邢建偉,線薇微,繩秀珍(1.中國(guó)科學(xué)院海洋研究所海洋生態(tài)與環(huán)境科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東 青島 66071;.中國(guó)海洋大學(xué)海水養(yǎng)殖教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東 青島 66003)
春、冬季長(zhǎng)江口顆粒有機(jī)碳的時(shí)空分布及輸運(yùn)特征
邢建偉1,2,線薇微1*,繩秀珍2(1.中國(guó)科學(xué)院海洋研究所海洋生態(tài)與環(huán)境科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東 青島 266071;2.中國(guó)海洋大學(xué)海水養(yǎng)殖教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東 青島 266003)
根據(jù)2012年2月(冬季)、5月(春季)對(duì)長(zhǎng)江口2個(gè)航次的調(diào)查數(shù)據(jù),分析了春、冬季長(zhǎng)江口顆粒有機(jī)碳(POC)的時(shí)空分布及影響因素,并探討其輸運(yùn)特征.結(jié)果表明:2012年春季長(zhǎng)江口POC的濃度為0.23~31.61mg/L,均值為2.55mg/L;冬季POC的濃度為0.16~5.82mg/L,均值1.42mg/L.春、冬季POC空間分布整體呈現(xiàn)近岸高遠(yuǎn)岸低、表層低底層高的特征,最高值均出現(xiàn)在口門(mén)附近.POC與懸浮物(TSM)呈極顯著線性正相關(guān),而與葉綠素a(Chl a)的相關(guān)性均較差,表明陸源輸入對(duì)長(zhǎng)江口POC的分布影響很大;POC/Chl a比值測(cè)算表明有機(jī)碎屑是調(diào)查水域POC的主要來(lái)源和存在形式,定量估算結(jié)果表明浮游植物生物量對(duì)春、冬季長(zhǎng)江口POC的貢獻(xiàn)分別僅1.26%和0.9%,且浮游植物對(duì)POC的貢獻(xiàn)分別在TSM小于110mg/L和100mg/L時(shí)才能表現(xiàn)出來(lái).春、冬季長(zhǎng)江口TSM分別在大于117mg/L和335mg/L時(shí),有機(jī)碳入海以顆粒態(tài)為主,反之則以溶解態(tài)為主.長(zhǎng)江輸送至河口的懸浮物中POC的百分含量(POC%)在春、冬季分別為0.9%和0.4%.春、冬季長(zhǎng)江口最大渾濁帶對(duì)POC的過(guò)濾效率分別達(dá)89%和69%,大量POC隨泥沙在最大渾濁帶發(fā)生了沉降.
顆粒有機(jī)碳;時(shí)空分布;輸運(yùn)特征;長(zhǎng)江口
顆粒有機(jī)碳(POC)是碳在海水中的主要存在形式之一[1-2],位于陸海相互作用交界地帶的河口區(qū)POC研究已成為全球碳循環(huán)研究的重要環(huán)節(jié)[2].據(jù)估計(jì),全球河流每年向海洋輸送的有機(jī)碳總量大約為0.45×1015g,其中45%為POC[3],如此巨量的有機(jī)碳的輸入使得河口成為了有機(jī)碳混合、傳輸和形態(tài)轉(zhuǎn)化的重要場(chǎng)所.最大渾濁帶作為陸源物質(zhì)輸入河口的“過(guò)濾器”[4],通過(guò)其內(nèi)部潛在的絮凝、沉降以及細(xì)菌氧化分解等過(guò)程截留大量的河源POC[5].
