长江口及邻近海域富营养化状况及其生态效应
河口和沿岸海域的富营养化问题已成为困扰世界沿海国家的主要环境问题之一，也是当前海洋生态环境科学研究的热点。论文选择长江口及邻近海域为研究对象，基于1997-1999年和2002-2003年的现场调查资料，研究了长江口及其邻近海域营养盐的分布、运移规律及营养盐限制状况，并探讨了东海沿岸上升流对真光层营养盐的补充机制；利用长期序列资料，研究了长江口海域富营养化的演变过程及其长期生态效应；采用第二代河口和沿岸海域富营养化评价模式，对长江口及其邻近海域的富营养化现状进行了评价。得出主要结论如下：
(1)长江口及邻近海域的营养盐状况表现为“氮多、磷寡、硅变少”
受长江径流营养盐输入的影响，长江口及其邻近海域为终年营养盐高值区。长江冲淡水中的营养盐具有同时向南、北2个方向输送的特点，但其比例因季节而异。河口混合过程中营养盐的行为极为复杂，同一营养盐在不同季节、不同盐度区域的混合行为各不相同，既有生物因素、也有非生物因素影响其在长江口混合行为。提出了长江口及其邻近海域营养盐的季节变化模式一般主要受浮游植物的光合作用控制，而陆地径流营养盐输入只影响或平衡营养盐季节变化幅度的观点。
长江口及其邻近海域具有高的N/P比值，尤其是长江冲淡水区。因此，长江口邻近海域浮游植物生长可能受磷限制。指出长江水中无机氮浓度的快速增大和硅酸盐浓度的持续减小，已经导致长江口及其邻近海域Si/N比值发生质的变化。
(2)沿岸上升流是长江口及东海近岸海域真光层中营养盐的主要来源之一
对长江口及东海陆架海域化学水文学特征的分析表明，东海沿岸终年存在上升流，但上升流的区域面积和强度不同季节差异很大。从上升流的季节变化来看，以夏季最强，春季次之，秋季第三，冬季最弱。估算结果表明，夏季通过上升流进入近岸海域真光层的无机磷通量是20世纪90年代末长江年通量的2倍。因此提出了“沿岸上升流是长江口及东海近岸海域真光层中无机磷的主要补充机制，且上升流可改善长江口及东海近岸海域营养盐结构"的观点。
(3)营养盐输入压力的增大导致长江口及邻近海域富营养化症状的持续恶化
长江营养物质的输入已经造成长江口及其邻近海域严重的富营养化和生态系统的巨大变化。从20世纪60年代初到90年代末，长江水中溶解无机氮和溶解无机磷的浓度增大了5倍，而活性硅酸盐浓度则降低了2／3；相应地，长江口海域表层水中溶解无机氮浓度增大了1倍，而活性硅酸盐浓度则降低了1／2。作为对营养盐变化的生态响应，长江口海域叶绿素a浓度从20世纪80年代中期到21世纪初增大了3倍，同期长江口及其邻近海域赤潮事件发生频率则增大了几十倍。大型底栖动物种类数自20世纪80年代中期锐减，而总生物量的变化则呈现出“铃形”曲线，且以20世纪80年代中期为最大值。综合以上结果提出：20世纪80年代中期是长江口富营养化阶段上的一个节点，在此之前长江口处于中等以下富营养化程度，在此之后则处于高度富营养化状态。
(4)长江口及其邻近海域富营养化状况已经成为世界最严重的区域之一
改进了第2代河口和沿岸海域富营养化评价模式一ASSETS模式，并应用于长江口及其邻近海域富营养化状况的评价。结果表明，自20世纪60年代以来，长江口及其邻近海域富营养化状况逐步恶化，自60年代的“良”级逐步恶化为90年代以来的“劣”级。长江口及其邻近海域对营养盐的输入具有“中等敏感度”。人类活动产生的营养盐输入量在长江口海域营养盐组成中占有很高的比例；长江口及其邻近海域高频率的赤潮爆发、较高的叶绿素a浓度以及底层水低氧现象是富营养化症状的主要表现形式：随着长江流域人口的持续增长和经济的快速发展，预期长江口海域的营养盐输入压力将继续增大。因此，与营养盐有关的富营养化症状还将进一步恶化。
以上成果对于正确认识长江口及其邻近海域的富营养化现状及其历史演变过程，促进和提高我国对河口和沿岸海域富营养化问题的研究水平，保护和维持海洋生态平衡和生态健康等具有重要意义。
富营养化;长江口;营养盐;生态效应
中国海洋大学
博士
海洋化学
王修林
2006
中文
X321;P734.25
242
2007-08-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）