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岩溶淡水环境沉水植物和藻类对DIC的光合利用与碳酸钙沉积研究
刘彦
学位类型博士
2010
学位授予单位中国科学院大学
学位授予地点中国科学院地球化学研究所
关键词碳汇 水生藻类 碳酸酐酶 岩溶水化学
摘要

本文探讨了在自然条件下沉水植物和藻类代谢作用对桂林表生和黄龙深部岩溶淡水环境的影响特点以及由此产生的净碳汇,并通过室内模拟试验分析了碳酸酐酶和营养条件在水生藻类消耗DIC和沉积碳酸钙过程中的作用。野外昼夜监测发现:1.桂林表生岩溶水环境下沉水植物和藻类的光合作用及呼吸作用,促使水体白天发生碳酸钙沉积而夜晚溶解。旱季水中生物量较雨季更大,水生生物代谢活动更旺盛,导致其对水中二氧化碳分压的影响更显著,旱季比雨季高出约12%。2.黄龙深部岩溶水环境下,在没有浮游藻类的空白钙华池中,各项水化学指标昼夜变化较小。有大量水生藻类存在的钙华池中,昼夜变化显著。黄龙深部岩溶水Ca2+、HCO3-浓度、pH以及方解石饱和指数(SIc)的日变化幅度等高于同期的桂林表生岩溶水系统,反映出,尽管黄龙钙华池中的生物量低于桂林试验场的泉水池,但其中浮游藻类消耗DIC 和沉积碳酸钙的能力却更显著。3.钙华池黑白瓶实验表明水生藻类的光合作用能显著促进水体DIC消耗和Ca2+沉积,呼吸作用与之相反。沉水植物和藻类光合作用与呼吸作用使得泉水无机碳稳定同位素有显著的日动态变化。基于野外观测的室内模拟试验,有如下发现:1. pH漂移实验证明单生卵囊藻的碳酸酐酶活性以胞外碳酸酐酶的活性为主,具有在岩溶水环境下利用HCO3-的能力。岩溶水环境下由物理化学作用产生的Ca2+沉积量要高出非岩溶水环境下约2.13倍。借助扫描电镜和能谱分析,观察了沉积碳酸钙形态并确定其成分。2.岩溶水环境下Zn元素加富,能提升卵囊藻对DIC利用能力,促进水体Ca2+沉积,藻细胞有机物质合成速率也更快。在有胞外碳酸酐酶抑制剂(AZ)时,藻体利用DIC能力降低,各项指标变化与Zn元素富集情况相反。3.岩溶水中P元素较高且为开放环境时,卵囊藻生物量更高,导致DIC浓度降低和碳酸钙沉积的增强。三种不同的N/P比值条件下,卵囊藻无论是在沉积水体碳酸钙还是在自身利用DIC方面均高于岩溶水环境下,且生长速率更快。4.非岩溶水体系的无机碳含量低,受CO2和HCO3-等扩散速度的限制,碳同位素的分馏程度低于深部岩溶水环境。

语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.gyig.ac.cn/handle/42920512-1/7955
专题研究生
推荐引用方式
GB/T 7714
刘彦. 岩溶淡水环境沉水植物和藻类对DIC的光合利用与碳酸钙沉积研究[D]. 中国科学院地球化学研究所. 中国科学院大学,2010.
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