（海洋化学专业论文）长江口及邻近海域赤潮生消过程特征及其营养盐效应分析.pdf

长江口及邻近海域赤潮生消过程特征及其营养盐效应分析 摘要 近年来，长江口及邻近海域已成为我国著名的赤潮高发区，该海域赤潮频发 与其每年氮、磷等营养物质的排海通量不断增加密切相关。因此，确定我国长江 口及邻近海域主要营养物质的来源、通量，了解其对赤潮发生规模的影响，确定 营养盐在东海赤潮生消过程中的作用，是阐明当前该海域赤潮发生机制的重要科 学问题。本文以长江冲淡水及陆源影响区为研究区域，以2 0 0 2 2 0 0 7 年长江口及 邻近海域多个航次现场调查资料为基础，系统计算了该海域各主要营养盐来源的 排海通量：分析了该海域营养盐平面分布特征及季节变化特征，比较了赤潮高发 区与非赤潮高发区营养盐水平的差异；分析了该海域赤潮生消过程的特征，并对 营养盐输入通量和赤潮发生状况之间的关系进行了总结。得出的主要结论如下： 1 、长江口及邻近海主要营养盐来源及通量 1 ) 在长江口及邻近海域淡水和海水的混合过程中，s i 0 3 s i 具有很好的保守 性，其浓度与盐度之间呈现出良好的直线关系，d i n 和p 0 4 p 具有明显的补充作 用，它们的浓度与盐度之间呈现出良好的曲线关系，该曲线符合m n m o l e c u l a r 方程式。 2 ) 长江营养盐排海通量变化主要受长江径流量影响，研究海域的营养盐通 量存在明显的季节变化，输入高峰期在每年的5 8 月，其中6 月为高峰期；调查 期间2 0 0 2 、2 0 0 3 和2 0 0 5 年长江营养盐输入通量较大，2 0 0 6 和2 0 0 7 年较小，2 0 0 4 年最小。 3 ) 长江是研究海区最大的营养盐来源，其d i n 入海通量占排海总量的5 2 ， p 0 4 p 占3 3 ，s i 0 3 s i 占5 6 东海外海交换对研究海域p 0 4 p ( 2 7 ) 和s i 0 3 s i ( 2 1 ) 入海通量有较大贡献；其它入海径流对d i n ( 1 7 ) 和s i 0 3 s i ( 2 3 ) 入海 通量有较大贡献；大气沉降对d i n ( i s ) 2 、, 海通量也有较大贡献。此外，沉积物 海水界面的营养盐交换对研究海域的营养盐收支状况也起到重要作用。 2 、长江口及邻近海主要营养盐状况 1 ) 长江口及邻近海域d i n 、p 0 4 p 、s i 0 3 一s 的等值线在1 2 2 0 1 2 2 5 0 e 之间 存在较大的浓度梯度，且均表现为近岸向离岸方向逐渐降低的特点。冬春季节营 养盐等值线与海岸线基本平行，营养盐高值区主要集中在长江口至浙江南部的狭 长地带，夏秋季节营养盐等值线转变为以长江口和杭州湾为中心呈扇面状向外海 扩展，营养盐高值区主要集中在舟山群岛以北的区域。 2 ) 影响长江口及邻近海域营养盐平面分布特征的主要因素是长江等陆源输 入，营养盐高值区随长江营养盐排海通量的增加而外扩，随长江冲淡水的改向而 转移，长江营养盐输入通量的多少及其扩散模式，直接影响该海区营养盐平面分 布特征和富营养化程度的大小。 3 ) 长江口及邻近海域营养盐的浓度水平及季节变化模式取决于营养盐补充 和浮游植物消耗之间的消长和平衡。夏季该海区浮游植物的爆发性生长与增殖导 致了对营养盐的需求高于营养盐的补充，从而造成该海区各项营养盐平均浓度整 体表现为秋季最高、夏季最低，秋冬季节普遍高于春夏季节的变化特征。 4 ) 研究海域赤潮高发区和非赤潮高发区s 、p 0 4 p 、s i 0 3 s 和d i n 存在显 著性差异，赤潮发生区主要集中在营养盐浓度水平相对较高、变化范围较小的富 营养化的区域。 3 、长江口及邻近海赤潮生消过程特征 1 ) 依据该海区赤潮发生的实际状况和叶绿素浓度变化将该海域硅藻或甲藻 赤潮生消过程划分别划分成5 个阶段：延滞期( 叶绿素低于1 靴g l - 1 ) 、孕育期、 指数生长期( 叶绿素低于1 0 , u g l 1 ) 、维持期( 叶绿素高于1 0 t g l - 1 ) 和消散期( 叶 绿素低于1 0 # g l - 1 ) 。 2 ) 确定了该海区赤潮生消过程中各主要参量的变化特征：温盐：硅藻赤潮发 生时低温低盐，甲藻赤潮发生时高温低盐；营养盐浓度：硅藻赤潮发生前各项营 养盐浓度均较高，甲藻赤潮发生前各项营养盐浓度均较低，各项营养盐浓度随硅 藻赤潮的发生、发展快速大幅度下降，随甲藻赤潮的发生、发展缓慢小幅度下降； 营养盐补充：硅藻赤潮随高温高盐外海海水的入侵近岸而发生、发展并消散，甲 藻赤潮随低盐度长江冲淡水的补充而发生、发展并消散；赤潮生消过程中各项营 养盐浓度主要取决于该过程中各项营养盐的补充速度与浮游植物消耗速度。 3 ) 确定了2 0 0 5 年研究海区赤潮生消过程中各要素的时间变化特征：硅藻赤 潮爆发前，研究海区温度盐度较低，营养盐浓度较高且处于富营养化状态，此后 硅藻赤潮优先爆发，最后随p 0 4 p 和s i 0 3 s 浓度的快速降低，硅藻赤潮迅速消 亡；甲藻赤潮爆发前，研究海区温度较高盐度降低，营养盐浓度整体较低，大规 模甲藻赤潮爆发期间营养盐补充加大，长时间的维持期后，温度超过了甲藻适温 范围，同时d i n 含量降低到最低值，甲藻赤潮消亡。 