長(zhǎng)江是世界上泥沙含量最高的河流之一.作為長(zhǎng)江陸源有機(jī)質(zhì)輸入東海的必經(jīng)之路,長(zhǎng)江口POC的分布和輸送對(duì)近岸海域甚至整個(gè)東海生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)都有重要意義.長(zhǎng)江口復(fù)雜的水動(dòng)力環(huán)境條件和生物地球化學(xué)循環(huán)過(guò)程會(huì)對(duì)陸源有機(jī)物質(zhì)輸運(yùn)產(chǎn)生極大的影響[6].目前對(duì)長(zhǎng)江口POC的研究多集中在分布[7-8]、來(lái)源[9-10]、影響因素[11]及通量[12-13]等方面,而對(duì) POC 在長(zhǎng)江口的分布、輸運(yùn)特征及其季節(jié)差異等的研究還較少.特別是近年來(lái)長(zhǎng)江上、中游一系列人工設(shè)施的興建,長(zhǎng)江流域及三角洲工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅猛發(fā)展以及生活污水的大量排放,對(duì)長(zhǎng)江口POC的含量、分布以及輸運(yùn)過(guò)程勢(shì)必產(chǎn)生一定影響.本研究根據(jù)2012年2月和5月航次的環(huán)境調(diào)查資料,分析了春、冬季長(zhǎng)江口POC的時(shí)空分布、影響因素及輸運(yùn)特征,以期為進(jìn)一步闡明長(zhǎng)江口水域POC的其生物地球化學(xué)過(guò)程提供依據(jù).
1.1 站位設(shè)置
圖1 長(zhǎng)江口采樣站位Fig.1 Sampling sites in the Yangtze River Estuary
如圖 1所示,調(diào)查站位從長(zhǎng)江口南支起點(diǎn)開(kāi)始,沿南港、南槽直至口外海區(qū)布設(shè),共40個(gè)站位,涵蓋了從口門(mén)內(nèi)、河口區(qū)直至口外近海的整個(gè)長(zhǎng)江口水域.長(zhǎng)江口最大渾濁帶的劃分參考沈煥庭等[4]以及Shen等[14]的研究進(jìn)行.
1.2 樣品采集及測(cè)定方法
各個(gè)站位均采用南森采水器分別采集表、底層水樣后立即用孔徑為0.7μm的Whatman GF/F膜(460℃高溫預(yù)灼燒 6h)過(guò)濾(視水體渾濁度過(guò)濾體積一般為 80~300mL),之后將濾膜對(duì)折用錫紙包好后置于-20℃冰箱保存至實(shí)驗(yàn)室,用于測(cè)定POC和葉綠素a(Chl a).各站位水溫、鹽度均使用Sea-Bird-25CTD現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定.
膜樣經(jīng)冷凍干燥24h并在干燥器中恒重后稱(chēng)重,差減法計(jì)算得到懸浮顆粒物(TSM)的濃度(mg/L).將濾膜置于密閉的干燥器中濃鹽酸熏蒸24h以除去樣品中的無(wú)機(jī)碳,然后置于烘箱中50℃低溫烘干.將處理好的膜樣使用 Vario ELⅢ型元素分析儀測(cè)定TSM中碳的百分含量(POC%).每個(gè)樣品均測(cè)定2個(gè)平行樣取平均值,每20個(gè)樣品運(yùn)行1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣以檢測(cè)儀器的穩(wěn)定性,每10個(gè)樣品做1次空白測(cè)試.平行樣品測(cè)定相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)誤差≤0.1%,再由公式ρ(POC)= ρ(TSM)× POC%計(jì)算出POC的質(zhì)量濃度.Chl a樣品經(jīng) 90%丙酮萃取 24h后取上清液,使用 Turner-Designs-Model 10熒光光度計(jì)測(cè)定.
2.1 POC的濃度及空間分布
2012 年春季調(diào)查水域 POC的質(zhì)量濃度為0.23~31.61mg/L,均值為2.55mg/L;其中表層POC濃度為0.23~26.77mg/L,均值2.14mg/L,底層濃度為0.41~31.61mg/L,均值2.96mg/L.底層的變幅大于表層,應(yīng)是受沉積物再懸浮以及海底水動(dòng)力條件等因素作用的結(jié)果[1];底層POC的濃度明顯高于表層,與謝肖勃等[7]的結(jié)果一致,可能是調(diào)查水域水深較淺,風(fēng)浪和水團(tuán)混合導(dǎo)致底層沉積物再懸浮效應(yīng)顯著的緣故[8,15].
