張凱南, 王珍巖 王保鐸

(1. 中國(guó)科學(xué)院 海洋研究所, 山東 青島 266071; 2. 中國(guó)科學(xué)院 海洋地質(zhì)與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 山東 青島 266071; 3. 中國(guó)科學(xué)院大學(xué), 北京 100049)

2012年春季南海南部不同水團(tuán)上層海水中懸浮體分布特征及其物源分析

張凱南1,2,3, 王珍巖1,2, 王保鐸1,2,3

(1. 中國(guó)科學(xué)院 海洋研究所, 山東 青島 266071; 2. 中國(guó)科學(xué)院 海洋地質(zhì)與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 山東 青島 266071; 3. 中國(guó)科學(xué)院大學(xué), 北京 100049)

為了解南海南部海域不同水團(tuán)對(duì)懸浮體分布特征的影響, 于 2012年 4～5月在南海南部海域的80個(gè)測(cè)站分層采集了懸浮體水樣, 并現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量各站位200 m以淺水體剖面上的懸浮體濃度、粒徑、水體濁度、葉綠素a濃度以及溫度、鹽度等數(shù)據(jù)。分別選取受中南半島沿岸混合水、南部陸架水、蘇祿海與本地海水的混合水、南沙中央表層水等 4個(gè)水團(tuán)影響的多個(gè)典型站位數(shù)據(jù), 分析各水團(tuán)懸浮體組分和分布特征。結(jié)果表明, 南海南部海域懸浮體含量很少, 濃度較小, 均值為2.96 μL/L; 懸浮體主要組分為生源大顆粒, 其粒徑多在100 μm以上, 另有少量無(wú)機(jī)礦物碎屑, 其粒徑大部分小于32 μm。巽他陸架北緣淺水區(qū)受南部陸架水控制, 并且受到局地上升流的影響, 陸源物質(zhì)和生源物質(zhì)含量均較多,導(dǎo)致其懸浮體濃度在4個(gè)水團(tuán)中最高。蘇祿海與本地海水混合水中懸浮體分布主要受浮游植物的影響。中南半島沿岸混合水中懸浮體含較多陸源物質(zhì)。南沙中央表層水受陸源物質(zhì)影響很小, 懸浮體主要由生源物質(zhì)組成, 且其濃度較小。

懸浮體; 分布特征; 物源; 水團(tuán); 南海南部

懸浮體是指以懸浮態(tài)存在于水體中的顆粒物的統(tǒng)稱。海水中的懸浮體可分為有機(jī)組分和無(wú)機(jī)組分兩大類。有機(jī)組分主要由生物殘骸、糞球、有機(jī)膜以及有機(jī)物與無(wú)機(jī)物的絮凝體等組成; 無(wú)機(jī)組分主要由礦物顆粒組成, 也有少量硅質(zhì)生物骨骼[1-2]。大洋上層水中的懸浮體組分主要是以海水透光層中的浮游生物為主的生源物質(zhì)[3-4]。開(kāi)展大洋懸浮體物質(zhì)組成和分布特征研究對(duì)于查明大洋海區(qū)的現(xiàn)代沉積過(guò)程、深海沉積物的物質(zhì)來(lái)源以及深入理解大洋海域生物地球化學(xué)循環(huán)過(guò)程等都有重要的科學(xué)意義。

大洋水體中懸浮體含量總體很小[5], 通過(guò)過(guò)濾海水獲得懸浮體濃度數(shù)據(jù)受實(shí)驗(yàn)過(guò)程中隨機(jī)誤差的影響較大, 且數(shù)據(jù)的連續(xù)性較差。Sequoia公司生產(chǎn)的現(xiàn)場(chǎng)激光粒度儀(LISST)可以對(duì)懸浮體含量極低的水體進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè), 獲得水體剖面上懸浮體濃度和粒度分布數(shù)據(jù), 成為在大洋海區(qū)開(kāi)展懸浮體調(diào)查的重要工具。目前, 關(guān)于南海懸浮體的研究主要集中在南海北部[6-8]。由于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查資料缺乏, 有關(guān)南海南部海域懸浮體分布的研究仍為空白。本文利用 2012年 4～5月在南海南部海域開(kāi)展科學(xué)考察所獲得的資料, 對(duì)春季該海域不同水團(tuán)中懸浮體分布特征和物質(zhì)組分差異進(jìn)行分析, 探討不同水團(tuán)對(duì)該海域懸浮體分布的影響。

