（环境工程专业论文）达里诺尔沉积物中硅的地球化学特征.pdf

j 原创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除本文已经 注明引用的内容外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得内墓直太堂及其 他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同+ i ：作的同：占对本研究所做的任何贡献均已在论文中作 了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 日 指导教师签名：j 给 在学期间研究成果使用承诺书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：内蒙古大学有权将学位论文的全 部内容或部分保留并向国家有关机构、部门送交学位论文的复印件和磁盘，允许编入有关数据库进行检索， 也可以采用影印、缩印或其他复制手段保存、汇编学位论文。为保护学院和导师的知识产权，作者在学期 间取得的研究成果属于内蒙古大学。作者今后使用涉及在学期间主要研究内容或研究成果，须征得内蒙古 大学就读期间导师的同意。 学位论文作者签名： 日 指导教师签名： 日 jjij_2帅8川8洲8洲8iiiii_哪y 内蒙古人学硕十学位论文 达里诺尔沉积物中硅的地球化学特征 摘要 本文以达里诺尔沉积物硅地球化学行为为研究对象，以沉积物硅的形态分 布特征研究为主线，运用环境地球化学、地质学、土壤学和沉积学的理论和方 法，通过环境中载体的关联信息的综合获取和时空变化对比，开展了该湖沉积 物中硅的地球化学特征研究，揭示了硅的形态分布差异性机制，以期为探讨硅 的形态对沉积物硅循环积累科学依据。取得了以下进展和结论。 1 表层沉积物中不同形态及组分硅的的含量序列为：i e f s i c f s i s i ( o h ) 4 o s f s i i m o f - s i b s i 。 2 研究结果表明，浅水水域o s f s i 、i e f s i 含量相对较高，深水区c f s i 、 b s i 和s i ( o h ) 4 含量相对较高。揭示出湖泊水深、沉积物颗粒类型、生物量分布 和外源输入对硅的的形态及活性有重要影响。 3 达里诺尔湖表层沉积物系统中b s i 和s i ( o h ) 4 有很高的相似性，具有同 源性，受湖泊水深和湖底微生物影响较大。此外，沉积物粒度及挺水或沉水植 物与硅藻类浮游植物间的生存空间的竞争也对b s i 的空间分布产生显著影响。 4 研究发现，沉积物柱芯中各形态硅的含量随沉积深度呈递减趋势。b s i 和i m o f s i 随着深度增加呈明显的减少趋势。 5 b s i s i ( o h ) 4 的比值较好地反应s i ( o h ) 4 转化为b s i 的能力和较高的存贮速 内蒙古大学硕二i 二学位论文 率，比值高反映转化能力和存贮速率高，反之则低；研究表明，湖心深水区有 利于b s i 的存贮，d l n e 表层b s i s i ( o h ) 4 平均比值为2 9 4 9 ，较海洋存贮速率 低。 关键词：形态硅；生物硅；有效硅；沉积物；地球化学；达里诺尔 l i 内蒙古大学硕l j 学位论文 c o n c e n t r z t i o na n dd i s t r i b u t i o n c h a r a c t e ro fs i l i c at h e d a l i n u o e rl a k e a b s t r a c t b a s e do nt h er e c e n tt h e o 巧a n dm e t h o do fe n v i r o n m e n t a l g e o c h e m i s t r y s e d i m e n t o l o g ya n ds o i ls c i e n c e ，t h i st h e s i st a k e nd a l i n u o e rl a k ea st h er e s e a r c h o b j e c tr e s e a r c h e dd i s t d b u t i n gc h a r a c t e r i s t i co ft h es e d i m e n t a 哕s i l i c as p e c i a t i o nv i a s e e k i n gs y n t h e t i c a li n f o m a t