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长江和珠江不仅是中国两条大河,而且也是全球两条大河,其溶解有机碳(Dissolved Organic Carbon,DOC)的行为及通量是全球河流DOC研究不可或缺的组成部分,也与近海海洋的碳循环密切相关。然而,目前长江口、珠江口的DOC研究还相当有限。本研究通过走航采样法和高温燃烧法,取得长江口春、夏、秋、冬六个航次和珠江口春、夏、冬三个航次的数据,对两大河口区DOC的空间分布、行为与通量展开了系统的研究。
长江口淡水端DOC的浓度较均匀且呈春季<夏季<秋季<冬季的特点,全年的波动范围为103—193μmol/L,在污染严重的长江支流—黄浦江DOC浓度终年较高,可达~400~700μmol/L:海水端DOC则要低得多,各个季节的浓度介于66—88μmol/L之间,夏季略高。在盐度大于5的海区,咸淡水混合时DOC行为基本上是保守的;而在盐度0—5时,DOC呈添加趋势。在珠江口上游广州段,DOC浓度很高(约为400—500μmol/L),且春、夏、冬三个季节的变化不大;DOC从珠江广州段至虎门快速下降,这是由于东江水稀释(占总降低浓度30—40%,冬季大于夏、春季)以及DOC的降解、絮凝(占总降低浓度60—70%,春、夏季高而冬季较低)共同作用造成的。在伶仃洋中从内往外则基本呈保守混合的特征,仅在夏季水华区发现DOC略有添加。
此外,夏季在两大河口中盐度(盐度10-25)海区都曾经观察到水华现象,一般认为,由于浮游植物大量繁殖,水华时DOC和TOC应有较大的增长,然而,观察表明,两大河口春、冬季TOC与DOC差别不大,夏季非水华区相差(约为10μmol/L)则高一些,但在长江口水华区TOC较DOC高出40—124μmol/L,在珠江口高出20—150μmol/L,TOC较DOC显著升高。造成这种现象的原因,笔者认为除了水文等因素外,最重要的原因是由于浮游植物产生的DOC被细菌利用,所以水体中DOC得不到高效的累积。为此,我们设计了室内培养实验,比较了有菌和无菌条件下浮游植物水体中DOC和TOC的变化过程,初步证明了细菌对DOC的快速降解作用。
在充分考虑两大河口DOC行为和季节变化的基础上,估算了两个河口的DOC入海通量。长江口DOC入海通量为1.63 Tg/a,珠江口DOC入海通量为0.67Tg/a,分别占全球DOC入海通量的~0.65%和~0.27%。DOC入海通量的季节分布并不平衡,丰水期远大于枯水期;并结合文献,提出全球现有DOC入海通量可能高估。