漳江口红树林土壤中黑碳的空间分布特征及其影响因素.pdf
摘要
摘要
CO2过量排放对全球气候产生不良影响,在当前“双碳”目标背景下,如何
减缓温室气体排放是目前面临的重要环境问题之一。红树林作为海岸带湿地封存
着大量有机碳,而黑碳作为有机碳的一部分,由于其惰性特征,是大气中CO2的
最终碳汇,在减缓全球气候变化方面发挥着重要作用。然而目前对黑碳的研究多
集中在海洋、湖泊和河流等环境中,对红树林湿地中黑碳的研究很少。因此为了
探究红树林环境中这一“顽固”有机碳(黑碳)的含量及其地球化学行为,本研
究选取了中国最北端自然分布的红树林-漳江口红树林自然保护区,收集从陆地
到海洋依次分布的不同深度的土壤样品。利用苯多羧酸分子标志物和结构方程路
径模型等方法明确红树林土壤中黑碳(BC)和溶解性黑碳(DBC)的分布状况及
其影响因素,并利用光谱探究了DBC与溶解性有机质(DOM)的关系。从而可
以更好的了解黑碳在红树林环境中的分布状况及其地球化学行为,对红树林碳汇
提供更好的理论支持。通过研究得出以下主要结果:
(1)土壤中BC和DBC的含量分别为0.95-1.67g/kg和0.95-12.18mg/kg,
二者含量随着向陆距离和土壤深度的增加均显著降低。BC在有机碳(TOC)中
的比例为3.50%~17.41%,比例随着向陆距离和土壤深度的增加显著升高。DBC
在溶解性有机碳(DOC)中的比例为0.36%~3.07%,比值在横向上无显著变化,
在纵向上随着土壤深度的增加显著降低。BC中DBC的占比为0.08%~0.77%,占
比同样随着土壤深度的增加显著降低,在横向上无显著变化。
(2)BC中苯多羧酸单体(BPCAs)的组成以苯五甲酸(B5CA)和苯六甲
酸(B6CA)为主,二者约占总体78%,其中B6CA占比最大。而在DBC中,
B5CA和B6CA约占总体47%,B5CA占比最大,B6CA占比最小,黑碳从颗粒态
到溶解态转变过程中其浓缩程度降低。DBC的分子结构相较于DOC具有较高的
芳香性、碳双键当量(DBE)和O/C以及较低的分子量(MW)。DBC中化合物
组成以CHO和CHON为主,CHOS占比最少。氧化态碳(NOSC)随向陆距离和
土壤深度的增加逐渐降低,近海和深层土壤中的DBC受氧化程度较小。
(3)BC受植物生物量、总氮(TN)和Ca等环境因子影响,在横向上,主
要通过植物生物量、TN和pH对BC进行调控,在纵向上,主要通过容重(BD)、
含水量(WC)、TN和盐度进行调控。DBC受TN、WC和pH等环境因子影响,
在横向上,主要通过TN、粘土颗粒、植物生物量和pH对DBC进行调控,在纵
I
摘要
向上,主要通过BD、WC和TN进行调控。
(4)DBC与有色溶解性有机质(CDOM)存在紧密耦合。除此之外,DBC
与类腐殖质荧光组分(FDOM)也具有很好的线性关系,可以通过相对简单的光
谱检测技术来估算环境中DBC含量。
关键词:红树林土壤;黑碳;苯多羧酸;影响因子;空间分布
II
目录
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摘要I
AbstractIII
第1章引言1
1.1选题背景1
1.2国内外研究进展2
1.2.1黑碳的量化与表征2
1.2.2黑碳的地球化学行为4
1.2.3溶解态黑碳的地球化学行为6
1.3研究目的与意义7
1.4研究内容与技术路线8
1.4.1研究内容8