雙臺(tái)子河口水體有機(jī)碳分布特征研究?

于文濤， 鄒 立,2??， 文 梅， 張亞昆

(中國海洋大學(xué) 1. 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院； 2. 海洋環(huán)境與生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 山東 青島 266100)

?

雙臺(tái)子河口水體有機(jī)碳分布特征研究?

于文濤1， 鄒 立1,2??， 文 梅1， 張亞昆1

(中國海洋大學(xué) 1. 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院； 2. 海洋環(huán)境與生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 山東 青島 266100)

于2011年5月和8月通過研究雙臺(tái)子河口水體溶解有機(jī)碳(DOC)、顆粒有機(jī)碳(POC)和化學(xué)耗氧量(COD)的分布特征，闡述雙臺(tái)子河口水體有機(jī)碳的河口過程及其影響因素，并探討總有機(jī)碳(TOC)和COD表征河口有機(jī)污染的區(qū)域性和季節(jié)性特征。研究表明：2011年5月雙臺(tái)子河口DOC、POC和COD含量范圍分別為4.04～5.06 mg/L(平均4.60 mg/L)、2.93～10.85 mg/L(平均7.01 mg/L)和5.65～14.07 mg/L(平均9.04 mg/L)；8月分別為10.87～46.04 mg/L(平均26.75 mg/L)、0.88～17.27 mg/L(平均4.16 mg/L)和2.42～67.62 mg/L(平均17.85 mg/L)。DOC、POC和COD的含量由河到海總體呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢，雙臺(tái)子河口不同區(qū)段DOC、POC和COD的時(shí)空分布，及其主要和次要影響因素具有一定的差別。有機(jī)碳來源和海水的稀釋作用是影響雙臺(tái)子河口有機(jī)碳分布的主要因素，現(xiàn)場生物生產(chǎn)和懸浮顆粒物影響較小。雙臺(tái)子河口水體中TOC和COD呈現(xiàn)線性不顯著正相關(guān)關(guān)系，二者關(guān)系的季節(jié)差異顯著。

雙臺(tái)子河口；溶解有機(jī)碳；顆粒有機(jī)碳；化學(xué)耗氧量

河流連接著陸地和海洋兩大活動(dòng)碳庫，是全球碳循環(huán)的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，河流每年向海輸入約1Gt碳，其中有機(jī)碳和無機(jī)碳分別占40%和60%[1]。河口有機(jī)碳的來源復(fù)雜，包括天然陸源有機(jī)物、人為排放的有機(jī)物以及河口生物產(chǎn)生的有機(jī)物等[2]。作為陸地和海洋生態(tài)系統(tǒng)的交匯處，河口水動(dòng)力條件和鹽度變化大，水體存留時(shí)間較短，溶解態(tài)物質(zhì)周轉(zhuǎn)率快，生物地球化學(xué)過程復(fù)雜而劇烈，是研究有機(jī)碳源和循環(huán)最復(fù)雜的水域[3]。

有機(jī)碳在不同海域的含量有所差別，并且受近岸陸源輸入的影響。一般說來，由于海水稀釋作用占優(yōu)勢，河口淡咸水混合過程中有機(jī)碳含量和鹽度呈良好的線性關(guān)系，分布呈現(xiàn)近岸高、遠(yuǎn)岸低的趨勢。鑒于人類活動(dòng)對近海，尤其是河口水域環(huán)境的深刻影響，有機(jī)碳含量高低成為評估近岸和河口水域有機(jī)污染狀況的首要指標(biāo)。雙臺(tái)子河主干水系為遼河水系，河口地處遼東灣北部，流經(jīng)河口濕地。近年來人為活動(dòng)加劇了雙臺(tái)子河口濕地面積的破碎[4]，退化的濕地系統(tǒng)進(jìn)一步加劇了污染現(xiàn)象，比如雙臺(tái)子河口鎘污染普遍的狀況可能與區(qū)域翅堿蓬退化相關(guān)[5]。另外，遼河油田開發(fā)和區(qū)域經(jīng)濟(jì)建設(shè)在帶動(dòng)周邊工業(yè)迅猛發(fā)展的同時(shí)，也帶來了一定的環(huán)境污染，研究表明，雙臺(tái)子河河水已經(jīng)受到不同程度的石油烴污染，且最高值出現(xiàn)在遼河油田采油區(qū)和下游附近[6-7]。同時(shí)，遼東灣海域海水中有機(jī)碳高值區(qū)一般位于近岸海域[8]，與雙臺(tái)子河排放入海污染物增加直接相關(guān)。中國海洋環(huán)境質(zhì)量公報(bào)中指出，2002年雙臺(tái)子河化學(xué)需氧量和石油類入海通量分別為1 048和10 t，到2011年分別陸續(xù)增長到88 882和101 t[9]，幾乎以幾何級數(shù)遞增。

