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河口近岸区域作为连接陆地和海洋的重要过渡地带，承受着沿海城市发展和人类活动的巨大压力，更容易发生各类环境问题，如富营养化及赤潮爆发已经对沿岸生态系统和经济发展带来了严重的威胁。了解营养盐的迁移转化和沉积历史对于缓解和防治近岸富营养化问题具有重要的科学意义。本研究选取广西北部湾近岸海域作为研究对象，针对营养盐的收支平衡、氮的关键生物地球化学过程及营养盐的沉积记录开展了一系列研究，主要研究成果如下：
(1)本文研究了广西北部湾近岸海域表层水、上覆水和沉积物孔隙水中的营养盐浓度，发现营养盐的高值区都位于受河流输入和人类活动显著影响的区域，整体上营养盐都有着从河口向外湾逐渐降低的趋势，说明了陆源输入是营养盐的一个主要来源。而夏季的营养盐浓度基本都显著高于冬季，这也与丰水期陆源的输入量大大高于枯水期密切相关。另外，本文运用Fick第一扩散定律估算了沉积物-水界面的营养盐扩散通量，发现所有营养盐的扩散通量均为正值，表明营养盐是从沉积物扩散到上覆水体中的，是水体营养盐的一个内源。低氧和高温可以促进沉积物-水界面的营养盐扩散过程。
(2)本研究通过实地调查和LOICZ箱式模型，估算了广西北部湾近岸海域氮、磷、硅的收支情况。在季节尺度内，由于水通量和营养盐浓度的差异，营养盐通量的季节变化很大，丰水期的通量明显大于枯水期。综合所有河口的收支结果表明，广西北部湾近岸海域是所有营养盐的汇。海底地下水排放是最大的营养盐来源，其次为河流输入；外海交换是主要的营养盐输出途径。
(3)本文研究了广西北部湾近岸海域固氮作用的时空分布规律，运用乙炔还原法测定了研究区域表层水体的固氮速率。固氮作用在夏季和冬季的平均速率分别为0.33±0.17nmolN/L/h和0.23±0.11nmolN/L/h，主要发生在高温、低硝酸盐、低氮磷比（N/P＜16）的环境中。单细胞固氮生物对固氮的贡献明显高于丝状固氮生物，占比约为69.76±7.93%，而胞内植生藻是丝状固氮生物的优势种，其分布与Si/N和硅藻群落种类和丰度有关。固氮作用对近岸区域的初级生产力的贡献很小。
(4)本文研究了广西北部湾近岸海域反硝化和厌氧氨氧化作用的时空分布规律，运用同位素配对法测定了研究区域内沉积物中的反硝化及厌氧氨氧化速率。反硝化作用在夏季和冬季的平均速率分别为3.19±1.11nmolN/mL/h和2.24±1.43nmolN/mL/h，其分布与温度、盐度、溶解氧、孔隙水中NO3-浓度、沉积物中有机碳有关；而厌氧氨氧化作用在夏季和冬季的平均速率分别为0.81±0.19nmolN/mL/h和0.53±0.23nmolN/mL/h，其分布受孔隙水中NOx-浓度、温度、盐度、溶解氧的控制。总体来看，反硝化和厌氧氨氧化作用的年脱氮量明显大于固氮产氮量。
(5)本文对研究区域表层沉积物中碳、氮、磷、硅的含量进行了研究，结果表明，从河口到近岸海域的所有营养盐均呈普遍下降的趋势，这与陆源输入密切相关。此外，形态研究结果表明表层沉积物中生物可利用氮和磷的比例分别占总氮和总磷的12.89%和43.01%，说明在一定条件下，表层沉积物中生物可利用的营养盐可能重新进入水体被利用。沉积物有机质溯源分析表明河流及河口区域的有机质主要来自陆源植物和河流浮游植物，河口到外湾区域的有机质主要来自陆源植物和海源浮游植物。
(6)本文基于210Pb和137Cs的定年年法对柱状沉积物进行了年代框架构建，并分析了营养盐的历史变化情况。研究结果表明，1980年以后，TOC、TN、TP和BSi的营养负荷开始逐渐增加，在2010年后的增速加快，并在2017年达到峰值，这与广西沿海地区的发展趋势基本一致。营养盐的埋藏率在1980年之后也发生了显著增加，这与人类活动和土地利用引起的沉积速率的增加有直接关系。沉积物有机质溯源分析的结果表明，在1960-2010年之间，近岸区域沉积物有机质主要来源于陆源输入，而在近年来沉积物有机质则来源于陆源植物和海洋浮游植物的结合。TOC含量的历史变化与各城市区域GDP和人口密度的正相关，再次证明了人类活动对于近岸有机质输入的影响。
