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磷是一种重要的营养元素,是构成初级生产力和食物链重要的生源要素,铁是氧化还原敏感元素,沉积物中铁的还原控制着磷的释放;硫是一种在地壳中广泛分布的非金属元素,并且与沉积物中的磷、铁的地球化学行为有重要关联。河口是河流与海洋之间的过渡带,波浪、潮汐作用、生物活动使其表层沉积环境不断发生变化,河口区的循环海水不仅是海底地下水排泄(SGD)的重要组成部分,而且对海陆间物质的交换也有重要作用。因此研究河口区域磷、铁、硫的生物地球化学行为,以及通过循环海水估算磷营养盐的交换通量,对研究磷、铁、硫的地球化学循环和丰富河口的生物地球化学研究具有重要意义。依托国家自然科学基金“海底地下水排泄(SGD)的地球化学过程、物质输送及其对海洋的贡献和影响(No.41372242)”,本论文选择九龙江口泥质潮滩和同安湾红树林潮滩为研究对象,利用薄膜扩散梯度技术(DGT)原位高分辨率分析沉积物孔隙水中溶解态的磷、铁、硫的浓度,并结合沉积物的各理化性质,研究了潮滩孔隙水中溶解态磷、铁、硫的分布、变化和相互作用关系,计算了九龙江口的循环海水通量以及磷营养盐的交换通量,获得以下主要认识:(1)对九龙江口孔隙水中溶解活性磷(DRP)和沉积物磷形态进行分析,沉积物中无机磷(IP)含量高于有机磷(OP),总磷(TP)、无机磷(IP)和铁铝磷(Fe/Al-P)之间存在显著的正相关性,原因是生源磷有较高的矿化率。夏季沉积物中有机磷的累积量大于消耗量,原因是夏季生物活动较强,使沉积物内的无机磷转化成为有机磷。通过对比九龙江口以及同安湾红树林潮滩孔隙水中的DRP发现,DRP浓度与沉积物中磷形态有关,由于九龙江口沉积物赋存有更高含量的可释放磷源,故其孔隙水中的DRP浓度高于同安湾红树林潮滩。(2)九龙江口沉积物孔隙水中Fe2+与DRP浓度呈显著的正相关性,磷、铁存在同步释放的过程,Fe(Ⅲ)氧化物控制着磷的释放;Fe2+与S2-浓度呈显著的负相关性,是由于硫酸盐还原与铁还原之间存在着互相制约的竞争关系。Fe(Ⅲ)氧化物可以发生化学还原和异化还原,表层硫酸盐的还原速率较高,会抑制铁异化还原,Fe(Ⅲ)氧化物主要发生化学还原反应;深层硫酸盐还原速率降低,Fe(Ⅲ)氧化物主要发生异化还原反应。(3)夏季硫酸盐还原菌的活性高于冬季,且沉积物中含有更多的有机质,使夏季沉积物中硫酸盐还原更强烈,S2-浓度升高。同时,Fe(Ⅲ)氧化物的异化还原反应更加强烈,导致夏季孔隙水中Fe2+和DRP浓度高于冬季。(4)循环海水是九龙江口主要的海底地下水排泄方式,而潮汐引起的循环海水通量远远高于波浪引起的循环海水通量,原因是因为研究区潮幅较大且沉积物渗透系数较低。潮汐引起的循环海水通量平均为28.09m3/(m·d)。夏季潮滩高、中潮线位置,磷的交换通量分别为0.64 mmol/(d·m2)、0.36 mmol/(m2·d);而冬季磷交换通量分别为-0.79mmol/(d·m2)、-0.78mmol/(m2·d),意味着海水中高浓度的溶解态磷进入沉积物中。