南海北部沉积物间隙水中营养盐研究
南海北部陆坡30 ka以来的沉积环境演变
DOI: 10.16562/ki.0256-1492.2020052501南海北部陆坡30 ka 以来的沉积环境演变李平原1,2,3，路剑飞1，夏真1，甘华阳1,2，倪玉根1,3，王俊珠1，常晓红11. 中国地质调查局广州海洋地质调查局，广州 5107602. 南方海洋科学与工程广东省实验室，广州 5114583. 中国地质调查局南海地质科学院，三亚 572024摘要：南海是西太地区最大的边缘海，汇集了周边陆地大量碎屑物质。
这些陆源碎屑通过复杂的洋流系统经陆坡大量的输送到南海深海海盆中，使陆坡成为研究深海沉积物源汇体系不可缺少的重要环节。
但陆坡区域水深变化大，洋流体系复杂，加之冰期间冰期海平面升降和季风的变化，使陆坡沉积环境一直成为研究的难点。
为了研究陆坡沉积环境的演变过程，本文选用了南海北部陆坡中部和底部的两个重力柱开展元素地球化学方面的研究，探讨陆坡区域近三万年以来的沉积环境特征。
研究发现海平面和季风是影响区域沉积环境的两个重要因素：（1）海平面变化是控制陆坡陆源物质/深海钙质碎屑变化的主要因素；（2）研究区域地层发育有“碳酸盐稀释事件”与东亚夏季风在全新世初期（11.5～8.5 kaBP ）增强有关。
关键词：沉积环境；冰期-间冰期；海平面变化；碳酸盐稀释事件；南海北部陆坡中图分类号：P736.21 文献标识码：ASedimentary environmental evolution for the past 30 ka of the northern continental slope of the South China SeaLI Pingyuan 1,2,3, LU Jianfei 1, XIA Zhen 1, GAN Huayang 1,2, NI Yugen 1,3, WANG Junzhu 1, CHANG Xiaohong 11. Guangzhou Marine Geological Survey, Ministry of Natural Resources, P. R. China, Guangzhou 510760, China2. Southern Marine Science and Engineering Guangdong Laboratory, Guangzhou 511458, China3. Academy of South China Sea Marine Geological Science, China Geological Survey, Sanya 572024, ChinaAbstract: The South China Sea is the largest marginal sea in the Western Pacific, which receives massive sediments from the surrounding landmasses. Terrestrial sediments are transported into the deep basin via a complex ocean current system, with the continental slope as a key component of the source-to-sink process. However, past changes in sedimentary environment of the continental slope remain rarely understood,because of the drastic variations in water depth and complicated current systems in addition to sea level changes induced by glacial-interglacial cycles and the changes in trade wind. In this research, two gravity cores collected from the northern South China Sea are used to study the sedimentary environmental evolution of the continental slope. One is located in the middle of the slope, and the other at the lower part of the slope. According to the results of element geochemistry, it is revealed that: 1) the sea level change is the key factor which controls the changes in the ratio of terrigenous to biogenic components of the sediments; 2) a carbonate dilution event is found related to the