4 ) 确定了长江营养盐输入通量年变化、季节变化与赤潮发生状况之间的关 系：各项营养盐输入通量与赤潮规模之间具有良好的指数增长型曲线关系，营养 盐通量的增加将导致研究海区赤潮爆发频率面积呈指数增长。其中，d i n 输入 通量与赤潮规模相关性最好。 5 ) 确定了各航次长江营养盐输入通量与海区叶绿素平均浓度之间的关系： 春夏季节研究海区叶绿素平均浓度的高低与长江营养盐输入通量的大小之间具 有非常好的直线关系，营养盐输入通量的增加将导致该海区生物量的直线上升。 关键词：长江口，营养盐，通量，赤潮，特征 i l t h ec h a r a c t e r i s t i ca n de f f e c t so fn u t r i e n td u r i n gt h ep r o c e s so f h a bi nc h a n g j i a n gr i v e re s t u a r ya n di t sa d j a c e n ta r e a a b s t r a c t t h ec h a n g i i a n gr i v e re s t u a r ya n di t sa d j a c e n ta r e ah a sb e c o m et h ef r e q u e n t h a r m f u la l g a lb l o o m s ( n a b ) o c c u r r e n c ea r e ao fo u rc o u n t r yi nr e c e n ty e a r s t h e h i g hf r e q u e n c yo fh a b i nt h i sa r e ai sc l o s e l yr e l a t e dt ot h ei n c r e m e n to fn i t r o g e n o u s a n dp h o s p h o r o u sf l u x e sd r a i n a g e dt ot h i sa r e ab ym a n yr e s o u r c e sy e a ra f t e ry e a r t h e r e f o r eo n eo ft h em o s ti m p o r t a n tt a s k sa b o u tr e s e a r c h i n gm e c h a n i s mo fh a bi n t h i sa r e ai st os t u d yt h em a i nn u t r i e n tr e s o u r c e sa n dt h e i rf l u x e s ，r e c o g n i z et h e i r i n f l u e n c e so nt h eh a bs c a l ea n dr e a l i z et h er o l eo fn u t r i e n td u r i n gt h ep r o c e s so f h a bi ne a s tc h i n as e a ( e c s ) b a s e do nt h ed a t ao ff i e l di n v e s t i g a t i o n st h r o u g hc r u i s e si nt h ea r e ai n f l u e n c e db y c h a n g j i a n gd i l u t e dw a t e rf r o m2 0 0 2t o2 0 0 7 ，t h en u t r i e n tf l u x e st oe c sf r o mm a i n r e s o u r c e sa n dt h e i rv a r i a t i o n p a t t e r n sw e r es y s t e m a t i c a l l yc a l c u l a t e d t h e nt h e n u t r i e n tc h a r a c t e r i s t i co fs p a t i a ld i s t r i b u t i o na n ds e a s o n a lv a r i a t i o ni n t h i sa r e aw e r e a n a l y z e d t h ed i f f e r e n c eo fn u t r i e n tl e v e lb e t w e e nf r e q u e n th a bo c c u r r e n c ea r e aa n d r a r eh a bo c c u r r e n c ea r e aw a sc o m p a r e d t h ec h a r a c t e r i s t i co ft h en u t r i e n td u r i n gt h e p r o c e s so fh a bi sa n a l y z e da n dt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nn u