第一节 河口水化学

知识类型: 析出资源
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内容出处: 《福建省志·海洋志》 图书
唯一号: 130020020230006841
颗粒名称: 第一节 河口水化学
分类号: P734.2
页数: 19
页码: 151-169
摘要: 本文记述了福建省河口区包括闽江口、晋江口和九龙江口,其物理化学和生物学性质变化梯度明显,物质存在形式多样化,化学反应过程复杂。闽江口是山溪性河流,流量大,河口呈喇叭状,受到降水和农业活动的影响。河口水体的盐度、溶解氧含量、硝酸盐、铵盐、亚硝酸盐、活性磷酸盐等化学性质在丰水期和枯水期有所变化。闽江水体中的营养盐较丰富,但有机物含量适中,河口区属于充氧的河口水体。
关键词: 福建省 河口水 化学

内容

河口区为径流和海水交汇区,其物理化学和生物学性质变化梯度明显,物质存在形式多样化,化学反应过程复杂,由于强烈受人类行为的干扰,河口环境面临威胁。
  福建省河口区主要有闽江口、晋江口和九龙江口,其化学性质有同有异。
  一、闽江口
  闽江总长2959公里(干流长577公里),集水面积60992平方公里。闽江属山溪性河流,流速湍急,流量大,且季节变化明显。多年平均径流量为5.36×l0¹⁰立方米/年,4~7月份为丰水期。竹岐站多年平均悬移质输砂量达7.45×10⁶吨/年,来砂主要集中在汛期;输运物质较粗,平均粒径0.046毫米。
  闽江河口可自马尾算起,直至冲淡作用消失的区域(图3-1)。河口呈喇叭状,
  中有粗芦岛、琅岐岛和川石岛等大小岛屿上下阻隔。主航道沿琅岐岛西侧过长门,
  经川石岛东南侧水道进入东海。外海区全年受闽浙沿岸流所控制,秋冬东北季风期间,流系较强。潮汐主要受西太平洋潮波影响,为正规半日潮。
  丰水期河口水温在21.l~28.0℃之间,自河端向海端递减。内河口垂直混合较好,外河口垂直温差较大(≥1.6℃)。
  枯水期水温的平面和垂直温差较丰水期为小。河口水体盐度在0.32~30.26之间,
  垂直分布类似水温情况,丰水期最大垂直盐度差为16.2。因而,河口区尤其是外河口区属分层类型。枯水期层化现象大为减弱,垂直盐度差低于4.65。
  河口水体pH值在6.91~8.28正常范围之间,随盐度升高而成对数函数升高。河口水体溶解氧含量在5.66~7.99毫克/立方分米之间变化,相应的溶解氧饱和度为78.1%~106%,尚未发现严重缺氧的水体存在,为典型的充氧河口水体。
  (一)营养盐
  闽江流域物理风化速率(136吨/平方公里•年)、化学风化速率(33.9吨/平方公里•年)在国内许多大中河流流域中均算较低,甚至也比九龙江流域(相应分别为208和50.3吨/平方公里•年)为低,这与其流域的地质和植被覆盖率较高有关。然而河水所携带的营养盐仍相当丰富,维系着闽东北渔场较髙的新初级生产力。
  1.硝酸盐
  闽江河口中硝酸盐含量枯水期高于丰水期,分别为67和40微摩尔/立方分米,这与降水稀释和农业活动有关。河口区丰枯水期水体中硝酸盐含量与盐度关系图分别见图3-2和图3-3。丰水期月份,正值河口区浮游植物繁盛季节,但因汛期水体悬浮物含量较高,浮游植物光合作用摄取的硝酸盐相对较少,所以河口区在盐度0~20之间呈加添效应。在盐度高于20的水体中,由于清澈的海水混合稀释作用增大,水体中悬浮物含量明显降低,浮游植物光合作用强劲,致使硝酸盐被生物摄取显著超过水体和底质有机物释放出的量,结果外河口呈现出可辨认的除去。
  枯水期的硝酸盐—盐度关系曲线较为清晰,明显分为两段,折点在盐度为18处。盐度小于18,水体中浮游植物光合作用仍因悬浮物而受阻,生物摄取硝酸盐与有机物释出相持平,故呈保守行为。当盐度大于18时,浮游植物光合作用始逐渐增强,体现出除去效应。