2012 年冬季調(diào)查水域 POC的質(zhì)量濃度為0.16~5.82mg/L,均值為 1.42mg/L;其中表層 POC濃度為 0.16~2.60mg/L,均值 1.01mg/L,底層濃度為0.17~5.82mg/L,均值1.85mg/L.與春季相比,冬季POC的變幅顯著減小,但是底層變幅依然高于表層;冬季 POC也呈現(xiàn)出底層高于表層的趨勢(shì).春、冬季長(zhǎng)江口POC濃度春季顯著大于冬季.
由圖2可見(jiàn),長(zhǎng)江口春、冬季POC高值區(qū)均集中在口門(mén)附近和最大渾濁帶分布區(qū),沿沖淡水?dāng)U展方向濃度迅速降低,呈現(xiàn)出近岸高、遠(yuǎn)岸低的分布趨勢(shì).相關(guān)性分析表明,春季表、底層POC與TSM的相關(guān)系數(shù)分別為0.869和0.700,冬季分別為 0.922和 0.906,均達(dá)到極顯著水平(P<0.01),這與 Zhang等[10]的結(jié)果一致,表明TSM的濃度和來(lái)源是控制POC濃度高低的一個(gè)重要因素[15-16].冬季的相關(guān)系數(shù)高于春季,暗示冬季POC對(duì)陸源TSM的依賴(lài)性強(qiáng)于春季.
圖2 春、冬季長(zhǎng)江口表、底層POC的平面分布(mg/L)Fig.2 Horizontal distribution of POC in the surface and bottom layers of the Yangtze River Estuary in spring and winter (mg/L)
表1 不同海區(qū)POC濃度Table 1 Contents of POC in different sea areas
與其他學(xué)者在長(zhǎng)江口的研究結(jié)果相比(表 1),本研究結(jié)果相對(duì)偏低,可能與研究區(qū)域的大小及調(diào)查時(shí)期的差異有關(guān).與珠江口和九龍江口相比,本結(jié)果顯著偏高,可能是長(zhǎng)江徑流量和輸沙量顯著高于這兩個(gè)河口的緣故.同時(shí),本研究結(jié)果顯著高于渤海、黃東海等陸架邊緣海和大洋中 POC的水平,表明陸源輸入對(duì)河口區(qū)POC的影響很大.
2.2 浮游植物對(duì)POC的貢獻(xiàn)
Chl a是浮游植物進(jìn)行光合作用的主要色素,其含量常作為研究浮游植物生物量和動(dòng)態(tài)變化的主要指標(biāo)[19].本研究采用轉(zhuǎn)化后的 Chl a數(shù)據(jù)作為浮游植物生物量的代表研究浮游植物對(duì)長(zhǎng)江口POC的影響.相關(guān)性分析表明,春、冬季長(zhǎng)江口表層POC與Chl a的相關(guān)系數(shù)分別為-0.077 (P<0.647)和 0.252(P<0.179),均沒(méi)有達(dá)到顯著性水平(P<0.05),表明春、冬季浮游植物生產(chǎn)對(duì)長(zhǎng)江口POC影響不大.POC/Chl a比值可以表征非生命顆粒有機(jī)碳對(duì)總顆粒有機(jī)碳的貢獻(xiàn)[20],當(dāng)POC/Chl a大于200時(shí),表明以有機(jī)碎屑對(duì)POC的貢獻(xiàn)為主;而當(dāng)POC/Chl a值在20~200之間時(shí)表明有機(jī)碳主要來(lái)源于浮游植物[21].本研究中春季長(zhǎng)江口POC/Chl a值在154~61973之間,均值為7424;冬季POC/Chl a值在916~94800之間,均值達(dá)14447,表明有機(jī)碎屑是春、冬季長(zhǎng)江口POC的主要來(lái)源和存在形式.冬季POC/Chl a值顯著高于春季,表明冬季長(zhǎng)江口POC對(duì)有機(jī)碎屑的輸入依賴(lài)性強(qiáng)于春季.由圖3可見(jiàn),POC/Chl a值與TSM呈較顯著的正相關(guān),表明TSM越高的區(qū)域POC越傾向于以碎屑為主要來(lái)源.
