本论文在总结了近年来利用珊瑚地球化学指标重建气候环境记录的主要成果的基础上，重点开展现代过程中气候环境因素对珊瑚地球化学指标的影响的研究，探讨了相关地球化学指标对气候环境变化的响应，评估其进一步应用于过去气候环境记录的重建研究的适用性。　　 论文的主要工作包括：1)在海南岛南部三亚湾珊瑚礁区开展持续的(2008年以来)海水高分辨率观测，现场获取SST、SSS、pH和潮位高度等水文和环境参数，同步采集海水样品，并在实验室测试其氢氧同位素组成及主要元素的浓度和比值，以此了解珊瑚礁区海水pH及相关地球化学组成的变化特征及其主要控制因素，讨论其对利用这些珊瑚地球化学指标重建过去气候环境变化记录的影响；2)对取自南海北部三亚和北海涠洲岛现代及中全新世珊瑚进行微结构和微区元素比值(Sr/Ca和Mg/Ca)的LA-ICP-AES分析，了解珊瑚的生长机理，为进一步开展更高分辨率的珊瑚气候记录重建研究打下基础；3)对取自北海涠洲岛(1989-2007)及三亚海域的现代和20世纪初(1917-1931)滨珊瑚开展综合高分辨率的Sr/Ca、Mg/Ca、B/Ca、Ba/Ca、Fe/Ca、Mn/Ca、K/Ca和Na/Ca等元素地球化学，及碳、氧同位素组成分析，尝试建立新的地球化学气候环境替代指标，并据此重建了1917-1931持续14年的表层海水温度(Sea Surface Temperature：SST)记录，了解了这些时段该区气候环境特征；4)监测了广州2007年1月以来日降雨的氢氧稳定同位素和阴阳离子及有机酸含量变化，了解季风气候对广州地区降雨的控制，评估酸沉降可能对珊瑚礁生态系统的影响，以更好理解华南地区的季风降雨变化特征，并服务于利用珊瑚重建古季风降雨的研究。　　 通过上述研究，本文获得以下研究进展：　　 1.三亚珊瑚礁区表层海水pH存在明显的周日变化：白天pH高，晚上pH低，日变化平均幅度达0.40。月平均pH存在0.39左右的变化幅度；在季节尺度上，季平均pH变化幅度达0.32左右。海水pH主要呈现夏季<秋季<春季<冬季的变化特征，而且在过去的两年呈现显著降低的趋势。生物新陈代谢活动是影响海水pH周日变化的主要控制因素；在季节、年际到年代际时间尺度上，热带海洋的气候变化及生物新陈代谢活动共同制约海水的pH变化；大气CO2含量对海水pH的影响可能在年际甚至更长的时间尺度上才能体现出来。海水pH存在如此大的变化，可用于标定珊瑚骨骼硼同位素组成与海水pH的关系，进而为重建海水pH记录提供标尺。　　 2.三亚珊瑚礁区表层海水的元素浓度和比值存在较大的变化，其中Sr/Ca和Mg/Ca的周日相对变化约为1％；在周日、季节和年际时间尺度上，海水Sr/Ca平均变化幅度为1.5％，Mg/Ca平均变化幅度为1.7％，这对利用珊瑚Sr/Ca和Mg/Ca重建的SST记录造成的误差分别有±2.0℃和±0.5℃。因此在利用珊瑚Sr/Ca和Mg/Ca建立温度计时需要考虑并有效扣除海水Sr/Ca和Mg/Ca的变化带来的影响。　　 3.三亚近岸海域表层海水δ18O跟SSS和SST有较好的正相关性，反映近岸海水δ18O受降雨及蒸发作用的影响。在夏季海水δ18O主要受到季风降雨的冲淡影响，而在冬季主要受到表面蒸发的影响。这种控制机制对更好理解珊瑚骨骼剩余δ18O(△δ18O)的降雨信息有重要帮助。　　 4.南海北部三亚及北海涠洲岛的珊瑚微结构能很好显示珊瑚的生长(钙化)特征，其中特殊事件在珊瑚骨骼结构上也可以清楚显示。结合珊瑚的微结构，对BH-7珊瑚进行了高分辨率的原位微区LA-ICP-AES分析，经过校正，得到高精度的、准确的Sr/Ca和Mg/Ca，为推广LA-ICP-AES的微区原位元素比值分析打下了基础。　　 5.北海涠洲岛现代活体滨珊瑚(BH-2)周、月分辨率Sr/Ca、δ18O、Mg/Ca和B/Ca具有很好的年周期，主要反映了SST，获得了相应的温度方程，分别是：　　 SST=-21.26×103[Sr/Ca]+219.02(r=-0.96)　　 SST=-5.41×δ18O-3.83(r=-0.91)　　 SST=10.57×103[Mg/Ca]-20.13(r=0.82)　　 SST=-80.56×103[B/Ca]+65.35(r=-0.81)　　 其中Sr/Ca是最好的一个温度计，δ18O同时反映温度和海水δ18O，Mg/Ca受珊瑚样品的影响比较明显，而B/Ca在该海域具备成为温度计的可能。　　 6.BH-2珊瑚δ13C的变化比较复杂，在某些时段表现出跟δ18O同步的变化，而在有些时段则不同步。多数年份δ13C在春季与秋季较低，冬季和盛夏较高，降雨对海水DIC的影响及生物的新陈代谢(光合作用和呼吸作用)可能是主要控制因素。　　 7.利用新的温度计替代指标对涠洲岛1917-1931年的珊瑚进行SST重建，得到δ18O和Sr/Ca重建的平均SST都为28.0℃，这跟现代(1999-2007年)δ18O和Sr/Ca重建的平均SST(都为27.9℃)差不多，而比Sr/Ca重建得到1989-1999年的平均SST(27.4℃)约高0.6℃。这与器测的气温结果比较一致，体现出全球变暖的区域差异。另一方面，δ13C显示出跟现代一样的季节变化特征，但20世纪初的δ13C平均值现代平均值高1.53‰，反映了人类活动导致大气CO2升高在涠洲岛珊瑚骨骼中的记录。　　 8.2007-2009年连续3年对广州进行日分辨率的雨水氢氧同位素组成监测的结果显示夏季风盛行期间广州降雨水汽主要来自较远的海洋，降雨量大，δ18O、8D及过剩氢(D-eX)较低；冬季风盛行期间水汽主要来自本地的蒸发或附近的海域，降雨量小，雨水δ18、8D及D-ex较高。水汽源变化是控制该区降雨氢氧同位素组成的主要因素，这对更好理解珊瑚骨骼△δ18O反映的古降雨信息具有重建参考价值。　　 9.2008-2009年的广州雨水阴阳离子和有机酸数据显示了人类活动产生的SO2和NOx对酸沉降的贡献达75.8％。通过1984-2009年的平均降雨量和雨水平均pH值计算获得酸沉降通量为45.0mmol m-2year-1的H+，这可能对近海海水酸化产生一定的影响。