1 研究區(qū)概況

南海南部海域是連結(jié)西太平洋和印度洋的重要海區(qū), 位于巴拉望島、加里曼丹島以及中南半島之間,地理環(huán)境復(fù)雜。研究區(qū)主體覆于巽他陸架向南海海盆過(guò)渡的陸坡上, 東南部通過(guò)巴拉巴克海峽與蘇祿海相通, 西南部為巽他陸架北緣。研究區(qū)在氣候上屬于熱帶季風(fēng)區(qū), 在4～5月處于冬季風(fēng)開(kāi)始消退、夏季風(fēng)尚未形成的季風(fēng)轉(zhuǎn)換期[9], 海區(qū)表層環(huán)流仍受冬季風(fēng)的影響。

中國(guó)科學(xué)院南沙綜合科學(xué)考察隊(duì)(1989年)的調(diào)查資料顯示, 本區(qū)的上層海水在水平方向上可歸納為兩大水體, 即外海水和沿岸水。外海水主要是指南沙海域的中央表層水(南沙中央表層水), 其面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他水團(tuán), 性質(zhì)介于陸架水和沿岸混合水之間, 垂向混合較均勻, 伴隨季風(fēng)的交替呈現(xiàn)出夏半年偏北、冬半年偏南的分布特征。沿岸水又可分為3個(gè)不同性質(zhì)的水團(tuán): (1)南部陸架水, 源于爪哇海,受到沿岸沖淡水的影響, 以低鹽為其主要特征; 該水團(tuán)在西南季風(fēng)期向北侵入南沙群島南部海域, 東北季風(fēng)期則被限制在巽他陸架北緣淺水區(qū)。(2)巴拉巴克海峽西側(cè)混合水, 為蘇祿海與本地海水混合而成的高鹽度混合水。(3)中南半島沿岸混合水, 其鹽度較低, 在東北季風(fēng)期間隨南沙西部沿岸流南下影響南沙海域西南部[10-13]。

2 材料與方法

本文使用的數(shù)據(jù)由中國(guó)科學(xué)院“科學(xué)一號(hào)”考察船在2012年4～5月對(duì)南海南部海域進(jìn)行科學(xué)考察時(shí)所獲取, 包括在 200 m以淺水體中分層采集的懸浮體樣品以及使用儀器現(xiàn)場(chǎng)剖面觀測(cè)獲得的懸浮體粒度、濃度以及海水溫度、鹽度、葉綠素 a濃度和濁度等數(shù)據(jù)。本次調(diào)查共設(shè)置了80個(gè)采樣和觀測(cè)站位,站位分布如圖1所示。

圖1 研究區(qū)域水深及站位分布圖Fig. 1 The water depth and station distribution in the study area

懸浮體濃度(μL/L)、粒徑(μm)數(shù)據(jù)由 LISST 100-X(C)型現(xiàn)場(chǎng)激光粒度儀(量程2.5～500 μm)測(cè)量。同時(shí), 由SBE9/17plus CTD攜帶Seapoint葉綠素a傳感器、濁度計(jì)等組成探測(cè)系統(tǒng), 現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)各站位水體的溫度(℃)、鹽度、葉綠素a濃度(μg/L)、濁度(FTU)等連續(xù)剖面數(shù)據(jù)。選取下降過(guò)程的有效測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理, 得到分辨率為1 m的懸浮體濃度、平均粒徑、溫度、鹽度、濁度、葉綠素a濃度數(shù)據(jù)。其中, 平均粒徑采用的McManus矩法計(jì)算公式為:Mz=