圖3 春、冬季長(zhǎng)江口POC/Chl a與TSM的關(guān)系Fig.3 Relations between POC/Chl a and TSM in the Yangtze River Estuary in spring and winter
定量估算浮游植物對(duì)POC的貢獻(xiàn)通常是將Chl a乘以轉(zhuǎn)化因子f,求出浮游植物的生物量再與POC進(jìn)行比較.近海水體中浮游植物生物量和Chl a含量的比值為13[22].采用公式(1)進(jìn)行估算:
式中:algal-POC%為浮游植物對(duì)POC的貢獻(xiàn)率;f為轉(zhuǎn)化因子,本研究取值13.
估算可得,2012年春季表層浮游植物生物量對(duì)POC的貢獻(xiàn)率為0.03%~8.46%,均值為1.26%;冬季的貢獻(xiàn)率為0.01%~1.42%,均值為0.29%.春、冬季表層浮游植物生物量對(duì)POC的貢獻(xiàn)都極低,進(jìn)一步表明長(zhǎng)江口 POC主要來(lái)源于陸源有機(jī)碎屑.由圖4可見(jiàn),浮游植物對(duì)POC的貢獻(xiàn)率隨著水體中TSM濃度的增加近似呈指數(shù)下降的趨勢(shì):春季,當(dāng)TSM<110mg/L時(shí),浮游植物對(duì)POC的貢獻(xiàn)出現(xiàn)迅速增長(zhǎng),最高約可達(dá) 8%;冬季在 TSM< 100mg/L時(shí),浮游植物對(duì)POC的貢獻(xiàn)率也出現(xiàn)大幅增長(zhǎng),這可能是較低的懸浮物濃度使水體的透光性增強(qiáng),促進(jìn)了浮游植物生長(zhǎng).相反,高濃度懸沙的消光作用抑制了長(zhǎng)江口門(mén)區(qū)的初級(jí)生產(chǎn)力[24],進(jìn)而弱化了浮游植物生產(chǎn)對(duì)POC的貢獻(xiàn).
圖4 春、冬季長(zhǎng)江口表層浮游植物對(duì)POC的貢獻(xiàn)率(algal-POC%)與TSM的關(guān)系Fig.4 Relations between algal-POC% and TSM in the surface layer of the Yangtze River Estuary in spring and winter
2.3 長(zhǎng)江口POC的輸運(yùn)特征
2.3.1 有機(jī)碳存在形式 DOC和POC是河流有機(jī)碳的兩種基本存在形式,DOC/POC可以反映河流有機(jī)碳的輸出特征,在輸移過(guò)程中 DOC和 POC可以相互轉(zhuǎn)化[25].2012年春季長(zhǎng)江口DOC/POC為0.06~7.02,冬季為0.36~11.49.分別對(duì)DOC/POC和TSM作對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)化,得到如下方程:
春季:lg(DOC/POC) = -0.792lg(TSM)+1.637
冬季:lg(DOC/POC) = -0.629lg(TSM)+1.588
結(jié)合圖5可知,春、冬季長(zhǎng)江口lg(DOC/POC)均與 lg(TSM)呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,表明從整個(gè)河口的角度來(lái)看,DOC/POC與 TSM間存在協(xié)同變化
[26-27].根據(jù)式(2)及式(3)可以推算出當(dāng)長(zhǎng)江口DOC/POC=1時(shí),即DOC和POC濃度相等時(shí),春、冬季TSM的濃度分別為117,335mg/L,與歐洲各河流(平均約為90mg/L)[28]相比,長(zhǎng)江口春季值較為接近,但冬季值顯著偏高,與張龍軍等[26]在黃河口的研究結(jié)果(455mg/L)相比相對(duì)偏低.由此可知,長(zhǎng)江口春、冬季TSM分別大于117, 335mg/L時(shí),有機(jī)碳入海以顆粒態(tài)為主,反之,則以溶解態(tài)為主,這表明陸源有機(jī)碳在由河流輸送至海洋的過(guò)程中,逐漸由河流段的以顆粒態(tài)為主轉(zhuǎn)向近海水域的以溶解態(tài)為主.
