含量分布规律为 的含量最高 次之 含量最低 的含量介予和 之间。 转化态氮的绝对优势形态是可转化无机氮的绝对优势形态。在可转化态 氮都能参与循环的情况下 不同形态氮对循环的相对贡献大小为 制求。相关分析表明 沉积物中有机质含量、粒度、氧化 还原环境等是影响各形态氮含量与分布的重簧环境因子。表层沉积物中各形态氮 还与上覆水体、 及叶绿素大致呈正相关 表明浮游植物的生长 与营养盐含量和各营养盐之间的比例有关。 大亚湾表层沉积物中磷以无枧磷为主 以上。无机磷胃分为蹬种形态 其含量分布规律为 的含量最高 次之 含量最低 的含量介于 和之间。沉积物有机质含量、粒度、沉积物的氧化还原 电位以及含水攀等都是影响沉积物中磷的形态及含壁的重要因素。生物有效性磷 的研究结果表明 沉积物巾的、 和等种形态是大亚湾潜在的生 物有效性磷 其占总磷的比例不足 为最小。磷酸盐和硅酸盐含量的空闻分布总体趋势是海湾西部、北部较高 而无机氮则总体表现出海湾西部、北部海域明照低于湾东南部 海域的分布趋势 这与大豫湾水质情况、外源性污染分布情况及复杂酶氮形态、 磷形态转换行为密切相关。大甄湾上覆海水和闻隙水中 相近 均显著 低于海水中一般水生植物细胞和组织中氮磷原子比 也低于大业湾多年平均值。 沉积物中硪舯和均较低 并且显著低于 远远大予 说骧大亚湾上覆海水的营养盐结勾已受到实质性影响。 月和月绝大多数站位的溶解无机营养盐均由沉积物向上覆海水释放 摘要 的扩散速率主要由和贡献 以上大业湾沉积物氮 磷释放对上覆水营养盐的影响磷大于氮。大亚湾沉积物一水界面。 两次交换模拟实验、。、、和’均由 沉积物向上覆水释放 交换总量随培养时间的变化为非线性或线性。大亚湾沉积 物一水界面 毒。应用数理统计分析方法对所得交换速率与相应理化参数进行分析 结果表明 的交换速率主要由 吸附一解吸、间隙水分子扩散和氧化还原环境控制 的交换速率主要由 溶解一沉淀和闻隙水分子扩散过程控制 溶解无机氮的交换速率主要由间隙水分 子扩散过程控制。与间隙水分子扩散模型计算结果相比较 两者所得速率具有数 量级的差异 这种差异来源与海湾生物扰动、浪流搅动等作用有关。相比较而言 柱状样实验室培养法鼐出的交换速率更准确客观。 根据溶解无机营养盐在大亚湾沉积物一水晃面的平均交换速率 并结合大 业湾的面积 得到春、夏季溶解无机营养盐的交换通量 为维持大亚湾春、夏季 的初级生产力 春季海底沉积物一水界面交换过程可提供约 。大亚湾湿沉积物对磷的吸附动力学和等温吸附实验表明吸附动力学过 程和等温吸附过程均可用方程描述 湿沉积物对磷的最大吸附量在 之间。大亚湾湿沉积物对氨氮的等温吸附实验表明模型对氨氮吸附热力学的实验结果拟合效果最好 湿沉积物对氨氮的 最大吸附量在 之间。关键诞 营养盐形态 交换 吸附 环境质量 注解说踞注解说明 离子交换态氮 溶解态总氮溶解态无机氮 溶解态有机氮 吸附态磷 铁结合态磷 无机磷有机磷 溶解态总磷 溶解态无机磷 溶解态有祝磷 有机碳 论文原创性声明本人郑重声骧 所呈交的学使论文 是本人在导师的指 独立进行研究王作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外 本论文不包含任何其他个入或集体已经发表或 撰写过的作成果。对本研究的研究作出重要贾献的个人和 集体 均已在文中以骥确方式标明。本人完全意识到本声明 的法律结果由本人承担。 学位论文佟者签名 日期力研年月 知识产权保护声明 本入郑重声明 我所提交答辩的学位论文 是本人在导 萝萃指导下完成的成果 该成采属予中出大学地理科学与规划 学院 受国家知识产权法保护。在学期间与毕业后以任何形 式公开发表论文或审请专利 均需由导师作为通讯联系人 未经导师的许可 本人不得以任何方式 以任何其它单位作

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