“近20年來，長江口水體氮、磷含量增加3～5倍，使得長江口及鄰近海域營養鹽結構也發生改變，河口和近岸生態系統原有的生物種群結構發生變化，導致赤潮發生頻繁，生態系統衰退，生物多樣性減少，生物資源再生產和食物安全受到嚴重影響。”華東師范大學河口海岸學國家重點實驗室教授李道季憂心地告訴記者。
為了破解其中的難題，李道季領銜“973”重大課題“高渾濁河口水域的生物地球化學過程”進行攻關。5年來，課題組在長江口和黃河口水域共組織參與以及與其他在研項目聯合進行了19次大大小小的現場觀測和實驗研究。近日，課題組結題成果揭示了三峽工程蓄水后長江口的營養鹽狀況，發現長江口浮游生物群落結構已發生明顯變化，并且對懸浮顆粒物濃度與營養鹽濃度關系的研究修正了傳統觀點。
揭示三峽蓄水后長江口營養鹽狀況
課題組對長江口及鄰近海域的水體營養鹽和沉積物進行了深入研究，獲得了長江三峽蓄水后首個夏季長江口營養鹽的主要擴散方向、擴散強度和范圍等資料，特別是通過對以磷為主的營養鹽循環過程研究，揭示出長江口營養鹽的分布變化狀況。
隨后，為了弄清不同粒級各種形態的磷參與長江口生物地球化學循環中的作用，課題組定量研究了它們，發現在長江向河口區輸送的顆粒態磷中，以難以參與生物循環利用的礦物中碎屑磷為主，其次為有機磷及非活性有機磷；長江口及毗鄰海區沉積物中總磷的主要存在形態依次是碎屑磷、可交換態磷、鐵結合態磷、有機磷、自生磷灰石磷及非活性有機磷。其中，可交換態磷、鐵結合態磷、有機磷可以通過降解等過程被生物利用參與再循環。這豐富了人們對長江河口不同形態磷的認識。
課題組在三峽截流蓄水后的第一時間，調查獲得長江口及鄰近海域營養鹽分布狀況及大量連續觀測數據。“因不可重復獲取而具歷史性，為研究三峽工程對河口的影響評估具有重要科學價值。”李道季告訴記者。
長江口浮游生物群落結構變化明顯
近10年來，長江口及毗鄰海域浮游生物群落結構已發生明顯變化。由于流域人類活動的影響，自2000年以來，該水域懸浮物和硅酸鹽濃度呈顯著下降趨勢，無機氮的濃度在2003年以后也呈現出下降趨勢，富營養化程度有所緩解，但氮磷比值高于警戒線。長期的營養鹽氮、磷、硅比值的失衡導致甲藻類在浮游植物群落中所占比例大增，硅藻比例下降，甲藻類赤潮頻繁發生，這是長江河口生態系統發生惡化的強烈信號。
李道季認為，“全球氣候變暖和人類活動導致的營養鹽結構改變，是長江口及鄰近海域浮游生物群落結構變化的主要原因，而維持其群落結構的穩定性，控制輸入營養鹽比例比控制流域營養鹽輸入量更為重要。”
課題組還通過在長江口水域現場模擬培養實驗研究，發現在磷濃度為1～2微摩爾/升之間，浮游植物的生長速度最快，其最佳氮磷比為20到30之間。
在光照較強的情況下，微型和微微型浮游生物生長過程不受光照限制，對碳生物量貢獻率最大，占到80%～90%以上。
該研究把以往只針對大小型浮游植物的研究推向對微型和微微型浮游植物的生理生態過程研究，具有開創性。研究結果也為今后國家制定近岸河口環境磷的水質標準提供了參考。
修正懸浮顆粒物與營養鹽濃度關系的傳統觀點
以往的研究認為，長江口懸浮顆粒物濃度與營養鹽之間存在著顯著的吸附—解吸和吸收—釋放的相互作用，營養鹽濃度的變化主要受懸浮顆粒物濃度變化的影響。而課題組以新的視角探討了長江口懸浮顆粒物濃度變化及其綜合影響，發現懸浮顆粒物濃度對營養鹽濃度影響較小，只具有統計意義。這修正了傳統觀點。
“過去對于長江口營養鹽保守性和通量收支的認識，總是通過考察營養鹽濃度與鹽度的關系，或者通過箱式模型來描述，其中的問題在于缺乏對物理過程影響的詳細了解以及定量的計算。”李道季介紹。
課題組在長江口水域進行了12個連續觀測站的定點季節性觀測研究，通過應用新的研究方法，課題組得出了與傳統觀點不一樣的結論。研究表明，懸浮顆粒物濃度對長江口營養鹽影響不大。懸浮顆粒物濃度對長江口營養鹽影響較小與水體在長江口較短的滯留時間以及復雜的環流狀況有關。李道季表示：“長江口環流復雜是造成河口營養鹽成分分布不平衡的最主要原因。”（黃辛）
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