长江口及邻近海域沉积物再悬浮对近岸营养盐循环的影响研究

The aim of this study is to quantify the release of nutrients due to resuspension and understand the effects of resuspension on coastal cycle and transport of nutrients in the Changjiang Estuary and its adjacent area. Based on the historical data and past studied result, we try to establish the location of resuspension in the target area. Using the long/short period isotope as a tracer to study the depth of resuspension,and the relationship between the physical/chemical character of SPM and nutrients speciation will be discussed. The key factor of controlling the release of nutrients will be studied during the resuspension event. Based the budget of nutrients in the Changjiang Estuary and its adjacent area, we try to quantify the contribution of sediment resuspension to coastal nutrients cycle and transport. The production of the project will greatly improve the estuarine biogeochemical theories and provide reliable scientific foundation for the land-sea interaction.

颗粒物的性质与行为在以高浑浊度的水体为特征的河口与近海生态系统中对通量的组成、性质与分配具有重要的作用。本项目以长江口及邻近海域为研究区域，通过对历史资料及已有研究结果的分析研究,初步确定长江口及邻近海域再悬浮发生的位置；采用长短周期同位素（234Th、210Pb、7Be、137Cs）相结合的方法揭示沉积物再悬浮发生深度；剖析颗粒物理化性质与营养盐赋存形态的依存关系；研究再悬浮过程中控制营养盐释放的关键因素；结合研究区域营养盐的主要源/汇通量，剖析沉积物再悬浮对近岸营养盐循环及输运的贡献。研究结果为深入理解长江河口和邻近海域的陆－海交互作用奠定更为坚实的科学基础，并为高浑浊河口生源要素生物地球化学研究提供新的视角，丰富河口生物地球化学理论。

本研究以长江口及邻近海域为研究区域，尤其以泥质区为重点研究区域，采用长短周期同位素相结合的方式确定沉积物再悬浮发生的位置、深度及时间尺度；剖析颗粒物理化性质与营养盐赋存形态之间的关系；揭示沉积物再悬浮对近岸营养盐的传输及循环的作用。主要研究结果如下：.通过历史资料的收集与分析，结合现场调查的210Pb、234Th等的分布，初步确定了再悬浮发生的位置和深度。强台风导致的再悬浮深度达15cm。.表层沉积物中总磷含量在长江口门附近含量最高，河口外和浙闽沿岸的分布较为均匀，但整体上呈现向离岸方向逐渐降低的趋势。碎屑磷的含量在长江口门和河口外陆架区域较高, 而在泥质区较低。可提取态有机磷在泥质区含量较高，而难分解有机磷主要在长江口外近河口区域和浙闽沿岸含量较高。自生磷灰石磷、可交换态磷和铁结合态磷的含量相对较低。粒径与各形态磷含量密切相关，弱吸附态磷、自生磷灰石磷、可交换态有机磷、非活性有机磷在较小粒径颗粒中含量较高；碎屑磷灰石磷在粗粒径颗粒物中含量较高。.长江口及邻近海域表层沉积物中BSi平均含量为0.41%，与世界其他近岸海区相比处于中等偏下水平。表层沉积物中BSi的含量和分布受控于沉积物的组成、表层沉积颗粒物比表面积、TOC/TN、径流输入等：黏土矿物和粉砂较多的沉积物中富集着更多的BSi，而砂含量较高的沉积物中BSi的含量则较低。调查区域内BSi的沉积通量显著高于沉积物-海水界面硅酸盐的释放通量，说明沉积物-海水界面以BSi的沉积为主，长江口及邻近海域是BSi的汇。.研究区域各形态氮的分布差异很大，这种分布差异主要是影响各形态氮含量的影响因素的差异造成的。IEF-N主要受含大量有机质的陆源物质、沉积物粒径、生物活动的影响。CF-N分布主要决定于沉积物中有机质矿化作用过程中pH值的变化。IMOF-N与所处的沉积物的氧化还原环境条件有关。OSF-N分布主要与初级生产力有关。.通过现场模拟试验，揭示了沉积物再悬浮对各形态营养盐释放的影响及关键控制因素，沉积物再悬浮释放的氮主要以氨氮为主，泥质区氨氮、硅酸盐、磷酸盐的释放量显著高于非泥质区，氨氮、磷酸盐的释放量主要受有机物含量及氧化还原条件的影响，而硅酸盐的释放量主要受沉积物中生物硅含量的影响；沉积物再悬浮会造成局部海域营养盐浓度短时间内显著升高，并造成低氧，会对局部海域生态系统产生重要影响。