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大亚湾大气营养盐和微量元素沉降及其对初级生产的影响
Alternative TitleAtmospheric deposition of nutrients and trace elements to Daya Bay and their impacts on the marine primary production
吴云超
Thesis Advisor黄小平
2018
Degree Grantor南海海洋研究所
Degree Name博士
Degree Discipline环境科学
Keyword大气沉降,营养盐,微量元素,初级生产,大亚湾
Abstract大气沉降是近海营养盐和微量元素的重要来源,是近海元素生物地球化学循环的关键环节。近年来,随着我国现代化进程持续推进,特别是近海区域人类活动加剧,使大气中营养盐和微量元素的排放量显著上升,导致其在近海区域沉降量也明显增加,进而影响近海生态系统健康。基于认知海湾营养盐及微量元素输入通量、来源及其调控机理的目的,本论文以中国南部沿岸极具代表性的半封闭海湾—大亚湾为研究对象,针对其人为活动排放类型复杂,以及受典型东亚季风气候和多台风影响的特征,研究了营养盐及微量元素在气溶胶中浓度、大气干湿沉降通量,为大亚湾营养盐及微量元素的总体入海量估算提供基础;分析了营养盐和微量元素沉降来源及过程,为建立海湾营养盐及微量元素的入海调控机理提供理论依据;初步探讨了大气沉降对海湾初级生产的影响,为认知大气沉降对海湾生态环境的影响提供依据。论文的主要研究结果如下:(1)通过对气溶胶和干沉降样品的分析,研究了大气营养盐干沉降量、季节性特征和影响因素。各营养盐(总溶解态氮(TDN)、总溶解态磷(TDP)和溶解态硅(DSi))的干沉降量均值分别为25800、88.8和338.4 μmol·m-2·yr-1,大亚湾营养盐气溶胶颗粒物及干沉降中有机氮占主要部分。各氮组分和有机磷的气溶胶颗粒物浓度和干沉降量均呈现出明显的冬春季较高、夏季较低的季节性分布特征。(2)弄清了营养盐湿沉降通量及组成,揭示了大亚湾各季节营养盐的沉降来源和过程。大亚湾TDN的湿沉降通量为132.5 mmol·m-2·yr-1,其中溶解无机态氮(DIN)占63%。湿沉降通量也呈现出明显的季节性特征,即春夏季较高、冬季较低。磷湿沉降量为179.5 μmol·m-2·yr-1,其在雨季沉降量较高、干季较低。通过雨水中硝酸盐氮同位素(δ15N?NO3)和离子组成,并结合气团后向轨迹,发现大亚湾春冬季主要是化石燃料燃烧(燃煤和汽车尾气)和粉尘来源。虽然春冬季主要来源近似,但是春季主要来源于珠三角区域,冬季主要来自于中国东部和大亚湾北部。夏季大亚湾主要以化石燃料燃烧、海源和闪电等来源为主。磷湿沉降在干季主要来自于沙尘、土壤和化肥,雨季则主要是海盐来源。δ18O?NO3显示大亚湾夏季NO3?主要是通过羟基(OH)途径形成,而冬春季则主要是硝酐+二甲基硫/烃类(N2O5+DMS/HC)的混合途径形成。(3)阐明了大亚湾微量元素的沉降量及其来源。大亚微量元素的沉降量明显高于全球其他区域,但在中国境内处于中游水平。由于大亚湾夏季连续多雨,夏季微量元素沉降量显著高于冬季。从整体上看,湿沉降通量是干沉降通量的近10倍。微量元素湿沉降主要以海源/粉尘、化石燃料燃烧和地壳来源,干沉降主要是粉尘/冶炼工业、石化排放和地壳来源。(4)探讨了短期不同程度降雨对大亚湾初级生产和细菌生产的影响。降雨短时间内可能会促进大亚湾大部分海水中甲藻和硅藻的生长,可促进湾顶细菌生产力(BP)增加。强降雨会抑制湾顶细菌呼吸作用(BR),但降雨对湾中和湾口区域BR有明显促进作用。降雨对湾顶细菌生长率(BGE)促进作用较小,对湾口BGE影响不明显甚至有轻微抑制作用。湾顶的自养细菌也受到了降雨的抑制作用。但是在湾中和湾口区域,降雨对细菌的短期影响并不明显。
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.scsio.ac.cn/handle/344004/18019
Collection学位论文(博士)
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GB/T 7714
吴云超. 大亚湾大气营养盐和微量元素沉降及其对初级生产的影响[D]. 南海海洋研究所,2018.
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