雙臺(tái)子河口顆粒有機(jī)碳的地球化學(xué)研究.pdf

1、隨著流域經(jīng)濟(jì)和社會(huì)活動(dòng)迅速發(fā)展，雙臺(tái)子河在環(huán)渤海陸海相互作用中的地位越來越突出。本研究于2011年8月采集雙臺(tái)子河口水體顆粒態(tài)樣品、表層和柱狀沉積物樣品，應(yīng)用δ13C、C/N比進(jìn)行全量有機(jī)碳分析，同時(shí)以脂類化合物和多環(huán)芳烴(PAHs)分別表征天然生物有機(jī)物和人類活動(dòng)產(chǎn)物，從分子水平上研究有機(jī)碳的來源、遷移轉(zhuǎn)化和埋藏過程，探討區(qū)域有機(jī)碳的地球化學(xué)循環(huán)。主要研究結(jié)果如下。
　　雙臺(tái)子河口水體顆粒有機(jī)碳含量在1.10 mg/L-16.4

2、1 mg/L之間，平均值為5.66mg/L；表層和底層顆粒態(tài)有機(jī)碳含量從河到海均呈現(xiàn)先增加后減小的分布趨勢(shì)。表層沉積物有機(jī)碳含量在0.60％-1.84%之間，平均值為1.09%；整體上從河到海呈現(xiàn)降低的波動(dòng)變化。沉積物有機(jī)碳含量垂直變化范圍在0.71%-1.38%之間，平均值為0.97%；從表層到底層呈現(xiàn)不規(guī)則的波動(dòng)變化。利用元素分析儀法和重鉻酸鉀氧化法分別測(cè)定沉積有機(jī)碳，估計(jì)大分子難降解的有機(jī)物質(zhì)占總有機(jī)碳含量的40%以上(除一個(gè)特殊

3、站位外)，最高達(dá)91%。
　　研究區(qū)域表層沉積物δ13C在-24.36‰和-22.61‰之間，垂直方向上δ13C在-23.53‰和-22.89‰之間，均指征陸?；旌显刺卣?；基于δ13C的二元混合模型估算，表層沉積物中陸源貢獻(xiàn)在37.3%-62.3%之間，垂向上在41.0%-50.2%之間。除個(gè)別站點(diǎn)外，C/N比值定性指征沉積物在水平和垂直方向上均為陸?；旌显矗渲嘘懺醇s占11.1%。
　　研究區(qū)域顆粒態(tài)16種PAHs含量范圍

4、為6.38μg/L-10.59μg/L之間；其中，表層水體中顆粒態(tài)PAHs從河到海呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)，在底層呈現(xiàn)逐漸增加的分布趨勢(shì)。表層沉積物PAHs含量在1466.11 ng/g-3414.69 ng/g之間，平均值為2444.83 ng/g，上游支流含量較高；從河到海呈現(xiàn)先減小后增加再減小的波動(dòng)分布趨勢(shì)，空間分布明顯受納入河流的背景PAHs影響。通過比值法源解析可知，水體顆粒態(tài)和沉積物中PAHs受到石油類、高溫分解源和混合源的影

5、響。
　　本研究共檢出脂肪酸分子32種：包括13種正構(gòu)飽和脂肪酸(C9:0-C26:0)，5種支鏈脂肪酸(i-14:0, i-15:0, i-16:0, i-17:0, i-24:0)，9種單不飽和脂肪酸(如C9:1, C17:1, C23:1等)，4種多不飽和脂肪酸(C18:2, C20:2, C20:3, C24:2)。中性脂類化合物共檢出3類10種：包括植醇(phytol)、4種甾醇分子(27△0(5?-cholestan-

6、3?-ol)，27△5(Cholest-22E-En-3?-ol)，29△5(24-Ethylcholest-5-En-3?-ol)，29△5,22(24-Ethylcholest-5,22-Dien-3?-ol)和5種脂肪醇分子(12-ROH,14-ROH,16-ROH,18-ROH和20-ROH)。
　　自由態(tài)顆粒脂肪酸的含量在1.54μg/L-22.46μg/L之間，平均值為9.56μg/L；自由態(tài)顆粒中性脂的含量在0.81

