基于珊瑚养殖实验的表层海水温度对珊瑚/海水间微量元素分配行为的影响研究

As the key link in the incorporation of seawater trace elements into coral skeletons, the partition process of each lattice-bound element between coral and seawater can be expressed by the partition coefficient, which is constantly applied to the reconstruction of seawater trace element concentrations. The previous researchers estimated the partition coefficients of main trace elements through the investigations on corals and seawaters in different sea areas, and considered that the effects from the sea surface temperature (SST) on the partition coefficient of each trace element between coral and seawater can be ignored. However, these conclusions are based on the summaries of the field experiences, and the experimental verifications direct at these issues in the laboratory are still absence. This work plans to discuss the distinctions of trace element (heavy metals and rare earth elements involved in this study) partition characteristics at various seawater temperatures, and then reveal the influences from SST on the partition behavior of each trace element between coral and seawater, through the coral culture experiments in the laboratory at several seawater temperatures and the sampling analysis of corals from different sea areas. Additionally, the contribution of SST on the partition behavior of each trace element will be intensively analyzed, and the method of partition coefficient calibration based on SST will be preliminarily established to contribute to raising the accuracy of coral skeleton geochemical proxies.

微量元素在珊瑚和海水间的分配过程是控制海水中微量元素进入珊瑚骨骼的关键环节，表征该分配过程的分配系数常用于在时间序列上的海水微量元素含量重建。前人通过对不同海域珊瑚及海水的研究，估算了主要微量元素的分配系数，并认为：表层海水温度（SST）对微量元素在珊瑚和海水间的分配系数造成的影响可以忽略。但上述结论主要是基于野外经验的总结，尚缺乏有针对性的室内实验验证。本研究拟通过不同海水温度下的珊瑚养殖实验，同时结合不同海域珊瑚的采样分析，探讨不同海水温度下微量元素（本研究主要涉及重金属元素和稀土元素）分配特征的差异性，进而揭示SST对珊瑚/海水间各微量元素分配行为的影响。同时，深入分析SST对微量元素分配行为影响的贡献度，初步建立根据SST进行分配系数校准的方法，从而为提高珊瑚骨骼微量元素地球化学代用指标的准确性提供依据。

微量元素在珊瑚和海水间的分配过程是控制海水中微量元素进入珊瑚骨骼的关键环节，表征该分配过程的分配系数常用于在时间序列上的海水微量元素含量重建。前人通过对不同海域珊瑚及海水的研究，估算了主要微量元素的分配系数，并认为：表层海水温度（SST）对微量元素在珊瑚和海水间的分配系数造成的影响可以忽略。但上述结论主要是基于经验的总结，尚缺乏有针对性的实验验证。本研究拟通过不同海水温度下的珊瑚养殖实验，同时结合南海北部海域珊瑚的采样分析，估算了5种主要微量元素（Cu，Zn，Pb，Cd和Cr）在3个种属的珊瑚（帛琉蜂巢珊瑚（Favia palauensis）, 橙黄滨珊瑚（Porites lutea）和十字牡丹珊瑚（Pavona decussata））与海水间的分配系数；同时，针对橙黄滨珊瑚探讨了不同SST下微量元素分配特征的差异性，发现SST对除了Cd以外主要微量元素分布行为的贡献度的影响并不显著；此外，分配系数显著受到与生物作用有关的珊瑚种属的控制。本研究结果表明：珊瑚骨骼中主要微量元素的变化可以反映周围海水中溶解微量元素含量的历史变化，但在全球气候变化的背景下，对于珊瑚骨骼Cd/Ca作为环境与气候替代指标的应用应该格外慎重。