从氨基酸视角浅析极地冰川融水及毗邻近海海水有机质的成分和含义

来源 :华东师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mathan
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
长期以来,全球气候变化引起各方面的广泛关注。在高纬度地区升温更剧烈的背景下,极地冰川正在快速消融和退缩,入海物质通量增强对近海系统的影响加剧。有机质作为生态系统中物质和能量的基石,既是生态系统的重要基础,同时也对气候变化具有重要的影响和反馈。作为碳、氮双元素的重要载体,氨基酸(Amino Acids,AA)是得以在分子层面实现鉴定和识别的重要化合物,也是揭示不同生境下有机质早期成岩阶段信息的生物标志物。基于高效液相色谱法开展D型和L型氨基酸手性分子的定性和定量分析,本论文从氨基酸视角探究了北极斯瓦尔巴德群岛和南极菲尔德斯半岛的冰川融水河流及毗邻峡湾海水中的有机质成分特征,并据此解析其来源及降解特征差异;在结合冰川消融通量(或流量)数据的基础上,还初步对冰川融水向海输运的物质通量及效率进行了评估。对北极斯瓦尔巴德群岛的两处样品(新奥尔松、巴伦支堡地区),分别于2017年8-9月和2018年7-8月在现场采集。分析结果显示,斯瓦尔巴德群岛冰川融水在有机质含量和成分上具有明显的空间异质性,并且存在季节性变化。新奥尔松地区海湾河的溶解态有机碳(Dissolved Organic Carbon,DOC)浓度为52±33μM,而巴伦支堡地区绿河的DOC浓度仅为17±7μM。在颗粒态有机质(Particulate Organic Matter,POM)方面,总悬浮颗粒物(Total Suspended Matter,TSM)、颗粒态有机碳(Particulate Organic Carbon,POC)浓度均在冰川消融鼎盛期和末期(8-10月)较高,在消融初期(6月)较低。从氨基酸视角进一步解析冰川融水及毗邻峡湾海水中的有机质成分特征,我们发现新奥尔松地区和巴伦支堡地区呈现出类似的有机质成分空间分布。对于溶解态有机质(Dissolved Organic Matter,DOM)而言,新奥尔松地区和巴伦支堡地区的DOM均表现为冰川融水较峡湾海水更为新鲜,与文献中发现的冻土本身浸出有机质降解程度低的特征相吻合。对峡湾海水而言,其DOM降解程度大、较陈旧的特点,体现了相对更强的微生物改造和修饰信号,和开阔海洋的DOM在氨基酸性质上类似。对于POM,新奥尔松和巴伦支堡地区均表现出冰川融水河流中POM的降解程度高于峡湾海水,暗示流域盆地和河床的土壤沉积物对冰川融水河流POM的重要贡献;在峡湾海水中现场生产对POM的贡献增强。在北极现场还开展了特定的DOM现场培养实验。其中,土壤浸出液开展的有机质降解性实验结果显示,新奥尔松地区土壤浸出液的DOC浓度高达550μM,巴伦支堡地区土壤浸出液的DOC浓度则低至49μM;光照培养10天后新奥尔松地区土壤浸出液的DOC浓度下降至485μM,而巴伦支堡地区土壤浸出液的DOC浓度未有明显变化。除此之外,本研究还在新奥尔松进一步开展了冰川融水DOM的培养实验。结果表明,该地区冰川融水在4天的尺度下呈现了非常高的光降解比例(78%);但10天内的生物降解性几乎观测不到。作为对比,本研究还开展了2017年1-2月菲尔德斯半岛样品的分析。研究结果显示,该区域冰川融水河流的DOC浓度整体上高于新奥尔松和巴伦支堡地区冰川融水河流,并且在DOM的成分上表现出了和北极海湾河、绿河类似的结果:冰川融水的DOM较峡湾海水降解程度更低。但是对于POM来说,THPAA的指征参数在冰川融水和海湾中得到了非常接近的结果,暗示POM的降解程度在陆海之间的差异并不明显。在POM降解程度的空间差异这一点上,南极和北极存在显著不同。结合挪威水资源与能源署提供的海湾河逐日自动监测数据资料,本研究计算了新奥尔松地区海湾河2017年的径流量为33×106 m3,输沙量为9677 t。使用本研究获得的颗粒有机碳(POC实测值)结果来对挪威方自动逐日监测结果POC监测值进行校正,计算出海湾河单条冰川融水河流在2017年的POC通量为33 t。