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崇明东滩沉积物中还原无机硫（RIS）的形态特征及其转化机制研究

作　者: 周桂平
导　师: 高效江
学　校: 复旦大学
专　业: 环境科学
关键词: 崇明东滩还原无机硫重金属迁移转化潮汐盐度
分类号: X142
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

硫的生物地球化学循环对环境条件很敏感,同时对全球环境变化具有重要影响。河口滨岸潮间带介于海洋与陆地之间,是一个结构复杂、功能独特的生态系统,亦是全球环境变化和区域环境问题的重要响应和指示地带。因此,研究河口滨岸地区沉积物中硫的环境化学行为及其生态效应具有重要意义。本文以崇明东滩滨岸湿地为例,研究了区域内沉积物中三态还原无机硫的时间和空间分布规律,并室内模拟了水分条件、水介质盐度对三态还原无机硫和重金属形态迁移转化的影响。研究结果如下：崇明东滩高、中、低潮滩表层沉积物中AVS含量为0.844～3.531μmol/g, CRS含量为2.531～5.156μmol/g, ES含量为0.719～1.125μmol/g。总体上,沉积物中的三态还原无机硫含量排序为：CRS>AVS>ES,高潮滩>中潮滩>低潮滩。高、中、低潮滩沉积物中三态还原无机硫的垂向分布特征存在较大差异。高潮滩深部沉积物(10～25 cm)中AVS逐渐降低,而ES相对含量增加。中潮滩在深度5～10cm处沉积物中腐殖质含量较高,AVS和CRS含量呈现峰值。低潮滩由于水动力条件强烈,在表层(0～10 cm)沉积物中三态无机硫含量较低。崇明东滩中潮滩表层沉积物总RIS在四季中相对稳定,为7.175～7.660μmol/g,春、冬季略高于夏、秋季。其中AVS最高值、CRS最低值和ES最高值均出现在夏季,且含量明显差异于春、秋、冬季。夏季主要由于植物根际释氧作用,使活性铁的有效性成为AVS向CRS转化的限制因子。另外,植物根际附近的氧化层或动物扰动使得部分CRS被重新氧化成AVS和ES。水分条件是影响沉积物中三态还原无机硫迁移转化的重要因素,总RIS含量随淹水时间的增长而增大,并且水分含量与AVS、活性铁存在正相关性,与CRS存在负相关性。淹水条件使得沉积物处于厌氧状态,有利于硫酸盐还原产生AVS,而单质硫可给性可能是限制水、水／旱模拟柱沉积物中AVS向CRS转化的主要物质源限制因子。水介质盐度对沉积物中三态还原无机硫迁移转化的影响比较复杂,较高(S=15‰)或较低(S=1‰)的盐度更加有利于沉积物中总RIS的形成。盐度或硫酸盐可获得性不是崇明东滩沉积物中三态还原无机硫形成的直接控制因素。水分条件是影响沉积物中重金属迁移转化的重要因素,水／旱交替的潮汐环境能促进沉积物Zn、Pb、Cu以HCl提取形态存在,而淹水条件有利于沉积物中Ni和Cr以HCl提取形态存在。另外,东滩半日潮汐环境可能会促使沉积物中部分非残渣态Cr、Ni、Pb、Zn重新释放到水体中,危害水生生物安全。水介质盐度也是影响沉积物中重金属迁移转化的重要因素,Cr、Cu、Zn的HCl可提取态含量随盐度增大而增大,而中等盐度(S=5‰)有利于Pb和Ni以HCl提取形态存在。另外,中等盐度(S=5‰)能有效固定沉积物中Cr、Ni、Pb、Zn的非残渣态,减少其对水生生物的危害。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-9
第一章前言  9-20
  第一节无机硫概述及研究现状  9-15
    1.1 硫的生物地球化学循环  9-11
    1.2 无机硫研究现状  11-15
  第二节我国河口滨海岸带潮滩沉积物中无机硫的研究现状  15-18
    2.1 河口滨岸概述  15-17
    2.2 我国河口滨岸带无机硫研究现状  17-18
  第三节本研究工作的目的和意义  18-20
第二章研究区域和研究方法  20-26
  第一节研究区域概况  20-21
  第二节沉积物样品的采集和模拟实验  21-23
    2.1 沉积物样品的采集及预处理  21-22
    2.2 室内模拟实验  22-23
  第三节沉积物中还原无机硫及其他理化指标分析  23-26
    3.1 沉积物中还原无机硫的分析  23-24
    3.2 沉积物中重金属的分析  24-25
    3.3 其他理化指标的分析  25
    3.4 数据的分析统计  25-26
第三章崇明东滩沉积物中RIS的时空分布  26-36
  第一节崇明东滩沉积物中RIS的空间分布  26-31
    1.1 表层沉积物中RIS的空间分布  26-28
    1.2 垂向沉积物中RIS的空间分布  28-31
  第二节崇明东滩沉积物中RIS的季节性变化  31-36
    2.1 表层沉积物中RIS的季节性变化  31-33
    2.2 垂向沉积物中RIS的季节性变化  33-36
第四章崇明东滩沉积物中RIS的形态转化机制  36-48
  第一节水分对RIS形态转化机制的影响  36-42
    1.1 模拟柱沉积物中RIS的形态分布  36-40
    1.2 水分对沉积物中RIS形态的影响分析  40-42
  第二节盐度对RIS形态转化机制的影响  42-48
    2.1 模拟柱沉积物中RIS的形态分布  42-45
    2.2 盐度对沉积物中RIS形态的影响分析  45-48
第五章崇明东滩沉积物中重金属的形态转化机制  48-62
  第一节水分对重金属形态转化机制的影响  48-55
    1.1 模拟柱沉积物中AVS与SEM相互关系及重金属生物毒性评价  48-50
    1.2 模拟柱沉积物中SEM与重金属形态关系  50-51
    1.3 模拟柱沉积物中重金属形态特征  51-55
  第二节盐度对重金属形态转化机制的影响  55-62
    2.1 模拟柱沉积物中AVS与SEM相互关系及重金属生物毒性评价  55-56
    2.2 模拟柱沉积物中SEM与重金属形态关系  56-57
    2.3 模拟柱沉积物中重金属形态特征  57-62
第六章结论与展望  62-64
参考文献  64-70
致谢  70-71

崇明东滩沉积物中还原无机硫（RIS）的形态特征及其转化机制研究

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