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南极及南海陆架沉积物中黑碳的年代际变化及其对环境变化的指示

2020-12-02阅读(761)

南极及南海陆架沉积物中黑碳的年代际变化及其对环境变化的指示

论文摘要

本研究以第32次南极科考航次期间于南极半岛东北部海域采集的D6-03、D6-06岩芯和2014年春季南海北部航次在陆架采集的1 1、16号站岩芯为研究对象,通过岩芯中放射性核素210Pb和2266Ra的测定构建了近代150年左右的年代学基础,结合沉积物沉积速率的变化、黑碳含量及沉积通量的年代际变化、有机质δ13CTOC信号、黑碳14C丰度（B14C）以及其它辅助参数,以近代沉积年代学为背景研究了近百年来黑碳年代际变化规律、对周边环境的指示以及两个海域陆架沉积物中黑碳对全球黑碳的贡献。南极半岛东北部海域两个岩芯中的黑碳在工业革命前后来源存在较大差异,1860s之前源于岩石风化和生物质燃烧,工业革命之后多了化石燃料的贡献。黑碳沉积通量的年代际变化整体记载了自20世纪60年代起南奥克尼群岛侵蚀加剧和冰川消融速度加快的历史,两个岩芯间的差异揭示了局地海流在调控黑碳年代际变化方面起关键作用。根据D6-03和D6-06岩芯中黑碳含量和通量,估算得南极陆架沉积物中黑碳年埋藏通量为2316 Gg,占全球陆架黑碳年埋藏通量的13.5-79.9%,揭示了南极陆架是全球黑碳的高效埋藏区。南极陆架沉积物中黑碳含量与有机碳及δ13CTOC之间存在显著的正相关关系,提出伴随黑碳输入的Fe对初级生产力的调控可能是黑碳和有机碳关联的机制,为该海域黑碳间接指示初级生产力变化提供了支持。南海位于全球最大的黑碳排放源区-东南亚,此海域陆架沉积物中黑碳年代际变化不仅反映了改革开放之后化石燃料使用加剧这一现象,同时也记录了香港英治初期初加工业的兴起。黑碳含量和沉积通量的年代际变化受海岸侵蚀和燃烧排放两个来源共同调控,不同岩芯间黑碳变化差异明显和局地沉积环境有关。黑碳沉积通量的年代际变化整体反映了周边化石燃料使用的历史,近年来的黑碳埋藏通量的降低揭示了城市化进程和产业结构升级的变化。估算得黑碳年埋藏量为353 Gg,南海陆架面积占据全球海洋总陆架的4.8%,黑碳年埋藏量占全球陆架的2.1-12.2%。两个典型海域的研究表明,B14C数据可以在定性和定量黑碳来源方面提供关键信息,陆源石墨型黑碳在沉积物中的占比不可忽略。黑碳含量和沉积通量蕴含了燃烧成因黑碳来源的变化和地质成因的石墨型黑碳变化等信息。相同海域不同站位黑碳的年代际变化差异揭示了局地沉积环境（海流）在沉积过程中所起的重要作用。因此,源排放强弱和沉积物黑碳的埋藏通量大小并非一一对应关系。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  •   1.1 黑碳简介
  •     1.1.1 定义
  •     1.1.2 黑碳的产生过程及结构
  •     1.1.3 黑碳的来源、迁移、转化和归宿
  •   1.2 黑碳的测定方法
  •   1.3 黑碳在不同储库中的环境效应
  •     1.3.1 大气
  •     1.3.2 冰雪
  •     1.3.3 土壤和沉积物
  •   1.4 沉积物中的黑碳
  •     1.4.1 研究意义及现状
  •     1.4.2 影响黑碳埋藏的因素
  •   1.5 研究区域的选择
  • 第二章 研究方法
  •   2.1 沉积物黑碳的测定
  • 210Pb年代学'>  2.2 海洋沉积物210Pb年代学
  • 210Pb'>    2.2.1 海洋沉积物中的210Pb
  • 210Pb定年模型简介'>    2.2.2210Pb定年模型简介
  • 210Pb、226Ra的γ能谱仪测定'>    2.2.3 放射性核素210Pb、226Ra的γ能谱仪测定
  •     2.2.4 比活度的相关计算
  •   2.3 沉积物粒度测定和参数求算方法
  •     2.3.1 沉积物粒度测定
