长江口外缺氧区沉积物耗氧及有机碳矿化

Based on the surveys which will be carried out in the hypoxic zone and its adjacent sea area off the Yangtze River Estuary, sediment oxygen demand (SOD) and CO2 emissions rate will be measured using the in situ benthic chamber and shipboard incubation in this project, aiming at establishing the models describing sediment oxygen demand and CO2 emissions combined with the main influencing factors; ascertaining the contributions of terrestrial and marine organic carbon mineralization to the SOD respectively; revealing the contribution of SOD to the formation of hypoxic zone off the Yangtze River Estuary, and estimating the mineralization rate of sediment organic carbon and the regeneration of nutrients. By carrying out this project, the understandings of the mechanisms leading to the hypoxia off the Yangtze River Estuary will be deepened, and an important basis for revealing the early diagenesis of sediment organic carbon can also be provided.

以长江口外缺氧区及其附近海域的沉积物为主要研究对象，利用原位观测装置，并辅以室内沉积物培养法，测定底沉积物耗氧速率和CO2排放速率，建立沉积物耗氧和CO2释放模式；探明海源有机碳和陆源有机碳对沉积物耗氧的贡献；揭示沉积物耗氧在长江口外缺氧区形成和发展过程中的定量作用，估测缺氧区沉积物有机碳矿化速率和营养盐再生量。为揭示长江口外缺氧区形成机制和沉积物有机碳早期成岩作用提供理论科学依据。

缺氧问题是长江口生态环境研究的一个重要方面，它既是自然和人类活动影响的结果，同时也会反过来影响人类社会，探讨其形成过程、机制及其生态环境影响等具有较高的学术价值和重要的现实意义。本项目基于历史资料的搜集和整合、搭载调查、现场实验等多种技术手段，以长江口外缺氧区为研究对象，从缺氧水域最基本的物理环境背景出发，阐释了缺氧区的逐月分布形态、结构和生消过程，认知了缺氧区生消过程中各因素间的协同作用；深入地揭示了夏季缺氧发生区的地域性特点及其频发的内在原因，指出羽状锋和上升流及其耦合作用影响下的现场有机物生产是导致底层水体缺氧的重要原因；评估了缺氧区内营养盐的再生量和有机碳平均再矿化速率，证实缺氧区存在营养盐的表观丢失现象，探讨了长江口外泥质区底边界层中的沉积物再悬浮对有机碳耗氧矿化及营养盐循环与再生的影响；测定了长江口外沉积物和水体耗氧速率，指出表层沉积物有机碳含量、底层水体溶解氧（DO）浓度和温度等是影响沉积物耗氧的主要因子，有机物在水体中的耗氧矿化对缺氧区的形成占主要作用；发现长江口外的陡峭坡面海域是夏季底层CO2释放和累积以及酸化环境的主要发生区。最后，本项目给出了夏季长江口外锋面和上升流诱发缺氧机制的概念模型和缺氧区生消机制概念模式。该研究深化了对长江口外缺氧区形成过程及机制的认识和理解，为揭示缺氧区有机碳矿化作用提供了科学依据。