利用CTD采水器在表層, 10, 20, 30, 50, 100, 200 m (站位水深不足200 m則以海底以淺2～3 m作為底層)采取海水樣品。水樣經(jīng)孔徑為0.45 μm、直徑為47 mm的混合纖維素酯濾膜過(guò)濾后得到懸浮體樣品, 在Leica.MZ16型體式顯微鏡下觀察濾膜上的顆粒物樣品, 目視判讀懸浮體的物質(zhì)組分。

為了分析調(diào)查區(qū)不同水團(tuán)影響下懸浮體分布及其粒度特征, 我們避開(kāi)各水團(tuán)在水平方向上的混合區(qū), 分別選取在不同水團(tuán)控制下的巽他陸架北緣淺水區(qū)(A區(qū), 陸架水)、巴拉巴克海峽西側(cè)(B區(qū), 蘇祿海與本地海水混合水)、111°E以西(C區(qū), 中南半島沿岸混合水)以及南沙群島中部(D區(qū), 南沙中央表層水)四個(gè)典型區(qū)域內(nèi)站位(所選站位如圖 1所示)的調(diào)查數(shù)據(jù)來(lái)分析不同水團(tuán)對(duì)懸浮體組分及分布特征的影響。

3 結(jié)果與討論

3.1 各典型區(qū)水團(tuán)的溫鹽特征

圖2為A～D四個(gè)區(qū)域溫度-鹽度(T-S)點(diǎn)聚圖, 根據(jù)溫鹽變化特征可將其分為如圖所示的 4個(gè)區(qū)域。對(duì)各區(qū)數(shù)據(jù)點(diǎn)的深度數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析, 結(jié)果顯示,Ⅰ區(qū) 82.26%的數(shù)據(jù)點(diǎn)在 0～20 m 水層內(nèi), Ⅱ區(qū)80.39%的數(shù)據(jù)點(diǎn)在20～60 m水層, Ⅲ區(qū)92.4%的數(shù)據(jù)點(diǎn)在深度為60～120 m的水層內(nèi), Ⅳ區(qū)的數(shù)據(jù)點(diǎn)則有90.87%分布在120 m以深的水層。因此, 我們將20, 60, 120 m作為垂直方向上溫鹽性質(zhì)差別較大的水層之間的分界線, 在此基礎(chǔ)上觀察分析T-S點(diǎn)聚圖發(fā)現(xiàn), 4個(gè)水團(tuán)在20～60 m層明顯表現(xiàn)出不同的溫鹽特征: A區(qū)的南部陸架水和 C區(qū)的中南半島沿岸混合水鹽度較低。D區(qū)為遠(yuǎn)離陸地的南沙中央表層水, 其鹽度較高。B區(qū)為鹽度最高的蘇祿海水與本地海水混合水。在60～120 m層內(nèi), 除C區(qū)的中南半島沿岸混合水呈明顯的低鹽特征, 另外3個(gè)水團(tuán)的T-S點(diǎn)聚圖在本層差異不大。4個(gè)區(qū)域的T-S點(diǎn)聚圖在120 m以深的水層內(nèi)基本重合。

圖2 典型研究區(qū)域水體T-S點(diǎn)聚圖Fig. 2 T-S diagram of selected sea regions

3.2 各水團(tuán)水文參數(shù)以及懸浮體濃度和粒度參數(shù)的統(tǒng)計(jì)特征

調(diào)查區(qū)懸浮體濃度整體較小, 均值為2.96 μL/L,平均粒徑多在100 μm以上。鑒于20, 60, 120 m為調(diào)查海域垂直方向上溫鹽性質(zhì)差別較大的水層分界線,本文分別對(duì)A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)和D區(qū)在0～20, 20～60, 60～120及120 m以深水層的懸浮體濃度、平均粒徑、濁度以及葉綠素 a濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì), 數(shù)據(jù)結(jié)果見(jiàn)表1。