7、μg/L-1.79μg/L之間，平均值為1.27μg/L。表層顆粒態(tài)脂肪酸和中性脂的含量從河到海均呈現(xiàn)先增加后減小的變化趨勢(shì)；底層脂肪酸含量逐漸降低而底層中性脂分布與表層分布相同。
　　表層沉積物中自由態(tài)脂肪酸含量高于中性脂含量，其平均值高出4.4倍，含量范圍分別在204.56μg/g-973.90μg/g之間(平均423.31μg/g干重)和52.91μg/g-159.01μg/g之間(平均96.70μg/g)。水平方向上，自由

8、態(tài)脂肪酸和中性脂含量從河到海均呈波動(dòng)變化趨勢(shì)。垂向上，沉積物中自由態(tài)脂肪酸含量也高于中性脂含量，平均值高出3.6倍；它們的含量范圍分別在149.82-582.81μg/g之間(平均280.36μg/g)和34.29μg/g-121.94μg/g之間(平均78.32μg/g)。垂直方向上，自由態(tài)脂肪酸從表層到底層大體呈現(xiàn)先增加后減小的波動(dòng)變化趨勢(shì)；而中性脂呈現(xiàn)鋸齒狀的波動(dòng)變化趨勢(shì)。
　　表層沉積物中結(jié)合態(tài)脂肪酸和中性脂含量在277.

9、12μg/g-590.50μg/g之間和22.63μg/g-116.15μg/g；其礦物結(jié)合態(tài)含量分別在163.99μg/g-231.07μg/g之間和4.73μg/g-18.53μg/g。結(jié)合態(tài)脂肪酸和中性脂均呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)，而礦物結(jié)合態(tài)則均呈現(xiàn)逐漸減小的水平分布。垂向上，結(jié)合態(tài)脂肪酸和中性脂含量在235.92μg/g-698.09μg/g之間(平均427.70μg/g)和32.07μg/g-76.62μg/g(平均57.89

10、μg/g)；其礦物結(jié)合態(tài)含量分別在111.32μg/g-390.20μg/g之間(平均214.89μg/g)和8.24μg/g-27.36μg/g之間(平均14.32μg/g)。結(jié)合態(tài)和礦物結(jié)合態(tài)脂肪酸的垂向波動(dòng)趨勢(shì)類似,中性脂中結(jié)合態(tài)波動(dòng)明顯大于礦物結(jié)合態(tài)。
　　雙臺(tái)子河口脂肪酸來源包含混合源、細(xì)菌源、微藻源和陸源4種，貢獻(xiàn)率由大到小依次為混合源>細(xì)菌源>微藻源>陸源；混合源的貢獻(xiàn)占主導(dǎo)作用，在顆粒態(tài)脂肪酸的來源中混合源高達(dá)75

11、.6%-93.8%。細(xì)菌源的貢獻(xiàn)也非常顯著，在自由態(tài)脂肪酸中口門東側(cè)靠近二道溝站點(diǎn)細(xì)菌源的貢獻(xiàn)高達(dá)65.6%。再次是微藻源貢獻(xiàn)，均小于20%；陸源貢獻(xiàn)最小，部分站位有未檢出現(xiàn)象。上述結(jié)果表明，混合源的貢獻(xiàn)對(duì)天然有機(jī)碳的分布起著主要作用，其次是細(xì)菌源和微藻源，體現(xiàn)了海洋自生源物質(zhì)和初級(jí)生產(chǎn)力作用對(duì)有機(jī)碳的貢獻(xiàn)。
　　雙臺(tái)子河口中性脂來源包括藻源和混合源兩種。藻源貢獻(xiàn)占主導(dǎo)作用，百分含量占所有來源中性脂的70%以上，在礦物結(jié)合態(tài)中性脂