同时计算了新奥尔松地区和巴伦支堡地区共计16条冰川融水河流的DOC、总溶解态氮(Total Dissolved Nitrogen,TDN)以及溶解态有机氮(Dissolved Organic Nitrogen,DON)的平均浓度,并进一步结合文献通量数据,对北极斯瓦尔巴德群岛整个冰川融水输送的DOC、TDN以及DON通量进行了评估。结果表明斯瓦尔巴德群岛冰川消融驱动的DOC、TDN以及DON年输出通量分别为7271 t、3627 t和1697 t。更进一步,基于我们自己在南极菲尔德斯半岛的化学调查结果,并结合文献冰川融水通量值,本研究估算了南极乔治王岛冰帽年输出DOC、TDN和DON的通量分别为734 t、100 t和4.9 t。与其它泛极地冰川融水和河流体系(例如西伯利亚、阿拉斯加和格陵兰冰盖)相比,斯瓦尔巴德群岛和乔治王岛冰帽具有较高(甚至最高)的DOC、TDN输送效率(即通量除以冰川面积的加权值)。进一步对比南极和北极该两处区域,我们发现虽然斯瓦尔巴德群岛冰川和乔治王岛冰帽输送TDN的效率相近,但其中DON的组成比例却截然不同:斯瓦尔巴德群岛冰川融水输送的TDN中DON约占50%,而乔治王岛冰帽中这一比例仅为5%。
其他文献
随着社会的发展和科学的进步,为了满足人们对多种功能材料的需求,研究人员的视野逐渐由传统的天然材料拓宽到了人工超构材料。作为其中的重要分支,经典波体系衍生出了与电子晶体所类似的光/声子晶体这一概念,从而为多重波动特性的人工调控提供了新手段。本文着重对基于三组元单元晶胞的人工声学超构材料进行了相关探究,利用其负折射、全反射以及禁带、界面局域态等反常声学特性,设计了包括声学超透镜、声学管状直/弯曲波导以
近年来城市地面塌陷事故频繁发生,在造成巨大财产损失的同时,对人们的生命安全产生巨大威胁。通过对造成地面塌陷事故的成因进行调查分析发现,在众多造成地面塌陷的原因中,水力管线破损是造成地面塌陷的主要原因。水力管线破损渗漏,致使周边土体含水量增加、水位升高改变土体和水力条件,侵蚀周边土体形成地下隐伏空洞,随着地下空洞的不断发育,最终造成地面塌陷或更大隐伏区域危害公共安全。因此对水力管线破损渗漏引起的地面
随着世界经济的高速发展,全球化经济的程度日益加深,国与国之间,经济体与经济体之间的影响也更加深远,随之而来的就是物流网络的全球化。在这种形势下,我国也在积极筹建更加全面和多方位的物流运输网络。在此运输网络中,铁路运输、水运、空运、公路运输、管道运输等都发挥着各自的作用。其中,因为机动灵敏等优势,公路货运是最主要的一种运输方式。因此,国家需对其多方位建设。而在建设过程中公路货运量是需要考虑和规划的重
我国庭前会议制度自2012年设立以来,各方都给予了很高的厚望,甚至被称为“最耀眼的明珠”。当前庭前会议制度仅处于初步发展的阶段,存在功能有限和机制粗陋两大局限,并没有发挥其应有的价值,尚有很大的发展空间。庭前会议制度已经在实践中慢慢丰富了其具体功能,制度本身已经有了丰富的内容。当前亟需考虑的是如何解决机制粗陋的局限。其关键与核心就在于细化具体运行机制,增强其可操作性。2017年11月最高人民法院颁
音乐作为一门独特的艺术表达方式,其音乐创作一直以来都受到国内外音乐学界和音乐教育界的广泛重视。作为作曲专业的研究生,三年研究生期间的学习,特别是作曲课的学习过程,实
拓扑优化技术可以为工程师提供更为经济、高效和新颖的产品设计解决方案,近年来已被广泛应用于航空航天、汽车船舶等诸多工业领域中。然而,传统隐式拓扑优化框架通常存在设计
高强高韧轻型镁合金是航空航天、国防军工及现代工业发展中迫切需求的的材料,能够有效缓解我国资源和环境等方面的问题。含长周期堆垛有序相(LPSO相)的Mg-RE-TM是目前性能最
随着30年来城市的快速发展,我国既有住宅保有量日趋庞大,但同时既有住宅由于建造时建筑节能设计标准较低,既有住宅的能耗普遍偏高,且虽功能寿命已到期,但设计寿命尚未达到使
环氧树脂具有良好的机械性能、粘接性能和易于固化成型等特点,是一种应用广泛的工程聚合物材料,常被用以航天航空、机械加工、军工装备等领域。随着工业发展以及制造能力和水平不断提高,对仪器设备和机械零件的工作条件与性能要求日益提高。由于环氧树脂自身呈脆性,在各种工况条件下其强度会受到很大影响。因此,为了满足高性能装备、高性能零件及高性能加工,需对环氧树脂及其复合材料的性能提出更高的要求。近年来,迈科烯(M
红鱼干是我国湛江地区传统的水产腌制品,具有含肉率高,高蛋白低脂肪等特点。红鱼干制作工艺采用低盐腌制、短时晾晒的方法,腌制好的鱼肉中盐含量和一般咸鱼制品相比较低,肌肉