九龙江河口溶解磷酸盐及沉积物中不同形态磷酸盐的氧同位素分布特征及意义

摘要

磷是生物生长的必需营养盐，但目前磷循环的示踪手段仍十分有限。磷酸盐的氧同位素只有在生物或酶的作用下才会和外界水发生氧交换后产生分馏，因此其既可以示踪磷的源区，也具有指示生物对磷利用程度的潜力。目前磷酸盐氧同位素已被广泛用来示踪开阔大洋、河口及土壤中的磷循环。河口磷循环影响着河流向海洋的磷输入。以往相关研究以各种形态磷含量的分布特征为主，对于磷的源区及各种形态磷间的转化了解甚少。
　　本研究建立了河口底层沉积物中4种无机形态磷酸盐氧同位素的测定方法。利用KH2PO4溶液和国际磷矿标准(NBS-120c)对沉积物中磷的提取、分离和纯化方法进行验证，结果表明处理流程可以获得纯的Ag3PO4，且不会造成明显的磷酸盐氧同位素分馏。利用一个石狮近岸的天然沉积物样品进行平行性测定，结果显示方法的精密度良好，且不同形态磷酸盐具有不同的氧同位素值。
　　对2013年10月九龙江河口区表层水溶解磷酸盐的氧同位素进行研究，发现河流端和海水端水体中磷酸盐的氧同位素接近平衡分馏值。根据磷酸盐保持着源区的氧同位素值，可以判断出龙海市区（A5站）、南溪口（A8站）、厦门第一码头（X2站）和浒茂洲岔道口（X7站）对九龙江河口存在的磷输入。2013年12月河口周围地下水中溶解磷酸盐的氧同位素接近平衡分馏值。而2013年7月暴雨时河口表层水溶解磷酸盐的氧同位素远高于平衡分馏值。这些结果显示九龙江河口水体溶解磷酸盐氧同位素对环境具有灵敏的响应。
　　2013年7月暴雨后（10天）九龙江河口区表层沉积物具有高的磷含量，尤其有机磷高达6.6～10.2μmol/g。弱吸附态和铁氧化物结合态磷酸盐的氧同位素和相应水体溶解态磷酸盐接近，都呈现出由河流端向海端增高的特点，显示其来自于河口区水体的特征。自生磷灰石和碎屑磷灰石的磷酸盐氧同位素接近，都明显低于相应站位水体溶解态磷酸盐，由河流端向海端变化不大，显示其陆源特征。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 磷的海洋生物地球化学循环

1．1．1 磷循环的研究意义

1．1．2 磷的形态

1．1．3 海洋微生物的磷循环

1．1．4 河口区的磷循环

1．1．5 海底沉积物中磷的循环

1．2 磷酸盐氧同位素研究进展

1．2．1 磷酸盐氧同位素的测量方法

1．2．2 磷酸盐氧同位素的分馏特点

1．2．3 磷酸盐氧同位素对土壤-植物系统磷循环的示踪

1．2．4 磷酸盐氧同位紊对湖泊、河口及海洋磷循环的示踪

1．3 研究目的及意义

第二章 研究方法

2．1 主要仪器

2．2 主要试剂

2．3 沉积物中磷的提取方法

2．4 磷含量的测定

2．4．1 水体中磷的测定

2．4．2 沉积物中不同形态磷含量的测定

2．5 水的氧同位揪的测定

2．6 河口沉积物中不同形态磷酸盐氧同位素的测定

2．6．1 Mg(OH)2共沉淀(MAGIC)

2．6．2 磷钼酸铵沉淀(APM)的形成与溶解

2．6．3 磷酸铵镁沉淀(MAP)的形成与溶解

2．6．4 阳离子的去除

2．6．5 阴离子交换树脂除残余的DOM

2．6．6 加酸通气除HCO3-

2．6．7 Ag3PO4沉淀的形成和清洗

2．6．8 Ag3PO4样品δ18O的测定

2．7 结果与讨论

2．7．1 分离纯化流程的回收率

2．7．2 DOM的去除效果

2．7．3 判断提取、分离和纯化过程中氧同位素是否分馏

2．7．4 沉积物中4种形态磷酸盐氧同位素测量的精密度

2．8 结论

第三章 九龙江河口表层水中磷酸盐氧同位素的分布特征

3．1 前言

3．2 样品的采集

3．3 2013年10月样品结果与讨论

3．3．1 溶解无机磷、SPM和颗粒磷含量

3．3．2 水的氧同位素组成

3．3．3 磷酸盐的氧同位素组成

3．4 2013年7月样品的结果与讨论

3．4．1 溶解无机磷含量

3．4．2 水的氧同位素变化

3．4．3 磷酸盐的氧同位素组成

3．5 地下水的结果与讨论

3．6 结论

第四章 九龙江河口沉积物中不同形态磷酸盐的氧同位素特征

4．1 前言

4．2 样品采集

4．3 结果与讨论

4．3．1 溶解无机磷和溶解有机磷

4．3．2 悬浮颗粒无机磷和悬浮颗粒有机磷

4．3．3 沉积物中不同形态磷

4．3．4 表层沉积物中不同形态磷酸盐的氧同位素组成

4．4 结论

第五章 结论与展望

5．1 主要结论

5．2 不足与展望

参考文献

附录

致谢