渤海沉积物中生源要素的研究
对渤海海域的表层沉积物和柱状沉积物中各形态磷、硅、氮、碳的含量及其分布特征进行了研究。初步探讨了渤海沉积物中生源要素的分布特征及其影响因素、该区域生源要素的沉积历史记录，进而可以了解该海区生源要素的迁移、沉积机制及海区生态环境的变化状况等。主要研究结果如下：
夏季渤海海水中悬浮颗粒物浓度的范围是5.81-65.83mg/L，平均为16.95mg/L，颗粒态总磷含量的变化范围是0.17-1.47μmol/L，平均为0.39μmol/L。渤海海水中颗粒态总磷的含量与悬浮颗粒物含量呈正相关。沉积物上覆水中悬浮颗粒物中TP、IP、OP的变化范围是12.49～23.71μmol·g-1、8.13～14.72μmol·g-1、1.81～10.54 mol·g-1，平均值分别为17.17μmol·g-1、11.98μmol·g-1、5.19μmol·g-1，IP约占70％；上覆水中颗粒态生物硅的变化范围是0.18％～1.21％，平均值为0.57％。渤海沉积物中总磷含量的变化范围为8.58～22.70μmol·g-1，无机磷含量的变化范围为5.45～17.84μmol·g-1，有机磷含量的变化范围为1.29～5.24μmol·g-1。TP、IP、OP的平均值分别为16.19μmol·g-1、12.79μmol·g-1、3.41μmol·g-1。IP是沉积物中磷的主要存在形式，占TP的79％。渤海沉积物中BSi的变化范围是0.17％～1.12％，平均为0.64％。渤海各站位沉积物中总氮(TN)、总有机氮(TON)、固定态氮(Nfix)、可交换态NO3-、可交换态NH4+的变化范围是177.13～783.33μg·g-1、13.48～522.24μg·g-1、86.93～255.29μg·g-1、0.03～2.69μg·g-1、2.96～37.73μg·g-1，平均值分别为346.93μg·g-1、155.00μg·g-1、169.65μg·g-1、0.63μg·g-1、14.98μg·g-1。沉积物中总有机氮占总氮约47.7％，固定态氮约占47.4％，无机氮以固定态氮(Nfix)为主，平均占91.6％，可交换态氮以可交换态NH4+为主，约占96.0％。沉积物中有机碳含量的变化范围为0.16％-0.79％，平均为0.36％。
渤海海水中悬浮颗粒物浓度与颗粒态磷的含量变化趋势相似，总体呈西部高东部低的趋势，黄河口及莱州湾、渤海湾处较高，辽东湾及渤海海峡处悬浮颗粒物浓度较低。上覆水中颗粒态总磷及颗粒态无机磷在黄河口和莱州湾附近含量最高，在辽东湾和渤海东部及海峡处含量相对较低；颗粒态有机磷的变化趋势类似，呈沿岸高、远岸低趋势变化。上覆水中颗粒态生物硅在渤海中央海区含量最高，其次是辽东湾海域，莱州湾和渤海湾海域相对较低。渤海沉积物中总磷及无机磷在黄河口及莱州湾附近海域有最高浓度，中部次之，东部及海峡沉积物中磷含量最低。沉积物中有机磷在渤海西北部、渤海湾及辽东湾口附近有较高浓度，而在黄河口和莱州湾处则相对较低。无机磷与有机磷含量及分布的差异在一定程度上反映了陆源输入、水动力条件、沉积速率与沉积物类型的差异。各形态氮的平面分布特点是“近岸高，远岸低”。陆源输入与水动力条件是影响渤海沉积物中磷、氮含量的主导因素。渤海不同区域沉积物中生物硅、有机碳的含量呈现近岸低，远岸高的趋势。在辽东湾口及渤海中央海区处含量最高，辽东湾次之，黄河口和莱州湾附近和渤海湾含量相对较低。渤海沉积物类型对沉积物中氮、磷、有机碳的含量及分布有显著影响，对生物硅的含量及分布影响相对较弱。
沉积物中总磷的垂直分布具有由底层向表层增加的趋势，无机磷和总磷的沉积过程有明显的同步效应，其垂直分布与总磷的变化趋势相似。多数柱状样品的有机磷在表层及10cm以上部分垂直变化波动较大，随深度加深而降低。总氮及有机氮浓度随深度增加而降低，固定态氮含量的变化趋势多呈随深度的增加而略有升高或变化不大，随着沉积物沉积深度的不断加深，可交换态NH4+-N含量增加，而可交换态NO3-随着深度的增加明显下降。生物硅的浓度随深度变化有两种趋势，生物硅含量较高的站位由浅层向深层稍有增加的趋势，反之则由浅层向深层稍有减少的趋势。有机碳含量最高值在表层，随深度增加，其含量有所下降。
不同区域沉积物中总磷、氮、生物硅、有机碳的埋藏通量差异很大，生源要素的埋藏通量与沉积速率呈现很好的正相关。总磷的埋藏通量介于0.87～111.89μmol·a-1·cm-2，无机磷的埋藏通量介于0.73～91.61μmol·a·cm-2，有机磷的埋藏通量介于0.14～20.27gmol·a-1·cm-2。总氮的埋藏通量介于0.93～104.11μmol·a-1·cm-2，有机氮的埋藏通量介于0.26～47.39μmol·a-1·cm-2，固定态铵的埋藏通量介于0.63～52.94μmol·a-1·cm-2。生物硅的埋藏通量介于17.22～875μmol·a-1·cm-2。有机碳的埋藏通量介于11.26～1100μmol·a-1·cm-2。陆源输入和沉积速率是决定渤海生源要素埋藏通量的主导因素。
渤海表层沉积物中TOC/TN比值范围是6.9～14.8，平均为10.6；沉积物中δ15N含量为3.80‰～6.76‰，平均约为4.97‰，δ13C含量为-21.0‰～-25.2‰，平均约为-22.2‰。渤海沉积有机质来源包括陆源输入与海洋自生。柱状沉积物中TOC/TN比值范围在4.2～14.4之间，随深度的增加比值有增加趋势，说明沉积物相对富集了氮。δ13C、δ15N值随深度的增加有减少或增加趋势，说明陆源和海洋来源的有机质比例发生变化。表层沉积物中ON/BSi、OC/BSi、OP/BSi平均值分别为0.092、2.41、0.03，低于Redfield比值。沉积物中的有机质分解引起生物硅的积累。
随着陆源入海负荷的不断增加，十年来渤海中南部海区的表层沉积物中TP、OP的浓度均有所上升，近岸海域TP增加幅度大于远海；近岸海域生物硅含量有所降低，中央海域则有所增加，这可能是由于近岸陆源输入的稀释作用与水体浊度较大影响浮游植物的生长；无机氮的浓度明显上升，而有机氮及总氮含量有所降低；TOC的浓度明显升高，渤海海域富营养化程度加剧。
海域沉积物;渤海;生源要素;分布特征;影响因素
中国海洋大学
硕士
应用化学
刘素美
2012
中文
P736.212
100
2012-12-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）