夏季大亚湾悬浮颗粒有机物碳、氮同位素组成 及其物源指示

牟新悦，陈敏，张琨

摘要：目的：掌握颗粒有机物的来源及其时空变化特征对于深入理解人类活动影响下海湾生态环境的变化及作用机制具有重要意义。本研究通过分析夏季大亚湾悬浮颗粒有机物碳、氮含量及其同位素组成，旨在揭示大亚湾颗粒有机物含量及其同位素组成的空间分布特征，同时利用三端元混合模型解构悬浮颗粒有机物的来源，探讨调控颗粒有机物来源的主要过程，为认识人类活动影响下大亚湾生态系统的变化规律奠定基础。方法：2015年7月28—31日期间，利用洁净玻璃采水器采集了自大亚湾北部近岸海域至湾口海域共12 个站位的海水样品，经预先在400℃下灼烧4 h 并称重的47 mm GF/F 滤膜过滤收集悬浮颗粒物，用于颗粒有机物碳、氮含量及其同位素组成的分析。颗粒物样品分成2 份子样后，一份用于颗粒氮及其同位素组成的测定，另一份经浓盐酸酸熏去除无机碳组分后用于颗粒有机碳及其同位素组成的测定。颗粒有机物碳、氮含量及同位素组成通过元素分析仪—同位素比值质谱仪联机进行测量（Thermo Deltaplus XP）。根据实测的颗粒有机物δ13CPOC 和δ15NPN，利用三端元混合模型，计算出大亚湾悬浮颗粒有机物中海洋自生有机质、陆源有机质（含人为活动污水有机质）和河口过程有机质的贡献。结果：夏季大亚湾颗粒有机物δ13CPOC 和δ15NPN 的变化范围分别为-25.7～-17.4‰和-6.3～10.4‰，其空间变化反映了不同有机质来源的影响。喜洲岛附近海域表现出高POC、PN、δ13CPOC 和δ15NPN 的特征，恰好对应于高生物硅、高浮游植物细胞丰度、高初级生产力、高无机氮生物吸收速率的出现，指征着浮游植物水华的主导贡献；东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/河口水生有机物的影响；北部沿岸淡澳河口附近海域的δ13CPOC 和δ15NPN出现低值，体现了陆源有机质和人类污水排放的影响，人为污水的排放可能是低δ15NPN 出现的主要原因。根据δ13CPOC 和δ15NPN 的三端元混合模型，定量计算出夏季大亚湾悬浮颗粒有机物中海洋自生有机质、陆源 有机质和河流/河口水生有机质的贡献比例平均为70%、13%和17%，海洋自生有机质是夏季大亚湾悬浮颗粒有机物的主要来源，陆源有机质和河流/河口水生有机质的贡献仅占次要地位。从三种来源有机物含量的空间变化看，海洋自生有机质表现出自湾内向湾外减少的态势，其含量与初级生产力具有显著的线性正相关关系；河流/河口水生有机质在东北部范和港附近海域出现高值；陆源有机质含量在表、底层表现出不同的态势，表层陆源有机物含量在湾中部最低，底层陆源有机质含量高于表层，且表现为自湾内向湾口增加、东侧海域较高的特征，反映了离岸距离、珠江冲淡水、粤东沿岸上升流输送的共同影响。结论：大亚湾悬浮颗粒有机物碳、氮含量及其同位素组成的空间变化充分反映出浮游植物水华、陆源和人类污水有机质排放、河流/河口水生有机质输送等过程的影响。海洋自生有机质是夏季大亚湾悬浮颗粒有机物的主要来源，其空间变化主要受控于浮游植物的初级生产过程。陆源有机质含量的空间分布则受到离岸距离、珠江冲淡水输送和粤东沿岸上升流入侵的共同影响。

来源出版物：海洋学报, 2017, 29(2)：39-52

入选年份：2017