大亚湾水体和沉积物中营养盐的赋存、循环及其交换特征

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1、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：何桐指导老师：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，大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

2、盐释放量的基确数据。于2007年4月和8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54个、上覆水样26个、表层沉积物和间隙水样品各26个，对海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差，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DSl2、DSl5、DSl7、DS20和DS28站采集的沉积物柱状样，于2007年4月和8月开始2次模拟自然条件下沉积物一水界面

3、溶解无机营养盐的交换过程，采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DSl2、DSl5和DS28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：1．跌水环境质量现状看，4胃大亚湾水质整体处于良好状态，面8月水矮处于轻度污染状态，水质相对较差。从营养盐结构现状看，与Redfield值和Justie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。2．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，含攘鬓水率、有

4、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：总氮、总磷、硫化物和有机碳在湾北部和西部均呈轻度污染状态，并且4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：4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，8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。3。大亚湾表层沉积物中氮以有机氮为主，平均占75％以上。可转化不同形态的氮在表层沉积物中的含量分

5、布规律为，SOEF．N的含量最高，IEF-N次之，SAEF-N含量最低，WAEF-N的含量介予IEF-N和SAEF．N之间。SOEF．N是可转化态氮的绝对优势形态，IEF-N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：SOEF-N>IEF制>WAEF求>SAEF_N。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N03"-N、NH4％N及叶绿素a大致呈正相关，表明浮游植物的

6、生长与营养盐含量和各营养盐之间的比例有关。4．大亚湾表层沉积物中磷以无枧磷为主，占80％以上。无机磷胃分为蹬种形态，其含量分布规律为，De．P的含量最高，Ca-P次之，Ads-P含量最低，Fe—P的含量介于Ads．P和Ca-P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Ads-P、Fe．P和OP等3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30％。5．大亚湾表层沉积物闻隙水中的溶解无枕氮以N02。琪

7、为主要赋存形态，其次为NH4+-N，N03"-N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DIN／DIP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INaP均较低，并且INfIP显著低于TN／TP，ON／OP远远大予16，说骧大亚湾上覆海水的营养盐结l勾已受到实

8、质性影响。6．4月和8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；ll摘要DIN的扩散速率主要由N02"-N和N03"-N贡献，占85％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P043。．P、Si032"-Si、NH4+-N、N02‘-N和N03"-N的平均扩散速率分别为9．22、444．99、13．49、20．71、8．999mol·m．2d1。7．两次交换模拟实验P043-．