长江口及邻近海域低现象的探讨.doc

长江口及邻近海域低氧现象的探讨 【摘要】：本研究在实验室建立了海洋中浮游植物光合色素的高效液相色谱测定方法。并以此为基础，测定了长江下游徐六泾、长江口和毗邻东海北部海区悬浮颗粒物以及现场有机物降解培养实验中的颗粒物色素浓度，同时还测定了长江口E4柱状沉积物中的色素含量；分析了1999至2003年共计5个航次的长江口、东海颗粒有机碳样品并进行了相关的动力学探讨。在此基础上，以2005至2007年共计5次长江口现场观测为依托，同时充分考虑颗粒有机碳、营养盐等其他生物地化参数，结合历史资料和文献报道，针对长江口和毗邻海区夏季出现的底层水低氧现象，对其历史趋势、严重程度、发生机制进行了探讨和分析。对长江口和毗邻东海的生物地球化学背景研究显示，长江口、陆架区域和黑潮为主的外海POC平均含量分别为26.5，7.7和3.3μM。断面分布上，底层较高的TSM值(117mg／L)有时甚至达到表层的13倍之高。在E4站位，连续站观测说明POC含量分布呈现周期变化：正弦函数拟合显示，长江口POC日变化周期约为13h，和长江口半日潮周期相吻合；结合文献资料估算E4站位POC在真光层的停留时间在10天左右，且向外海呈现增加的趋势。在从长江口到冲绳海槽的整个东海陆架上，我们观测到底层存在一个高悬浮颗粒物浓度的雾状层。配合文献中的流场数据，估算出通过该雾状层向冲绳海槽输运的POC通量为0.22×10~(12)g／yr，占长江输入东海POC通量的约2％。2004年8月至2007年2月在长江下游徐六泾的月际观测表明，长江口徐六泾色素以叶绿素a(Chla)含量最高(平均值0.9μg／L)，2006年Chla含量比2005年增加了0.2μg／L，其余色素含量平均值从0.02μg／L到0.32μg／L不等。其中岩藻黄素(Fuco)是次于Chla的最高浓度色素(平均值0.3μg／L)，再次是多甲藻素(Perid，平均值0.1μg／L)。Chla含量季节变化不明显，Fuco和Perid等其他色素则存在一定季节变化，但差异小于100％。2006年6月至10月长江口和毗邻海区悬浮颗粒物中Chla，Fuco，Perid和叶绿素b(Chlb)等色素含量(平均值)分别为1.3μg／L，900ng／L，290ng／L和64ng／L。6～8月Chla平均值差异很小。但具体每次调查期间的特征色素含量却有差别。6月Perid含量较高，在8月和10月则主要以Fuco为主。空间分布显示，Chla主要分布在长江口东经123°的区域，向西或向东含量均下降；Perid／Fuco比值则在东经122.5°左右较大，随着进入外海比值下降。垂向上，色素主要分布在表层和次表层，40m以下浓度很低。2005年8月调查区域更靠近长江口，类似的，主要以Chla(1.3μg／L)、Fuco(1.3μg／L)和Perid(0.2μg／L)等色素为主。2007年2月调查区域涵盖整个东海南部陆架，与夏季相比，该季节色素含量较低。Chla、Fuco、Perid和Chlb平均值分别降为0.6μg／L，240ng／L，40ng／L和76ng／L。2006年在调查海域南部观测到DVChla，暗示南部海域原绿球藻的存在。根据现场溶氧(DO)数据并结合文献资料，发现长江口外低氧发生在夏季。发生低氧的区域主要在东经122°～123.5°，北纬30°～33°之间。从可查的1959年8月以来，底层溶氧平均值从1959年的5.9mg／L降低到2006年8月的2.7mg／L，同时低氧面积从1959年8月的～1800km~2增加到2006年8月的15400km~2，同时伴随大量DO＜3mg／L的溶氧低值区。2006年8月氧亏损量达到1.7×10~6t，比文献中报道的1999年8月情况更为恶化。低氧面积、氧亏损量增加的同时，与历史情况相比长江口低氧区呈现北移的趋势，中心区域从北纬31°北移至2006年的北纬32.5°。在调查中发现，较高的溶氧一般在较低的POC／Chla值下出现，随着POC／Chla值的增大，DO值逐渐降低。说明当有机物降解较彻底时，水体中溶解氧含量较低，有机物尚比较新鲜则溶解氧含量较高。对溶氧与其他参数的进一步分析显示，AOU同时与有机物降解明显相关：底层样品的AOU与POC／PO4和POC／NO3呈负相关，说明有机物降解、营养盐再生与低氧伴随在一起。同时低氧与层化度Δρ／ΔZ有较好的相关性。综合温度、层化度和有机物降解等参数的多元回归分析也显示，AOU与层化度、有机物降解两者间存在较强的相关性，与温度的关系不大。说明长江口底层水的低氧是水体层化和有机物降解综合作用的结果，可以用式摘-1定量表达：AOU=2.5+0.0015×T~2+0.2570×Δρ-0.3730×ln(POC／NO_3)摘-12006年10月在现场进行的有机