  闽江口丰水期硝酸盐的除去率为14%,而枯水期则为15%。两者基本一致,表明河口区生物摄取硝酸盐的量大于水体和底质(有机物氧化降解)释出的量,其程度丰枯水期大体一致。
  2.铵盐
  闽江口丰枯水期铵盐一盐度关系图示于图3-4。丰水期关系点比较离散,大致呈缓冲保守行为;枯水期的水体的早期混合区段(盐度1~2)呈激烈的除去行为。自此直至高盐度区,其行为则几为保守,略呈添加。
   3.亚硝酸盐
  闽江口亚硝酸盐的行为不定,丰水期几为保守,微略添加;枯水期在早期混合区大幅度除去,与铵盐同步,此后也无甚起伏。
  4.活性磷醆盐
  闽江水活性磷酸盐含量范围在0.35~2.79微摩尔/立方分米之间,平均值为0.88微摩尔/立方分米(n=230),较长江的0.37、九龙江的0.49,乃至世界平均河水的0.65微摩尔/立方分米均高。中国地表岩石圈含磷量较低,河水中磷酸盐浓度一般均远低于世界许多有名河流的记录,而闽江可谓例外。然而同硝酸盐的平均值55.5微摩尔/立方分米相比,氮磷比为63,尚未包括亚硝酸盐与铵盐,仍大大超过Redfield比值(①指通常海水和海洋生物体中氮与磷含量的原子比值(等于16)。)。这一方面反映出流域施用农肥比例不当,钾、磷肥用量偏低,相对过剩的氮肥流失汇入闽江。另一方面,这可能意味着河口区浮游植物生长受制于活性磷酸盐的供应。
  闽江口丰水期活性磷酸盐含量随盐度提高而略有增加,呈保守态,也较明显地受制于缓冲机理,大多底层水样含量稍高于表层,意味着河口底质有个可观的通量。枯水期,河端含量高于海端,关系点分散波动较大(图3-5)。
  5.活性砝酸盐
  溶解硅酸盐一盐度关系基本呈保守,河端的浓度有时高达210微摩尔/立方分米,海端达5微摩尔/立方分米。闽江流域多次发现温泉,对河水溶解硅的贡献不可忽视。
  (二)有机物
  闽江流经亚热带农林区及三明、南平及福州等工业城市,江水携带丰富的有机物,是河口区和闽东北渔场海洋生物同化作用的碳源之一,同时也可能是对生存繁殖有害的污染物。化学耗氧量(COD)、挥发性酚类、油类和有机氯农药含量的调查数据详列于表3-1。总的看来,化学耗氧量同营养盐一样,枯水期含量高于丰水期,这是由于丰水期单位体积水中有机物被冲稀所致。而主要有机污染物(如六六六、DDT和油类),其丰水期含量则大于枯水期,这是由于丰水期雨水冲刷、汇集范围较大的作用,使这些陆源污染物比较有效地汇入河流的缘故。化学耗氧量在河口区看来有明显的第三来源,由河口底质有机污染物调查统计表看(表3-2),底质六六六含量较高。
  闽江口有机污染尚不严重,但也应控制直接排污。福州市1996年工业废水排放量为3980×10⁴吨,生活污水量5310×10⁴吨,居全省之冠,且增长速度较快,应加强管理,提高废水处理率,减少直接排放。至于有机氯农药,随着其停止生产乃至禁止供应,对环境的影响将日渐减弱,但因其结构稳定,因此在闽江口仍将存留若干年才能降至检测限之下。
  (三)重金属
  1.水体中溶解态重金属
  溶解态重金属含量与保守指标盐度的关系见图3-6,尽管其含量很低,且波动也较大,但由于水样数足够多,故仍可看出以下趋势:(1)虽然闽江河口水文层析现象较强,但金属-盐度关系图中表层和底层数据基本上相近。(2)丰水期除铜接近保守外,其余重金属均呈添加行为。(3)枯水期溶解态重金属河口行为变化多样:镉和汞呈添加行为,铜为除去,而铅与锌则接近保守。
  2.水体中悬浮颗粒态的重金属
  水体中各颗粒态重金属与悬浮颗粒物含量的分布趋势相同,每种颗粒态重金属含量与悬浮颗粒物含量之间还存在很好的正相关关系(表3-3)。闽江流域物理风化产物汇至河口,它们是各颗粒态重金属的重要来源。单位水体中颗粒态重金属含量,丰水期明显大于枯水期。单位质量悬浮物中铅、锌含量接近于世界河流颗粒物中的平均含量,而铜含量则较低,这与流域广泛存在各种类型铅锌矿而缺少铜矿的事实相符。闽江口水体悬浮物中重金属含量及分布,基本上反映了流域的地表物理风化,人类活动的影响尚不明显。
