长江口及邻近海域悬浮物和沉积物中生物硅的研究

发布时间：2020-06-05 16:56

【摘要】：硅(Si)是海洋硅质生物生长所必须的营养元素，在海洋生物地球化学研究中占据非常重要的地位。生物硅(BSi)又称蛋白石，是指化学方法测定的无定形硅，其沉积记录可以追溯至上百年甚至上千年前水体初级生产力的变化。在过去几年中，硅循环的研究在全世界范围内引起了极大关注。本实验室与2011年6月、8月对长江口及其邻近海域进行了调查，对DSi及悬浮颗粒物、沉积物中的BSi含量进行了测定，并结合水团运动、颗粒物特性（粒度、比表面积、有机质）等对生物硅的分布、迁移转化规律进行了探讨。主要结论如下： 1、长江口及邻近海域水体中BSi平均含量为1.38μmol/L，与世界其他海域相比处于中等水平。BSi的分布趋势表现为：长江口附近海域含量较高，离岸越远，含量越低。悬浮颗粒物中BSi(%)含量表、底层分布差异明显；表层BSi(%)的高值区位于长江口口门内、浙闽沿岸海域及离岸较远的海域，低值区位于长江口最大浑浊带及杭州湾口附近海域；底层BSi(%)的高值区位于长江口口门内及调查海域东南部海域，在杭州湾东北部海域及杭州湾外以南离岸较远海域含量较低。 2、研究区域水体BSi的分布主要受控于三个因素：(1)沉积物再悬浮过程形成的添加作用；(2)现场浮游硅藻生产形成的添加作用；(3)BSi的溶解。在盐度0-5和25-30范围内，(1)、(2)因素起主要作用；在盐度5-25范围内，因素(3)占主导地位。BSi在25-30范围内出现最大值之后，随着盐度逐渐升高、SiO_3~(2-)-Si含量降低，硅藻生物量和初级生产力水平逐渐下降。 3、长江口及邻近海域表层沉积物中BSi平均含量为0.41%，与世界其他近岸海区相比处于中等偏下水平。表层沉积物中BSi的含量和分布受控于沉积物的组成、表层沉积颗粒物比表面积、TOC/TN、径流输入等：黏土矿物和粉砂较多的沉积物中富集着更多的BSi，而砂含量较高的沉积物中BSi的含量则较低；表层沉积物颗粒比表面积越大，越有利于BSi的赋存和累积；BSi的分布特征与TOC、TN的分布趋势一致，说明硅藻可能是长江口及邻近海域表层沉积物有机碳的主要贡献者。 4、调查区域内BSi的沉积通量显著高于沉积物-海水界面SiO_3~(2-)-Si的释放通量，说明沉积物-海水界面以BSi的沉积为主，长江口及邻近海域是BSi的汇。 5、长江口及邻近海域柱状沉积物中BSi的变化范围为0.31-0.52%。柱状沉积物中BSi的含量分布特征为，杭州湾口东南部海域泥质区调查区域东南部海域的非泥质区浙闽沿岸泥质区，这与浙闽沿岸泥质区再悬浮过程较强，硅循环速度较快，导致BSi来不及保存即参与了再循环过程有关。
【图文】：

硅质细胞,形成机理,硅藻,无定形硅

硅包括生源无定形硅和非生源无定形硅两部分，，其中生源无藻、植物岩、放射虫、硅鞭毛虫和海绵骨针，非生源无定形源的无定形硅膜、热液喷泉中的无定形硅和自生铝硅酸盐等; Michalopoulos et al., 1995; 刘素美等，2002)。相对于非生源定形硅分布较为常见和广泛。生源无定形硅称为生物硅(BSi作意义上，BSi 是指运用特定化学方法测定的、扣除了非生分无定形硅。的生成及分布生物硅的生成的硅酸盐(SiO32--Si)是海洋浮游植物生长繁殖所必需的营养物产力和海洋生态系统的物质基础。硅质浮游植物吸收利用 Si生物地球化学循环。

海洋,硅循环,南大洋,全球

图 1-2 现代海洋中的 BSi 沉积(引自：Heinze et al., 1999)南大洋海域有丰富的硅酸盐，沉积物中 BSi 产量占全球总量的17%-37%(DeMaster, 2002)。南大洋作为全世界海洋中生产力最旺盛的区域之一(DeMaster, 1981; Van Bennekom et al., 1988; Shimmield et al., 1994)，在全球硅循环中扮演着重要的角色(Ledford-Hoffmann et al., 1986)。1.2 生物硅的生物地球化学意义1.2.1 硅循环中的重要组成部分BSi 作为硅的一种存在形态，是全球海洋硅循环的重要组成部分。海洋中Si 的输入包括河流输入、地下水交换、玄武岩的风化、风携带传输以及海底热液的喷发。海洋 Si 的输出主要通过 BSi 的沉积和海绵骨针的消耗进行。Tréguer 和 Christina(2013)对全球海洋 Si 的循环收支情况进行了重新估算。2-12
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：P734

【相似文献】