如表1所示, A區(qū)的懸浮體平均濃度為3.04 μL/L,在4個(gè)典型區(qū)域中最高; B區(qū)和C區(qū)的懸浮體平均濃度稍小于陸架淺水區(qū), 分別為2.93, 2.86 μL/L; 平均濃度最小的區(qū)域是D區(qū), 為2.45 μL/L。各水團(tuán)平均濁度的分布與懸浮體平均濃度一致: A區(qū)最大(0.078), D區(qū)最小(0.051)。平均粒徑的分布則與濃度和濁度相反: A區(qū)最小, 其均值為158.32 μm; D區(qū)最大, 均值為 195.73 μm。B區(qū)的葉綠素 a平均濃度最高, 為0.248 μg/L, 其他3個(gè)區(qū)域的葉綠素a平均濃度則較小且相差不大, 都在0.17～0.18 μg/L。從垂向分布來(lái)看, 懸浮體濃度和平均粒徑總體呈近表層高, 隨深度增加逐漸降低的分布趨勢(shì), 濁度與濃度的分布趨勢(shì)除在A區(qū)的分布趨勢(shì)差異較大以外基本一致。A區(qū)120 m以深水層的懸浮體平均濃度在各水層中最小, 而該水層平均濁度卻最大, 這可能是由底部顆粒較細(xì)的沉積物再懸浮造成的。此外, B區(qū)的懸浮體濃度、濁度的垂向變化與葉綠素a濃度密切相關(guān), 均在20～60 m層達(dá)到最大值, 之后隨深度增加而減小。

大洋上層水體中的懸浮體主要組分為生源顆粒物以及大氣飄塵[15]。因此, 浮游植物對(duì)懸浮體的分布具有重要影響。圖3分別為A, B, C, D四個(gè)區(qū)0～200 m水體以及各區(qū)葉綠素a濃度大于0.2 μg/L水層的濁度與葉綠素a濃度的相關(guān)性分析圖。如圖所示, 二者在葉綠素a濃度高值區(qū)(＞0.2 μg/L)有一定的相關(guān)性, 在低值區(qū)則相關(guān)性較差。葉綠素 a濃度與濁度的相關(guān)性說(shuō)明在研究區(qū)域的葉綠素 a濃度高值區(qū), 生源物質(zhì)是懸浮體的主要組成部分; 而在葉綠素 a濃度的低值區(qū), 懸浮體含量還受到其他非生物因素的影響。在受陸源物質(zhì)影響較大的A區(qū)和C區(qū)的葉綠素a濃度低值區(qū), 仍有較多的高濁度值出現(xiàn), 這些高值可能是由陸源物質(zhì)造成的。此外, B區(qū)濁度與葉綠素a濃度的相關(guān)性在 4個(gè)典型區(qū)域中最好(R2=0.72), 且其相關(guān)性在葉綠素 a濃度低值區(qū)也較好, 這說(shuō)明 B區(qū)懸浮體的主要來(lái)源為生源物質(zhì), 受其他因素影響較小。

對(duì)各區(qū)域不同水層中 32個(gè)粒級(jí)的懸浮體濃度做平均處理, 繪制各水團(tuán)0～20, 20～60, 60～12, ＞120 m水層中懸浮體的粒徑分布曲線(圖 4)。各曲線都在16～32, 300～400 μm處出現(xiàn)峰值。16～32 μm的峰值在A區(qū)的陸架水中最大, 達(dá)到0.15 μL/L, 在其他3個(gè)水團(tuán)中差別不大, 均在0.1 μL/L左右; 300～400 μm的峰值在各水團(tuán)均較大, 且在垂向上基本呈由近表層向下逐漸減小的趨勢(shì), 峰值粒徑也隨之減小。但在A區(qū)和C區(qū)120 m以深水層的峰值粒徑比上層增大, 其中陸架淺水區(qū)120 m以深水層的粒徑分布曲線在粗顆粒端出現(xiàn)上升尾, 這是由粒徑超出 LISST最大量程(500 μm)的大顆粒造成的[16]。據(jù)顯微鏡觀察結(jié)果顯示, 造成 A、C兩個(gè)區(qū)近底層懸浮體在300～400 μm 峰值粒徑較大的原因可能是底部沉積物的再懸浮。

