论文部分内容阅读
河口、海岸带地区的人类经济社会发展活跃,生态系统脆弱、敏感,极易受到气候变化和人类活动的影响和破坏,引发诸多环境问题,海平面上升引起的海水(咸潮)入侵加剧、富营养化引起的强烈硝化与反硝化过程及温室气体N2O排放就是其中的重要方面,据此,本文选择珠江口及沿岸、三亚河口开展有关海水入侵影响及氮的生化过程与N2O释放通量的研究。
对在珠江口两岸及深圳大鹏湾沿岸连续2年的海水入侵监测研究发现珠江三角洲滨海带海水入侵总面积为154.3 km2,入侵岸线总长度73.3km。深圳西海岸局部地区入侵现象比较严重。雨季对地下水的补给能减缓海水入侵灾害,基岩裂隙水、强风化区混合水更易被入侵。模糊综合评价方法综合了海水入侵的多项指标,能够更客观反映调查区域的海水入侵趋势和程度。
基于珠江口观测数据,运用主成分分析、相关性分析等发现,珠江口海域受径流输入的营养物质及重金属离子影响显著,在雨季会改变珠江口氮的生物地球化学过程,使硝化作用发挥主导作用;干季,盐度成为水体环境的一个主导因素。夏季温度上升、盐度相对降低,能促进了NH4+在水体和河口沉积物中的转化。近20年入海河段定点观测结果显示,发生海水入侵的时间扩展为从秋末至早春,咸潮期,盐度的提高将抑制珠江入海河段的硝化与反硝化作用过程。
通过珠江口及入海河段四个季节取样分析研究发现,其大气N2O浓度在3.28×10-7~3.38×10-7之间,秋季最高,平均值为3.35×10-7,夏季最低,平均值为3.13×10-7。冬季,河口、入海河段的沉积物中都同时存在硝化与反硝化作用,硝化速率为0.73-1.42 mmolN·m-2·h-1、反硝化速率为0.03-0.30 mmolN·m-2·h-1;冬季的咸潮入侵会抑制入海河段水体中和沉积物中的硝化反应过程。水体中N2O的浓度有较大的季节差异,春季最高,夏季最低;平均浓度在11.3~44.67 nmol·L-1之间,底层略高,沿入海方向呈递减趋势,且龙穴水道向上的入海河段为氮的硝化与反硝化过程的活跃区。各站点水体中的硝化速率不高,反硝化速率相对较高,但硝化与反硝化耦合作用是多数站点的主导过程。珠江口入海河段N2O海气通量年均值为(5.57±8.34)μmol N·m-2·d-1,上游入海河段为N2O的主要释放区域。整体而言,珠江口入海河段为大气N2O的“源”。
通过对三亚河口定点站及红树林湿地N2O的释放通量及随时间变化规律的研究发现三亚河口水体N2O浓度的日变化范围为12.7~17.6nmol·L-1,高度过饱和;N2O浓度受潮汐影响明显,与潮位逆相关;相对低的温度和盐度有利于N2O的产生和溶存,三亚河口N2O海-气通量均值约为7.47μmol N·m-2·d-1,为大气的“源”,主导机制很可能是硝化作用。红树林湿地N2O释放的日变化规律呈正午高傍晚低的特点,且与潮汐密切关系。N2O释放通量的季节变化较大,夏高春低,年均值为4.43μg·m-2·h-1,为大气N2O的“源”。(3)三亚河红树林湿地沉积物快速消耗量在5mg·L-1左右,分为“瞬时耗氧”阶段和“渐缓耗氧”阶段,耗氧时间约8-9h。
通过LOBO观测站的实时连续观测数据拟合海水温度、硝酸盐浓度的时序变化曲线,并依据硝酸盐浓度和温度之间有很好的相关性,构建了一个符合Northwest Arm近岸的硝酸盐浓度、温度变化特征的简单有效的N-T指数关系的时序变化模型,经验证具有较好的准确性,并可用于其近岸临近海域的海表硝酸盐浓度的基本估算。