圖5 春、冬季長(zhǎng)江口lg(DOC/POC)與lg(TSM)的關(guān)系Fig.5 Relations between lg(DOC/POC) and lg(TSM) in the Yangtze River Estuary in spring and winter
2.3.2 POC在河口區(qū)的遷移特征 影響POC隨鹽度變化的因素主要有POC的吸附-解吸、溶解有機(jī)碳(DOC)的絮凝沉降以及懸浮顆粒物本身的絮凝沉降[29],此外,還包括表層淡水與底層鹽水之間的渦動(dòng)擴(kuò)散,使部分底層有機(jī)物進(jìn)入表層以及底部沉積物的再懸浮等[30].由圖6可見(jiàn),春、冬季分別在鹽度小于1時(shí),POC隨鹽度增大均出現(xiàn)近似直線的迅速上升,而該鹽度范圍正值陸源POC由長(zhǎng)江河水段進(jìn)入最大渾濁帶,可能是受到最大渾濁帶內(nèi)部沉積物再懸浮及DOC絮凝沉降的影響,因而POC濃度在該鹽度范圍內(nèi)出現(xiàn)了明顯的上升.而在此之后,春、冬季POC均在鹽度大于15‰后隨鹽度的上升出現(xiàn)了線性降低的趨勢(shì),該鹽度范圍正值POC越過(guò)最大渾濁帶向近海水域擴(kuò)展,此時(shí)海水的稀釋作用占主導(dǎo)地位,因而POC隨鹽度的上升呈現(xiàn)近乎保守的線性下降.
圖6 春、冬季長(zhǎng)江口POC與鹽度的關(guān)系Fig.6 Relations between POC and salinity in the Yangtze River Estuary in spring and winter
由上可知,長(zhǎng)江口POC與TSM間呈現(xiàn)極顯著的線性正相關(guān)關(guān)系,利用線性擬合獲得了POC與TSM的回歸方程:
春季: y=0.009χ+0.561 (R2=0.568)
冬季: y=0.004χ+0.300 (R2=0.841)
由此可知長(zhǎng)江口淡水端高渾濁度區(qū)域 TSM中POC的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(POC%)在春、冬季分別約為0.9%和 0.4%,春季大于冬季,可能由于春季除陸源輸入外的其他來(lái)源對(duì)POC的貢獻(xiàn)較大.
由圖 7可見(jiàn),春、冬季長(zhǎng)江口 POC%均隨TSM 的增大呈指數(shù)下降趨勢(shì),這與宋曉紅等[8]的結(jié)果一致,也與世界河流中POC%與TSM的關(guān)系相同[26-27,31].春、冬季在 TSM 分別低于 100, 80mg/L的近海區(qū),POC%迅速增大.研究表明, POC%與TSM的指數(shù)變化關(guān)系可能由以下兩個(gè)方面控制:其一,隨著TSM濃度的升高,水體的透光性減弱,水體中自生有機(jī)體的產(chǎn)量下降,水體POC%被較多來(lái)自土壤侵蝕的POC含量較低的泥沙顆粒所稀釋[31];其二,河口對(duì)不同粒徑懸浮物的分選作用,也可能導(dǎo)致POC%隨TSM的升高而降低[32].在河口區(qū)粒徑較大的顆粒物在口門(mén)和最大渾濁帶大量沉降,僅有粒徑較小的細(xì)顆粒有機(jī)物隨徑流運(yùn)移到離海岸較遠(yuǎn)的海區(qū),相應(yīng)研究表明,POC%會(huì)隨著TSM粒徑的增大而降低[33].