  3.底质中的重金属
  闽江口表层沉积物样品重金属含量和若干参数示于表3-4。这些沉积物大都处于弱氧化环境,重金属含量变化范围较大。除镉外,其它重金属可能是由于水中腐殖质在海水电解质作用下与重金属离子形成有机金属络合物或螯合物,而从溶解态进入絮凝固态,随后沉降下来。
  (四)小结
  (1)闽江口营养盐丰富,维系着闽东北渔场较高的新生产力,其河口行为主要受制于水体和底质有机物的氧化释出和浮游植物光合作用摄取之间的平衡。(2)河口有机污染不严重,明显有第三来源化学耗氧量添加;有机氯农药同有机悬浮物的吸附和沉积过程有关,在底质中与有机质含量体现了良好的正相关。(3)河口重金属在液相、悬浮相和底质沉积相中的含量分布,充分反映了流域的物理风化结果。溶解态重金属易同有机腐殖质络合或螯合,絮凝加入悬浮物中,然后沉降进入底质沉积物。除镉外,重金属的河口地球化学迁移过程尚受悬浮物的吸附作用所控制。(4〉闽江各要素的入海通量(表3-5)。
  二、晋江口
  晋江河长182公里,流域面积5275平方公里,平均年入海水量50.9×10³立方米,丰水期(6月份)多年平均入海量占全年19.6%,平均年输砂量为223×10⁴吨。河流经前埔,流入泉州湾。河水矿化度在53~84毫克/立方分米之间,属矿化度较低的河水,总硬度在0.17~0.55毫克当量/立方分米之间,属于极软水。河水化学类型属于重碳酸盐类。
  晋江河口湾向东敞开,岸线曲折(图3-7)。湾内最大水深24米,湾口有拱门沙坝发育。自惠安秀涂至石狮市蚶江连线以东,为砂质海岸,并以砂质海滩为主;连线以西为淤泥质海岸,并以淤泥潮滩为主,特别是湾内西南侧为宽阔平坦
  的粘土质粉砂潮滩。河口潮汐形态数为0.29,属正规半日潮。刺桐桥下始为感潮河段。
  河口海域规划作为海水养殖区和围垦种植区。
  (一)海水化学
  1.海水化学要素含量与水平分布
  盐度:秋季盐度变化范围为19.011~34.138,均值为28.916。在湾口,表、底层盐度变化不大,而在河口区表层明显低于底层。冬季盐度变化范围为18.595~30.082,均值为25.335。
  pH值:秋季pH值变化范围为7.53~8.27,均值为7.94。受河流淡水的影响,河口区的pH值低于湾口。冬季pH值变化范围为8.08~8.23,均值为8.16。冬季河流径流量小,对湾内pH值影响也小。
  溶解氧:秋季溶解氧变化范围在3.672×l0³~4.338×10⁻³之间,均值为4.066×10⁻³。冬季变化范围为6.170×10⁻³~6.410×10⁻³之间,均值为6.267×10⁻³。秋季溶解氧饱和度为85.9%,冬季为101.9%,冬季的溶解氧含量明显高于秋季。
  硝酸盐:秋季硝酸盐的变化范围为3.04~63.0微摩尔/立方分米,均值为29.3微摩尔/立方分米。冬季变化范围为13.6~29.2微摩尔/立方分米,均值为20.9微摩尔/立方分米。秋季高于冬季,平面分布为湾顶高于湾口(图3-8)。
  亚硝酸盐:亚硝酸盐的平面分布趋势与硝酸盐一致。秋季亚硝酸盐的变化范围为0.39~2.09微摩尔/立方分米,均值为1.02微摩尔/立方分米。冬季变化范围为0.41~0.98微摩尔/立方分米之间,均值为0.79微摩尔/立方分米。秋季水温高,有利于生物体的腐解和无机铵盐的氧化,因此亚硝酸盐含量高于冬季。
  铵盐:秋季铵的变化范围在未检出至13.5微摩尔/立方分米,均值为5.7微摩尔/立方分米,冬季在未检出至5.0微摩尔/立方分米,均值为2.0微摩尔/立方分米。平面分布为湾顶高于湾口。
  活性磷酸盐:秋季磷酸盐的变化范围为0.22~0.36微摩尔/立方分米,均值为0.30微摩尔/立方分米,冬季变化范围为未检出至0.49微摩尔/立方分米,均值为0.20微摩尔/立方分米。表底层磷酸盐变化很小。
