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2017年长江口及邻近海域的营养盐—分布、调控及富营养化生态效应趋势评估

张海霞  
【摘要】:长江是我国第一、世界第三大河,人口密度高、化肥的广泛使用和生活垃圾的大量排放,使巨量的长江径流携带大量的营养盐入海,这造成了长江口及其邻近海域富营养化的严重性和生态系统的巨大变化。于2017年2、5、7月对长江口及邻近海域分别进行了冬、春、夏三个季节的调查。调查结果显示,2月研究区域内水体垂直混合均匀,表、中、底层水体溶解氧饱和度(DO%)为(104±3)%,大部分站位处于溶解氧饱和状态。5月水体DO%为62%~185%,其中底层水体大部分站位的DO%处于未饱和状态。7 月水体层化显著,DO 为 1.52~13.92mg/L,DO%为 20%~179%,122°~123°E、31°~32°N区域内的表层DO%为139%~179%,而底层水大都处于未饱和状态,只有杭州湾附近站位的底层水基本处于饱和状态,夏季缺氧区位于31°N、123°E附近,其DO低至1.52 mg/L。2月、5月和7月长江淡水端总碱度(TAlk)分别为1874± 15 μmol/kg、1698± 11μmol/kg、1554±28μmol/kg,溶解无机碳(DIC)分别为 1883±14μmol/kg、1750±11μmol/kg、1590±18μmol/kg,洪水期的TAlk和DIC 比枯水期低,2017年夏季的TAlk和DIC 比往年低。长江口淡水端2月溶解硅酸盐(DSi)、溶解无机氮(DIN)和溶解无机磷(DIP)浓度分别为 111.6~134.3 μmol/L、156.8~158.4μmol/L 和 1.72μmol/L;5 月分别为 119.2~120.6μmol/L、127.0~133.8μmol/L 和 1.26~1.50 μmol/L;7 月分别为 121.4~122.7 μmol/L、93.9~98.6 μmol/L 和 0.83~0.88 μmol/L,它们都是2月最大,7月最小。根据长江口淡水端营养盐通量与径流量的关系,计算出2017 年 DSi、DIN 和 DIP 的入海通量分别为10.7×l010 mol/yr、11.3×1010 mol/yr和 12.9×108 mol/yr。7月营养盐受物理混合作用和生物作用的共同影响。物理混合作用主要表现为研究区域表层DSi和DIN保守混合,可由淡水端和海水端组成的两端元进行分析,生物作用主要表现为DIC、DSi、DIN和表观耗氧量(AOU)四个参数之间的耦合关系较强。7月表层生物作用最强区域DIC和DSi的去除分别为160μmol/kg、33.2 μmol/kg,DO 的添加为 168.30 μmol/kg;低氧区 DIC 和 DSi 的添加分别为 107μmol/kg、24.2 μmol/kg,DO 的去除为 149.65μmol/kg,计算出表层DO%高值区对底层低氧区的贡献为70%~90%,实际值更偏向90%,进一步证明了该区域底层的营养盐(DSi和DIN)绝大部分是由有机质降解产生的。21世纪以来,DSi和DIN浓度没有明显上升或下降的趋势;DIP浓度有增长的趋势,但是近十年变化很小。根据营养盐输出通量与径流量的关系,计算出长江口淡水端近十年DSi和DIN的输出通量,进而得出21世纪以来DSi、DIN和 DIP 的输出通量分别在 8.0-12.0×1010 mol/yr、8.7-13.3×1010 mol/yr 和 8.7-15.5×108 mol/yr之间波动,都处于高水平,没有明显上升或下降的趋势。从1980年开始长江口的海岸带富营养化潜力指标(ICEP)大于0,长江口及邻近海域开始出现富营养化。1980~2005年ICEP逐渐升高,长江口及邻近海域富营养化逐渐加强。2005年以后ICEP在8.7-14.0×109kg/yr之间波动,没有明显上升或下降的趋势,其富营养化水平较稳定。虽然2010年以来赤潮发生次数和面积相较2000~2010年下降了很多,但是2017年7月现场调查发现了缺氧区,由富营养化衍生出来的海底缺氧状况依然严重,因此长江口及邻近海域的富营养化问题不容小觑。


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