“近20年來，長江口水體氮、磷含量增加3～5倍，使得長江口及鄰近海域營養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)也發(fā)生改變，河口和近岸生態(tài)系統(tǒng)原有的生物種群結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致赤潮發(fā)生頻繁，生態(tài)系統(tǒng)衰退，生物多樣性減少，生物資源再生產(chǎn)和食物安全受到嚴(yán)重影響。”華東師范大學(xué)河口海岸學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授李道季憂心地告訴記者。
為了破解其中的難題，李道季領(lǐng)銜“973”重大課題“高渾濁河口水域的生物地球化學(xué)過程”進(jìn)行攻關(guān)。5年來，課題組在長江口和黃河口水域共組織參與以及與其他在研項(xiàng)目聯(lián)合進(jìn)行了19次大大小小的現(xiàn)場觀測和實(shí)驗(yàn)研究。近日，課題組結(jié)題成果揭示了三峽工程蓄水后長江口的營養(yǎng)鹽狀況，發(fā)現(xiàn)長江口浮游生物群落結(jié)構(gòu)已發(fā)生明顯變化，并且對懸浮顆粒物濃度與營養(yǎng)鹽濃度關(guān)系的研究修正了傳統(tǒng)觀點(diǎn)。
揭示三峽蓄水后長江口營養(yǎng)鹽狀況
課題組對長江口及鄰近海域的水體營養(yǎng)鹽和沉積物進(jìn)行了深入研究，獲得了長江三峽蓄水后首個(gè)夏季長江口營養(yǎng)鹽的主要擴(kuò)散方向、擴(kuò)散強(qiáng)度和范圍等資料，特別是通過對以磷為主的營養(yǎng)鹽循環(huán)過程研究，揭示出長江口營養(yǎng)鹽的分布變化狀況。
隨后，為了弄清不同粒級(jí)各種形態(tài)的磷參與長江口生物地球化學(xué)循環(huán)中的作用，課題組定量研究了它們，發(fā)現(xiàn)在長江向河口區(qū)輸送的顆粒態(tài)磷中，以難以參與生物循環(huán)利用的礦物中碎屑磷為主，其次為有機(jī)磷及非活性有機(jī)磷；長江口及毗鄰海區(qū)沉積物中總磷的主要存在形態(tài)依次是碎屑磷、可交換態(tài)磷、鐵結(jié)合態(tài)磷、有機(jī)磷、自生磷灰石磷及非活性有機(jī)磷。其中，可交換態(tài)磷、鐵結(jié)合態(tài)磷、有機(jī)磷可以通過降解等過程被生物利用參與再循環(huán)。這豐富了人們對長江河口不同形態(tài)磷的認(rèn)識(shí)。
課題組在三峽截流蓄水后的第一時(shí)間，調(diào)查獲得長江口及鄰近海域營養(yǎng)鹽分布狀況及大量連續(xù)觀測數(shù)據(jù)。“因不可重復(fù)獲取而具歷史性，為研究三峽工程對河口的影響評估具有重要科學(xué)價(jià)值。”李道季告訴記者。
長江口浮游生物群落結(jié)構(gòu)變化明顯
近10年來，長江口及毗鄰海域浮游生物群落結(jié)構(gòu)已發(fā)生明顯變化。由于流域人類活動(dòng)的影響，自2000年以來，該水域懸浮物和硅酸鹽濃度呈顯著下降趨勢，無機(jī)氮的濃度在2003年以后也呈現(xiàn)出下降趨勢，富營養(yǎng)化程度有所緩解，但氮磷比值高于警戒線。長期的營養(yǎng)鹽氮、磷、硅比值的失衡導(dǎo)致甲藻類在浮游植物群落中所占比例大增，硅藻比例下降，甲藻類赤潮頻繁發(fā)生，這是長江河口生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生惡化的強(qiáng)烈信號(hào)。
李道季認(rèn)為，“全球氣候變暖和人類活動(dòng)導(dǎo)致的營養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)改變，是長江口及鄰近海域浮游生物群落結(jié)構(gòu)變化的主要原因，而維持其群落結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，控制輸入營養(yǎng)鹽比例比控制流域營養(yǎng)鹽輸入量更為重要。”
課題組還通過在長江口水域現(xiàn)場模擬培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)在磷濃度為1～2微摩爾/升之間，浮游植物的生長速度最快，其最佳氮磷比為20到30之間。
在光照較強(qiáng)的情況下，微型和微微型浮游生物生長過程不受光照限制，對碳生物量貢獻(xiàn)率最大，占到80%～90%以上。
該研究把以往只針對大小型浮游植物的研究推向?qū)ξ⑿秃臀⑽⑿透∮沃参锏纳砩鷳B(tài)過程研究，具有開創(chuàng)性。研究結(jié)果也為今后國家制定近岸河口環(huán)境磷的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)提供了參考。
修正懸浮顆粒物與營養(yǎng)鹽濃度關(guān)系的傳統(tǒng)觀點(diǎn)
以往的研究認(rèn)為，長江口懸浮顆粒物濃度與營養(yǎng)鹽之間存在著顯著的吸附—解吸和吸收—釋放的相互作用，營養(yǎng)鹽濃度的變化主要受懸浮顆粒物濃度變化的影響。而課題組以新的視角探討了長江口懸浮顆粒物濃度變化及其綜合影響，發(fā)現(xiàn)懸浮顆粒物濃度對營養(yǎng)鹽濃度影響較小，只具有統(tǒng)計(jì)意義。這修正了傳統(tǒng)觀點(diǎn)。
“過去對于長江口營養(yǎng)鹽保守性和通量收支的認(rèn)識(shí)，總是通過考察營養(yǎng)鹽濃度與鹽度的關(guān)系，或者通過箱式模型來描述，其中的問題在于缺乏對物理過程影響的詳細(xì)了解以及定量的計(jì)算。”李道季介紹。
課題組在長江口水域進(jìn)行了12個(gè)連續(xù)觀測站的定點(diǎn)季節(jié)性觀測研究，通過應(yīng)用新的研究方法，課題組得出了與傳統(tǒng)觀點(diǎn)不一樣的結(jié)論。研究表明，懸浮顆粒物濃度對長江口營養(yǎng)鹽影響不大。懸浮顆粒物濃度對長江口營養(yǎng)鹽影響較小與水體在長江口較短的滯留時(shí)間以及復(fù)雜的環(huán)流狀況有關(guān)。李道季表示：“長江口環(huán)流復(fù)雜是造成河口營養(yǎng)鹽成分分布不平衡的最主要原因。”（黃辛）
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