  •     2.3.2 粒度参数求算方式
  • 13CTOC测量'>  2.4 黑碳、有机碳、有机氮及δ13CTOC测量
  •     2.4.1 样品前处理
  •     2.4.2 数据处理
  • 第三章 南极半岛东北部海域沉积物中黑碳的年代际变化及其对环境变化的指示
  •   3.1 引言
  •   3.2 样品采集和分析方法
  •     3.2.1 样品采集
  •     3.2.2 样品预处理
  • 210Pb、226Ra、TOC、BC、δ13CTOC的测定'>    3.2.3210Pb、226Ra、TOC、BC、δ13CTOC的测定
  •   3.3 结果
  •     3.3.1 沉积物的粒度特征
  •     3.3.2 岩芯近代沉积年代学
  •     3.3.3 沉积物中TOC、TN含量及C/N比值
  • 13CTOC'>    3.3.4 岩芯中δ13CTOC
  •     3.3.5 岩芯中BC含量、埋藏通量及BC/TOC比值
  • 14C'>    3.3.6 D6-03岩芯中黑碳的14C
  •   3.4 讨论
  •     3.4.1 黑碳的年代际变化及其调控因素
  •     3.4.2 南极陆架沉积物中黑碳的埋藏
  •     3.4.3 黑碳对南极生产力变化的潜在指示
  •   3.5 结论
  • 第四章 南海北部陆架沉积物中黑碳的年代际变化及其对环境变化的指示
  •   4.1 引言
  •   4.2 样品采集和分析方法
  •     4.2.1 样品采集
  •     4.2.2 样品预处理
  • 210Pb、226Ra、TOC、BC、δ13CTOC的测定'>    4.2.3210Pb、226Ra、TOC、BC、δ13CTOC的测定
  •   4.3 结果
  •     4.3.1 沉积物的粒度特征
  •     4.3.2 岩芯近代沉积年代学
  •     4.3.3 岩芯中BC含量、TOC含量、BC埋藏通量与BC/TOC 比值
  • 13CTOC'>    4.3.4 岩芯中δ13CTOC
  • 14C'>    4.3.5 16岩芯中黑碳的14C
  •   4.4 讨论
  •     4.4.1 黑碳的年代际变化及其调控因素
  •     4.4.2 南海陆架沉积物中黑碳的埋藏
  •   4.5 结论
  • 第五章 南极半岛东北部海域和南海北部陆架沉积物中黑碳的年代际变化及其对环境变化指示的对比
  •   5.1 本研究中区域间的对比
  • 14C数据对比'>    5.1.1 南极半岛东北部海域和南海北部陆架岩芯B14C数据对比
  •     5.1.2 南极半岛东北部海域和南海北部陆架岩芯中黑碳年代际变化对比
  •     5.1.3 南极半岛东北部海域和南海北部陆架岩芯中黑碳埋藏对比
  •   5.2 本研究与已有报道值的海域对比
  •   5.3 小结
  • 第六章 总结与展望
  •   6.1 研究区域总结
  •   6.2 不足与展望
  •     6.2.1 不足
  •     6.2.2 展望
  • 参考文献
  • 附录 在学期间的主要工作
  • 致谢

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 张潇

    导师: 邢娜

    关键词: 黑碳,沉积物,碳循环,南极半岛,南海北部,年代学

    来源: 厦门大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

    专业: 海洋学,地质学,环境科学与资源利用

    单位: 厦门大学

    分类号: X145;P736.21

    总页数: 143

    文件大小: 9552K

    下载量: 21

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