表1 各典型區(qū)域懸浮體及水文參數(shù)統(tǒng)計(jì)Tab. 1 Statistical results of the measuring parameters of suspended particulate matter (SPM) and environmental hydrology in the selected sea regions

3.3 水團(tuán)差異對(duì)懸浮體分布特征的影響

分別從每個(gè)典型區(qū)域選取 1個(gè)代表性的站位,繪制各站位200 m以淺的溫度、鹽度、葉綠素、濁度以及粒徑范圍2.5～8, 16～32, 100～200, 300～500 μm的懸浮體濃度的連續(xù)剖面(數(shù)據(jù)分辨率為1 m), 并利用顯微鏡觀察特定層位的懸浮體樣品, 輔助分析不同水團(tuán)對(duì)懸浮體分布的影響。使用顯微鏡觀察濾膜上的懸浮顆粒物樣品, 發(fā)現(xiàn)其主要組分為生源物質(zhì),包括浮游生物、有機(jī)包膜以及絮凝團(tuán)等, 粒徑多在100 μm 以上; 懸浮體中還包含少量陸源無(wú)機(jī)碎屑,其粒徑多在32 μm以下。反映出不同組分特征影響著懸浮體的平均粒徑。浮游生物受到溫鹽、光照等條件的限制, 主要分布在真光層內(nèi), 對(duì)懸浮體的分布特征產(chǎn)生影響。絮凝團(tuán)則常伴隨溫、鹽躍層的出現(xiàn)而產(chǎn)生, 反映了懸浮顆粒物在沉降過(guò)程中通過(guò)生源組分的膠結(jié)作用結(jié)合成大顆粒的絮凝體[17], 并因躍層的屏障作用聚集在躍層部位[18]。

A區(qū)位于巽他陸架北緣, 受到隨中南半島沿岸流南下的沿岸混合水的影響。該區(qū)局地上升流為上層海水帶來(lái)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì), 使該地區(qū)的生物量較大[19]。中南半島沿岸流和加里曼丹島西岸的沿岸流也在這里匯聚[11], 帶來(lái)了較多的陸源物質(zhì)。因此, 與其他3個(gè)水團(tuán)影響區(qū)相比, A區(qū)的懸浮體平均濃度最大(表1), A區(qū)水體濁度和葉綠素 a濃度的相關(guān)性較差(圖3),且粒徑在2.5～32 μm之間的懸浮顆粒物濃度明顯高于其他3個(gè)區(qū)(圖4), 反映了A區(qū)受陸源物質(zhì)影響相對(duì)較大, 大量粒徑較小的陸源碎屑使得 A區(qū)懸浮體的平均粒徑最小。統(tǒng)計(jì)分析(表1)顯示, A區(qū)懸浮體濃度在垂向上由淺至深逐水層降低, 濁度卻在120 m以深水層最大。位于A區(qū)的76號(hào)站位(水深133.6 m)的剖面圖(圖5)也顯示了這一現(xiàn)象, 即濁度在近底層(109 m)出現(xiàn)峰值(0.447), 且其變化趨勢(shì)與粒徑小于32 μm 的懸浮體濃度的變化密切相關(guān), 說(shuō)明近底層濁度主要是由顆粒較細(xì)的無(wú)機(jī)碎屑造成的。粒徑大于100 μm的懸浮體濃度也在本層出現(xiàn)峰值, 該峰位于近底層溫鹽躍層內(nèi)(86～111 m), 另外, 粒徑大于100 μm的懸浮體濃度的另一峰值位于近表層溫鹽躍層(15～25 m)附近, 這可能是懸浮體在沉降過(guò)程中通過(guò)生源組分的膠結(jié)作用結(jié)合成大顆粒的絮凝體[17], 并在躍層的屏障作用下累積[18]造成的。由此推斷近表層躍層內(nèi)懸浮體主要由生物大顆粒構(gòu)成, 而近底層躍層內(nèi)懸浮體是由上層沉降的生源顆粒物和底部再懸浮物質(zhì)共同造成的, 顯微鏡觀察結(jié)果也證實(shí)了這一點(diǎn)。 圖6(20 m)為位于近表層躍層內(nèi)的20 m層的懸浮體顯微照片, 該層以生源顆粒為主, 主要包括浮游生物、生物絮凝團(tuán)等大顆粒。浮游生物粒徑變化范圍較大, 從50 μm到500 μm不等, 絮凝團(tuán)粒徑多在100 μm以上。圖6(100 m)為100 m水層的懸浮體顯微照片, 位于近底層躍層內(nèi)。本層無(wú)機(jī)碎屑較上層明顯增多, 但仍以生源顆粒為主, 有底棲生物的幼體出現(xiàn), 據(jù)此可推斷近底層懸浮體部分來(lái)源于底部沉積物的再懸浮。