i o n s 仔o me n v i r o n m e n t a lc a 币e ro fs p a t i a la i l dt e m p o r a l c h a n g e sw i t hc o m p a r i s o n t h i sp a p e rf o c u s e so nd i s t r i b u t i n gc h a r a c t e r i s t i c so fs i l i c a i no r d e rt or e v e a l t h ed i f f i e r e n c e sa m o n gs i l i c ad i s t r i b u t i o ne a c ho t h e ra n ds e e kf o r t h e o r e t i c a lb a s i sf o rs i l i c a c y c l i n gi ns e d i m e n t a 巧e n v i r o n m e n t t h er e s u l t sa r e d e s c b e da sf 1 0 1 1 0 w s ： 1 c o n c e n t r a t i o n so fs if o r mw e r ei nt h es e q u e n c eo f i e f s i c f s i s i ( o h ) 4 o s f s i d l n e 4 d l n e 。2 d l n e 1 d l n e 3 d l n e 6 d l n e 7 d l n e 一8 ( 图3 4 ) 。 表3 1 达里诺尔湖表层沉积物中硅的不同形态含量 t a b 3 1s p e c i a t i o nc o n c 饥t r a t i o no fs i l i c o nf o r m si l ld l n es u r f a c es e d i m e n t s 内蒙古大学硕上学位论文 1 0 0 8 0 6 0 4 0 2 0 9 6 0 图3 2 达里诺尔湖表沉积物中硅的形态含量比列 f 3 2 f o r m so fs i c o ni ns a m p l i n gp o i n to fd l n e s u r f | a c es e d i m e n t s f i e f s i l i m o f s i l 1 4 0 0 1 2 0 0 1 0 0 0 8 0 0 6 0 0 4 0 0 2 0 0 0 图3 3 达里诺尔表层沉积物中硅的形态分布 f ：i 3 d i s t r i b u t i o no ft h es i l i c o nf o r m si i ld l n e s u r l a c es e d i m e n t 量量置量量量重量置 l 蔓圃 l i 蛔 hmm盯。zj。 -_iib里 i刚副捌中n1q _lll_ile鼬出 暇暇盥ianl0 j 重-n1口 翻翻酎卫。粕m“mn酗埘 【l z r l q 一凹t1一p口。ijou 眙酊 囡旧阳瞄圈圈暖圈圈圈置6_箩11口 田吲酬m曩翻曩曩圉 冈圈冈嘲回_曩_邑卜_aq 昀引“巴 e 囝婚例囝旧曩盈_曩日i粤11q n 髓翻h幽_基 s 因酬圈睡圈豳圈圈圈恩。q 翻阳旧目阴甚圈蚕 圈别吲时圈蠢圈垦【箩110 c o u h o q _。，n1口 圈瞄圈瞄。兽1q墨嘲田圈中n1 曩曩圈雷日5口m 曩曩曩疆_甲皇1n曩叠_曩曩n邕1曩囊曩翻圈曩n。叫n1盘豳h曾3口 舳m 0 望一is山u i丑n一口卜anj口 露瞄n1口n 叠ianlonanlq 0 7 6 5 4 3 2 l 一望一拐皿so 圈曩圈_口啊山n1。圈曩圈n山n1口 内蒙古人学硕一l ：学位论文 表3 2d l n e 采样点水深 t a b3 2d e p t ho fw a t e ri ns a m p l i n 2p o i n tf r o md l n e d l 管表。l n e - 1 。l n e 2 。l n e - 3 。l n e _ 4 。l n e 5 d l n e - 6 。l n e - 7 。l n e - 8 。l n e 9 蕊 2587986 533 5 3 2 1 2 达里诺尔湖表层沉积物中c f - s i 空间分布 表层沉积物中c f s i 的含量介于9 4 4 4 5 1 9 5 3 p g ，平均值为3 1 0 1 9 “甙表3 1 ) ，平均百 分比含量为2 5 4 ( 图3 2 ，图3 3 ) ，在d l n e 一6 的含量达到最高( 图3 4 ) ，可能与该站位 位于南西部湖心深水区、主要为粘型颗粒沉积物有利于c f s i 的沉降积累有关；相反，处于沙 里河入湖口水深3 5 米处的d l n e 9 ，沉积物岩性为沙砾沉积物，挺水植物和湖底生物比较发 育，m o f s i 含量最低。