t r i e n tf l u xa n dh a b o c c u r r e n c ei ss u m m a r i z e d n em a i nr e s u l t sa r ea sf o l l o w s ： 1 t h em a i nn u t r i e n tr e s o u r c e sa n dt h e i rf l u x e si nc h a n g j i a n gr i v e re s t u a r ya n di t s a d j a c e n ta r e a 1 ) d u r i n gt h em i x t u r ep r o c e s so ff r e s h w a t e ra n ds e a w a t e ri nc h a n g j i a n gr i v e r e s t u a r ya n di t sa d j a c e n ta r e a ，s i 0 3 - s ii so fc o n s e r v a t i v ec h a r a c t e r i s t i ca c c o r d i n gt ot h e g o o dl i n e a rr e l a t i o n s h i pb e t w e e ni t sc o n c e n t r a t i o na n ds a l i n i t y w h i l ed i na n dp 0 4 - p i so fc o m p l e m e n t a lf u n c t i o n t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nc o n c e n t r a t i o na n ds a l i n i t yo f d i na n dp 0 4 - ps h o w saw e l lc n r v e ，w h i c ha c c o r d sw i t ht h ee q u a t i o no fm n m o l e c u l a r 2 ) t h ec h a n g j i a n gr i v e rn u t r i e n tf l u xv a r i e sw i t hi t sr u n o f f t h e r ei sa no b v i o u s s e a s o n a lv a r i a t i o no fn u t r i e n tf l u xi ns t u d i e da r e a t h ei n p u tf a s t i 百a mp e r i o do c c u r s f r o mm a yt oa u g u s te v e r yy e a ra n dj u n ei st h ef a s t i # u m d u r i n gt h ew h o l e i n v e s t i g a t i o np e r i o d ，t h en u t r i e n ti n p u tf l u x e so ft h ey e a r2 0 0 2 ，2 0 0 3a n d2 0 0 5a r e r e l a t i v e l yh i g hw h i l et h o s eo f2 0 0 6a n d2 0 0 7a r er e l a t i v e l yl o w t h en u t r i e n ti n p u t f l u xr e a c h e dt h el o w e s tl e v e li ny e a r2 0 0 4 3 ) t h em a i nn u t r i e n tr e s o u r c eo ft h er e s e a r c ha r e ai st h ec h a n g j i a n gr i v e r , w h o s ed i nf l u xt oe c sa c c o u n t sf o r5 2 ，p 0 4 一pa c c o u n t sf o r3 3 a n ds i 0 3 一s i a c c o u n t sf o r5 6 o ft h ew h o l ed r a i n g e t h en u t r i e n tf l u xe x c h a n g ew i t ht h eo p e n 1 1 1 s e a w a t e rm a k e sg r e a tc o n t r i b u t i o n st ot h ef l u xp 0 4 一p ( 2 7 ) a n ds i 0 3 一s i ( 2 1 ) o ft h i s a r e a s o m eo t h e rr i v e r sr u n o f fm a k e sg r e a tc o n t r i b u t i o nt ot h ef l u xo fd i n ( 1 7 ) a n d s i 0 3 一s i ( 2 3 ) t h ea t