海洋科學、水文學

夏季大亞灣懸浮顆粒有機物碳、氮同位素組成 及其物源指示

牟新悅，陳敏，張琨

摘要：目的：掌握顆粒有機物的來源及其時空變化特征對于深入理解人類活動影響下海灣生態環境的變化及作用機制具有重要意義。本研究通過分析夏季大亞灣懸浮顆粒有機物碳、氮含量及其同位素組成，旨在揭示大亞灣顆粒有機物含量及其同位素組成的空間分布特征，同時利用三端元混合模型解構懸浮顆粒有機物的來源，探討調控顆粒有機物來源的主要過程，為認識人類活動影響下大亞灣生態系統的變化規律奠定基礎。方法：2015年7月28—31日期間，利用潔凈玻璃采水器采集了自大亞灣北部近岸海域至灣口海域共12 個站位的海水樣品，經預先在400℃下灼燒4 h 并稱重的47 mm GF/F 濾膜過濾收集懸浮顆粒物，用于顆粒有機物碳、氮含量及其同位素組成的分析。顆粒物樣品分成2 份子樣后，一份用于顆粒氮及其同位素組成的測定，另一份經濃鹽酸酸熏去除無機碳組分后用于顆粒有機碳及其同位素組成的測定。顆粒有機物碳、氮含量及同位素組成通過元素分析儀—同位素比值質譜儀聯機進行測量（Thermo Deltaplus XP）。根據實測的顆粒有機物δ13CPOC 和δ15NPN，利用三端元混合模型，計算出大亞灣懸浮顆粒有機物中海洋自生有機質、陸源有機質（含人為活動污水有機質）和河口過程有機質的貢獻。結果：夏季大亞灣顆粒有機物δ13CPOC 和δ15NPN 的變化范圍分別為-25.7～-17.4‰和-6.3～10.4‰，其空間變化反映了不同有機質來源的影響。喜洲島附近海域表現出高POC、PN、δ13CPOC 和δ15NPN 的特征，恰好對應于高生物硅、高浮游植物細胞豐度、高初級生產力、高無機氮生物吸收速率的出現，指征著浮游植物水華的主導貢獻；東北部范和港附近海域具有高POC、PN 含量、低δ13CPOC和高δ15NPN 的特征，反映了河流/河口水生有機物的影響；北部沿岸淡澳河口附近海域的δ13CPOC 和δ15NPN出現低值，體現了陸源有機質和人類污水排放的影響，人為污水的排放可能是低δ15NPN 出現的主要原因。根據δ13CPOC 和δ15NPN 的三端元混合模型，定量計算出夏季大亞灣懸浮顆粒有機物中海洋自生有機質、陸源 有機質和河流/河口水生有機質的貢獻比例平均為70%、13%和17%，海洋自生有機質是夏季大亞灣懸浮顆粒有機物的主要來源，陸源有機質和河流/河口水生有機質的貢獻僅占次要地位。從三種來源有機物含量的空間變化看，海洋自生有機質表現出自灣內向灣外減少的態勢，其含量與初級生產力具有顯著的線性正相關關系；河流/河口水生有機質在東北部范和港附近海域出現高值；陸源有機質含量在表、底層表現出不同的態勢，表層陸源有機物含量在灣中部最低，底層陸源有機質含量高于表層，且表現為自灣內向灣口增加、東側海域較高的特征，反映了離岸距離、珠江沖淡水、粵東沿岸上升流輸送的共同影響。結論：大亞灣懸浮顆粒有機物碳、氮含量及其同位素組成的空間變化充分反映出浮游植物水華、陸源和人類污水有機質排放、河流/河口水生有機質輸送等過程的影響。海洋自生有機質是夏季大亞灣懸浮顆粒有機物的主要來源，其空間變化主要受控于浮游植物的初級生產過程。陸源有機質含量的空間分布則受到離岸距離、珠江沖淡水輸送和粵東沿岸上升流入侵的共同影響。

來源出版物：海洋學報, 2017, 29(2)：39-52

入選年份：2017