含量序列为d l n e 一6 d l n e 4 d l ，n e 5 d l ，n e 3 d l n e 2 d l n e 一7 d l n e 8 d l n e 1 d l n e 9 ( 图3 4 ) 。 3 2 1 3 达里诺尔湖表层沉积物中i m o f - s i 空间分布 表层沉积物中o f s i 的含量介于5 4 7 7 3 7 1 2 5 6 8 2 5 p g ，平均值为7 6 2 7 0 4 p g ( 表 3 1 1 ，平均百分比含量为6 2 3 1 ( 图3 2 ，图3 3 ) ，在d l n e 6 的含量达到最高( 图3 4 ) ， 由于该站位位于湖心且湖水比较深( 水深8 米) ，为粘型细粒沉积物，已有研究表明，沉积物 颗粒越细i m o f s i 含量越高，即沉积物颗粒越细越有利于i m o f s i 的赋存与累积，故而含量高； 而在d l n e 9 ( 图3 4 ) 的含量最低，因为此处水浅( 水深3 5 米) 且主要为沙砾沉积物( 此处 为沙里河入湖处) ，故而含量低。含量序列为d l n e 6 d l n e 4 d l n e 一8 d l n e 3 d l n e 5 d l n e 2 d l n e 1 d l n e 9 d l n e 7 ( 图3 4 ) 。 3 2 1 4 达里诺尔湖表层沉积物中o s f - s i 空间分布 表层沉积物中o s f s i 的含量介于3 1 4 7 6 8 5 9 0 1 5 9 p g 僖，平均值为4 0 6 6 6 0 眺( 表3 1 ) ， 平均百分比含量为3 4 6 5 ( 图3 2 ，图3 3 ) ，在d l n e 2 的含量达到最高而在d l n e 4 的含量 1 7 内蒙古大学硕l 学位论文 最低( i 图3 4 ) ，含量序歹0 为d l n e 2 d l n e 5 d l n e 7 d l n e 1 d l n e 9 d l n e 3 d l n e 6 d l n e 8 d l n e 4 ( 图3 4 ) 。o s f s i 为比较稳定形态的硅，在生物可给念硅中受 外界影响较小，可能主要是受沉积柱中不同时期沉积下来的沉积物类型和粒度影响。 3 2 2 表层沉积物中b s i 的空间分布 表层沉积物中b s i 的含量介于7 8 4 2 8 3 6 p 眈，平均值为2 1 6 9 5 8 7 扯g ( 表3 1 ) ，在d l n e 5 的含量达到最高( 图3 4 ) ，可能与此处水深比较大( 水深9 米) ，湖底沉积颗粒比较细有关。 已有研究也表明，沉积物颗粒越细b s i 含量越高，即沉积物颗粒越细越有利于b s i 的赋存与累 积【4 7 4 8 】；而在d l n e 9 的含量最低( 图3 4 ) ，因为此处位于沙里河入湖口，水深又浅( 仅为 3 5 米) ，沉积物颗粒多为砾型，不利于b s i 的赋存与累积，故而含量低。含量大小为d l n e 5 d l n e 6 d l n e 3 d l n e 4 d u 、j e 2 d l n e 1 d l n e 8 d u 呵e 7 d l n e 9 ( 图 3 4 ) 。 3 2 3 表层沉积物中有效硅( s i ( o h ) 4 ) 的空间分布 表层沉积物中s i ( o h ) 4 的含量介于4 0 9 2 “g ，平均值为7 2 6 7 9m g ( 表3 1 ) ，本文 以藏惠林【4 9 】提出的土壤有效硅 s i ( o h ) 4 】含量 d l n e 4 d l n e 6 d l n e 7 d l n e 3 d l n e 一8 d u 、i e 9 d l n e 2 d u 、i e 1 ( 图3 4 ) 。已有研究 也表明，参照土壤学中有效硅的提取方法，i e f s i 和c f s i 之和可近似定义为生物可给态硅【5 0 1 ， 即s i ( o h ) 4 ( 幸亍效硅) i e f s i + c f s i 。 影响沉积物中硅的形态分布的因素众多，除了外界环境影响之外，还与沉积物自身性质 及各形态之间的相互影响有关。硅形态的复杂性以及彼此间所含基团结构单元的差异性也相 互影响。沉积中的硅的量及其埋藏量主要受硅的的输入和硅的的活性决定，其中沉积量的变 化是由湖泊初级生产力决定，也影响沉积物中硅含量。