  活性硅酸盐:秋季硅酸盐的变化范围为11.1~92.2微摩尔/立方分米,均值为40.0微摩尔/立方分米。冬季变化范围为35.8~130微摩尔/立方分米,均值为75.6微摩尔/立方分米。表层高于底层,冬季高于秋季。平面分布特征为湾顶高于湾口。
  化学耗氧量:秋季化学耗氧量含量范围为0.58~1.74毫克/立方分米,均值为0.88毫克/立方分米。冬季变化范围为0.84~1.91毫克/立方分米,均值为1.29毫克/立方分米。平面分布特征为湾顶高于湾口。
  油类:秋季油类含量为7.7~14.3微克/立方分米,均值为11.0微克/立方分米;冬季为3.6~14.3微克/立方分米,均值为6.6微克/立方分米。秋季高于冬季,码头附近含油量较高。
  铜:秋季铜含量为0.34~0.67微克/立方分米,均值为0.64微克/立方分米;冬季为0.21~1.98微克/立方分米,均值为0.56微克/立方分米。颗粒态铜秋季变化范围0.27~1.16微克/立方分米,均值为0.64微克/立方分米;冬季为0.22~2.71微克/立方分米,均值为0.84微克/立方分米。
  铅:铅的含量为0.07~0.94微克/立方分米,均值为0.41微克/立方分米;颗粒态铅的变化范围为0.38~1.66微克/立方分米,均值为0.75微克/立方分米。颗粒态铅占总铅的64%。
  镉:镉含量为0.007~0.030微克/立方分米,均值为0.015微克/立方分米。本湾内镉的变化很小,颗粒态镉含量为0.002~0.020微克/立方分米,均值为0.008微克/立方分米。颗粒态镉低于溶解态,仅占总镉的34%。
  2.污染源
  河口区污染源主要是工农业污水、生活污水的排放,晋江和洛阳江陆地径流携带的陆源污染物质以及湾内船舶排放的含油废水等。
  晋江1989年入海通量,其中有机质(以COD计)达13817吨,总汞0.023吨,铜41.72吨,铅55.63吨,锌173.28吨,镉0.456吨,油类330.6吨,有机农药1.656吨,合计14420吨。
  1991年调查结果:污染物排放量化学耗氧量为7386吨/年,河口区水质化学耗氧量浓度为1.07毫克/立方分米。泉州市生活污水每年大约排放2475×104吨。
  (二)沉积化学
  1.诸化学要素及分布
  pH值:变化范围为7.10~7.65,均值为7.36(表3-6)。低值区出现在湾顶,髙值区出现在湾口外侧(图3-9)。
  Eh:变化范围为-26~+256mV,均值为66mV,湾顶及西部沿岸Eh值较低,湾口北部为高值区。
  有机质(C):变化范围为0.15%~1.65%,均值为0.75%,该湾北部湾顶及湾口北侧为高值区,湾口处为低值区(图3-10)。
  全氮:变化范围在50×10⁻⁶~1170×l0⁻⁶之间,均值为410×l0⁻⁶。湾顶及湾口北侧含量较高,湾口南侧含量较低。
  磷:变化范围为180×10⁻⁶~940×10⁻⁶,均值为460×10⁻⁶。湾的北部和东部为高含量区,其余均为低含量区。
  2.重金属和其它污染物的含量和分布
  硫化物:含量范围为2.5×10⁻⁶~524×10⁻⁶之间,均值为204×10⁻⁶局部小区硫化物含量高达524×10⁻⁶,超过标准1.7倍。总超标率达33%(表3-7)。
  铜:铜的含量为4.0含量×l0⁻⁶~24.l×10⁻⁶,均值为18×10⁻⁶。
  铅:变化范围为7.0×l0⁻⁶~29.0×10⁻⁶,均值为20.7×10⁻⁶。湾顶及湾的西部铅含量都比较高,超标率为50%。
  锌:变化范围为23.4×l0⁻⁶~l00×l0⁻⁶,均值为79.7×l0⁻⁶。除了湾口外,锌都超标,超标率达83%。
  镉:镉含量为0.008×10⁻⁶~0.l6l×l0⁻⁶,均值为0.11×10⁻⁶。湾口含量较低,湾顶及湾的西部含量较高。