intensification of the East Asian Summer Monsoon during the early Holocene from 11.5 to 8.5 kaBP.Key words: sedimentary environment; glacial- interglacial periods; sea level changes; carbonate-dilution event; the northern continental slope of the South China Sea南海周边区域是现今全球表层陆地风化剥蚀作用最强、剥蚀速率最大的地区，区域内河流每年向南海供给7亿t 沉积物，约占全球总量的3.7%，使南海成为世界上接受陆源物质最多的边缘海之一[1-2]。
南海北部4万年以来有机碳和碳酸盐含量变化及古海洋学意义
2008年12月 海洋地质与第四纪地质 V ol.28,No.6第28卷第6期 M ARINE GEOLOGY&QUA TERNA RY GEOLOGY Dec.,2008D OI:10.3724/SP.J.1140.2008.06079南海北部4万年以来有机碳和碳酸盐含量变化及古海洋学意义李 丽,王 慧,罗布次仁,贺 娟(同济大学海洋地质国家重点实验室,上海200092)摘要:南海北部陆坡的17937柱状样上部4万年来有机碳和碳酸盐的含量分布特征显示:有机碳含量总体显示出冰期高、间冰期低的特征,碳酸盐则相反。
C/N元素比分布范围和二组分分析说明该站位的有机碳以海洋自生有机碳为主,全新世达80%以上。
根据海洋沉积物中总有机碳含量和两类不同来源有机碳所占比例计算得出的海洋自生生物产生的有机碳含量在M IS2时期最高,说明末次冰期海洋生产力提高。
冰期冬季风强化,海水混合程度加强,营养物质利用更充分以及陆源输入增多导致营养物质增加。
碳酸盐含量主要受陆源物质稀释的影响,为“大西洋型”旋回。
碳酸盐旋回在全新世早中期存在低碳酸钙事件,可能与该时期的强降雨冲刷所致陆源稀释作用增强、海水溶解作用增强以及海洋表层生产力的降低等综合作用相关。
关键词:有机碳;海洋生产力;碳酸盐;低钙事件;南海中图分类号:P736.4 文献标识码:A 文章编号:0256-1492(2008)06-0079-07 碳是构成生命的基本元素,以CO2、CO、CH4、碳酸盐及有机化合物等多种形式参与生物圈的物质和能量循环。
海洋是地球上最大的碳库,是可循环利用碳的主体,整个海洋中的碳储量是大气中的50倍。
海洋碳循环的生物地球化学作用至关重要。
海洋浮游植物通过光合作用将无机碳转化为有机碳;同时,海水中的溶解无机碳在海洋生物作用下转化为碳酸盐骨骼和外壳(颗粒无机碳PIC),并释放CO2。
深海沉积中的有机碳和碳酸盐变化是碳循环的一个重要环节,因此,对南海有机碳、碳酸盐含量的研究对了解南海古生产力变化具有重要意义。
沉积物孔隙水中营养盐测定
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计算结果
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样品 试剂 检测器 空气 自动进样器 高精度蠕动泵 反应圈
应用范例1——海水
1、HJ 442—2008 附录G（规范性附录）流 动注射比色法测定河口与近岸海水中的氨。
2、 HJ 442—2008 附录H（规范性附录） 流动注射比色法测定河口与近岸海水中的硝 氮和亚硝氮。 3、 HJ 442—2008 附录I（规范性附录）流 动注射比色法测定河口与近岸海水中活性磷 酸盐。
活性磷酸盐
原理：磷酸盐 和钼酸盐反应， 在pH<1时被 抗坏血酸还原 生成一种蓝色 化合物在 880nm下检测。 酒石酸锑钾作 为催化剂。
海水硅酸盐 原理：硅酸盐 在酸性条件下 和钼酸盐、抗 坏血酸反应生 成一种蓝色化 合物在820nm 下检测。
应用拓展——海水总氮和总磷
Step 1：每10mL样品中加入1mL碱性过硫酸钾溶液（15g H3BO3,
最简单的系统检测液体 的吸光度
试剂
在系统中加入试剂使其 与待测物质发生反应
6
增加延时圈使反应完全
试剂
用比色计检测有色络合 物的吸光度，然后与标 准品建立校准数据库 试剂的量由不同流速的 泵管精确控制
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层流 管道中部的流速比边缘的快
输入信号
时间
输出信号
问题 : 扩散与带过 解决方案 : 不同的流动分析技术使用不同 解决方案
• 非常好的重复性能
•非常低的检测极限
• 反应条件中的细微变化不会影响到结果
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比色
•根据Lambert-Beer定律，比色分析是在最大吸收波长 处进行的
光源
光孔 形成非常窄 的光束，并 可调节方向
波长选择 滤光片 或单色器
早中新世以来南海北部陆坡古生产力的碳酸盐和生物成因Ba元素记录
成 因 Ｂａ作 为海 洋 古 生 产 力 指标 的影 响 因素 ，以 及早 中新 世 以来南 海 北 部 陆 坡 古 生 产力 的变 化 特 征 。结 果 显 示 ，除 中 新世早期 （２３～２１．４ Ｍａ）以外，生物成 因 Ｂａ与 ＣａＣＯ 含量和沉积速率变化有很好的相关性 。反映南海北部古生产力