鑒于雙臺(tái)子河口流域經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的快速開發(fā)在遼寧中西部區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)地位日益顯著，本文從關(guān)注入海有機(jī)污染物狀況的角度，研究雙臺(tái)子河口及其鄰近海域水體有機(jī)碳的分布特征，認(rèn)識(shí)該區(qū)域水環(huán)境的有機(jī)污染狀況，探討總有機(jī)碳和化學(xué)需氧量表征水體有機(jī)碳含量的區(qū)域性特征，為雙臺(tái)子河口環(huán)境質(zhì)量管理和控制提供基礎(chǔ)依據(jù)。

1 調(diào)查區(qū)域和實(shí)驗(yàn)方法

1.1 站位設(shè)置和樣品采集

現(xiàn)場調(diào)查進(jìn)行于2011年5和8月，調(diào)查區(qū)域和站位設(shè)置如圖1所示。從雙臺(tái)子河下游的葫蘆橋頭開始，經(jīng)蓋州灘，向遼東灣北部輻射，鹽度變化從接近于0～30左右。水深小于5 m時(shí)，取表層水樣；水深大于5 m時(shí)，取表、底層水樣。以有機(jī)玻璃采水器采集水樣，低溫避光保存，當(dāng)天至臨時(shí)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行預(yù)處理。以多參數(shù)水質(zhì)儀(Multi 3500i)同步監(jiān)測鹽度。

水樣100 mL經(jīng)Whatman GF/F(450 ℃，4 h)過濾后，濾液用于溶解有機(jī)碳(DOC)分析，低溫避光保存，盡快實(shí)驗(yàn)室分析；濾膜用于顆粒有機(jī)碳(POC)分析，冷凍避光保存，直到實(shí)驗(yàn)室分析。化學(xué)需氧量(COD)采樣方法參照《海洋調(diào)查規(guī)范》(GB/T12763.2-2007)；水樣加飽和氯化汞溶液固定，避光冷藏保存，至臨時(shí)實(shí)驗(yàn)室當(dāng)天分析完成。葉綠素a和懸浮物分別參照《海洋調(diào)查規(guī)范》(GB/T12763.6-2007)和(GB/T12763.4-2007)進(jìn)行，水樣采集后盡快過濾，避光冷藏至實(shí)驗(yàn)室。

圖1 雙臺(tái)子河口及其鄰近海域研究區(qū)域示意圖

1.2 分析方法

DOC使用總有機(jī)碳分析儀(日本島津公司TOC-VCPN)測定。水樣經(jīng)程序酸化(2 mol/L鹽酸)去除無機(jī)碳后，注入高溫燃燒(680 ℃)管中，測定DOC。方法檢出限為4 μg/L，儀器測定量程0.1～30 mg，多次測量偏差≤1.0%。

POC濾膜以濃鹽酸蒸氣熏蒸，充分去除無機(jī)碳后，低溫(45 ℃)烘干后，以元素分析儀(PE 2400II)測定，分析準(zhǔn)確度≤0.3%，測定相對標(biāo)準(zhǔn)偏差<2.0%。

總有機(jī)碳(TOC)為DOC與POC的加和。COD以重鉻酸鹽法(GB 11914-89)(鹽度<5)和堿性高錳酸鉀法分析(GB 17378.4-2007)(鹽度>5)。

葉綠素a用熒光分光光度法測定。濾膜用丙酮提取后用熒光光度計(jì)(日立F4600)測定，參照GB/T 12763.6-2007。

懸浮物用重量法測定，參照GB17378.4-1998。

2 結(jié)果與討論

2.1 雙臺(tái)子河口有機(jī)碳的分布特征

2.1.1 雙臺(tái)子河口DOC的分布特征 2011年5月雙臺(tái)子河口DOC分布狀況如圖2所示，其含量范圍為4.04～5.06 mg/L，平均值為4.60 mg/L；較大值出現(xiàn)在繞陽河匯入水域附近，較小值出現(xiàn)在河口口門附近；調(diào)查水域的河流上段DOC含量較高，向下游逐漸降低。2011年8月調(diào)查區(qū)域包括河道下游的干流和河道外的遼東灣北部海域，8月雙臺(tái)子河口DOC含量范圍為10.87～46.04 mg/L，平均值為26.75 mg/L；其含量約高于5月1～9倍。8月份DOC的含量從河流上游向鄰近海域呈現(xiàn)降低的趨勢。小道子河等支流物質(zhì)輸入和二界溝鎮(zhèn)生活污水的排放，可能導(dǎo)致該區(qū)域DOC含量明顯升高。8月DOC表、底層的含量范圍相當(dāng)，分布相對均勻；平均值亦相當(dāng)，為26.63和26.98 mg/L。