  3.化学要素与沉积环境之间的关系
  该湾底质多处于中性环境,除北部及西部沿岸海域的底质为弱还原性环境外,湾口及其北侧均系弱氧化环境与较强氧化环境,此处水动力条件较强。
  底质中有机质与粘土有很好的相关性(相关系数0.99),这是由于有机质的颗粒与粘土的比重极相似而形成共沉淀所致。有机质与全氮也有很好的相关性(相关系数0.96),两者含量的变化趋势是一致的,原因就在于有机质在分解过程中释放出的氮是随有机物含量的增加而增加。全氮与粘土也有很好的相关性(相关系数含量.96),这就形成了粘土-有机质-全氮三者相互依存的关系。
  河口区域及后渚码头附近区域重金属含量及硫化物含量都比较高,这是由于河流携带的污染物质在河口区受海水影响而聚集沉降,码头区域船舶往来排污凝聚沉降所致。
  底质中重金属之间有着较好的相关性,铅与锌的相关系数为含量0.82,铅与铜的相关系数为含量0.74,铅与镉的相关系数为含量0.97,铜与锌的相关系数为含量0.98,铜与镉的相关系数为含量0.75,镉与锌的相关系数为含量0.84。重金属与硫化物的相关性较差,但铅、镉与硫化物的相关性较好,相关系数为含量.75。
  重金属的分布趋势比较一致,即湾口低、湾顶较高。
  (三)环境质量评价
  晋江河口湾的特点是口宽阔,底部较浅,水域面积达29万亩,其中滩涂面积为13.5万亩。晋江经泉州汇入泉州湾,水体交换好,湾内温盐适中,水质肥沃,水资源丰富。
  晋江河口湾水质基本是好的,污染物质含量均未超标,但湾内的无机氮几乎全部超标。无机氮超标,可能与农业上施放大量化肥以及晋江流域水土流失严重有关,也与沿岸工业污水和生活污水排放有关。1996年环境评价结果:晋江河口水质pH、溶解氧、化学耗氧量、五日生化需氧量、无机磷和油类均达I级水质标准,无机氮为Ⅱ级,综合评价为Ⅲ类。
  晋江河口浮游植物的量多,叶绿素a含量高;营养盐丰富,养分充足、化学耗氧量低,有利于发展海水养殖业。但是,8含量年代以来,由于泉州沿岸工业发展快,特别是乡镇企业迅速发展,农业大量施用化肥、农药。因此,污染源的危害不可忽视,应加强环保工作,以免污染河口区。晋江流域水土流失严重,对于生态环境影响很大,应做好水土保持工作。
  三、九龙江口
  九龙江发源于福建省西南部博平山脉东麓,流经2市6县,为全省第二大河。流域面积119含量9平方公里,水系总长1148公里。有北溪、西溪、南溪三条主要支流。北溪为主干流,长285公里,其上源雁石溪、九鹏溪等在漳平县汇合后向东南流入龙海市汇入西溪,在石码附近进入厦门湾。多年平均径流量为1.17×l0¹º立方米,季节变化较为明显,4~9月为丰水期,1含量月至翌年3月为枯水期。年径流系数为含量.58,接近于珠江(含量.53),而明显高于位于温带的长江(含量0.49)和黄河(含量0.18)。九龙江年输砂量约为2.5×10⁶吨,最大输砂量出现在6~9月。
  1985年河水化学研究表明:西溪总溶解盐量129毫克/立方分米,为北溪(64毫克/立方分米)的两倍,主要归咎于西溪水中Cl⁻和Na⁺的含量大得反常。较合理的解释:由于更新世的海侵进入漳州(龙海)地区,漳州平原成陆后,地下深处沉积有大量海盐组份,因而仍从热泉水和地下水中渗透进入西溪河水中。北溪水质属重碳酸盐极软水。
  九龙江河口区位于厦门港西南部,其海端以北为厦门港西海域(图3-11)。河口区系东西走向的沉溺河口,东西长21公里,南北平均宽6.5公里。口小腹大,口门处宽约4.5公里,腹内最宽处达8~9公里。近河端处港道河汊发育,形成浒茂洲、乌礁洲、玉枕洲等数片砂洲。靠海端有海门岛、鸡屿等小岛屿。九龙江淡水主要沿南岸表层向湾口扩散。
  河口水下三角洲呈不规则指状向海湾伸展,坡度约2×10⁻³。沉积物由三角洲后缘向前缘逐渐变细,由砂质为主变为泥质砂和粉砂质泥,呈现较明显的相带变化。