ＺＯＵ Ｌｉａｎｇ ｅｔ ａ１．： Ｃａｒｂｏｎａｔｅ ａｎｄ ｂｉｏｇｅｎｉｃ Ｂａ ｒｅｃｏｒｄｓ ｏｆｐａｌｅｏｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ
钟 ｆｅ
２００９年
Ｏ 引 言
海 洋浮游 生物 通过 光合 作用 吸 收大气 中的二氧 化碳 并结 合为 有机 质 ，这些 有机 质在 向海 底沉 降过 程 中部分 被分 解 ，部 分 最终 埋藏 于海 洋沉 积物 中。 通过 这一 过程 ，海 洋存 储 了全球 绝大 部分 的二 氧化 碳 ，影 响并控 制着 大气 二氧 化碳 浓度 的变 化ｎ】。海洋 初级 生产 力 即表层 海洋 浮 游生物 合成 有机 质 的产量 的变 化影 响 了二 氧化碳 在海 洋和 大气 中的分配 ，重 建海 洋古 生产 力 变化历 史 ，能够 更好 地理 解全 球碳 循环 过程 及其 历史 变迁 。
第 ３８卷 第 １期 ２００９年 １月
砧 ｆ
ＧＥｏＣＨｎ ＩＣＡ
Ｖｏ１．３８， Ｎｏ．１， ８９ ～ ９５ Ｊａｎ．，２００９
早 中新世 以来 南海北部 陆坡古生产 力的 碳酸盐和生物成 因 Ｂａ元素记 录
邹 亮 １，２，韦刚健
（１．中 国科 学院 广州地球 化学研 究所 同位 素年代学和 地球 化学重点 实验室，广东 广州 ５１０６４０；２．中国科 学院 研 究生院 ， 北 京 １０００４９）
收 稿 日期 （Ｒｅｃｅｉｖｅｄ）：２００８—０３一ｌ１；改 回 日期 （Ｒｅｖｉｓｅｄ）：２００８—０８—２５；接 受 日期 （Ａｃｃｅｐｔｅｄ）：２００８—１０—０６ 基 金项 目 ：中 国科 学 院 知 识 刨 新 工 程 领 域前 沿 项 目（ＧＩＧＣＸ－０４一Ｏ５）；国 家 自然 科 学 基 金 （４０４７３０１２） 作 者 简 介 ：邹 亮 （１９８１一），男 ，博 士研 究 生 ，地 球 化学 专 业 。Ｅ—ｍａｉｌ：ｚｏｕｌｉａｎｇ＠ ｇｉｇ．ａｃ．ｃａ 通 讯 作 者 （Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ａｕｔｈｏｒ）：ＷＥＩ Ｇａｎｇ－ｊｉａｎ，Ｅ—ｍａｉｌ：ｇｉｗｅｉ＠ ｇｉｇ．ａｃ．ｃｎ，１ｌｅｌ：＋８６—２０．８５２９００９３
物理改良对湖泊沉积物和间隙水特征的影响
环境 国家重点实验室， 苏 南京 ２ ０ ０ ； ． 江 １ ０ ８ ２中国科学院研究生院， 北京 １０ ４ ；３山东工艺美术学院建筑与景观设 ００９ ．
流动注射分光光度法测定海洋沉积物间隙水中五项营养盐
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｆｉ ｖｅ ｎｕ ｔ ｒ ｉ ｅ ｎ ｔ ｓ ａ ｌ ｔ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ａ ｍ ｍｏ ｎｉ ｕｍ ，ｐｈ ｏｓ ｐｈａ ｔ ｅ，ｓ ｉ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｅ，ｎｉ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ａ ｎ ｄ ｎ ｉ ｔ ｒ ｉ ｔ ｅ ． Ｔｈｅ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ
２ ８ Ｎ ｏ ． ６ Ｎ ｏ ｖ ． ２ Ｏ １ ７
分析仪器 Ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
２ ０ １ ７ 年第 ６ 期
芥
芾
芥
芥
芥
芥
流 动 注 射 分 光 光 度 法 测 定 海 洋 沉 积 物 间 隙水 中五项 营养 盐
五 项 营 养 盐 的方 法 。该 方 法 的检 出 限 分 别 为 ０ ． ９ ０ 、 １ ． １ ８ 、 １ ． ８ Ｏ 、 ０ ． ３ ３ 、 ０ ． ３ ６／ ￣ ｇ ／ Ｌ， 线 性 范 围分 别 为 ２ ． ５ ０ ￣５ ０ ０， ｕ ｇ ／ Ｌ、
１ ． Ｏ Ｏ ～１ ０ ０ ｇ ／ Ｌ、 １ ０ ． ０ ￣２ ０ ０ ０ ｇ ／ Ｌ、 ０ ． ５ Ｏ ～１ ５ ． ０， ｕ ｇ ／ Ｌ、 ０ ． ５ Ｏ ～１ ５ ． ０￣ ｔ ｇ ／ Ｉ ， 相对 标 准 偏 差 均 在 ５ 以内 ， 各 项 指 标 均 满 足 海 洋 调查 规 范 （ ＧＢ １ ２ ７ ６ ３ ． ４ － ２ ０ ０ ７ ） 对 五 项 营 养 盐 分 析 的 质 量 控 制 要 求 。与 国标 方 法 实 验 结 果 对 比显 示 两 种 方
物理改良对湖泊沉积物和间隙水特征的影响_古小治
测得采用烘干法在 105℃下烘 6h,含水率为沉积
物烘干前后质量差值与原有湿沉积物质量的比
值.湿容重采用环刀法测定.利用柱状采样器,采
集表层沉积物柱样,保持原始结构不被破坏,将湿
底泥填满金属小环(h＝0.90cm,φ＝3.50cm),容重
为湿沉积物的质量与小环体积的比值.在 105℃
下烘 6 h,孔隙度按下面公式计算[7].