圖7 春、冬季長(zhǎng)江口POC%與TSM的關(guān)系Fig.7 Relations between POC% and TSM in the Yangtze River Estuary in spring and winter
2.3.3 長(zhǎng)江口最大渾濁帶對(duì) POC的過(guò)濾作用 最大渾濁帶是存在于潮汐河口咸淡水交匯區(qū)域的普遍現(xiàn)象,其最大特點(diǎn)是懸浮物含量顯著高于上游和下游,且因水體透光性的減弱使生物活動(dòng)受影響,已有研究表明,最大渾濁帶中復(fù)雜的環(huán)境條件能截留并過(guò)濾掉河口的POC[30],從而對(duì)長(zhǎng)江輸送POC的入海通量產(chǎn)生重要影響.因而定量估算長(zhǎng)江口最大渾濁帶對(duì)POC的過(guò)濾效率意義重大.計(jì)算河口POC通量的公式為:
即
式中:FPOC和FTSM分別為POC和TSM的輸送通量;ρ(TSM)為淡水端TSM的質(zhì)量濃度;Q為該季度長(zhǎng)江徑流量;POC%分別為春、冬季長(zhǎng)江口淡水端懸浮物的 POC%值,本研究分別取 0.9%和0.4%.在不考慮沉積物再懸浮和最大渾濁帶的稀釋作用對(duì)POC濃度的影響的前提下,長(zhǎng)江口最大渾濁帶對(duì)POC的過(guò)濾效率可以通過(guò)測(cè)定最大渾濁帶前39#站的POC通量以及渾濁帶后17#和24#站(圖1)POC通量的均值來(lái)進(jìn)行,即:
由式(5)、式(6)估算可得,2012年春季長(zhǎng)江口最大渾濁帶對(duì)POC的過(guò)濾效率可達(dá)89%,冬季為69%,表明POC隨懸浮物在最大渾濁帶水域發(fā)生了顯著的沉降,這從春、冬季表底層POC平面分布圖(圖2)中也可得到印證.
3.1 2012年春季長(zhǎng)江口POC的質(zhì)量濃度顯著高于冬季,POC整體呈現(xiàn)近岸高、遠(yuǎn)岸低,表層低、底層高的特征;陸源TSM的濃度和來(lái)源控制長(zhǎng)江口POC的分布,且冬季POC對(duì)陸源TSM 的依賴(lài)性強(qiáng)于春季.
3.2 POC/Chl a比值表明陸源有機(jī)碎屑是長(zhǎng)江口POC的主要來(lái)源和存在形式,浮游植物生物量對(duì)長(zhǎng)江口POC的貢獻(xiàn)非常小,春、冬季浮游植物對(duì)POC的貢獻(xiàn)分別只有在TSM小于110mg/L和100mg/L時(shí)才能表現(xiàn)出來(lái).
3.3 春、冬季長(zhǎng)江口TSM分別在大于117mg/L和335mg/L時(shí),有機(jī)碳入海以顆粒態(tài)為主,反之則以溶解態(tài)為主.POC在長(zhǎng)江口呈非保守性變化.春、冬季長(zhǎng)江輸送至河口的懸浮物中的 POC%分別為 0.9%和 0.4%.定量估算結(jié)果表明,在不考慮沉積物再懸浮和最大渾濁帶水域海水稀釋的前提下,春、冬季長(zhǎng)江口最大渾濁帶對(duì)POC的過(guò)濾效率分別為89%和69%,POC隨懸浮物在最大渾濁帶發(fā)生了顯著的沉降.
[1]程 君,石曉勇,張傳松,等.春季黃東海顆粒有機(jī)碳的時(shí)空分布特征 [J]. 環(huán)境科學(xué), 2011,32(9):2505-2511.
[2]劉慶霞,黃小平,張 霞,等.2010年夏季珠江口海域顆粒有機(jī)碳的分布特征及其來(lái)源 [J]. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2012,32(14):4403-4412.
[3]Ludwig W, Probst J L, Kempe S. Predicting the oceanic input of organic carbon by continental erosion [J]. Global Biogeochemical Cycles, 1996,10(1):23-41.
[4]沈煥庭,潘定安.長(zhǎng)江河口最大渾濁帶 [M]. 北京:海洋出版社, 2001:1-39.
[5]Abril G, Etcheber H, Le Hir P et al. Oxic/anoxic oscillations and organic carbon mineralization in an estuarine maximum turbidity zone (The Gironde, France) [J]. Limnol. Oceanogra., 1999,44(5):1304-1315.
[6]高全洲,陶 貞.河流有機(jī)碳的輸出通量及性質(zhì)研究進(jìn)展 [J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2003,14(6):1000-1002.
[7]謝肖勃,戴敏英,苗 輝,等.長(zhǎng)江口區(qū)海水中溶解有機(jī)碳和顆粒有機(jī)碳的分布及變化的研究 [J]. 海洋科學(xué)集刊, 1992,33:131-137.