  河口潮汐为正规半日潮。潮流为半日潮流、往复流。潮流急,潮差较大。表层落潮流速高于涨潮流速,底层则相反。潮流流向与港湾地形走向基本一致,为东西向流。潮汐作用是影响河口河海水混合的主要因素。水体盐度3.40~31.8含量,平面分布呈较明显东高西低、北高南低的纵横梯度。中低潮时层状结构发达,靠近海端处有盐楔出现。高潮时混合较为剧烈,垂直分布趋于均匀,在海门岛至鸡屿连线以西的浅水区域,还可出现盐水上涌至表层的现象。
  九龙江口为典型的亚热带河口区。气候温和,雨量充沛,生物资源丰富,初级生产力较高。多年平均气温20.9℃,降水量1772毫米。每年5~9月为雨季,10~1月为旱季。夏秋季节常有台风暴潮袭击,伴随狂风暴雨巨浪,为中国台风暴潮多发区之一。
  河口水水温全年波动在13~32℃之间。pH值变化范围为7.77~8.47,平均8.18,其平面分布与盐度基本一致。水体溶解氧在5.57~1含量.含量含量毫克/立方分米之间变化,氧饱和度平均达100%。
  河口区叶绿素a的周年变化呈亚热带海区浮游植物生长的双周期特征,夏季高峰出现在6~8月,叶绿素a可达12.5毫克/立方分米;冬季次高峰出现在1月份,叶绿素a月平均值约8.2毫克/立方分米、11月份为最低,月平均仅2.4毫克/立方分米。
  九龙江径流携带大量陆源物质(包括污染物)进入河口区。有机物(以COD计)的入海通量约48461吨/年。区内沿岸目前主要为农业耕作区,每年也冲刷流失一定量化肥、农家肥及农药入海。海端以北厦门港西海域为厦门市主要港口、码头区和海水养殖区,又是城市废污水主要受纳水体。据199含量年统计数字,排入西海域的废污水达2.8×10⁷吨/年以上,其中化学耗氧量、总氮、总磷的排放量分别为1.6×10⁴吨/年、500吨/年和88吨/年。这种情况同一般海端未受污染的河口区大不一样,其影响在河口地球化学研究中不可忽视。
  不少学者致力于九龙江口化学研究,研究对象包括氮、磷、硅等营养要素,铜、铅、锌、镉等痕量重金属,硒、砷、碘、氟等痕量半金属、非金属元素及痕量核素镭226等,研究内容涉及元素河口行为、输送模式、入海通量以及影响元素的河口地球化学行为的过程与机制等方面。尤以痕量生物元素的生物地球化学,为许多学者所共同关注。其中有些专题,如河口磷和硒的生物地球化学研究,已有一定的深度。九龙江口化学研究已经成为国内研究最全面深透的小径流量河口。
  (一)营养元素
  表3-8为九龙江口氮、磷、硅的年平均有效浓度、实际入海通量、水体氮磷比值,并列出长江、亚马逊河及世界河流平均值作比较。
  由于九龙江流域地表以火成岩为主,所以硅铝酸盐的化学风化产物——溶解硅占显著地位,其含量(200微摩尔/立方分米)明显高于长江,为典型的硅质河流。水体溶解无机氮磷比值平均达190,远高于Redfield比值和世界河流平均值,也比长江高出近3倍,是典型的贫磷河口。
  1.硝酸盐和溶解活性硅酸盐
  九龙江口硝酸盐和溶解活性硅酸盐与盐度关系示于图3-12、图3-13。可看出,河口氮和硅受生物活动的控制程度较闽江口显著。6月初河口浮游植物繁盛季节,水体中硝酸盐与活性硅酸盐同步被生物摄取而除去。12月份浮游植物生长次高峰之前,两者皆保守。5月与12月同处于初级生产力的低峰期,活性硅酸盐仍旧保守,而硝酸盐却有添加。可能由于5月水温升高,有利于底层中含氮有机物的氧化降解,水体中硝酸盐的补充大于浮游植物的摄取的缘故。
  2.磷
  根据80年代以来对河口区全盐度段的现场观测结果,水体总磷(TP)含量为1.22~3.05微摩尔/立方分米,其中颗粒磷(PP)占60%~70%,为主要存在形态。溶解无机磷(DIP)含量在0.10~0.60微摩尔/立方分米之间,占总磷之20%左右,低于闽江口、长江口等国内外其他河口区。此外,也观测了溶解有机磷(DOP)、颗粒无机磷(PIP)、颗粒有机磷(POP)等其他形态磷的含量与分布。