沉积物中硅形态的复杂性也是反映沉 积物多样性和复杂性的表征之一，体系越复杂其稳定性越强。 内蒙古大学硕士学位论文 3 3 表层沉积物硅的空间分布特征 3 3 1 达里诺尔湖表层沉积物中i e f - s i 的空间分布特征 表层沉积物中i e f s i 的空间分布具有南西部深水区及北东部河流入湖口区为高值区( 图 3 5 ) ，南东湖周及湖滨浅水区为低值区的特点。湖内硅藻类浮游植物的繁盛和湖底生物的扰 动及外源输入是导致i e f s i 沉积量多寡的主要原因。i e f s i 是活性最大的硅，很容易释放出来 被生物利用，这部分硅在自然状态下是通过溶出、间隙水离子交换、络合等形式释放出来， 风力搅动作用、湖水温度、p h 的变化以及湖底生物的扰动都会加快问隙水中的硅向上覆水扩 散【5 。此外，达罩诺尔湖表层沉积物中i e f s i 的空间分布也可能反映了湖心或者深水区及河 流入湖口区有利于硅藻类浮游植物的繁盛，沉积物中i e f s i 含量高，湖周浅水区因挺水或沉 水植物等与硅藻类浮游植物竞争生存空间而导致浅水区沉积物i e f s i 的累积量减少【5 2 1 。 4 3 3 5 4 3 3 4 3 2 5 自然保护区 11 6 4 511 6 511 6 5 5 11 6 6 11 6 6 51 1 6 71 1 6 7 511 6 811 6 8 511 6 911 6 9 5 图3 5 达里诺尔湖表层沉积物中i e f - s i 分布等值线图 f i g3 5c o n t o u ro fi e f s ii nd l n es u r f a c es e d i m e n t 1 9 内蒙古火学硕士学位论文 3 3 2 达里诺尔湖表层沉积物中c f - s i 空间分布特征 表层沉积物中c f s i 的空间分布具有南西向北东逐渐递减的趋势( 图3 6 ) 。湖内沉积物 类型的不同是导致c f s i 在湖底沉积多少的主要原因。此外，当外界条件p h 值发生变化时， 很容易从该结合态中释放出来。达罩诺尔湖沉积物粒度随水深增加而变细，沉积物平均粒径 呈环带状分布，湖滨区沉积物颗粒较粗，渗透性较好，有利于沉积物中c f s i 的溶解，因而 湖滨浅水区为c f s “氐值区。 4 3 3 5 4 3 3 4 3 2 5 11 6 4 511 6 511 6 5 51 1 6 61 1 6 6 51 1 6 71 1 6 7 511 6 811 6 8 511 6 91 1 6 9 5 图3 6 达里诺尔湖表层沉积物中c f s i 分布等值线图 f i g3 6c o n t o u ro fc f - s ii nd l n e s u r f a c es e d i m e n t 2 0 内蒙古大学硕j ：学位论文 3 3 3 达里诺尔湖表层沉积物中i m o f - s i 空间分布特征 表层沉积物中i m o f s i 的空间分布具有南西部深水区为高值区( 图3 7 ) ，湖滨浅水区为 低值区的特点。湖内硅藻类浮游生物的扰动及其遗体的沉降是导致i m o f s i 在深水湖底大量 累积的主要原因。已有研究也表明，沉积物颗粒越细i m o f s i 含量越高，即沉积物颗粒越细 越有利于i m o f s i 的赋存与累积。达里诺尔湖沉积物粒度随水深增加而变细，沉积物平均粒 径呈环带状分布，湖滨区沉积物颗粒较粗，渗透性较好，有利于沉积物中i m o f s i 的溶解， 因而湖周浅水区为i m o f s i 低值区。此外，达里诺尔湖表层沉积物中i m o f s i 的空间分布也可 能反映了湖心深水区有利于硅藻类浮游植物的繁盛，沉积物中i m o f s i 含量高。 4 3 3 5 4 3 3 4 3 2 5 自然保护区 11 6 4 511 6 51 1 6 5 51 1 6 611 6 6 511 6 711 6 7 511 6 81 1 6 8 511 6 911 6 9 5 图3 7 达里诺尔湖表层沉积物中i m o f s i 分布等值线图 f i g3 7c o n t o u ro fi m o f - s ii i id l n e s u r f a c es e d i m e n t 2 l 内蒙古人学硕上学位论文 3 3 4 达里诺尔湖表层沉积物中o s f - s i 空间分布特征 表层沉积物中o s f s i 的空间分布具有湖滨浅水区为高值区湖心深水区入湖口区为低值 区特点( 图3 8 ) 。可能主要是受沉积柱中不同时期沉积下来的沉积物类型和粒度影响【5 3 ，5 4 1 。 