2.1.2 雙臺(tái)子河口POC的分布特征 2011年5月雙臺(tái)子河口POC分布狀況如圖3所示，其含量范圍為2.93～10.85 mg/L，平均值為7.01 mg/L；最大值出現(xiàn)在繞陽河和小道子河匯入水域附近，最小值出現(xiàn)在調(diào)查水域上端河道彎曲處。從其分布特征來看，繞陽河和小道子河帶來顯著POC匯入。2011年8月雙臺(tái)子河口POC含量范圍為0.88～17.27 mg/L，平均值為4.16 mg/L；最大值出現(xiàn)在河流上端河道彎曲處，最小值出現(xiàn)在鄰近海域離岸處；其變化范圍高于5月，平均值則低于5月。由河到海，POC含量明顯降低，在二界溝附近海域較高，可能與二界溝鎮(zhèn)較活躍的人為活動(dòng)有關(guān)。其中表層POC為0.88～9.52 mg/L，平均值為2.95 mg/L，底層POC為1.84～17.27 mg/L，平均值為6.14 mg/L。與DOC表、底層含量相近不同，底層POC含量約是表層的2倍。

2.1.3 雙臺(tái)子河口TOC的變化特征 TOC為DOC與POC之和。2011年5月雙臺(tái)子河口TOC分布如圖4所示，其含量范圍為7.99～15.32 mg/L，平均值為11.61 mg/L，其中POC對TOC的貢獻(xiàn)為63.35%。由于調(diào)查水域DOC分布差異較小， TOC分布特征與POC相似。TOC較大值位于繞陽河匯入前河道上端和小道子河匯入水域附近，較小值出現(xiàn)在河口口門附近，整體由上游向下游逐漸降低。2011年8月雙臺(tái)子河口TOC的含量范圍為12.14～59.41 mg/L，平均值為31.07 mg/L。DOC對TOC的貢獻(xiàn)高達(dá)86.10%，即TOC主要由DOC貢獻(xiàn)，從河流上游向鄰近海域逐漸降低，并且以蓋州灘為界，河道水體TOC含量明顯高于海域水體。

圖2 2011年5和8月雙臺(tái)子河口DOC含量分布

圖3 2011年5和8月雙臺(tái)子河口POC含量分布

圖4 2011年5和8月雙臺(tái)子河口水體TOC含量分布

2.2 雙臺(tái)子河口COD的分布特征

雙臺(tái)子河口COD結(jié)果如圖5所示。2011年5月雙臺(tái)子河下游干流COD含量范圍為5.65～14.07 mg/L，平均值為9.04 mg/L。8月調(diào)查區(qū)域表、底層COD含量基本接近一致，河道下游干流COD的含量范圍為33.48～67.62 mg/L，平均值為49.16 mg/L；河道外COD的含量范圍為2.41～4.82 mg/L，平均值為3.66 mg/L。2次調(diào)查的COD最大值均出現(xiàn)在繞陽河匯入雙臺(tái)子河附近，并且總體變化規(guī)律與TOC相似，自河道向海區(qū)逐漸降低，8月COD含量顯著高于5月。

圖5 2011年5和8月雙臺(tái)子河口水體COD分布

2.3 雙臺(tái)子河口有機(jī)碳含量水平

中國主要河口DOC、POC、TOC和COD含量如表1所示。與國內(nèi)主要河口相比，雙臺(tái)子河口有機(jī)碳含量較高。其中2011年8月DOC含量較高，在河口外的近岸區(qū)域高達(dá)10 mg/L；POC含量在口門內(nèi)河道區(qū)域較高；TOC(除松花江和海河)和COD(除遼河)結(jié)果均明顯高于國內(nèi)其他河流水體。