m o s p h e r ed e p o s i t i o na c c o u n t sf o rt h ed i n ( 18 ) f l u x b e s i d e s t h es e d i m e n t w a t e rn u t r i e n tf l u xw o r k sw e l lw i t ht h en u t r i e n tb u d g e t si nt h er e s e a r c h a r e a 2 t h en u t r i e n tc o n d i t i o no fc h a n g j i a n gr i v e re s t u a r ya n di t sa d j a c e n ta r e a 1 ) t h ec o n t o u ro fd i n 、p 0 4 一p 、s i 0 3 一si n t h i sa r e ah a sar e l a t i v e l yl a r g e c o n c e n t r a t i o ng r a d sb e t w e e n1 2 2 0 - 1 2 2 5 。e i nw i n t e ra n ds p r i n g , t h en u t r i e n t c o n t o u rp a r a l l e l sw i t ht h ec o a s t l i n ea n dt h eh i g hv a l u en u t r i e n ta r e am a i n l yl o c a t i n gi n t h el o n ga n dn a r r o wz o n ef r o mc h a n g j i a n ge s t u a r yt os o u t hc o a s t a la r e ao fz h e j i a n g w h i l ei ns u m m e ra n da u t u m n ，t h ec o n t o u rt u l - n st oaf a n s h a p ee x t e n d i n gt ot h eo p e n s e aa n dt h eh i 曲v a l u en u t r i e n ta r e am a i n l yl o c a t e sn o r t ha r e ao fz h o u s h a n a r c h i p e l a g o 2 ) t h ep r i m a r yf a c t o ra f f e c t i n gt h e h o r i z o n t a ld i s t r i b u t i o nc h a r a c t e r i s t i co f n u t r i e n ti nc h a n g j i a n gr i v e re s t u a r ya n di t sa d j a c e n ta r e ai ss u c ht e r r e s t r i a li n p u ta s c h a n g j i a n gr i v e r t h eh i g hc o n c e n t r a t i o nv a l u eo fn u t r i e n te x t e n d sa st h ei n c r e a s eo f t h ec h a n g j i a n gn u t r i e n t f l u xa n dt h ee u t r o p h i ca r e at r a n s f e r sa st h ec h a n 9 5 i a n g d i l u t e dw a t e rt u m sa r o u n d t h e r e f o r ea t t e m p e r i n gt h ea m o u n ta n dp e r v a d i n gm o d eo f c h a n g j i a n gn u t r i e n tf l u xw i l la f f e c tt h en u t r i e n th o r i z o n t a ld i s t r i b u t i o nc h a r a c t e r i s t i c a n dt h ee u t r o p h i cc o n d i t i o no ft h er e s e a r c ha r e a 3 ) t h en u t r i e n tc o n c e n t r a t i o nl e v e la n di t ss e a s o n a lv a r i a t i o np a t t e r ni nt h e c h a n g j i a n gr i v e re s t u a r ya n d i t sa d j a c e n ta r e ad e p e n d so nb a l a n c eb e t w e e nn u t r i e n t s u p p l