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最大浑浊带是河口地区特有的环境现象之一,各种生源要素在其中可能发生特殊的分布、迁移和转化。多年来有关珠江口最大浑浊带的研究主要以动力机制为主,其生物地球化学过程的研究较少。本文研究了珠江口最大浑浊带活动区的生源要素分布特征及其浮游生物生态效应,旨在为水环境保护、渔业资源保护提供科学依据。
为了摸清珠江口不同季节最大浑浊带的分布情况,评价生源要素的分布规律及其关键影响因素,于2011年1月及2011年8月在珠江口布设了16个采样站位,采集不同层次水样,进行悬浮物及C、N、P、Si等生源要素的分析。为了探讨最大浑浊带浮游生物生态效应,我们还同时进行了浮游动植物的采样分析。
不同季节的调查结果表明,冬季最大浑浊带分布较广且强度较高,从蕉门的口门区一直到唐家湾附近都是其活动范围。夏季最大浑浊带范围较小且强度较弱,活动范围仅在蕉门的口门区附近。冬季期间,珠江口盛行东北季风,强烈的风应力作用引起海水剧烈混合,底部泥沙再悬浮通量增强,从而为大范围和高强度最大浑浊带的形成提供了动力条件;夏季期间,由于风应力作用降低,泥沙再悬浮强度减弱,而重力净环流和潮汐作用引起的泥沙富集是维持最大浑浊带的主要机制,浑浊带的强度和范围因此减弱。同时,由于2011年夏季珠江流域出现严重的干旱,导致径流量大幅下降,泥沙通量随之减少,造成2011年夏季最大浑浊带的强度远低于往年同期的水平。
珠江口最大浑浊带活动区C、N、P、Si等生源要素的分布呈现明显的时空变化特征,不同要素及不同形态之间亦呈现出差异性。由于冬季浑浊带范围广,强度高,因此最大浑浊带对生源要素分布的影响主要体现在冬季。研究表明,冬季最大浑浊带对溶解态有机碳(DOC)、亚硝酸盐(NO2-)、铵盐(NH4+)、活性磷酸盐(PO43-)、颗粒态有机碳(POC)、颗粒态有机氮(PON)、颗粒态无机磷(PIP)和颗粒态有机磷(POP)等要素有重要影响,主要体现在以下几个方面:(1)最大浑浊带中DOC显示出明显的迁移行为,且悬浮颗粒物含量(TSS)越高迁移程度也越高;(2)最大浑浊带核心位置的NO2-和NH4+的从表层到底层的变化幅度极大,并且显著偏离理论稀释线;(3)最大浑浊带中PO43-浓度保持在一个恒定的小范围之内,而非浑浊带中的PO43-浓度变化范围则较大,这与磷酸盐在河口的缓冲机制有关;(4)悬浮物浓度与POC、PON、PIP和POP等颗粒态物质显著相关,表明了最大浑浊带通过悬浮物的控制作用对颗粒态物质的分布产生重要影响。
冬季,悬浮物是影响浮游植物生长的重要因素,最大浑浊带区域内浮游植物密度相对较低,这是由于悬浮物含量高,水体真光层变浅,尽管营养盐丰富,但由于缺乏充足的光照还是限制了浮游植物的生长。夏季受极端干旱的影响,导致径流量锐减,因而泥沙通量减少,悬浮物含量降低,光限制作用有限,不足以影响浮游植物的生长。因此,在光线、温度以及营养盐都合适的情况下,浮游植物便得以较充分的生长。
冬季,浮游动物密度出现两个高值区,其中一个高值区位于深圳沿岸附近,同时也是浮游植物高值区所在位置,另一个高值区位于浑浊带核心位置附近。由于这两个区域中均有大量浮游植物碎屑可供浮游动物食用,这意味着食物来源是冬季珠江口浮游动物呈现斑块聚集的主要原因,同时亦表明最大浑浊带对浮游动物生长及分布的重要性。夏季浮游动物主要集中在虎门附近以及最大浑浊带区域内,表现出与冬季相似的捕食性聚集行为。