  (1)不同形态磷的河口分布
  九龙江是河口区磷的主要来源,河端总磷平均达3.05微摩尔/立方分米,大大高于全河口区平均值1.96微摩尔/立方分米。不同盐度段颗粒磷含量与总磷呈良好正相关关系,表明进入河口区后磷在固-液两相之间的分配基本处于稳定状态。总磷和颗粒磷的河口分布也基本相似,均略呈“V”型,在中等盐度区降至最低值,在靠近海端处,由于水体搅动,底质再悬浮,两者又有所抬升(图3-14)。
  河海水混合过程中,溶解无机磷的行为呈现较为典型的“缓冲效应”(图3-15)。此外,靠海端有时也观测到溶解无机磷有明显上升,这是由于附近城市废污水排放的影响所致。溶解无机磷的季节变化与浮游植物的盛衰基本相对应,10月最高,1月次之,6月最低。
  水体溶解有机磷的年变化幅度不大,一般占总磷的2含量%左右。河端溶解有机磷高于溶解无机磷,至海端两者含量基本相当。但春季在本河口区靠海一端曾观测到溶解无机磷与溶解有机磷呈相反变化趋势。
  (2)河口潜在性生物可利用磷
  按九龙江口目前初级生产力水平粗略估算,全年约需净消耗磷3含量9吨,而九龙江溶解活性磷的年入海通量仅占所需磷的30%左右。该事实表明河口区尚有较大量的其他磷的供应源,特别是河口悬浮物和沉积物中磷的转化与释放,这部分磷为潜在性。这就扩展了原先关于生物可利用磷的概念。经化学分析和生物分析结果表明:悬浮物中NaOH-NaCl可提取磷为潜在生物可利用形态,估计九龙江悬浮物中潜在生物可利用磷的入海通量为1.65×10⁶吨/年,约为溶解活性磷年入海通量的1.2倍。
  (二)痕量含氧阴离子
  1.碘
  根据九龙江口现场调查结果,水体中总溶解碘、碘酸根(IO₃⁻)和碘离子(I⁻)均随盐度增大而增大,呈现保守行为。河端水中IO3-厂含量低于方法检测限(1.0微克/立方分米),厂为主要存在形态,随着盐度的增加,IO₃⁻含量迅速增大,至海端IO₃⁻含量占总溶解碘的73%,转而成为主要形态。整个河口区实测IO₃⁻/I⁻比值为含量.34~2.68。本河口区IO₃⁻与I⁻体系处于高度热力学不平衡状态。
  2.砷
  根据九龙江河口区多航次现场调查结果,九龙江河端总溶解砷含量低于海端,平均含量为0.81微克/立方分米,接近于世界上不受污染河流的平均值(0.82微克/立方分米),而远低于黄河及欧洲一些已受砷污染的河口。在溶解无机砷中,五价砷为主要形态,其含量占总溶解无机砷之88%,而三价砷仅占12%。个别航次还检测到二甲基胂(DMAA)。
  九龙江口总溶解砷随季节变化。多数航次呈保守行为,个别航次出现添加(8月)和去除(3月)。8月航次砷的添加很可能是由于悬浮物上砷的解吸。3月航次砷的除去出现在低盐区(盐度<10),去除机理主要归因于砷在悬浮颗粒上的吸附与水合氧化铁的共沉淀作用。
  河口悬浮物中砷的平均含量为9.0×10⁻⁶,接近于长江(7.6×10⁻⁶~13.4×10⁻⁶),低于黄河(11.0×10⁻⁶~l4.7×10⁻⁶)和密西西比河(14.6×10⁻⁶),高于亚马逊河(5.3×10⁻⁶)和世界河流平均值(5.O×1O⁻⁶)。河端颗粒砷含量远高于海端,其河口行为基本保守,说明九龙江口悬浮颗粒砷主要来源于河流携带的陆源泥砂。九龙江河口沉积物中砷含量在l0×l0⁻⁶以内,粘土中珅含量高于砂质沉积物,与渤海湾的观测结果一致。河口浮游植物体内砷含量随季节优势种的不同而变化,通常在2.2×10⁻⁶~5.8×10⁻⁶(干重)之间。
  鉴于多数航次溶解砷呈保守行为,取河端平均表观值0.52微克/立方分米,估算得溶解砷入海通量为0.061吨/年。若悬浮颗粒物中砷含量以5.66×10⁻⁶计,颗粒砷的入海通量为1.8吨/年。
  3.硒