e m e n ta n dc o n s u m eo fp h y t o p l a n k t o n i ns u m m e r , t h ee x p l o s i v eg r o w t ha n d r e p r o d u c t i o no fp h y t o p l a n k t o ni nt h i sa r e ac a u s et h eh u g ed e m a n do fn u t d e n t e x c e e d i n gt h es u p p l e m e n t ，w h i c hc a ne x p l a i nt h ev a r i a t i o nc h a r a c t e r i s t i co fa v e r a g e n u t r i e n tc o n c e n t r a t i o ni nt h i sa r e ar e a c h e st h eh i g h e s ti na u t u m n ，t h el o w e s ti n s u m m e r , r e l a t i v eh i g h e ri na u t u m na n dw i n t e ra n dl o w e ri ns p r i n ga n ds u m m e r 4 ) t h e r ei sa l lo b v i o u sd i f f e r e n c eo ft h ev a l u eo fs 、p 0 4 一p 、s i 0 3 一sa n dd i n b e t w e e nf r e q u e n th a bo c c u r r e n c ea r e aa n dr a r eh a bo c c u r r e n c ea r e a f r e q u e n t h a bo c c u r r e n c ea r e ai sm a i n l yl o c a t e do nt h o s ea r e a sw h oh a v en u t r i e n tr e l a t i v e l y h i 曲c o n c e n t r a t i o na n dl o w e rv a r i a t i o nr a n g e 3 t h ec h a r a c t e r i s t i co fh a bi nc h a n g j i a n gr i v e re s t u a r ya n di t sa d j a c e n ta r e a 1 ) a c c o r d i n gt ot h eh a br e c o r d sa n dc h l o r o p h y l lac o n c e n t r a t i o nv a r i a t i o n m o d ei nt h er e s e a r c ha r e a , t h ep r o c e s so fb l o o m so fd i a t o mo rd i n o f l a g e l l a t ec a nb e c o m p a r t m e n t a l 娩e dt o5s t a g e s ：l a gp h a s e ( c h l o r o p h y l la 1 靴g l - 1 ) ，i n i t i a t i o ns t a g e ， e x p o n e n t i a lp h a s e ( c h l o r o p h y ua 1 毗g - l 1 ) ，s t a t i o n a r yp h a s e ( c h l o r o p h y l la = 1 0 t g l - 1 ) a n dd i s s i p a t i o np h a s e ( c h l o r o p h y l la 1 0 比g l 1 ) 2 ) t h ev a r i a t i o nc h a r a c t e r i s t i co fs e v e r a lm a i np a r a m e t e r si nt h ep r o c e s so fh a b i v i sc o n c l u d e d t h eb l o o mo fd i a t o mi si n i t i a l i z e du s u a l l yw i t hl o w t e m p e r a t u r ea n dl o w s a l i n i t yw h i l et h eb l o o m so fd i n o f l a g e l l a t eu s u a l l yw i t hh i 曲t e m p e r a t u r ea n dl o w s a l i n i t y b e f o r eb l o o m so fd i a t o m ，t h en u t r i e n tc o n c e n t r a t i o ni sr e l a t