[8]宋曉紅,石學(xué)法,蔡德陵,等.三峽截留后長(zhǎng)江口秋季 TSM、POC和PN的分布特征 [J]. 海洋科學(xué)進(jìn)展, 2007,25(2):168-177.
[9]李 寧.長(zhǎng)江口與膠州灣海水有機(jī)碳的分布、來(lái)源及與氮、磷的耦合關(guān)系 [D]. 青島:中國(guó)科學(xué)院海洋研究所, 2006.
[10]Zhang J, Wu Y, Jennerjahn T et al. Distribution of organic matter in the Changjiang (Yangtze River) Estuary and their stable carbon and nitrogen isotopic ratios: Implications for source discrimination and sedimentary dynamics [J]. Marine Chemistry, 2007,106(1/2):111-126.
[11]林 晶.長(zhǎng)江口及其毗鄰海區(qū)溶解有機(jī)碳和顆粒有機(jī)碳的分布[D]. 上海:華東師范大學(xué), 2007.
[12]林 晶,吳 瑩,張 經(jīng),等.長(zhǎng)江有機(jī)碳通量的季節(jié)變化及三峽工程對(duì)其的影響 [J]. 中國(guó)環(huán)境科學(xué), 2007,27(2):246-249.
[13]Milliman J D, Xie Q C, Yang Z S. Transfer of particulate organic carbon and nitrogen from the Yangtze River to the ocean [J]. American Journal of Science, 1984,284(7):824-834.
[14]Shen Z L, Zhou S Q, Pei S F. Transfer and transport of phosphorus and silica in the turbidity maximum zone of the Changjiang estuary [J]. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 2008,78(3):481-492.
[15]Zhu Z Y, Zhang J, Wu Y, et al. Bulk particulate organic carbon in the East China Sea: tidal influence and bottom transport [J]. Progress in Oceanography, 2006,69(1):37-60.
[16]胡利民,鄧聲貴,郭志剛,等.夏季渤海灣及鄰近海域顆粒有機(jī)碳的分布與物源分析 [J]. 環(huán)境科學(xué), 2009,30(1):39-46.
[17]蔡阿根,李文權(quán),陳清花,等.廈門(mén)西港和九龍江口顆粒有機(jī)碳的研究 [J]. 海洋科學(xué), 1998,22(5):46-50.
[18]Loh A N, Bauer J E. Distribution, partitioning and fluxes of dissolved and particulate organic C, N and P in the eastern North Pacific and Southern Oceans [J]. Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers, 2000,47(12):2287-2316.
[19]李超倫,張 芳,申 欣,等.膠州灣葉綠素的濃度、分布特征及其周年變化 [J]. 海洋與湖沼, 2005,36(6):499-506.
[20]夏 斌,馬紹賽,陳聚法,等.2008年南黃海西部滸苔暴發(fā)區(qū)有機(jī)碳的分布特征及浮游植物的固碳強(qiáng)度 [J]. 環(huán)境科學(xué), 2010,31(6):1442-1449.
[21]Cifuentes L A, Sharp J H, Fogel M L. Stable carbon and nitrogen isotope biogeochemistry in the Delaware estuary [J]. Limnology and Oceanography, 1988,33(5):1102-1115.
[22]Chang J, Shiah F K, Gong G C, et al. Cross-shelf variation in carbon-to-chlorophyll a ratios in the East China Sea, summer 1998 [J]. Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography, 2003,50(6/7):1237-1247.
[23]邢建偉,錢(qián)薇薇,繩秀珍.2012年夏季長(zhǎng)江口顆粒有機(jī)碳、氧分布特征及其來(lái)源 [J]. 環(huán)境科學(xué), 2014,35(7):2520-2527.
[24]何文珊,陸健健.高濃度懸沙對(duì)長(zhǎng)江河口水域初級(jí)生產(chǎn)力的影響[J]. 中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2001,9(4):24-27.
[25]Suchet P A, Probst J L. A global model for present day -atmospheric/soil CO2consumption by chemical erosion of continental rocks (GEM-CO2) [J]. Tellus. Series B, Chemical and meteorology, 1995,47(1/2):273-280.
[26]Meybeck M. Carbon, nitrogen, and phosphorus transport by world rivers [J]. American J. Sci., 1982,282(4):401- 450.