(1)本文研究了广西北部湾近岸海域表层水、上覆水和沉积物孔隙水中的营养盐浓度，发现营养盐的高值区都位于受河流输入和人类活动显著影响的区域，整体上营养盐都有着从河口向外湾逐渐降低的趋势，说明了陆源输入是营养盐的一个主要来源。而夏季的营养盐浓度基本都显著高于冬季，这也与丰水期陆源的输入量大大高于枯水期密切相关。另外，本文运用Fick第一扩散定律估算了沉积物-水界面的营养盐扩散通量，发现所有营养盐的扩散通量均为正值，表明营养盐是从沉积物扩散到上覆水体中的，是水体营养盐的一个内源。低氧和高温可以促进沉积物-水界面的营养盐扩散过程。
(2)本研究通过实地调查和LOICZ箱式模型，估算了广西北部湾近岸海域氮、磷、硅的收支情况。在季节尺度内，由于水通量和营养盐浓度的差异，营养盐通量的季节变化很大，丰水期的通量明显大于枯水期。综合所有河口的收支结果表明，广西北部湾近岸海域是所有营养盐的汇。海底地下水排放是最大的营养盐来源，其次为河流输入；外海交换是主要的营养盐输出途径。
(3)本文研究了广西北部湾近岸海域固氮作用的时空分布规律，运用乙炔还原法测定了研究区域表层水体的固氮速率。固氮作用在夏季和冬季的平均速率分别为0.33±0.17nmolN/L/h和0.23±0.11nmolN/L/h，主要发生在高温、低硝酸盐、低氮磷比（N/P＜16）的环境中。单细胞固氮生物对固氮的贡献明显高于丝状固氮生物，占比约为69.76±7.93%，而胞内植生藻是丝状固氮生物的优势种，其分布与Si/N和硅藻群落种类和丰度有关。固氮作用对近岸区域的初级生产力的贡献很小。
(4)本文研究了广西北部湾近岸海域反硝化和厌氧氨氧化作用的时空分布规律，运用同位素配对法测定了研究区域内沉积物中的反硝化及厌氧氨氧化速率。反硝化作用在夏季和冬季的平均速率分别为3.19±1.11nmolN/mL/h和2.24±1.43nmolN/mL/h，其分布与温度、盐度、溶解氧、孔隙水中NO3-浓度、沉积物中有机碳有关；而厌氧氨氧化作用在夏季和冬季的平均速率分别为0.81±0.19nmolN/mL/h和0.53±0.23nmolN/mL/h，其分布受孔隙水中NOx-浓度、温度、盐度、溶解氧的控制。总体来看，反硝化和厌氧氨氧化作用的年脱氮量明显大于固氮产氮量。
(5)本文对研究区域表层沉积物中碳、氮、磷、硅的含量进行了研究，结果表明，从河口到近岸海域的所有营养盐均呈普遍下降的趋势，这与陆源输入密切相关。此外，形态研究结果表明表层沉积物中生物可利用氮和磷的比例分别占总氮和总磷的12.89%和43.01%，说明在一定条件下，表层沉积物中生物可利用的营养盐可能重新进入水体被利用。沉积物有机质溯源分析表明河流及河口区域的有机质主要来自陆源植物和河流浮游植物，河口到外湾区域的有机质主要来自陆源植物和海源浮游植物。
(6)本文基于210Pb和137Cs的定年年法对柱状沉积物进行了年代框架构建，并分析了营养盐的历史变化情况。研究结果表明，1980年以后，TOC、TN、TP和BSi的营养负荷开始逐渐增加，在2010年后的增速加快，并在2017年达到峰值，这与广西沿海地区的发展趋势基本一致。营养盐的埋藏率在1980年之后也发生了显著增加，这与人类活动和土地利用引起的沉积速率的增加有直接关系。沉积物有机质溯源分析的结果表明，在1960-2010年之间，近岸区域沉积物有机质主要来源于陆源输入，而在近年来沉积物有机质则来源于陆源植物和海洋浮游植物的结合。TOC含量的历史变化与各城市区域GDP和人口密度的正相关，再次证明了人类活动对于近岸有机质输入的影响。