i v e l yh i g hw h i l e l o wb e f o r eb l o o m so fd i n o f l a g e l l a t e d i n 、p 0 4 一p 、s i 0 3 一sc o n c e n t r a t i o n sd r o pr a p i d l y d u r i n gt h ep r o c e s so fd i a t o mb l o o mw h i l es l o w l yi nd i n o f l a g e l l a t eb l o o m t h e d i a t o mb l o o mw o u l db ei n i t i a t i o n ，e x p o n e n t i a lg r o w t ha n dd i s s i p a t i o nw i t ht h e i n v a s i o no fo p e ns e a w a t e r ，w h i l ed i n o f l a g e l l a t eb l o o mw i t ht h es u p p l e m e n to f c h a n g j i a n gd i l u t e dw a t e r d u r i n gt h ew h o l ep r o c e s so fh a b ，t h ev a l u eo fn u t r i e n t c o n c e n t r a t i o nm a i n l yd e p e n d so nt h ep h y t o p l a n k t o n s c o n s u m i n gs p e e da n dt h e s u p p l e m e n t i n gs p e e do fn u t r i e n t 3 ) t h et e m p o r a lv a r i a t i o nc h a r a c t e r i s t i co fe a c he l e m e n td u r i n gt h ep r o c e s so f h a bi n t h i sa r e ai n2 0 0 5i sc o n c l u d e d b e f o r ed i a t o mb l o o m sb r e a k o u t t h e t e m p e r a t u r ea n ds a l i n i t yi sr e l a t i v e l yl o w , t h en u t r i e n tc o n c e n t r a t i o ni sr e l a t i v e l yh i 曲 a n di ne u t r o p h i cc o n d i t i o n t h e nt h ed i a t o mb l o o m sw o u l db ep r i o ro c c u r r e d f i n a l l y d i a t o mb l o o mw o u l db ed i s s i p a t e dq u i c k l yf o l l o w i n gw i t ht h es h a r pc o n c e n t r a t i o n d e c r e a s eo fp 0 4 一pa n ds i 0 3 - s b e f o r ed i n o f l a g e l l a t eb l o o mb r e a k o u t ，t h et e m p e r a t u r e i sh i 曲a n ds a l i n i t ya n dn u t d e n tc o n c e n t r a t i o na r er e l a t i v el o w w h e nd i n o f l a g e l l a t e b l o o mo c c u r si nl a r g es c a l e ，t h en u t r i e n ts u p p l e m e n ti n c r e a s e s a f t e ra l o n gr e t e n t i o n s t a g e ，d i n o f l a g e l l a t eb l o o m sd i s s i p a t e s w h e nt h et e m p e r a t u r ei st o oh i 曲f o r d i n o f l a g e l l a t ea n dt h ed i n c o n t e n tr e a c h e st h el o w e s t 4 ) t h er e l a t i o n s h i po fh a bc o n d i t i o na n dc h a n g j i a n gn u t r i e n tf l u x sa n n u a l v a r i a t i o na n ds e a s o n a lv a r i a t i