雙臺(tái)子河口較高含量的DOC和POC預(yù)示著較大的入海有機(jī)物輸送量，在一定條件下，可能導(dǎo)致河口外的低氧現(xiàn)象。

表1 中國主要河口DOC、POC、TOC和COD含量

2.4 河口的混合稀釋作用

一般說來，海水稀釋作用導(dǎo)致河口淡咸水混合過程中有機(jī)碳含量和鹽度呈良好的線性關(guān)系，但是不同河口之間的時(shí)空差異較大。2011年5月雙臺(tái)子河口鹽度變化范圍是0.68～20.58，由河向海呈逐漸增大的趨勢。8月鹽度變化范圍是0.20～28.70，河道內(nèi)鹽度較低，變化特征與5月相同；鄰近海域鹽度較河道明顯偏高。以鹽度作為河口混合保守因素的參照指標(biāo)，2011年5月和8月雙臺(tái)子河口DOC含量與鹽度關(guān)系如圖6a所示，不同鹽度區(qū)段DOC的變化差異顯著。2011年5月DOC從河到海變化較小。2011年8月DOC從河到海變化明顯分為兩段，鹽度小于5.0時(shí)，DOC隨鹽度增大而升高，鹽度大于5.0時(shí)，DOC隨鹽度增大而降低。8月在低鹽度(S<5)時(shí)，DOC含量雖然總體表現(xiàn)為隨著鹽度的增加而增大，但是大部分點(diǎn)分散在鹽度低于1的區(qū)域，表明這一區(qū)段幾乎不隨潮流漲落的稀釋作用影響，分散分布的點(diǎn)表明匯入雙臺(tái)子河下游干流的有機(jī)碳含量存在較大差異，DOC的高低主要源自周邊支流和排水口的匯入和現(xiàn)場POC向DOC的轉(zhuǎn)化。繞陽河匯入雙臺(tái)子河附近水域的DOC含量高于其他水域均值18%。2011年8月DOC含量在中等和高鹽度時(shí)(S>5)總體呈現(xiàn)隨鹽度增加而降低的趨勢(r=-0.49,n=26,p<0.05)，表明海水的稀釋混合作用是DOC含量分布不可忽視的因素。

以鹽度作為河口混合的參照指標(biāo)，雙臺(tái)子河口POC含量與鹽度的關(guān)系如圖6b所示。2011年5月POC總體隨鹽度變化較小，但是當(dāng)鹽度小于5.0時(shí)POC呈現(xiàn)隨鹽度增大而減小，當(dāng)鹽度大于5.0時(shí)POC隨鹽度的增大而增大的趨勢。2011年8月POC與鹽度的關(guān)系分為兩段，與DOC不同的是，鹽度小于5.0時(shí)，POC隨鹽度的增大而減小，鹽度大于5.0時(shí)，POC卻隨鹽度的增大變化很小。雙臺(tái)子河口有機(jī)碳與鹽度的線性相關(guān)分析結(jié)果顯示，在鹽度大于5的區(qū)段內(nèi)，DOC與鹽度呈現(xiàn)較好的負(fù)相關(guān)關(guān)系，說明此區(qū)段海水的稀釋作用對DOC的分布起主要作用。同時(shí)，有機(jī)碳的來源輸入亦為主要因素，在繞陽河匯入?yún)^(qū)段和二界溝近岸區(qū)域，繞陽河輸入和二界溝鎮(zhèn)的人為活動(dòng)影響導(dǎo)致該區(qū)段有機(jī)碳含量較高。鹽度大于5的水域，尤其在2011年5月POC與鹽度呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，推測POC的海水稀釋作用弱化，DOC和POC的轉(zhuǎn)化、生物生產(chǎn)活動(dòng)，以及懸浮顆粒物的絮凝沉降等可能更為重要。生物生產(chǎn)活動(dòng)和懸浮顆粒物的絮凝與有機(jī)碳含量的關(guān)系將分別在2.5和2.6中討論。