[27]張龍軍,張向上,王曉亮,等.黃河口有機(jī)碳的時(shí)空輸運(yùn)特征及其影響因素分析 [J]. 水科學(xué)進(jìn)展, 2007,18(5):674-682.
[28]Abril G, Nogueira M, Etcheber H et al. Behaviour of organic carbon in nine contrasting European estuaries [J]. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 2002,54(2):241-262.
[29]張向上.黃河口有機(jī)碳的時(shí)空分布及影響因素研究 [D]. 青島:中國(guó)海洋大學(xué), 2004.
[30]張龍軍,宮 萍,張向上.河口有機(jī)碳研究綜述 [J]. 中國(guó)海洋大學(xué)學(xué)報(bào), 2005,35(5):737-744.
[31]高全洲,沈承德,孫彥敏,等.北江流域有機(jī)碳侵蝕通量的初步研究 [J]. 環(huán)境科學(xué), 2001,22(2):12-18.
[32]Cauwet G, Mackenzie F. Carbon inputs and distribution in estuaries of turbid rivers: the Yangtze and Yellow rivers (China) [J]. Marine Chemistry, 1993,43(1-4):235-246.
[33]Bergamaschi B A, Tsamakis E, Keil R G, et al. The effect of grain size and surface area on organic matter, lignin and carbohydrate concentration, and molecular compositions in Peru Margin sediments [J]. Geochimica Et Cosmochimica Acta, 1997,61(6):1247-1260.
[34]張永領(lǐng).河流有機(jī)碳的輸送特征對(duì)區(qū)域氣候的響應(yīng) [J]. 地球與環(huán)境, 2008,36(4):348-355.
Spatial-temporal distribution and transportation of particulate organic carbon in the Yangtze River Estuary in spring and winter 2012
XING Jian-wei1,2, XIAN Wei-wei1*, SHENG Xiu-zhen2(1.Key Laboratory of Marine Ecology
and Environmental Sciences, Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences, Qingdao 266071, China;2.Key Laboratory of Mariculture, Ministry of Education, Ocean University of China, Qingdao 266003, China). China Environmental Science, 2014,34(9):2380~2386
Data were collected in two cruises in February and May 2012 in the Yangtze River Estuary, and the spatialtemporal distribution and transportation of particulate organic carbon (POC) and its affecting factors were analyzed. POC concentration in the estuary ranged 0.23~31.61mg/L in spring with average of 2.55mg/L, which was obviously higher than that in winter (0.16~5.82mg/L with average 1.42mg/L). Spatial distribution showed that POC concentration decreased seaward and the highest value occurred in the coastal zones and the mouth area, meanwhile POC concentration was higher in bottom layer than in the surface. POC was strongly and positively related to total suspended matter (TSM), but weakly to chlorophyll a (Chl a), which indicated that a large impact by terrestrial inputs on the POC distribution. POC/Chl a ratio revealed that organic detritus was the main source and carrier of POC. In addition, the contribution of phytoplankton biomass to POC could become explicit but very small for only 1.26% and 0.9% when TSM content was less than 110and 100mg/L in spring and winter, respectively. Organic carbon was transported into sea mainly in particulate form when TSM content was higher than 117 and 335mg/L in spring and winter, respectively, or otherwise in dissolved form. Only 0.9% or 0.4% of the POC was conveyed into the estuary in suspended matter, and 89% or 69% of POC would be filtrated by and deposited in the maximum turbidity zone in spring or winter, respectively.
particulate organic carbon (POC);spatial-temporal distribution;transport characteristic;the Yangtze River Estuary
X142
A
1000-6923(2014)09-2380-07
邢建偉(1988-),男,河南安陽(yáng)人,中國(guó)海洋大學(xué)碩士研究生,主要從事海洋生物地球化學(xué)研究.發(fā)表論文3篇.
2014-01-20
國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(31272663,41176138)和創(chuàng)新群體項(xiàng)目(40821004);國(guó)務(wù)院三峽工程建設(shè)委員會(huì)資助項(xiàng)目(JJ 2012-2013)
* 責(zé)任作者, 研究員, wwxian@qdio.ac.cn