自然保护区 1 1 6 4 51 1 6 51 1 6 5 51 1 6 61 1 6 6 51 1 6 7 1 1 6 7 51 1 6 81 1 6 8 51 1 6 9”6 9 5 图3 8 达里诺尔湖表层沉积物中o s f s i 分布等值线图 f i g3 8c o n t o u ro fo s f - s ii nd l n es u r f a c e d i m e n t 内蒙古大学硕l ：学位论文 3 3 5 表层沉积物中b s i 的空间分布特征 达里诺尔湖表层沉积物中b s i 的空间分布具有南西向北东递减的趋势( 图3 9 ) 。湖内硅 藻类浮游植物的繁盛是导致b s i 在深水区湖底大量累积的主要原因。已有研究也表明，沉积物 颗粒越细b s i 含量越高，即沉积物颗粒越细越有利于b s i 的赋存与累积【5 5 5 6 1 。达里诺尔湖沉积 物粒度随水深增加而变细，沉积物平均粒径呈环带状分布【57 1 ，湖滨区沉积物颗粒较粗，渗透 性较好，有利于沉积物中b s i 的溶解【5 8 】，因而湖周浅水区为b s i 低值区。此外，达里诺尔湖表 层沉积物中b s i 的空间分布也可能反映了湖心深水区有利于硅藻类浮游植物的繁盛，沉积物中 b s i 含量高，湖周浅水区因挺水或沉水植物等与硅藻类浮游植物竞争生存空间而导致浅水区沉 积物b s i 的累积量减少【”，6 0 1 。 4 3 3 5 4 3 3 4 3 2 5 自然保护区 11 6 5 511 6 6”6 6 511 6 71 1 6 7 511 6 811 6 8 51 1 6 911 6 9 5 图3 9 达里诺尔湖表层沉积物中b s 分布等值线图 f i g3 9c o n t o u ro fb s ii nd l n e s u r f a c es e d i m e n t 内蒙古人学硕十学位论文 3 3 6 表层沉积物中有效硅( s i ( o h ) 4 ) 的空间分布 达罩诺尔湖表层沉积物中s i ( o h ) 4 的空间分布具有南西向北东逐渐递减的趋势( 图3 1 0 ) ， 并且与深水等值线分布图有很高的相似性( 图3 1 1 ) 。已有研究表明，沉积物颗粒越细s i ( o h ) 4 含量越高，即沉积物颗粒越细越有利于s i ( o h ) 4 的赋存与累积，达里诺尔湖沉积物粒度随水深 增加而变细，沉积物水深呈阶梯状分布，因而有南西深水区为高值区北东浅水区为低值区的 特点。 4 3 3 5 4 3 3 4 3 2 5 4 3 3 5 4 3 3 4 3 2 5 自然保护区 1 1 6 4 51 1 6 51 1 6 5 51 1 6 61 1 6 6 51 1 6 71 1 6 7 51 1 6 81 1 6 8 51 1 6 91 1 6 9 5 3 1 0 达里诺尔湖表层沉积物中s i ( o h ) 4 分布等值线圈 f i g3 1 0c o n t o u ro fs i ( o h ) 4i nd l n es u r f a c e 辩d i m e n t 自然保护区 11 6 4 511 6 511 6 5 5 11 6 6 11 6 6 51 1 6 711 6 7 5 11 6 811 6 8 5 1 1 6 9 1 1 6 9 5 图3 1 1 达里诺尔湖水深( c m ) 分布等值线图 f i g3 1 lc o n t o u ro fd e p t h ( c m ) i nd l n e 2 4 内蒙古人学硕上学位论文 3 4 表层沉积物中硅的来源 根据本文b s i 和s i ( o h ) 4 的空间分布特征揭示硅的主要来源于湖底微生物残体的沉降积 累，主要受湖水深度、沉积物颗粒性质( 砾型和粘土型) 及湖底微生物活动等影响。此外， 沉积物粒度及挺水或沉水植物与硅藻类浮游植物问生存空间的竞争也对硅的空间分布具有显 著影响。 3 5 小结 达里诺尔湖泊表层沉积物硅的形态的分析得出，硅的形态含量顺序是：i e f s i c f s i s i ( o h ) 4 o s f s i i m o f s i 口舢 一翻嗡 窖t m 2 髭3 4 i 蛄 1 6 一1 8 1 8 ：n 忍 1 0 睁0 4 0 睁髑 3 b _ 嚣 0 日卜l o 1 2 一1 4 1 0 一1 2 1 4 一1 6 口 1 6 一1 8 鲁1 2 - 1 4 罢l 蚴 岔t 4 - 1 6 |7 凇 1 6 一1 8 2 鲁嘧4 1 b d 2 螂 童鼢 2 睁琵 2 瑚 4 d m z 硎 3 睁书2 4 婀 o o 0 2 ! ； i 1 z 4 _ 璐 3 叠斟 0 4 0 6 0 8 一1 0 1 2 一1 4 1 6 一1 8 2 0 一2 2 ；2 4 2 6 。