圖3 各典型區(qū)域濁度與葉綠素a濃度的相關(guān)分析圖Fig. 3 Turbidity versus chlorophyll concentration in selected sea regions

圖4 各水團(tuán)不同水層的粒徑分布曲線Fig. 4 Particle size spectras of different Layers in the water masses

圖5 76號(hào)站位各項(xiàng)水文參數(shù)及懸浮體濃度剖面變化圖Fig. 5 Profiles of hydrological parameters and volume concentrations in station 76

圖6 76號(hào)站位懸浮體顯微照片F(xiàn)ig. 6 SPM photomicrograph of station 76

圖7 49號(hào)站位各項(xiàng)水文參數(shù)及懸浮體濃度剖面變化圖Fig. 7 Profiles of hydrological parameters and volume concentrations in station 49

以往研究表明, 巴拉巴克海峽西側(cè)海域受到鹽度最高的蘇祿海與本地海水混合水的影響, 浮游植物量大, 葉綠素a濃度較高[20-21]。本文的調(diào)查結(jié)果與該結(jié)論相一致, 表現(xiàn)為 B區(qū)的葉綠素 a濃度值最高(表1)。懸浮體濃度和濁度隨葉綠素 a濃度變化, 在20～60 m層最高, 之后隨深度增加而降低, 并且該水層的濁度與葉綠素a濃度的相關(guān)性在4個(gè)水團(tuán)中表現(xiàn)最好(圖 3), 據(jù)此可推斷浮游植物是該區(qū)懸浮體的主要組分。B區(qū)的典型站位(49號(hào)站)相關(guān)參數(shù)在剖面上的變化也證明了這一點(diǎn), 如圖7所示, 濁度及粒徑在200 μm以下的懸浮體濃度在整個(gè)剖面上的分布與葉綠素a濃度有很好的相關(guān)性, 粒徑在300 μm以上的大顆粒物質(zhì)除在葉綠素 a濃度高值區(qū)出現(xiàn)峰值外,還分別在10～30 m的溫鹽躍層以及60～80 m水層的溫鹽躍層出現(xiàn)峰值。利用顯微鏡觀察懸浮體樣品, 發(fā)現(xiàn)在葉綠素a濃度高值區(qū)(圖8(20 m))的懸浮體以生源顆粒為主, 濾膜幾乎被浮游植物細(xì)胞覆蓋, 另有部分含浮游植物的絮凝體, 其粒徑變化范圍較大,從幾微米到幾百微米不等。100 m水層的懸浮體(圖8(100 m))含量較少, 只有少量細(xì)顆粒物質(zhì)和偶爾出現(xiàn)的粒徑較小的絮凝體。由此可見(jiàn), 浮游植物是該站位懸浮體的主要來(lái)源, 躍層附近的懸浮體主要為粒徑300 μm以上的生源大顆粒, 同樣反映了躍層屏障作用導(dǎo)致懸浮體在躍層處積累絮凝的現(xiàn)象。

