九龙江干流-河口水体溶解无机碳含量及其碳稳定同位素地球化学特征

摘要

碳是重要的生源要素，以各种形态贯穿生命全过程;碳循环是生态系统最重要的物质循环之一。本研究应用稳定同位素技术，以九龙江干流西溪、北溪和河口区域为研究对象，对西溪、北溪及九龙江河口区进行了一个水文年的季节性采样调查，分析了表层水体中溶解无机碳含量及其碳稳定同位素组成(δ13CDIC)、悬浮颗粒物有机碳氮含量及稳定同位素组成(δ13CPOC、δ15NPON)，并结合其它相关的水体理化参数对九龙江干流至河口区水体溶解无机碳和颗粒有机碳及其碳稳定同位素的时空变化规律及环境控制因素进行了初步探讨，得出以下结论:
　　1.西溪表层水体DIC平均浓度季节变化为:春季＞夏季＞秋季，并且下游水体DIC浓度高于上游;北溪表层水体DIC平均浓度的季节变化为:春季＞夏季＞秋季，在空间分布上与西溪变化趋势相反，三个季节北溪上游水体DIC浓度均高于下游;表层水体δ13CDIC平均值季节变化为:春季＞秋季＞夏季，在空间上表层水体δ13CDIC值从上游到下游表现为增加的趋势。西溪、北溪表层水体DIC浓度春季相近，没有明显差异;夏秋季北溪明显大于西溪，均为春季大于夏秋季。空间分布上，西溪从上游到下游表层水体DIC浓度逐渐升高，北溪正好相反。表层水体δ13CDIC值北溪大于西溪，均为夏季明显变轻。空间分布上，北溪从上游到下游δ13 CDIC值逐渐偏正，西溪没有明显趋势。
　　2.西溪、北溪表层水体DIC含量变化趋势均与各自流域碳酸盐岩/硅酸盐岩分布格局一致，受碳酸盐岩风化控制;夏季九龙江流域处于丰水期，降雨量较大，大量陆源有机质汇入河道，并在运移过程中氧化分解释放轻碳;高温多雨的湿热环境，植被有机质快速传递给土壤有机质，土壤含水率最高，土壤微生物呼吸作用增强使水岩作用充分，硅酸盐矿物溶解速率增强。这些过程均会使δ13CDIC负向偏移。造成夏季δ13CDIC值降低。夏季径流冲淡水稀释作用又会使DIC浓度降低，低于春季。利用端元分析法分析DIC的物源，结果表明西溪表层水体DIC来自土壤CO2的份额春季为26.9％～44.6％，均值为35.8％;夏季为36.9％～51.9％，均值为44.2％;秋季为29.9％～52.3％，均值为39.6％。北溪表层水体DIC来自土壤CO2的份额春季为15.2％～38.6％，均值为27.7％;夏季为32.9％～48.0％，均值为38.2％;秋季为30.7％～38.8％，均值为33.9％。
　　3.九龙江河口区表层水体DIC平均浓度的季节变化为:春季＞冬季＞秋季＞夏季，在空间上表层水体DIC浓度由河口向外海逐渐升高;表层水体δ13CDIC值秋冬季相对春夏季偏正，季节变化较小，空间上四个季节表层水体δ13CDIC值由河口向外海逐渐偏正。
　　4.九龙江河口区DIC及碳同位素与盐度具有很好的相关性，主要受控于河水、海水混合作用的影响，春季水体还受浮游植物光合作用和水气交换的影响;夏、秋、冬季还受到有机质的氧化分解和生物呼吸作用的影响。九龙江河口区溶解无机碳陆源输入主要来自干流西溪和北溪，DIC含量及同位素季节分布与西溪和北溪大致相同。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 溶解无机碳的生物地球化学循环

1．1．1 稳定碳同位素(δ13C)

1．1．2 碳同位素分馏

1．1．3 河流溶解无机碳循环概况

1．1．4 河口溶解无机碳循环概况

1．2 国内外研究进展

1．2．1 国外研究进展

1．2．2 国内研究进展

1．3 研究目的和意义

第二章 研究区域概况及样品采集

2．1 研究区域概况

2．1．1 自然地理及水文概况

2．1．2 人类活动影响概况

2．2 样品采集

2．2．1 流域样品的采集

2．2．2 河口样品的采集

第三章 样品处理及分析

3．1 DIC含量及其稳定碳同位素分析

3．2 POC和PON及其稳定同位素分析

第四章 西溪和北溪表层水DIC和POC地球化学特征

4．1 表层水体DIC及其稳定同位素分布和控制因素

4．1．1 表层水环境理化因子特征

4．1．2 表层水体DIC及其碳同位素的分布特征

4．1．3 表层水体DIC及其同位素时空变化影响因素

4．1．4 表层水体DIC的物源分析

4．2 悬浮颗粒物POC和PON及其稳定同位素的分布和影响因素

4．2．1 悬浮颗粒物POC及其稳定同位素分布特征

4．2．2 悬浮颗粒物PON及氮同位素分布特征

4．2．3 悬浮颗粒物有机质C／N的分布特征

4．2．4 九龙江干流POC及其碳同位素时空变化影响因素

4．2．5 九龙江干流POC的物源分析

4．3 本章小结

第五章 九龙江河口区DIC和POC地球化学特征

5．1 表层水体DIC及其稳定同位素分布和影响因素

5．1．1 九龙江河口表层水体理化因子分析

5．1．2 九龙江河口表层水体DIC及其同位素的分布特征

5．1．3 九龙江河口表层水体DIC及δ13CDIC影响因素分析

5．2 九龙江河口水体POC和PON及其稳定同位素分布和影响因素

5．2．1 九龙江河口水体POC及其同位素分布特征

5．2．2 九龙江河口水体PON及其同位素分布特征

5．2．3 九龙江河口水体颗粒有机质C／N分布特征

5．2．4 悬浮颗粒物POC及其稳定同位素影响因素分析

5．2．5 表层水体悬浮颗粒物POC的来源分析

5．3 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 不足与展望

参考文献

攻读硕士学位期间参加的科研活动和发表的论文

致谢