辽东半岛东岸泥区沉积物中木质素分布及其对陆源有机物的指示意义

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全球河流每年颗粒有机碳和溶解有机碳的入海通量分别为0.15×1015g和0.25×1015g,其中输入的陆源有机物中90%保存在河口及其邻近陆架泥质区,因此陆架边缘海为研究有机物的来源和分布,以及人类活动影响下的源——汇过程提供了理想的场所。C/N比值和δ13C等整体属性参数以及木质素等生物标志物被广泛用来探讨河口及其陆架区的有机碳来源、迁移和转换规律。其中木质素只存在于陆地上,除部分海草外,目前尚未发现其在海洋生物中广泛存在;同时木质素具有含量丰富和参数信息多样等优点,因此被广泛用来示踪陆源有机物。本文通过C/N、δ13C分析了辽东半岛东岸泥区沉积物样品中的有机物的来源、分布及其影响因素。通过木质素参数,进一步探讨了埋藏在辽东半岛东岸泥区总有机物中的陆源有机碳占比。在此基础上,利用木质素的植被参数,研究不同植被类型对陆源有机物的贡献。借助柱状沉积物中木质素参数及TOC、C/N比值、δ13C的垂直分布特征,并通过210Pb测年,探讨了百年时间尺度上有机物含量的变化以及其来源、迁移和埋藏的影响因素。主要研究结果如下:(1)辽东半岛东岸泥质区表层沉积物中C/N比值和δ13C分别介于6.50-12.80和-24.7‰~-22.0‰,木质素参数和Λ8分别介于0.1-2.0mg/10gdw和0.1-3.0mg/100mg OC。C/N比值、和Λ8均呈现出近岸高,随离岸距离增加而减小的趋势,表明由陆向海,陆源有机物逐渐减少。δ13C在近岸地区略偏正,主要是受到该区域为养殖密集区,海源有机物输入较多所致。(2)借助δ13C值,并通过端元分析模型,定量估计了研究区沉积物中陆源和海源有机物的占比,计算得到陆源有机物含量占比29%-67%,平均为43%;海源有机物占比介于33%-70%,平均为57%,表明整体上研究区的有机物中来自海源的略占优势,但同时也混合了部分陆源有机物。陆源有机物主要来自近岸中小河流的输入。(3)表层沉积物中的木质素特征参数S/V范围为0.32-4.75,均值1.59;C/V范围为0.04-1.43,均值0.46。LPVI范围为10-583,均值134。三者均表明研究区当前植被类型以被子植物草本组织和木本组织为主,混合有少量裸子植物。本文由S/V、C/V和LPVI参数得出的研究区表层沉积物中陆源有机物的植被来源与辽东半岛流域内的植被情况相符。(4)Y1和Y2柱样的C/N比值和δ13C值均表明柱样沉积物中的有机质以海源为主,混合有陆源组分。Y1柱样分为2个阶段,1920年以前,当地基本处于自然状态,受人类活动的干扰很少,沉积有机物中陆源和海源的贡献相对保持稳定。整体上,这一阶段陆源和海源有机物的占比相当,其中陆源组分略多一些,均值为52%。1920年至今,由于流域内水库建设造成输沙量锐减,导致沉积物中海源有机物占比急剧增加,相应的陆源有机物占比迅速减小,两者均值分别为61%和39%。Y2柱样从底部到表层海源有机物始终占明显优势,均值为66%,陆源有机含量较少。具体可分为3个阶段,1780年以前研究区处于自然状态,海源和陆源有机质占比变化不明显,两者均值分别为64%和36%。1780-1880年,受到清政府弛禁政策的影响,人口开始流入东北地区,人类活动加剧,导致陆源组分有一个增加的趋势,从35%增至39%。1880年至今,由于港口建设造成水体富营养化,沉积有机质中来自海源的贡献明显增加。(5)Y1和Y2柱样的木质素来源以被子植物草本组织为主,混合有部分的裸子植物和木本组织。1800年以来,随辽东半岛温度和降水量的持续上升,植被类型有向被子植物演化的趋势。此外,研究区的木质素经历了较强程度的降解。
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