C區(qū)受中南半島沿岸混合水的影響, 水體鹽度較低。統(tǒng)計(jì)分析(圖3)表明, 該區(qū)濁度與葉綠素a濃度相關(guān)性較差, 這可能是由于陸源物質(zhì)的影響造成的。C區(qū)的典型站位(59號(hào)站)的各項(xiàng)參數(shù)剖面變化如圖9所示, 受中南半島沿岸混合水的影響, 100 m以淺水體鹽度較低, 98～113 m出現(xiàn)溫鹽躍層, 鹽度迅速升高。另外, 在10～33 m還出現(xiàn)了兩個(gè)強(qiáng)度較弱的鹽度躍層, 大顆粒物質(zhì)在躍層附近累積, 粒徑在300～500 μm之間懸浮體濃度出現(xiàn)峰值。粒徑16～32 μm的懸浮體濃度保持在 0.6 μL/L左右, 整體明顯高于受陸源物質(zhì)影響較小的49號(hào)站位和02號(hào)站位。圖10(10 m)為59號(hào)站位10 m水層(位于近表層鹽度躍層內(nèi))的懸浮體顯微照片, 懸浮體中大顆粒組分主要為浮游生物和生物絮凝體, 細(xì)顆粒的無(wú)機(jī)碎屑較少。圖10(200 m)為200 m水層懸浮體的顯微照片, 懸浮體中含有較多的細(xì)顆粒無(wú)機(jī)碎屑, 生物絮凝體較少。這可能是陸架坡折區(qū)的上升流[22]帶來(lái)的底層再懸浮的陸源物質(zhì), 也可能來(lái)源于上層流經(jīng)59號(hào)站位的沿岸流帶來(lái)的陸源碎屑物的沉降。

圖8 49號(hào)站位懸浮體顯微照片F(xiàn)ig. 8 SPM photomicrograph of station 49

圖9 59號(hào)站位各項(xiàng)水文參數(shù)及懸浮體濃度剖面變化圖Fig. 9 Profiles of hydrological parameters and volume concentrations in station 59

圖10 59號(hào)站位懸浮體顯微照片F(xiàn)ig. 10 SPM photomicrograph of station 59

圖11 02號(hào)站位各項(xiàng)水文參數(shù)及懸浮體濃度剖面變化圖Fig. 11 Profiles of hydrological parameters and volume concentrations in station 02

圖12 02號(hào)站位懸浮體顯微照片F(xiàn)ig. 12 SPM photomicrograph of station 02

D區(qū)受南沙中央表層水控制, 受陸源物質(zhì)影響很小, 貧營(yíng)養(yǎng), 浮游生物量較小[21], 上層水體中的懸浮體主要來(lái)自于真光層中的浮游生物。統(tǒng)計(jì)分析顯示, D區(qū)懸浮體的濃度最小, 平均粒徑卻最大, 據(jù)此推斷該區(qū)懸浮體含量低, 且以大顆粒生源物質(zhì)為主。D區(qū)典型站位(02站)各參數(shù)剖面變化如圖11所示, 粒徑小于32 μm的懸浮體濃度比其他水團(tuán)小, 陸源物質(zhì)較其他水團(tuán)少, 因此 D區(qū)的平均粒徑均值最大。粒徑在100～200 μm以及300～500 μm的懸浮體濃度均在40～80 m葉綠素a濃度高值區(qū)所在水層內(nèi)較大, 并且在 20 m的鹽度躍層附近出現(xiàn)峰值, 在100 m以深則很小。圖12(50 m)為02號(hào)站位50 m層的懸浮體顯微照片, 位于葉綠素a濃度高值區(qū)內(nèi), 主要由浮游植物、生物絮凝體組成, 但數(shù)量較其他水團(tuán)少。圖12(200 m)為200 m層顯微照片, 懸浮體也較少, 僅有少量無(wú)機(jī)碎屑和細(xì)顆粒的生物絮凝體。