2期
古小治等：物理改良对湖泊沉积物和间隙水特征的影响
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包括污染底泥疏浚[4],吹填[5](用清洁表土覆盖污 染底泥)及添加化学试剂如铝盐和钙盐来固定磷 酸盐[6]等.前两者控制底泥营养盐释放在一些湖 泊治理中起到了一定的积极作用,但随着时间的 推移,良好的水质状态不能保持.而添加化学试剂 成本高且易带来对湖泊的二次污染.
南四湖是山东省重要水源地,为南水北调工 程东线必经通道[1].对湖泊水体来说,沉积物犹如 一个营养贮存库,湖泊水体富营养化程度与底泥 营养物释放有较为密切的联系[2-3].有关通过沉 积物改性来控制湖泊内源污染的技术手段,主要
收稿日期：2009-07-21 基金项目：“十一五”国家科技支撑计划项目(2006BAC10B03);国家 自然科学基金资助项目(40730528);江苏省太湖水污染治理科技专 项(BS2007161) * 责任作者, 研究员, cxf@
作者采用原位间隙水采样器技术(Peeper)[7] 及微氧电极技术来模拟研究物理改良措施对 沉积物-水微界面沉积物氧化还原状况及间隙 水营养盐的影响,旨在探讨通过底泥疏松、覆沙 的物理改良措施,达到有效改善表层沉积物氧 化还原状况、孔隙度等,以较低成本有效控制内 源污染的目的,为今后该区植被的生长和恢复 创造条件.
POR(%)
南海西南海域表层沉积物中微量元素Ba的地球化学特征
南海西南海域表层沉积物中微量元素Ba的地球化学特征
南海西南海域是中国周边海区中的重要海域之一，表层沉积物中微量元素Ba的地球化学特征备受关注。
Ba也是一种重要的
人类环境污染物，其在环境中的含量对人类健康和环境质量有着重要的影响。
经过多年的研究，发现南海西南海域表层沉积物中Ba的含量
和分布主要受到沉积物质量和源区的影响。
一般来说，深水区和河口及其周边区域Ba含量较高，而浅水区和远离陆源的开
阔海域Ba含量较低。
此外，Ba在海洋中的迁移和转化也是影响其在表层沉积物中
含量和分布的重要因素。
大气沉降、陆源输入以及海洋生物作用等都会造成Ba分布的空间异质性。
研究发现，Ba在南海西南海域表层沉积物中的含量相对于全
球其他海域来说较高。
这可能与该海域地质构造、地貌形态和自然环境等因素有关。
同时，近年来随着人类活动的增加，南海西南海域Ba的含量
也相应增加。
尤其是近年来，随着我国海洋经济和海洋资源开发的快速增长，Ba的污染状况也得到了进一步加剧。
城市化、工业化等直接导致该海域受到了严重污染，Ba的含量呈逐渐
上升的趋势。
因此，未来我们需要采取更加有效的措施来保护南海西南海域的海洋生态环境，控制污染源的排放，以实现海洋环境的可持
续发展。
同时，我们还需要加强对南海西南海域的科学研究，了解该海域表层沉积物中微量元素Ba的地球化学特征，为人类海洋生态环境保护和可持续发展提供科学依据和数据支持。
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南海北部沉积物间隙水中营养盐研究
南海北部沉积物间隙水中营养盐研究
通过2004年9月对南海北部6个站位的采样分析,探讨了间隙水的营养盐含量及其空间分布特征,估算了沉积物海水界面营养盐的扩散通量.结果表明,NH4-N含量为8.9-142.3μmo1·L,是南海北部间隙水中营养盐的主要组分,占溶解态无机氮的比例范围为49.1%-75.2%.在平面分布上,NH4-N含量表现为近海高于远海,PO4-P则差别不大.NH4-N、NO3-N、NO2-N和PO4-P在沉积物-海水界面的平均通量分别为7.08、-0.61、-0.51、0.14μmo1·(m2·d)-1.NH4-N、PO4-P主要是从沉积物向上覆水扩散,是底层水体营养盐的来源之一.
作者：黄小平郭芳岳维忠 HUANG Xiao-ping GUO Fang YUE Wei-zhong 作者单位：中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境动力学重点实验室,广东,广州,510301 刊名：热带海洋学报 ISTIC PKU 英文刊名： JOURNAL OF TROPICAL OCEANOGRAPHY 年，卷(期)：2006 25(5) 分类号：P736.4 关键词：营养盐间隙水界面通量沉积物南海北部。