2 8 3 0 3 2 3 4 3 6 3 8 4 0 一4 2 4 4 4 6 4 8 5 0 d n l e 1d n l e 一3d n l e 5d n l e 8d n l e 1 0 图4 1 i e f - s i 在d l n e 沉积柱芯中的分布 f i g 4 1v b n i c a l d i s t r i b u t i o no f i e f - s ii nd l n e s e d i m e n tc o r e s 内蒙古人学硕一 ：学位论文 4 1 2 沉积柱芯中c f - s i 的分布特征 c f s i 是生物可给态硅的主要控制形态，其含量只比i e f s i 稍多( 表4 1 ，图4 2 ) ，在 各沉积柱芯中c f s i 随深度变化均不大，因为c f s i 含量多寡主要与沉积环境有关。在d n l e 3 中含量最高，可能与此处位于湖心深水区，主要为粘型颗粒沉积物，湖底微生物扰动弱有利 于c f s i 的沉淀积累有关；在d n l e 1 中含量最低，可能与此处位于湖滨浅水旅游区，主要 为砾型颗粒沉积物，人类扰动作用大，挺水或沉水植物与湖底微生物竞争吸附不利于c f s i 的沉降积累有关。 c p _ s i ( 脚憎( ，k s “曲( 卜s i ( 彬g ) a 埔l o 砰s j 讪啪 ol o2 03 005 01 0 0o柏 o1 0 o帕 舶 r - _ ： 广j o 0 2 旺岫 1 一 a 砌 7 0 d 埘 柏 o ： o 蛳 0 4 ，舶 0 8 一1 0 0 b _ 佣 0 b 1 0 - 0 b _ 伪 1 0 一1 2 0 6 一i o1 2 一1 4 1 6 一m i 争1 4 1 0 一1 2 1 4 一1 6 一 甲睁坦 口口1 6 - 1 8 o 2 2 i ；珐h 1 4 1 6 j i 昌1 2 - 1 4 l 2 皤 - 6 - 瞎 ；1 8 一 罄锄 a o 3 b 稠 帕锄 4 口也 a 凇 2 1 4 - 1 6 v2 0 _ 2 2 i 4 m )- 2 瑚 1 6 一1 8 2 2 2 4 2 4 一 0 口也 ；j i 廿啪 0 4 0 6 0 8 一1 0 1 2 一1 4 1 6 一1 8 口2 毗2 ；2 4 吨6 。2 8 - 3 0 3 2 3 4 3 6 _ 瑚 2 6 _ 嚣 4 睁也 ! j 2 0 _ 老 嚣一 z 嘲 3 0 _ 3 2 2 4 氆 3 2 3 4 4 4 4 6 4 昏哟 d n l e 1d n l e 3d n l e 5d n l e 8d n l e 1 0 图4 2c f s i 在d l n e 沉积柱芯中的分布 f i g 4 2v | e r t i c a l d i s t r i b u t i o no fc f s ii nd l n es e d i m e n tc o n s 2 8 内蒙古大学硕上学位论文 4 1 3 沉积柱芯中i m o f s i 的分布特征 i m o f s i 在柱中是优势结合态含量最高( 表4 1 ，图4 2 ) ，总体上是随着深度先升高后 下降，因为界面以下存在的高价态铁锰在还原条件下不断的被还原成低价态的f e 和m n ，结 合在高价态铁锰氧化物上的硅释放出来，通过孔隙水向上传输，当遇到氧化环境时重新形成 铁锰氧化物，并在该界面处累积，沉积下来的铁锰氧化物通过物理化学吸附作用结合了更多 的硅，而在此界面以下随着深度的增加，还原作用增强，高价态铁锰氧化物溶解作用增强， 与高价态铁锰结合的硅释放量增多，因此该结合态硅的浓度随深度的增加而减少，从而也说 明了氧化还原电位对这部分硅影响比较大。在d n l e 8 中含量最高，可能与此处当时的沉积 环境有关；在d n l e l 中含量最低，可能与此处位于湖滨浅水旅游区，主要为砾型颗粒沉积 物，人类扰动作用大，不利于i m o f s i 的沉降积累有关。 o o 氆掣谚 i 埔x _ s i ( n a 崦t 舶妒i - 0 f s “彬g ) 嘲0 1 曲 05 l 咖 08 0 0i 曲 ox o1 0 2 0 0 0。皿苴 o d - 倪 0 眦 a 砌 o 娜 ， a 瑚 佣 m 宇肛蛤 g1 州 0 2 - 0 4 i 垂_ 协 o l 0 6 a ) 0 6 1 l 0 6 稍 a 0 睁稍 7 0 姗 o o 舶 a 幻0 b i o 0 6 _ 稍 l o 1 2 1 2 一1 4 1 4 一1 6 i d - 尬 o b 1 0 1 2 h 1 4 1 6 一1 8 m l o 1 2 l 蝣 1 8 - 挈1 2 - 1 4 口l 鲫 口舡丝 ；1 蚴 ： ! 