長江口與密西西比河口沉積有機(jī)碳生物地球化學(xué)比較研究-以色素為生物標(biāo)志物.pdf

1、大河影響下的邊緣海(RiOMar)系統(tǒng)是陸地和海洋環(huán)境間物質(zhì)流動(dòng)的重要界面,約有80-85％的全球碳埋藏發(fā)生在大陸架邊緣,沉積作用在這里顯著增強(qiáng),有機(jī)物質(zhì)在這里發(fā)生沉降、埋藏和轉(zhuǎn)化作用,是受人為活動(dòng)顯著影響的全球環(huán)境變化的自然“記錄者”。沉積色素是河口系統(tǒng)環(huán)境變化的有效生物標(biāo)志物,能用來重建過去光養(yǎng)群落和初級(jí)生產(chǎn),能反映增加的營養(yǎng)鹽輸入等因素所引起的富營養(yǎng)化水平的變化,能指示有機(jī)物的來源和歸宿等。
　　 本文以長江和密西西比河影

2、響下的邊緣海系統(tǒng)的沉積物巖心樣品為研究對象,分析總有機(jī)碳、總氮、碳氮比、穩(wěn)定碳氮同位素以及沉積色素等地球化學(xué)參數(shù),闡明自然因素和人為活動(dòng)對兩系統(tǒng)沉積有機(jī)碳的輸送、保存以及富營養(yǎng)化水平的影響及其異同。本研究主要得到以下結(jié)果:
　　 (1)優(yōu)化了沉積色素的提取方法?；诳紤]了最優(yōu)提取所需條件的L9(34)正交設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,發(fā)現(xiàn)沉積色素提取規(guī)程的選擇應(yīng)在考慮色素極性、穩(wěn)定性、提取難易度等的基礎(chǔ)上,根據(jù)具體研究的目的來進(jìn)行。最優(yōu)的沉積色

3、素提取規(guī)程中應(yīng)包括提取前將沉積物樣品凍干這一步驟。就影響沉積色素提取的因素而言,提取試劑最重要,提取時(shí)間次之,提取次數(shù)、溶劑體積與樣品重量的比值則影響最小。對于長江口沉積物樣品而言,若以非極性的葉綠素a及其衍生物為生物標(biāo)志物來指示浮游植物生物量的變化時(shí),最優(yōu)的提取方法是,用3 mL純丙酮提取1 g凍干沉積物2次,其中第一次提取靜置12 h;若以極性的特征類胡蘿卜素為生物標(biāo)志物來指示浮游藻類結(jié)構(gòu)的變化時(shí),最優(yōu)的提取方法是,用3 mL體積比

4、為80∶15∶5的丙酮、甲醇和水的混合提取劑提取1 g凍干沉積物2次,其中第一次靜置3 h。
　　 (2)研究了長江和密西西比RiOMar研究區(qū)域海洋自生有機(jī)碳的埋藏。兩RiOMar研究區(qū)域沉積有機(jī)碳既來自于海洋自生又來自于陸地輸入。穩(wěn)定碳同位素估算的保存在長江RiOMar的陸源有機(jī)碳對總沉積有機(jī)碳貢獻(xiàn)率為30％左右,而在密西西比RiOMar卻難以用本研究測定的參數(shù)準(zhǔn)確估算,因?yàn)槠潢懺摧斎氲姆€(wěn)定碳同位素信號(hào)與海洋自生穩(wěn)定碳同位素

5、的差異不明顯。各脫鎂色素的相互關(guān)系表明,在長江RiOMar,浮游植物細(xì)胞自身衰老過程和浮游動(dòng)物攝食過程對葉綠素a的降解轉(zhuǎn)化都起著非常重要的作用;而在密西西比RiOMar,浮游動(dòng)物攝食過程對葉綠素a的降解轉(zhuǎn)化則起著更為重要的作用。兩RiOMar區(qū)域沉積物.水界面的海流流速等物理?xiàng)l件的差異進(jìn)一步佐證了上述觀點(diǎn)。本研究涉及到的所有站位均位于沉積物和有機(jī)碳的主要沉降路徑帶上。大量的有機(jī)物質(zhì)在河口站位沉降、轉(zhuǎn)化和埋藏了;雖然有機(jī)物質(zhì)沉降到了侵蝕性

6、站位,卻沒有在這里埋藏,而是轉(zhuǎn)移至他處了;離河口較遠(yuǎn)的東海內(nèi)陸架區(qū)域和密西西比海底峽谷都是有機(jī)物質(zhì)的主要埋藏地點(diǎn),這與RiOMar自身的性質(zhì)密切相關(guān)。
　　 (3)研究了長江和密西西比RiOMar研究區(qū)域富營養(yǎng)化的歷史變化。盡管沉積色素能快速地埋藏到高沉積速率的河口區(qū)域,但是由于沉積色素在埋藏到積累層后早期成巖作用引起的再礦化作用非常顯著,因此來自這種類型區(qū)域沉積物巖心的色素生物標(biāo)志物不適合指示浮游植物豐度和富營養(yǎng)化歷史變化。遠(yuǎn)

7、離河口的沉積速率較低區(qū)域沉積物巖心積累層中的沉積綠素是長江和密西西比RiOMar生態(tài)系統(tǒng)研究區(qū)域環(huán)境狀態(tài)變化的合適生物標(biāo)志物。長期大量陸源生源要素的輸送是富營養(yǎng)化的主要起因;脫鎂色素生物標(biāo)志物很好地記錄了富營養(yǎng)化效應(yīng)的歷史進(jìn)程。在長江RiOMar區(qū)域,記錄的富營養(yǎng)化效應(yīng)主要是與人為營養(yǎng)鹽輸入增加相關(guān)的浮游植物豐度的增加,而在密西西比RiOMar區(qū)域,記錄的富營養(yǎng)化效應(yīng)不僅是藻類生物量的增多,還包括與富營養(yǎng)化相關(guān)的低氧引起有機(jī)物質(zhì)保存效率