圖6 2011年5月和8月雙臺(tái)子河口溶解有機(jī)碳(DOC)和顆粒有機(jī)碳(POC)與鹽度(S)的關(guān)系

2.5 河口現(xiàn)場初級生產(chǎn)的影響

葉綠素a是浮游植物進(jìn)行光合作用的主要色素，表征海洋初級生產(chǎn)者浮游植物的生物量和生產(chǎn)能力。水體中POC與葉綠素a較好的相關(guān)性通常預(yù)示現(xiàn)場生產(chǎn)是區(qū)域顆粒有機(jī)碳的重要來源[15]。同時(shí)浮游植物在生長期間，其代謝有機(jī)物質(zhì)可占到光合作用產(chǎn)物的30%～40%[34]，光合作用產(chǎn)物中的很大一部分轉(zhuǎn)化為DOC釋放到水體中。這意味著較高的浮游植物生產(chǎn)同時(shí)向水體中運(yùn)送可觀的DOC和碎屑POC。2011年5月雙臺(tái)子河口葉綠素a含量范圍為2.13～65.21 μg/L，由河入海方向逐漸降低。8月葉綠素a含量范圍為27.54～65.72 μg/L，最小值位于研究區(qū)域河道上游，最大值位于小道子河匯入水域附近。雙臺(tái)子河口DOC和POC與葉綠素a的關(guān)系如圖7所示。2011年5月DOC的變化幾乎與葉綠素a無關(guān)，8月DOC與葉綠素a呈不顯著的正相關(guān)關(guān)系，2011年5月和8月水體POC與葉綠素a相關(guān)性均不顯著。

2011年8月DOC與葉綠素a含量之間的關(guān)系顯示，現(xiàn)場浮游植物生產(chǎn)向水體中輸送了可觀的DOC；同時(shí)高葉綠素a含量說明該時(shí)間存在水華現(xiàn)象，但是POC含量與葉素a含量之間不存在顯著的正相關(guān)關(guān)系。推測該時(shí)間正值研究區(qū)域的浮游植物水華發(fā)生的后期，此時(shí)水體中浮游植物正由增殖向衰退轉(zhuǎn)變，所以沒有凈的生物來源有機(jī)碳的積累，POC不增加，但是向水體中釋放出較高含量的DOC，并且浮游植物生物量越高，釋放出的DOC越多。

2011年5月POC與葉綠素a呈現(xiàn)不顯著正相關(guān)關(guān)系，推測現(xiàn)場初級生產(chǎn)對POC具有一定的貢獻(xiàn)。DOC與葉綠素a無相關(guān)性的分析結(jié)果可以推測，現(xiàn)場初級生產(chǎn)不是DOC的主要來源，陸源物質(zhì)，包括人為活動(dòng)產(chǎn)物的排放，可能起到更大的作用。

圖7 2011年雙臺(tái)子河口溶解有機(jī)碳(DOC)和顆粒有機(jī)碳(POC)含量與葉綠素a的關(guān)系

2.6 懸浮顆粒物的吸附解吸作用

2011年5月雙臺(tái)子河口水體中懸浮物的含量范圍為130.00～1 331.00 mg/L，總體上呈現(xiàn)由河向海逐漸增大的趨勢。8月懸浮物的含量范圍為125.00～770.00 mg/L，最大值出現(xiàn)在上游河道彎曲處，最小值位于河口口門附近，這與POC含量的分布規(guī)律較為一致。雙臺(tái)子河口DOC和POC與TSS的關(guān)系如圖8所示。POC隨TSS的增加而增大，但是二者沒有顯著的相關(guān)性，意味著懸浮物對顆粒有機(jī)碳的分布影響較小。而2011年5月DOC與TSS無相關(guān)性。2011年8月DOC則隨TSS的增大而降低，可能存在該時(shí)節(jié)TSS對DOC的吸附作用，使DOC由溶解狀態(tài)吸附于顆粒物而遷出水體，盡管這一遷出過程并不顯著。

圖8 2011年雙臺(tái)子河口溶解有機(jī)碳(DOC)和顆粒有機(jī)碳(POC)與懸浮顆粒物(TSS)的關(guān)系

2.7 TOC和COD表征有機(jī)污染的差異分析

TOC和COD均是指征水體有機(jī)物含量、評價(jià)水質(zhì)有機(jī)物污染程度的指標(biāo)。由于TOC更能全面地指征有機(jī)物含量，其有逐漸取代COD表征水體環(huán)境有機(jī)污染問題的趨勢。如美國以TOC指征水中有機(jī)物含量，日本在1970年代初期將TOC列入日本外年工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS，K0102)。鑒于TOC和COD的涵義和檢測內(nèi)容的交叉性，以及COD在早期海洋水環(huán)境中的指征作用，有學(xué)者試圖尋求TOC和COD的相關(guān)關(guān)系和轉(zhuǎn)換關(guān)系，以期完成資料的延續(xù)和完善。如表2所示，大部分特定區(qū)域特定季節(jié)COD與TOC之間具有較好的相關(guān)關(guān)系，既包括海水水系，如遼河河口區(qū)[31]和深圳灣[26]，也包括淡水水系，如松花江、遼河、鴨綠江和圖們江[28,35]。也有研究表明COD與TOC的相關(guān)性不顯著[36]。

