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海洋是地球物质循环“源—汇”过程中的重要通道,海洋生物生产及其产物的迁移、转化等过程对海洋物质和元素的生物地球化学循环过程具有重要的作用。研究近岸海域浮游植物主要成分及相应形态的金属元素的含量与组成,对探讨海洋生物生产对海洋颗粒物与沉积物的贡献以及对金属元素迁移等具有重要的意义。
本文选取胶州湾现场采集的浮游植物和实验室培养的藻类样品,应用连续提取法对其主要成分进行分离和测定,对碳酸盐和生源硅组分的提取条件进行了实验确认和优化。以1 mol/L的醋酸铵、30%的H2O2和2mol/L的碳酸钠,选取合适的固液比和反应时间与温度,分步提取碳酸钙、有机物和生源硅,能够有效地分离和测定现场采集和实验室培养的浮游植物样品的主要成分,方法精密度较好,回收率为96-101%,适于近岸海域浮游植物样品主要成分及部分金属元素赋存形态的分离测定与研究。
2007年11月和2008年11月使用二重浮游生物网(内网为浮游动物网,外网为浮游植物网),在黄、东海和胶州湾现场采集了浮游植物样品,应用连续提取法分离和测定了黄、东海及胶州湾秋季网采浮游植物样品的主要成分含量,研究了网采浮游植物各生源成分的含量、分布特征及影响因素,探讨了浮游植物对海水悬浮颗粒物主要生源成分的贡献;测定了浮游植物不同生源形态中部分金属元素的含量,分析了金属元素的组成特征和主要的赋存形态,主要结果如下:
黄、东海和胶州湾秋季网采浮游植物的主要生源成分以有机物为主,含量约在57-92%之间;其次为生源硅,碳酸钙含量最少。胶州湾浮游植物样品中生源硅含量高于黄、东海样品,碳酸钙含量低于黄、东海样品。
黄、东海秋季单位体积水体中浮游植物生源硅、有机物浓度(即单位水体中各生源组分的质量μg/L)和及生源硅含量(即各生源组分的质量占生源组分总质量的百分数)呈现为近岸海域较高而远海较低的趋势;有机物含量变化不显著,有一定的恒定性;生源碳酸钙含量较低,有东部及外海略为升高的现象。生源硅和碳酸钙的含量变化反映了黄、东海秋季浮游植物的种类近岸以硅藻为主,向东侧及外海有钙质生物量所占比例增加的现象。
黄、东海和胶州湾秋季网采浮游植物的有机物与有机碳比值、碳氮比值都与Redfield组成类型非常接近。网采浮游植物的主要生源成分与表层悬浮颗粒物中相应的成分具有一致性特点,反映了浮游植物对海水中悬浮颗粒物生源组分的贡献和影响。
黄、东海近岸海域与远海浮游植物在不同形态中金属元素的含量及合量有较大的差异。Pb与Sr在远海浮游植物中合量远高于近岸,Fe、Cu、 Ba在远海浮游植物中合量也高于近岸海域浮游植物中的合量,而Zn、Ti及Al在远海海域浮游植物中的合量低于近岸海域浮游植物中的合量,Mn、V与Ni合量相差不大。黄、东海及胶州湾浮游植物金属元素赋存形态有以下的特征:Mn、Zn、Pb与Sr主要存在于碳酸盐结合态中;Fe、Al、Cu、Ti及Ba主要存在于有机态;Cr、Ni及V在两种形态中含量都较低,主要赋存形态的区域变化。