盟一羽 j 船培 奢“一举 1 8 伽 v2 6 _ 嚣 21 4 _ 1 6 2 b - 3 0 邑雹咙 1 6 一1 8 3 旷：挖 2 翻 3 2 3 4 1 8 啪 l 2 街 【 3 4 _ 3 6 3 昏一3 8 2 b j b ： 4 伊 2 2 争- 毖 3 8 _ 柏 2 ： 2 z 瑚 口 0 2 日 。4 3 a ! 锄嘲- 4 2 、4 4 - o 1 2 3 睁翟 4 4 - 1 6 j z 凇 # m j 2 懈 j 4 昏_ 4 8 4 3 栩 d n l e 1d n l e 一3d n l e 5d n l e 8d n l e 1 0 图4 3i m o f - s i 在d l n e 沉积柱芯中的分布 f i g 4 3v b r t i c a l d i s t r i b u t i o no m o f - s ii nd l n e s e d i m e n tc o r e s 2 9 内蒙古大学硕j ：学位论文 4 1 4 沉积柱芯中o s f _ s i 的分布特征 o s f s i 的含量仅次于铁锰氧化物结合态( 表4 1 ，图4 4 ) ，随柱芯深度增加递减趋势不 明显，1 4 3 4 c m 段波动较大，表层含量较高，因为o s f s i 为比较稳定的形态主要受当时的沉 积环境影响。在d n l e 5 中含量最高，可能与此处位于南西部深水区，主要为粘型颗粒沉积 物，有利于o s f s i 的沉降积累，另外耗来河也可能外源输入进来一部分硅造成此处为高值区； 在d n l e 8 中含量最低，可能与此处位于湖滨浅水区( 3 米) ，主要为砾型颗粒沉积物，挺水 或沉水植物与湖底微生物竞争吸附不利于o s f s i 沉降积累有关。 璐fr s “l 暂0 s fs i ( r 0 0 s f s i ( 心r 曲 删i 讪泊 圆2 o 鲋 0 04 0 06 o2 0 04 6 0 0 0鼬l 咖 o瑚仰 0 ： 0 m 也 。 1 0 一1 2 口1 6 _ 1 8 挈1 2 1 4 ；1 8 2 d 21 4 一1 6 v2 0 _ 2 2 1 6 一1 8 2 2 _ 2 4 2 4 _ _ 船 1 争 2 p 2 2 i 2 6 _ 2 s 2 b _ 3 0 o t 0 6 1 2 2 一躺 0 l o 1 2 一1 4 1 6 - 1 8 2 争- 霞 挈 ；烈一 2 争 笺删 鬟嘲 4 口也 4 3 0 _ 3 2 4 4 街 4 蝴 2 4 一笳 3 2 - 3 4 d n l e 1d n l e - 3 d n l e 5 d n l e 8 d n l e 1 0 图4 4o s f - s i 在d l n e 沉积柱芯中的分布 f i g 4 4v | e r t i c a l d i s t r i b u t i o no fo s f - s ii nd l n es e d i m e n tc o r e s 内蒙古人学硕士学位论文 4 1 5 沉积柱芯中b s i 的分布特征 b s i 的含量随柱芯深度增加表现出很强的规律性，在研究区的几个柱芯中均表现出随深 度增加而递减的规律性( 图4 5 ) ，于1 0 2 2 c m 间波动较大。在d n l e 5 中含量最高，此处为 湖水水深最深处9 米，主要为粘型颗粒沉积物，已有研究也表明，沉积物颗粒越细b s i 含量 越高，即沉积物颗粒越细越有利于b s i 的赋存与累积【6 1 6 2 1 ，达罩诺尔湖沉积物粒度随水深增 加而变细，因此此处含量最高；在d l n e 1 中含量最低，而此处位于北岸湖滨浅水旅游区， 沉积物颗粒较粗，渗透性较好，有利于沉积物中b s i 的溶解【6 3 1 ，因而为b s i 低值区。此外， 达罩诺尔湖表层沉积物中b s i 的空间分布也可能反映了湖心深水区有利于硅藻类浮游植物的 繁盛，沉积物中b s i 含量高，湖滨浅水区因挺水或沉水植物等与硅藻类浮游植物竞争生存空 间而导致浅水区沉积物b s i 的累积量减少。 丘删 h ，螂 h 朝峥g h i 留譬 雕1 1 9 鼬 o1 0 2 0 0 0 0g i d4 功oi a 瑚3 o2 啪4 如 o ：( 脚4 0 一一 r f 嗲 0 0 _ 诬 i 。 