以雙臺(tái)子河口2011年5和8月的TOC和COD監(jiān)測結(jié)果為基礎(chǔ)，對二者進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果如下：2011年5月，COD=5.53+0.30×TOC(r=0.351，n=12)；2011年8月，CODCr=30.05+0.40×TOC(r=0.224，n=13)，CODMn=2.82+0.03×TOC(r=0.439，n=32)。兩次調(diào)查的COD與TOC均呈正相關(guān)，相關(guān)關(guān)系不顯著。二者的不顯著相關(guān)結(jié)果體現(xiàn)了COD和TOC指征水體有機(jī)物含量存在較大的差異。

COD以重鉻酸鉀或高錳酸鉀為氧化劑，其測定結(jié)果中同時(shí)包含有機(jī)污染物和無機(jī)還原性物質(zhì)，并受到無機(jī)還原性物質(zhì)含量、氧化率和催化劑等因素的影響；如果實(shí)驗(yàn)時(shí)間較長，會(huì)帶來汞污染等問題。總有機(jī)碳(TOC)是以碳含量表示水體中有機(jī)物質(zhì)總量的綜合指標(biāo)，包括溶解有機(jī)碳(DOC)和顆粒有機(jī)碳(POC)。所有含碳物質(zhì)，包括苯、吡啶等不易被氧化劑氧化的芳香族有機(jī)物均能反映在TOC指標(biāo)值中。而這些難被氧化有機(jī)物，不能或者不能完全被重鉻酸鉀或高錳酸鉀氧化，而不能反映在COD結(jié)果中。這可能是導(dǎo)致雙臺(tái)子河口TOC與COD相關(guān)關(guān)系不顯著的主要原因，并推測該調(diào)查區(qū)域難于降解的有機(jī)物含量較高。

有機(jī)物組成的時(shí)空變化，使得COD與TOC的相關(guān)關(guān)系具有一定的時(shí)空特征，這是諸多學(xué)者試圖建立流域COD與TOC關(guān)系的主要依據(jù)，也是各流域COD與TOC存在差異的原因。雙臺(tái)子河口COD與TOC的不顯著相關(guān)和較大的時(shí)空差異，表明COD表征水體有機(jī)物存在不足。而且二者原理和分析方法的不同，使得在研究水域無法進(jìn)行2種參數(shù)的換算。考慮TOC和COD指標(biāo)的應(yīng)用過程，建議在一定時(shí)間內(nèi)TOC與COD并用，同時(shí)做好TOC取代COD的準(zhǔn)備和銜接工作，以更好的監(jiān)控河流有機(jī)污染狀況。

表2 不同區(qū)域的COD和TOC相關(guān)分析結(jié)果

3 結(jié)語

雙臺(tái)子河口現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果表明，2011年5月水體中DOC、POC和COD的含量范圍分別為4.04～5.06、2.93～10.85和5.65～14.07 mg/L，平均值分別為4.60、7.01和9.04 mg/L；2011年8月份水體中DOC、POC和COD的含量范圍分別為10.87～46.04、0.88～17.27和2.42～67.62 mg/L，平均值分別為26.75、4.16和17.85 mg/L。雙臺(tái)子河口有機(jī)碳整體呈現(xiàn)由河向海逐漸降低的趨勢。

有機(jī)碳的河口過程受多種因素影響，使之呈現(xiàn)時(shí)空變化相對復(fù)雜的情形，并且不同季節(jié)不同區(qū)段各有特點(diǎn)。來源作為控制河口有機(jī)碳分布的主要因素，有機(jī)碳含量較高的支流匯入和人文活動(dòng)密集區(qū)域，始終使相對應(yīng)雙臺(tái)子河下游干流和河口處呈現(xiàn)較高的有機(jī)碳含量。有機(jī)碳分布其次受到海水的稀釋作用影響，以2011年8月雙臺(tái)子河口POC和DOC較為顯著。懸浮物的吸附解析和現(xiàn)場的初級生產(chǎn)對區(qū)域有機(jī)碳影響不顯著，除了2011年8月雙臺(tái)子河口外呈現(xiàn)的水華事件對區(qū)域DOC影響顯著之外。生物行為在極端狀況下(例如水華)的影響相對顯著。

雙臺(tái)子河口TOC和COD的線性不顯著相關(guān)關(guān)系表明，原理和分析方法不同導(dǎo)致二者表征水體有機(jī)物含量存在較大的時(shí)空差異；嚴(yán)格說來，TOC表征有機(jī)物含量更準(zhǔn)確；并且雙臺(tái)子河口水體中難降解有機(jī)物含量較高。

[1] Ludwig W, Probst J L, Kempe S. Predicting the oceanic input of organic carbon by continental erosion [J]. Global Biogeochemistry Cycle, 1996, 10(1): 23-41.