  九龙江口溶解无机砸中,四价砸(Se(Ⅳ))含量约为0.10~0.62纳摩尔/立方分米,六价砸(Se(VI))为3.2~8.2纳摩尔/立方分米,溶解有机砸为未检出至1.4纳摩尔/立方分米、Se(IV)/Se(Ⅵ)比值0.3~1.8,说明在河口区溶解硒处于热力学不平衡状态。
  不同航次调查结果,总溶解无机硒的行为皆为保守,不随径流量、悬浮颗粒负载、生物活动等因素的变化而变化。
  不同航次河端溶解硒含量均高于海端,表明九龙江口溶解硒主要来源于流域地表岩石的风化。通量的季节变化也较明显,即平水期、丰水期高于枯水期,平均入海通量为2.6吨/年。
  从河口悬浮颗粒物和表层沉积物中分离出“铁、锰氧化物结合态砸”(以下简称氧化物态砸)和“有机结合态硒(以下简称有机砸),发现有机砸含量大大高于氧化物态硒。在河端,前者可达180×l0⁻⁹~350×10⁻⁹,而后者仅20×10⁻⁹~66×l0⁻⁹。
  九龙江口底质沉积物间隙水中溶解无机砸和有机硒浓度随深度增加均有不同程度的增大。根据浓度梯度、自由溶液硒扩散系数(4.87×l0⁻⁶平方厘米/秒)和沉积物孔隙度(Φ=0.817),估算砸由沉积物向上覆水的扩散通量为168纳摩尔/平方米•月(溶解无机硒)和199纳摩尔/平方米•月(溶解有机硒)。
  (三)悬浮颗粒物质
  1.悬浮颗粒物质的河口分布
  九龙江河水中悬浮物含量的高低是决定河口水体悬浮物含量的重要因素。九龙江由于流经硅质火山岩地带,径流量和集水面积小,水位差不大,流域植被覆盖率较高,其河水悬浮物含量通常不高于200毫克/立方分米,远低于亚马逊河水(500毫克/立方分米)、长江水(1000毫克/立方分米),更不及黄河水(1700毫克/立方分米)。
  河口表层水体悬浮物含量与盐度关系如图3-16所示。枯水期(11月)由于径流小,加上水体垂直混合剧烈,悬浮物含量最高,而平水期和丰水期(3月和6月)悬浮物含量明显降低。河口悬浮物的平面分布大致分为两段:在盐度0~12的上河口端,悬浮物含量随盐度增大快速下降,基本上受制于水体的物理混合。至海门岛以西,河流输入的悬浮泥沙已大部分沉降。在盐度大于12的高盐度区,悬浮物含量基本维持在同一水平,直至海端。
  在低盐度区(盐度小于6),可能由于河口颗粒分级作用,致使有机颗粒含量相对增大,悬浮物中碳氮比值随盐度增大有所升高。当盐度大于12后,碳氮比值基本保持在10左右(图3-17),接近于一般浮游植物体内碳氮比值,与长江口观测到的结果相类似。据此,可权称盐度小于12的低盐度区为河源区,高盐度区(盐度大于12)为生物活动繁盛的盐化水区。
  2.河口悬浮物的化学组成
  九龙江口悬浮物和表层沉积物的化学元素组成列于表3-9。悬浮物中硅、铁、铝三元素含量最高[(47.4~190)×l0⁻³],碳、钙、镁、钛、锰等含量次之[(1.6~29.5)×10⁻³],其他元素含量均低于1×10⁻³。陆源的铁氧化物、铝硅酸盐是河口悬浮物的主要矿物成分。
  与表层沉积物柑比,悬浮物中硅、铝等成岩元素含量比较低,而磷、碳等生物元素以及锰、铁等易生成水合氧化物的元素含量比较高。这种差别是悬浮颗粒物在其搬运输送过程及沉降之后,所经历的降解、早期化学成岩作用等各种地球化学过程的反映。
  3.悬浮物中痕量生物元素的分布
  河口悬浮物中磷、砸、铜、镉、铬、钒、钛、锰、锌、钙等10种痕量生物元素与内标基准元素铝的含量比值均随盐度的升高而上升,但在低盐度的河源区,上升平缓,而在透光好、生物活动强盛的高盐度区,增大的趋势比较显著。说明九龙江口浮游植物的生物过程将这些元素结合到悬浮颗粒相中,其中磷和硒的效应最为明显。

知识出处

福建省志·海洋志

《福建省志·海洋志》

出版者:方志出版社

本志下限至2000年,系统记述福建省海区环境的自然状况以及海洋科技的进步和成就。分海洋地质地貌、物理海洋、海洋生物、海洋化学、海洋科技等6章。

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