a a m 钉 o 娜 0 0 m 1 0 1 0 ， l o _ 1 2 1 2 一1 4 a j 0 b 1 4 1 6 0 b - l o 1 8 曲 2 d u 2 2 挈l o - 1 2 霄0 懈 邑1 2 - 1 4 * 1 8 z m 1 4 一1 6 1 6 _ 埔 1 8 _ l 1 一筮 3 3 3 蕾 3 0 睁饼 )11 ， f 0 睁仿 a b 氆 o 蝴 0 b - 1 0 0 睁儡 l m | 2 饵一 l “ m 一圪1 4 一坞 1 8 _ 塘 挈垮1 4 口 芋l 鲫 g 峥惦 l ：卜1 4 1 2 一h i 0 b _ l o 1 一1 6 1 8 一1 8 l o 1 2 g1 2 - 1 4 口1 6 _ m 聊 3l 惦 ： ；l 蚴 吾煳 邑凇 暑 2 瑚 1 6 一1 8 z 蝴 i l 目 d ： 2 街 3 崩 a 瑚 3 魍 z 吃 一 j r 瓣3 0 4 眦 z 拗 ! ， 3 争翟 4 躬 2 蝴 g 瑚 z t 矗- 1 8 盈 廿2 2 挈 ；2 l 氆 翻一 g 蝴 鬟嘲 簟屹 4 帕 瑚 d n l e 1d n l e 3d n l e 5d n l e 8d n l e 1 0 图4 6s i ( o h ) 4 在d l n e 沉积柱芯中的分布 f i g 4 6v e n i c a l d i s t r i b u t i o no fs i ( o i i ) 4i nd l n es e d i m 蚰tc o r e s 3 2 内蒙古火学硕上学位论文 4 2 小结 研究发现，沉积物柱芯中各形态硅的含量随沉积深度呈递减趋势。b s i 和i m o f s i 随 着深度增加呈明显的减少趋势。一般环境下，沉积物中的i e f s i 、c f s i 和s i ( o h ) 4 对环境 的变化反应敏感，易于从沉积物中释放进入到上覆水体中，为浮游植物提供营养物质。 i m o f s i 、o s f s i 和生物硅( b s i ) 较难释放参与短时的硅循环，为相对稳定的结合态硅。 如果底层水体表层沉积物的氧化还原环境发生变化，这部分硅可能随着f e 3 + 转化为f e 2 + 的 还原效应而释放出来。此过程通常被认为是硅释放的主要途径，对湖泊水质及营养状况有 重要影响。 内蒙古大学硕， ：学位论文 第五章生物硅与有效硅相关性分析 5 1 生物硅与有效硅相关性分析 5 1 1 表层生物硅与有效硅相关性分析 d l n e 表层b s i 和s i ( o h ) 4 之间呈极显著的正相关性( r = o 8 6 4 ，p 0 0 1 ) ( 表5 1 ，图5 1 ) 。 由于d l n e 表层沉积物中s i ( o h ) 4 被d l n e 沉积物的微生物( 藻类) 吸收以后在藻类体内可以 形成b s i ，而且b s i 与s i ( o h ) 4 间有极显著正相关性，所以可以说明b s i 与s i ( o h ) 4 之间的 转化处在动态平衡之中，并阐明了s i 成为硅藻浮游植物初级生产力限制因子的主要原因， 揭示了d l n e 的生源硅主要来源于湖底硅藻类等生物遗体的沉降积累。 表5 1 达里诺尔湖表层沉积物中硅的形态的相关性 t a b 5 1c o r r e l a t i o n sb e t w e 蚰s i l i c o nf o r m si l id l n e 蛐r f a c es e d i m e n t c o r r e i a t i 蛐i ss j g n m c a n ta tt h e0 0 l i e v e i ( 2 - t a i l e d ) c o r r e l a t i o ni ss l g n i n c a n ta tt h eo 0 5i e v e i ( 2 - t a i l e d ) 内蒙古大学硕i ：学位论文 3 0 0 0 2 5 0 0 2 0 0 0 三1 5 0 0 1 0 0 0 5 0 0 o r 卸8 6 4 o2 04 06 08 01 0 0 s i ( 洲) 4 ( i l g g ) 图5 1 表层沉积物中b s i 与s i ( o h ) 4 的相关性 f j g5 1t h ec o r r e i a t i o nb e t w e e nb s ia ds i ( o h ) 4i nt h e s u r f h c es e d i m e n t 一一一- 一一 i o2 03 04 05 06 0 图5 2 表层沉积物中c f s i 与s i ( o h ) 4 的相关性 f i gs - 3t h ec o r r e i a t i o nb e t w e e nc f s ja n ds i ( o h ) 4i n t