o ni sc o n c l u d e d t h e r ei sag o o de x p o n e n t i a li n c r e a s i n g c u r v er e l a t i o n s h i pb e t w e e nn u t r i e n tf l u xa n dh a bs c a l e t h ei n c r e m e n to fn u t r i e n t f l u xw i l lc a u s et h ee x p o n e n t i a li n c r e a s eo ff r e q u e n c ya n da r e ao fh a b t h ed i ni n p u t f l u xh a st h eb e s tp e r t i n e n c yw i t hh a bs c a l e 5 ) t h er e l a t i o n s h i po fc h a n g j i a n gn u t r i e n t f l u xi ne a c hc r u i s ea n da v e r a g e c o n c e n t r a t i o no fc h l o r o p h y l lai sc o n c l u d e d i ns p r i n ga n ds u m m e r , t h ea v e r a g e c o n c e n t r a t i o no fc h l o r o p h y l lah a sap e r f e c tl i n e a lr e l a t i o n s h i pw i t hc h a n g j i a n g n u t r i e n tf l u x t h ei n c r e a s eo fn u t r i e n tf l u xw i l lc a u s et h eb i o m a s sl i n e a ri n c r e a s ei n t h i sa r e a 。 k e yw o r d s ：c h a n g j i a n gr i v e re s t u a r y , n u t r i e n t , f l u x ，h a b ，c h a r a c t e r i s t i c v 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含未获得 洼! 塑旦遗查墓丝噩噩挂剔直盟的：奎拦亘窒或其他教育机构的学位或证书使 用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：动乏毒参李旌字日期：为矿踔月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人 授权学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用 影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后 适用本授权书) 学位论文作者签名：多欠侉李- j ：聊擗斗 签字日期：力印分年歹月多日签字日期：w 瞬，p 月r 日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 2 电话： 邮编 长江口及邻近海域赤潮生消过程特征及其营养盐效应分析 上- j 刖吾 近年来，随着我国长江流域尤其是江浙沿海地区工、农、渔业经济的快速发展， 大量富含营养物质的废水、污水倾入东海，造成长江口及邻近海域营养盐浓度不断 升高，富营养化程度逐年加重，并由此导致该海域生态环境相对恶化，赤潮等海洋 灾害频繁发生。据统计2 0 0 0 2 0 0 7 年期间，全国海域共发现赤潮6 5 6 次，累计面积 达1 3 5 5 0 0 平方公里，其中，东海海域发现4 0 9 次，累计面积近1 0 1 5 0 0 平方公里， 其发生次数和发生面积占全国海域发生总数的6 0 和7 5 。从东海赤潮发生区域的 分布来看，其高发地带主要集中在长江口及邻近海域，该区域赤潮的发生呈现出逐 年上升的趋势，而且其影响范围不断扩大、持续时间不断加长。 东海海域赤潮频繁发生已经严重影响到我国东海沿海省市水产养殖、捕捞、滨 海旅游等海洋产业的发展，并对当地人民的身体健康造成极大威胁。例如，2 0 0 0 年 5 月浙江台州列岛附近海域发生了大面积赤潮，给当地渔业造成了约1 5 亿元的损失。 2 0 0 5 年5 月下旬至6 月中旬，浙江南麂列岛到洞头一带海域发生了大面积的米氏凯 伦藻和东海原甲藻赤潮，该赤潮的发生同样对该地的养殖业造成很大危害，直接经 济损失达6 0 0 0 多万元。目前，东海海域的赤潮频发已经引起我国政府的高度重视， 众多科研工作者们纷纷就该海区赤潮发生机理、预测预报以及综合防治等展开研究。 赤潮的发生机理非常复杂，与该海域的气象、水文、生物、化学等诸多因素密 不可分，各种环境因子都有可能触发并影响赤潮的发生及其分布。