[2] Eatherall A, Naden P S, Cooper D M. Simulating carbon flux to the estuary: The first step [J]. Science of the Environment, 1998, 210: 519-533.

[3] Harvey H R, Mannino A. The chemical composition and cycling of particulate and acromolecular dissolved organic matter in temperate estuaries as revealed by molecular organic tracers [J]. Organic Geochemistry, 2001, 32: 527-542.

[4] 王永潔, 鄭冬梅, 羅金明. 雙臺(tái)子河口濕地生態(tài)系統(tǒng)變化過程及其影響分析 [J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué), 2011, 39(21): 12954-12956.

[5] 孫書涵, 王冬艷, 胡克， 等. 雙臺(tái)子河口區(qū)水中重金屬污染評價(jià)及其生態(tài)效應(yīng)分析 [J]. 世界地質(zhì), 2007, 1(26): 75-79.

[6] 羅先香, 張秋艷, 楊建強(qiáng), 等. 雙臺(tái)子河口濕地環(huán)境石油烴污染特征分析 [J]. 環(huán)境科學(xué)研究, 2010, 23(4): 437-444.

[7] 宛立, 田繼輝, 馬志強(qiáng)， 等. 遼東灣北部海域表層水體夏季油類的污染狀況 [J]. 水產(chǎn)科學(xué), 2007, 26(9): 515-517.

[8] 馬士德, 謝肖勃, 朱素蘭. 遼東灣海域海水DOC, POC及間隙水中的DOC分布特征 [J]. 海洋科學(xué), 1995, 6: 46-49.

[9] 中國國家海洋局， 2011年中國海洋環(huán)境質(zhì)量公報(bào) [R]. 北京: 國家海洋局， 2012.

[10] Grasshoff K, Kremling K, Ehrhardt M. Methods of seawater analysis. Third, completely revised and extended edition [J]. Wiley-VCH, Weinheim, 1999, 77(89): 160.

[11] Rabalais N N, Diaz R J, Levin L A, et al. Dynamics and distribution of natural and human-caused hypoxia [J]. Biogeosciences, 2010, 7(2)： 585-619.

[12] Li D J, Zhang J, Huang D J, et al. Oxygen depletion off the Changjiang (Yangtze River) Estuary [J]. Science in China Series D Earth Sciences, 2002, 45: 1137-1146.

[13] 張瑩瑩, 張經(jīng), 吳瑩， 等. 長江口溶解氧的分布特征及影響因素研究 [J]. 環(huán)境科學(xué), 2007, 28(8): 1649-1654.

[14] 王江濤, 于志剛, 張經(jīng). 鴨綠江口溶解有機(jī)碳的研究 [J]. 青島海洋大學(xué)學(xué)報(bào), 1998, 28(3): 473.

[15] 林晶. 長江口及其毗鄰海區(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)河口海岸科學(xué)研究院， 2007.

[16] 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源 [J]. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2012, 32(14): 4403-4412.

[17] 張龍軍, 夏斌, 桂祖勝， 等. 2005年夏季環(huán)渤海16條主要入海河流的污染狀況 [J]. 環(huán)境科學(xué), 2007, 18(5): 674-682.

[18] 胡邦琦, 李國剛, 布如源, 等. 黃河三角洲北部懸浮體和顆粒有機(jī)碳的分布與影響因素 [J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2012, 32(6): 1069-1074.

[19] 劉冬梅, 張龍軍. 黃河干流有機(jī)碳的時(shí)空分布特征 [J]. 中國海洋大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2010, 40(12): 105-110.

[20] 鄒建軍. 長江口鄰近海域缺氧區(qū)營養(yǎng)鹽及痕量金屬的生物地球化學(xué)過程研究 [D]. 北京： 中國科學(xué)院研究生院(海洋研究所)， 2008.

[21] 李磊, 王云龍, 蔣玫， 等. 春、夏季長江口鄰近海域COD分布特征、影響因素及對富營養(yǎng)化的貢獻(xiàn) [J]. 海洋通報(bào), 2012, 31(3): 329-335.

