“近20年來(lái)，長(cháng)江口水體氮、磷含量增加3～5倍，使得長(cháng)江口及鄰近海域營(yíng)養鹽結構也發(fā)生改變，河口和近岸生態(tài)系統原有的生物種群結構發(fā)生變化，導致赤潮發(fā)生頻繁，生態(tài)系統衰退，生物多樣性減少，生物資源再生產(chǎn)和食物安全受到嚴重影響。”華東師范大學(xué)河口海岸學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室教授李道季憂(yōu)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(guò)程”進(jìn)行攻關(guān)。5年來(lái)，課題組在長(cháng)江口和黃河口水域共組織參與以及與其他在研項目聯(lián)合進(jìn)行了19次大大小小的現場(chǎng)觀(guān)測和實(shí)驗研究。近日，課題組結題成果揭示了三峽工程蓄水后長(cháng)江口的營(yíng)養鹽狀況，發(fā)現長(cháng)江口浮游生物群落結構已發(fā)生明顯變化，并且對懸浮顆粒物濃度與營(yíng)養鹽濃度關(guān)系的研究修正了傳統觀(guān)點(diǎn)。
揭示三峽蓄水后長(cháng)江口營(yíng)養鹽狀況
課題組對長(cháng)江口及鄰近海域的水體營(yíng)養鹽和沉積物進(jìn)行了深入研究，獲得了長(cháng)江三峽蓄水后首個(gè)夏季長(cháng)江口營(yíng)養鹽的主要擴散方向、擴散強度和范圍等資料，特別是通過(guò)對以磷為主的營(yíng)養鹽循環(huán)過(guò)程研究，揭示出長(cháng)江口營(yíng)養鹽的分布變化狀況。
隨后，為了弄清不同粒級各種形態(tài)的磷參與長(cháng)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)現在長(cháng)江向河口區輸送的顆粒態(tài)磷中，以難以參與生物循環(huán)利用的礦物中碎屑磷為主，其次為有機磷及非活性有機磷；長(cháng)江口及毗鄰海區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、鐵結合態(tài)磷、有機磷、自生磷灰石磷及非活性有機磷。其中，可交換態(tài)磷、鐵結合態(tài)磷、有機磷可以通過(guò)降解等過(guò)程被生物利用參與再循環(huán)。這豐富了人們對長(cháng)江河口不同形態(tài)磷的認識。
課題組在三峽截流蓄水后的第一時(shí)間，調查獲得長(cháng)江口及鄰近海域營(yíng)養鹽分布狀況及大量連續觀(guān)測數據。“因不可重復獲取而具歷史性，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(cháng)江口浮游生物群落結構變化明顯
近10年來(lái)，長(cháng)江口及毗鄰海域浮游生物群落結構已發(fā)生明顯變化。由于流域人類(lèi)活動(dòng)的影響，自2000年以來(lái)，該水域懸浮物和硅酸鹽濃度呈顯著(zhù)下降趨勢，無(wú)機氮的濃度在2003年以后也呈現出下降趨勢，富營(yíng)養化程度有所緩解，但氮磷比值高于警戒線(xiàn)。長(cháng)期的營(yíng)養鹽氮、磷、硅比值的失衡導致甲藻類(lèi)在浮游植物群落中所占比例大增，硅藻比例下降，甲藻類(lèi)赤潮頻繁發(fā)生，這是長(cháng)江河口生態(tài)系統發(fā)生惡化的強烈信號。
李道季認為，“全球氣候變暖和人類(lèi)活動(dòng)導致的營(yíng)養鹽結構改變，是長(cháng)江口及鄰近海域浮游生物群落結構變化的主要原因，而維持其群落結構的穩定性，控制輸入營(yíng)養鹽比例比控制流域營(yíng)養鹽輸入量更為重要。”
課題組還通過(guò)在長(cháng)江口水域現場(chǎng)模擬培養實(shí)驗研究，發(fā)現在磷濃度為1～2微摩爾/升之間，浮游植物的生長(cháng)速度最快，其最佳氮磷比為20到30之間。
在光照較強的情況下，微型和微微型浮游生物生長(cháng)過(guò)程不受光照限制，對碳生物量貢獻率最大，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對微型和微微型浮游植物的生理生態(tài)過(guò)程研究，具有開(kāi)創(chuàng )性。研究結果也為今后國家制定近岸河口環(huán)境磷的水質(zhì)標準提供了參考。
修正懸浮顆粒物與營(yíng)養鹽濃度關(guān)系的傳統觀(guān)點(diǎn)
以往的研究認為，長(cháng)江口懸浮顆粒物濃度與營(yíng)養鹽之間存在著(zhù)顯著(zhù)的吸附—解吸和吸收—釋放的相互作用，營(yíng)養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(cháng)江口懸浮顆粒物濃度變化及其綜合影響，發(fā)現懸浮顆粒物濃度對營(yíng)養鹽濃度影響較小，只具有統計意義。這修正了傳統觀(guān)點(diǎn)。
“過(guò)去對于長(cháng)江口營(yíng)養鹽保守性和通量收支的認識，總是通過(guò)考察營(yíng)養鹽濃度與鹽度的關(guān)系，或者通過(guò)箱式模型來(lái)描述，其中的問(wèn)題在于缺乏對物理過(guò)程影響的詳細了解以及定量的計算。”李道季介紹。
課題組在長(cháng)江口水域進(jìn)行了12個(gè)連續觀(guān)測站的定點(diǎn)季節性觀(guān)測研究，通過(guò)應用新的研究方法，課題組得出了與傳統觀(guān)點(diǎn)不一樣的結論。研究表明，懸浮顆粒物濃度對長(cháng)江口營(yíng)養鹽影響不大。懸浮顆粒物濃度對長(cháng)江口營(yíng)養鹽影響較小與水體在長(cháng)江口較短的滯留時(shí)間以及復雜的環(huán)流狀況有關(guān)。李道季表示：“長(cháng)江口環(huán)流復雜是造成河口營(yíng)養鹽成分分布不平衡的最主要原因。”（黃辛）
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