赤潮的发生、发 展和消亡等过程是生物、化学、水文和气象等各因素综合作用的结果，包括了一系 列复杂的海洋学过程和生态学过程。目前，国际上对于赤潮形成的原因还缺乏足够 的认识，但一般认为，富营养化是赤潮发生的物质基础和首要条件。无论是其发生 时间、地点，还是其发生频率与规模，赤潮在很大程度上都与该海区营养盐状况密 切相关。一般而言，高营养盐、充足的光照、适宜的温盐条件，且风平浪静时，赤 潮容易爆发，而赤潮消亡时则往往伴有气象条件的巨变，例如大风、暴雨等。研究 各种环境因子在赤潮发生、发展与消亡过程中的作用，可以为该海域赤潮的发生机 制提供一定的科学依据。 本文通过对2 0 0 2 2 0 0 7 年在我国长江口及邻近海域1 5 个航次的温度、盐度、 营养盐等数据的分析，研究了我国东海赤潮高发区主要营养盐的来源及其通量，并 中国海洋大学博士论文 系统分析了该海区营养盐的时空分布特征，最后对营养盐在该海域赤潮生消过程中 的特征及效应进行了探讨，该研究可以为我国东海赤潮发生的生态学和海洋学机制 研究提供科学基础。 本论文分为五部分：第一部分为文献综述，第二部分为长江口及其邻近海域不 同来源营养盐排海通量及收支状况，第三部分是长江口及邻近海域主要营养盐分布 状况，第四部分是长江口及邻近海域赤潮生消过程特征分析，第五部分为主要结论 和认识。 本论文研究工作得到国家重点基础研究发展规划项目：我国近海赤潮发生的生 态学、海洋学机制及其预测防治“我国典型赤潮高发区重要营养物质的来源、循环 过程与赤潮形成关系”( 2 0 0 1 9 7 0 3 ) 的资助，作者在此表示衷心感谢。 本论文在东海赤潮生消过程特征及营养盐效应方面的研究还仅仅是一个初步结 果，所得结论有待于在将来的工作中进一步确认。由于本人水平所限，该论文尚存 在诸多的不完善之处，真诚希望各位专家和同仁对本文提出宝贵意见。 2 k u 邻近海域赤潮生消过程特征段其营养盐技应分析 1 文献综述 1 1 东海海域主要水团状况 东海是西太平洋与我国大陆之间的一个陆架边缘海，总面积约7 7 万k m 2 。东海 太陆架分东西两部分：西部为岛屿林立、三角洲覆盖、水下地形复杂的内陆架；东 部为地势开阔平坦、只在东南边缘有一些水下高地、岛屿和岩礁的外陆架。同样， 受其地形的影响，东海海域存在多种水团相互作用，有独特、复杂的海流环境：在 东海的东南部有太平洋强西部边界流一黑潮的流过，高温高盐的黑潮水及其分支是东 海诸多水文现象的直接参与者；在东海西侧有长江的注入，低盐的长江冲淡水对东 海的水文特征亦起着举足轻重的作用；另外在东海的北部每年夏季还有着强大黄海 冷水团的影响，苏北沿岸流、江浙沿岸流和台湾暖流亦参与了东海的水文系统。改 区春夏季的沿岸水团分布如图11 所示f 孙霞，2 0 0 5 1 。 对于其中的长江口及邻近海域，由于该海区内岛屿众多，阻碍了各种水团相互 之间的交换，使得长江冲淡水、台湾暖流、苏北沿岸水、黄海冷水团等水团带来的 大量营养盐在此区域聚集，极易形成水体富营养化。具体柬说，对该海域造成影响 的水团主要有如下6 闰1 1 长江口及邻近海域夏季主要水团分布状况 1 、长江冲淡水： 长江冲淡水源于长江径流，为长江径流入海后与海水混合而成。毛汉礼等毛汉 礼，1 9 6 3 ，1 9 6 4 把长江冲淡水的影响框定在3 1 。盐度线范围之内，即自长江n 起以等盐 线3 10 。所框定的低盐水海域，看成是长江冲淡水扩及的范围。长江是我国第一大河， 世界第三，年径流量达92 4 x 1 0 “m 3 年平均输沙量为48 6 x 1 0 8 t ，。每年的5 1 0 月 中国海洋大学博士论文 份为洪季，径流量约占全年度的7 1 7 ，尤以6 8 月份更为集中。水体的主要特点 是高营养盐、高泥沙含量。长江巨量径流入海后形成显著的冲淡水舌，长江冲淡水 有冬夏两条典型扩展路径：冬季，在强劲偏北风的吹刮下，径流入海后不久就转而 顺岸南下，成为冬季浙闽沿岸流的主要淡水源，且流幅狭窄；夏季，在长江冲淡水 流出口门后，在口门处分为两部分，一部分穿越杭州湾口及舟山群岛一带贴岸南下， 或由长江口向东南方向扩展；另一部分约在3 1 。n ，1 2 3 。e 处左转向北或东北进入黄海 西南部，直指济州岛，在3 4 。n 附近受黄海冷水团的影响后转向东南方，其影响范围 向东一般可达1 2 4 5 。e ，向南可达3 1 。n ，个别年份影响范围可达1 2 6 。e 【赵保仁，1 9 9 1 ； 朱建荣，1 9 9 8 b ，2 0 0 5 ；王保栋，1 9 9 8 ，2 0 0 2 a ，2 0 0 2 b ；孙霞，2 0 0 4 。长江e l 外陆架高盐水从底 层向西入侵，长江冲淡水从上层向外扩展，两者常在1 2 3 。e 附近交汇形成羽状锋面， 锋面两侧不同性质的水体处于不断的运动状态，相互掺混，并在锋面盐度梯度最大 处与海面的交锋处出现辐聚带。 长江冲淡水盐度在5 3 1 0 之间，其主体以盐度2 5 的等盐线为边界，盐度在此边 界以西水平梯度较大，以东水平梯度较小。温度冬季为4 9 ，夏季为2 0 2 7 。长 江每年向东海输送大量营养盐，其中硝酸盐最高浓度可达1 0 0 t m o l l - 1 ，而p 0 4 p 浓 度相对偏低 e d m o n d ，1 9 8 5 ；w a n g ，1 9 9 8 ；沈