4 結(jié)論

1) 巽他陸架北緣的上升流使該區(qū)生物量較大,且在底部使表層沉積物再懸浮。懸浮體濃度在各水團(tuán)中最高, 平均粒徑最小。懸浮體濃度在躍層附近及近底層出現(xiàn)高值區(qū)。近表層躍層附近的懸浮體多為粒徑＞100 μm的浮游生物、生物絮凝體等大顆粒。近底層懸浮體來(lái)源于上層沉降的懸浮體在躍層處絮凝累積以及在上升流的作用下再懸浮的沉積物, 其主要組分為生物絮凝體和無(wú)機(jī)碎屑顆粒物, 另有少量底棲生物幼體出現(xiàn)。

2) 巴拉巴克海峽西側(cè)蘇祿海與本地海水的混合水, 水體鹽度最高, 葉綠素 a濃度在 4個(gè)水團(tuán)中最高。懸浮體濃度的高值區(qū)出現(xiàn)在葉綠素 a濃度的高值區(qū)和鹽度躍層附近。懸浮體組分主要為浮游植物和含葉綠素的大顆粒絮凝體。

3) 111°E以西海域隨西部沿岸流南下的中南半島沿岸混合水的鹽度較低, 生源大顆粒在躍層附近累積, 100 m以深懸浮體總濃度較低, 粒徑較小的無(wú)機(jī)碎屑較多。

4) 南沙群島中部的南沙中央表層水中的懸浮體濃度在4個(gè)水團(tuán)中最小, 但平均粒徑最大, 懸浮體濃度在葉綠素 a濃度高值區(qū)及溫鹽躍層附近較高, 生源物質(zhì)為懸浮體的主要組分。

致謝: 感謝“科學(xué)一號(hào)”2012年南海航次全體人員對(duì)本研究海上調(diào)查工作的支持和協(xié)助。

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(本文編輯: 劉珊珊 李曉燕)

Distribution characteristics and provenance of suspended matter in upper water of the southern South China Sea during the spring of 2012

ZHANG Kai-nan1,2,3, WANG Zhen-yan1,2, WANG Bao-duo1,2,3

(1. Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences, Qingdao 266071, China; 2. Key Laboratory of Marine Geology and Environment, Chinese Academy of Sciences, Qingdao 266071, China; 3. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)

Apr., 23, 2013

suspended particulate matter (SPM); distribution characteristics; provenance analysis; water mass; the Southern South China Sea

In order to study the impact of different water masses from the southern South China Sea (SCS) on distribution characteristics of suspended matter, we collected the water samples of the southern SCS in April and May, 2012, and measured the volume concentration of the suspended particulate matters (SPM), Chlorophyll concentration, turbidity, temperature and salinity. Typical stations under the influence of different water masses (including the shelf water in the north rim of the Sunda Shelf, the mixed water in the west side on the Balabac Strait of the local seawater and the water from the Sulu Sea, the Nansha central surface water and the mixed water from the coast of the Indo-China Peninsula) have been selected to analyze the composition and the distribution characteristics of the SPM in different water masses. The results showed that the volume concentration in the survey area was low (mean 2.96 μL/L) and the SPM in the ocean were mainly composed of biogenic particles with a particle size of more than 100 μm. In addition, a small amount of inorganic mineral debris. Most of the particle size was less than 32 μm. The SPM of shallow water in the north edge of the Sunda Shelf has the highest volume concentration and contained more terrigeneous matter and biogenicmaterial due to the influence of shelf water and the upwelling. The SPM of the mixed water from the Sulu Sea and the southern SCS is mainly influenced by phytoplanktons. The SPM from the area affected by the mixed water from the coast of the Indo-China Peninsula contains more terrigenous matters, whereas terrigenous matters have less impact on the SPM of the Nansha central surface water which are mainly composed of biogenicmateria.

P736.21

A

1000-3096(2014)03-0026-11

10.11759/hykx20130423003

2013-04-23;

2014-01-23

中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)(A類, XDA11030103)

張凱南(1987-), 女, 河北石家莊人, 碩士, 主要從事海洋沉積學(xué)研究, E-mail: zhangkainan.815@163.com; 王珍巖(1972-), 男,副研究員, 通信作者, E-mail: zywang@qdio.ac.cn