[22] 蔡艷雅, 韓舞鷹. 珠江口有機(jī)碳的研究 [J]. 海洋環(huán)境科學(xué), 1990, 9(2): 8-13.

[23] 林衛(wèi)強(qiáng), 李適宇. 珠江口水域化學(xué)耗氧量、溶解氧、無機(jī)磷與有機(jī)磷的三維水質(zhì)數(shù)學(xué)模擬 [J]. 海洋學(xué)報(bào), 2003, 25(3): 129-137.

[24] 魏鵬, 黃良民, 馮佳和， 等. 珠江口廣州海域 COD與DO的分布特征及影響因素 [J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào), 2009, 18(5): 1631-1637.

[25] 江志堅(jiān), 黃小平, 張景平. 大亞灣海水中總有機(jī)碳的時(shí)空分布及其影響因素 [J]. 海洋學(xué)報(bào), 2009, 31(1): 91-98.

[26] 胡利芳, 李雪英, 孫省利， 等. 深圳灣COD與TOC分布特征及相關(guān) [J]. 海洋環(huán)境科學(xué), 2010, 29(2): 224.

[27] 張立輝, 袁懋, 劉寶林， 等. 吉林省部分河流COD 和TOC 的關(guān)系 [J]. 吉林大學(xué)學(xué)報(bào): 理學(xué)版, 2007，45(3)：501-505.

[28] 崔世榮, 胡艷玲, 張偉. 松花江水中COD與TOC相關(guān)性研究 [J]. 開發(fā)應(yīng)用, 2009, 34(5): 47.

[29] 夏斌. 2005年夏季環(huán)渤海16條主要河流的污染狀況及入海通量 [D]. 青島： 中國海洋大學(xué)， 2007.

[30] 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, 8(3): 473.

[31] 何容信, 劉長海, 譚超. 遼河水質(zhì)中CODMn與TOC的相關(guān)關(guān)系探討 [J]. 環(huán)境科學(xué)與管理, 2009, 34(5): 115-118.

[32] 張立輝, 袁懋, 劉寶林， 等. 吉林省部分河流COD和TOC的關(guān)系 [J]. 吉林大學(xué)學(xué)報(bào)： 理學(xué)版, 2007, 45(3): 504.

[33] 袁懋, 董德明, 花修藝, 等. 不同水系的高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量和總有機(jī)碳的相關(guān)關(guān)系比較 [J]. 地理科學(xué), 2008, 28(2): 286-290.

[34] 崔清晨. 化學(xué)海洋學(xué) [M]. 北京: 海洋出版社, 1984.

責(zé)任編輯 徐 環(huán)

Distribution of Organic Carbon in the Estuary of the Shuangtaizi River

YU Wen-Tao1, ZOU Li1, 2, WEN Mei1, ZHANG Ya-Kun1

(1. College of Environmental Science and Engineering； 2. The Key Lab of Marine Environmental Science and Ecology, Ministry of Education, Ocean University of China, Qingdao 266100, China)

Dissolved and particulate organic carbon (DOC and POC), as well as chemical oxygen demand (COD) were investigated on the Estuary of the Shuangtaizi River in May and August, 2011. Results showed that DOC, POC and COD ranged at 4.04～5.06, 2.93～10.85 and 5.65～14.07 mg/L, with the averages at 4.60, 7.01 and 9.04 mg/L in May, while those at 10.87～46.04, 0.88～17.27 and 2.42～67.62 mg/L, with the averages at 26.75, 4.16 and 17.85 mg/L in August, correspondingly. DOC, POC and COD gradually reduced from fresh water to sea water. The input of organic carbon and dilution of the seawater were the primary reasons to control the distribution of organic carbon in the Estuary of the Shuangtaizi River, followed by the biological production in situ and patterns of suspended particles. However, the complexity of the estuary processes led to clear special and temporal variations on DOC, POC and COD. A non-significant linear relationship was presented between TOC and COD in the studying area, as well as a different relationship between May and August.

Estuary of the Shuangtaizi River; dissolved organic carbon; particulate organic carbon; COD

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41176064)；國家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)(2013ZX07202-007)資助

2014-01-06；

2014-04-28

于文濤(1988-)，男，碩士生。E-mail：yuwentao@ouc.edu.cn

?? 通訊作者： E-mail：zouli@ouc.edu.cn

P734.4+3

A

1672-5174(2015)02-101-09

10.16441/j.cnki.hdxb.20140004