【摘 要】
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河口海岸地区是海洋生物地球化学研究领域的热门区域。受大量的陆源物质输入、复杂的环流过程和强烈的人类活动等因素影响,河口海岸区域内生源要素的生物地球化学过程研究具有较大的挑战性。有色溶解有机物(CDOM)是河口海岸区域内溶解有机物(DOM)的主要成分之一。由于CDOM本身具有的光学性质,使得CDOM对DOM的分布特征具有表征作用,通过对CDOM的时空分布特征进行研究,可以对区域内DOM的生物地球化学
【基金项目】
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国家重点研发计划项目“河流关键界面之间的生物地球化学过程及入海生源要素的组成与输运通量”(2016YFA0600902); 国家自然科学基金项目“长江口海域有机碳、氮、磷生物地球化学的初步研究”(41676066); 2019年国家自然科学基金项目长江口共享航次(NORC2019-03);
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河口海岸地区是海洋生物地球化学研究领域的热门区域。受大量的陆源物质输入、复杂的环流过程和强烈的人类活动等因素影响,河口海岸区域内生源要素的生物地球化学过程研究具有较大的挑战性。有色溶解有机物(CDOM)是河口海岸区域内溶解有机物(DOM)的主要成分之一。由于CDOM本身具有的光学性质,使得CDOM对DOM的分布特征具有表征作用,通过对CDOM的时空分布特征进行研究,可以对区域内DOM的生物地球化学过程进行全面阐述。本论文以长江口及其邻近海域作为研究区域,将CDOM的分布和季节变化特征作为研究对象,通过测定CDOM吸收光谱及激发–发射荧光光谱(EEMs),对区域内CDOM的时空分布特征进行总结与分析,并初步探究了长江冲淡水内CDOM的不保守行为,主要结果如下:(1)长江口及其邻近海域DOC和CDOM的分布特征2019年3月和7月,分别在长江口及其邻近海域采集了表层和底层的海水样品,测定了DOC浓度和CDOM的吸收光谱,计算其光吸收系数a254、分子芳香化程度SUVA254和光谱斜率S275–295。结果显示:2019年3月与7月,研究区域内DOC和CDOM的分布随着离岸距离增加,总体呈现出浓度(相对浓度)、芳香性和平均分子量降低的趋势;并且表层DOC的浓度与CDOM的相对浓度、芳香性和平均分子量均显著高于底层;同时,2019年夏季CDOM的相对浓度和芳香性显著高于春季,但平均分子量并没有显著的季节性变化。通过分析CDOM与盐度的相关关系,发现长江口及其邻近海域内DOC和CDOM的分布特征较为保守,但也表现出一定的不保守行为,并且不同季节和水体中CDOM的不保守行为存在差异。(2)长江口及其邻近海域荧光溶解有机物(FDOM)的分布和季节变化特征测定了2019年3月和7月航次CDOM样品的EEMs,并通过平行因子分析(PARAFAC)对其中的FDOM组分进行了识别,发现长江口及其邻近海域内主要有三种FDOM荧光组分,包括一个类腐殖质组分C1和两个类蛋白质组分C2及C3。三种组分均呈现出近岸浓度高和外海浓度低的分布特征;并且三种组分在表层水体中的浓度均显著高于底层。C1和C2两种组分的季节变化并不明显,C3组分的浓度在夏季显著降低。三种组分均与盐度具有显著的负相关关系。三种FDOM荧光组分的来源途径存在差异,其中C1和C3两种组分的主要来源为长江冲淡水携带的陆源物质;而研究区域内的C2组分不仅有陆源输入,海水中浮游生物的生命活动过程也是其重要来源。通过分析CDOM样品的腐殖化指数(HIX)、生物化指数(BIX)和荧光指数(FI)发现,随着离岸距离的增加,CDOM的来源情况从陆源输入为主变为海源输入为主。(3)长江口及其邻近海域CDOM的不保守行为研究通过选取2019年7月表层水体中盐度相近的站位,对区域内CDOM的不保守行为进行了探究,发现在多种因素的影响下,长江冲淡水内CDOM的相对浓度、芳香性和平均分子量主要表现为不保守降解。部分站位的CDOM存在不保守增加的现象,主要原因是类蛋白质组分C2的海源生成和长江口最大浑浊带对CDOM光降解作用的抑制。在研究区域内,不同流向的长江冲淡水内CDOM的不保守行为存在差异。本论文以CDOM的光学性质为基础,从相对浓度、分子特征、荧光组分等角度全面地阐述了长江口及其邻近海域内CDOM的分布和季节变化特征,并通过分析盐度相近站位,讨论了研究区域内CDOM的不保守行为,为研究区域内的海洋生物地球化学研究提供了丰富详实的调查数据。
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