烟台四十里湾表层沉积物有机质来源及环境意义.pdf

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1、第34卷第5期2012年9月海洋学报ACTAOCEANOLOGICASINICAV01．34，No．5September2012烟台四十里湾表层沉积物有机质来源及环境意义刘东艳1，申旭红1～，王玉珏1，陈颖军1，李丽3(1．中国科学院和山东省海岸带环境过程重点实验室，山东烟台264003；2．中国科学院研究生院，北京1000493．同济大学海洋地质国家重点实验室，上海200092)关键词：TOC／TN；碳、氮稳定同位素；甾醇；烷烃；沉积物；四十里湾中图分类号：P736．4+1文献标志码：A文章编号：02534193(2012)05—0

2、205—081引言随着沿海经济的高速发展，频繁而剧烈的人类活动已对海洋生态环境健康产生了巨大的危害。沿岸水质恶化引起的赤潮频发、养殖生物大面积死亡等现象时有发生，给社会经济造成了巨大的损失[1]。因此，有效地评价不同人类活动对海洋的危害以及建立相应的管理措施，已经成为管理者与科学家目前而临的主要科学问题之一。已有的研究表明，海洋沉积物中的有机质记录了丰富的陆、海环境信息，可以较好地反映和评价人类活动对海洋环境的影响程度[2_J。海洋沉积物中的有机质通常分为海洋和陆地两种来源：一方面，海洋生物通过生长、繁衍及死亡分解等一系列生物过程向海

3、洋沉积物中输送了大量的有机质；另一方面，有机质还可以通过陆地河流、降雨的自然输入过程以及污水排放等人类活动到达海洋，累积在海洋沉积物中。目前，利用碳、氮同位素和C／N比值追溯海洋沉积物的来源，间接指示环境变化已经被科学家广泛应用Ez。]。研究表明，海洋中的浮游植物含有丰富的蛋白质，因此分解产生的有机质中TOC／TN值相对较低，一般认为海洋藻类分解产生的有机质的TOC／TN值在3～8之间，而陆生高等植物富含纤维素，蛋白质含量相对较低，因此分解产生的有机质中TOC／TN值较高，通常为20，甚至更高卟J。此外，6“N与艿”C也是判定沉积物中

4、有机质来源的重要参数。典型的陆地C3植物，813C值一般为一26×10～一28×10一；陆地C4植物，813C值一般为一10x10-3～一14×10；典型的海洋藻类，占”C值一般为一19×101～一22×10—317川3；表面陆源有机质的艿15N多分布在2．7×101附近日]。然而，在实际操作应用中，有机质成分容易受到生物地球化学过程的影响，如有机质矿化、硝化和反硝化作用和微生物的代谢过程等，这在一定程度上能够影响利用碳、氮同位素和TOC／TN值判断有机质来源的准确性”l。因此，建立多参数判断标准，可以增加数据的可靠性。本研究选取烟台

5、四十里湾作为研究区域，在对表层沉积物样品中的TOC／TN比值和6“c分析的基础上，增加了对海洋沉积物中的陆源生物标志物长链正构烷烃和海源藻类标志物甾醇的研究。海洋沉积物中的长链正构烷烃主要由陆地高等植物表层蜡质产生，具有良好的化学稳定性，因此用作判断沉积物中有机质来源的稳定参数[93。海洋藻类死亡分解后能够产生各种甾醇，其中代表海洋浮游植物优势类群硅藻的菜籽甾醇和甲藻的甲藻甾醇可以指示海源的成分[1⋯。本研究通过验证多参数的相关性增加判定沉积物来源的准确性，以期更为客观的评价人类活动对海洋环境产生的影响。收稿日期：2011—1217；

6、修订日期：201204—25。基金项目：国家自然科学基金(40976097)；中科院知识创新工程(KZCX2一Yw—Q07—04)。作者简介：刘东艳(1973一)，女，山东省膏岛市人，研究员，主要从事海洋藻类生态学研究。E-mail：dyfiu@yic．ac．crt206海洋学报31卷2材料与方法2．1调查区域及采样方法烟台四十里湾足北黄海一个重要的港口和浅海养殖海湾，它j面邻陆，一面向海，为一耳状半封闭式结构，面积约为130km2，水深多为8～15m，沿岸／fr季节性河流逛荡河、辛安河和小鱼鸟河等人海。四f‘罩湾近岸养殖Ⅸ主要分布相

7、：烟台沿岸和崆峒岛周围，以海湾扇贝和栉孑L扇贝等双壳贝类为主⋯【。调查区主要位于在37。27’～37。39’N，121。20’～121。34’E之问的海域，根据不同人类活动影响，将四f‘里湾分为5个区没定采样点，本文选取其中的14个代表性站点进行{，C积37。40’00”N37。30’06’物自．机质含量和稳定I『d位索等参数的分析：AJxI(站位A1-A4)ft于湾外芝罘岛生活污水排放I)i(；B区(站化Bo—B3)位于湾内航道区；CⅨ(站佗CO，C2，C4)，位于湾内水产品养殖

8、xI；D区(站位D1)位于湾外垃圾倾倒Ⅸ；E区(站化

9、E1，E2)佗于湾内辛安河丁、Ik污水排放区(图1)。2008年11月利』iJ箱式采泥器取表层沉积物样品。在每个站点，用区径为5cm的透明塑料管从箱式采泥器中未受扰动的区域采集o～5cm的沉积物样t诮，表层5Cnl的样品