高強(qiáng)度養(yǎng)殖活動下老爺海溶解氧的虧損及有機(jī)質(zhì)成分的響應(yīng)

馬文超 王焱 朱卓毅

摘要：老爺海是海南島東岸的一處潟湖，受強(qiáng)烈人類活動（尤其是養(yǎng)殖活動）影響，其水體富營養(yǎng)化并伴隨低氧。在選取的旱季和洪季（2010年4月和2011年8月），老爺海適值低氧期間，對老爺海開展了針對溶解氧和有機(jī)質(zhì)的采樣與觀測。結(jié)果顯示，春季潟湖低氧強(qiáng)烈，個別站位表層水溶解氧也僅為50%，夏季則在底層也存在低氧。在這樣的背景下，春季有機(jī)質(zhì)濃度明顯高于夏季，顆粒有機(jī)質(zhì)的C/N值（C與N的比值）也表現(xiàn)為春季高于夏季（平均值春季為9.7，夏季為7.7）。氨基酸所指征的有機(jī)質(zhì)成分暗示春季有機(jī)質(zhì)有較強(qiáng)的細(xì)菌降解信號;夏季有機(jī)質(zhì)的低C/N值和高氨基酸碳、氮?dú)w一化產(chǎn)量顯示現(xiàn)場生產(chǎn)相對活躍，有機(jī)質(zhì)主要來自海源浮游植物，表層水供氧充分。在水體發(fā)生氧虧損時，溶解和顆粒有機(jī)質(zhì)的降解程度存在差異。整體而言，顆粒有機(jī)質(zhì)的降解程度隨著水體中溶解氧濃度的下降而增加，說明顆粒有機(jī)質(zhì)的降解消耗氧氣是造成潟湖低氧的重要驅(qū)動因素;溶解有機(jī)質(zhì)成分的變化和溶解氧關(guān)聯(lián)不顯著。

關(guān)鍵詞：老爺海;潟湖;低氧;有機(jī)質(zhì);氨基酸

中圖分類號：P593文獻(xiàn)標(biāo)志碼：ADOI：10.3969/j.issn.1000-5641.2021.02.009

OxygendepletionandtheresponseoforganicmatterinLaoyehai，alagoonwithstrongaquacultureactivities

MAWenchao，WANGYan，ZHUZhuoyi

（StateKeyLaboratoryofEstuarineandCoastalResearch，EastChinaNormalUniversity，Shanghai200241，China）

Abstract：LaoyehaiisalagoonlocatedontheeastcoastofHainanandisimpactedheavilybyhumanactivities（especiallythoserelatedtoaquaculture）。Laoyehaiischaracterizedbyitseutrophicandhypoxicwaters.Duringpreviousdryandfloodseasons（specifically，April2010andAugust2011），whenhypoxiaoccurred，fieldworkwasconductedtoobservethedissolvedoxygen（DO）andtocollectorganicmatter.HypoxiawassignificantinthespringseasonwithsurfaceDOaslowas50%，whilethebottomhypoxicwaterprevailedinbothseasons.Inthespringseason，theC/Nratioofparticulateorganicmatterwashigherthanthatobservedinthesummerseason（C/Ninthespring：9.7，C/Ninthesummer：7.7）。Organicmattercompositionindicatedbyaminoacidsshowedthattherewasstronginsituproductioninthespringrelativetothatinthesummer.LowerC/Nvaluesandhighercarbonandnitrogenyieldsofaminoacids（AACyield，AANyield）inthesummershowedactiveinsituproduction，suggestingthatorganicmatterwasmainlyderivedfromphytoplankton.ThisalsoexplainsthesufficientsurfaceDOinthesummer.Thedegradationofparticulateorganicmatterincreasedwiththedecreaseofdissolvedoxygen，indicatingthattheparticulateorganicmatteranditsdegradationwerethekeydrivingfactorsforoxygenconsumptioninthelagoon.Meanwhile，wefoundthattherelationshipbetweendissolvedorganicmattercomponentsandDOwasnotsignificant.

Keywords：Laoyehai;lagoon;hypoxia;organicmatter;aminoacid

0引言

水體缺氧通常會破壞生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性，并通過食物網(wǎng)影響?zhàn)B殖業(yè)產(chǎn)量;另外，低溶解氧（DO）濃度會改變水體介質(zhì)的氧化還原性質(zhì)，進(jìn)而影響水體中的物質(zhì)循環(huán)過程[1-2]。隨著富營養(yǎng)化狀態(tài)的愈演愈烈，全球范圍內(nèi)的河口近海低氧呈現(xiàn)出惡化的趨勢，這也引起了人們的廣泛關(guān)注[3]。老爺海是地處海南島東海岸、中國南海北部的一處條狀潟湖，狹窄、漫長的潮汐通道使得潟湖與外海水體的交換極不通暢[4]。自20世紀(jì)80年代以來，老爺海大規(guī)模發(fā)展水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)，過于密集的養(yǎng)殖活動導(dǎo)致潟湖水體在20世紀(jì)90年代達(dá)到富營養(yǎng)化狀態(tài)，魚類大規(guī)模死亡事件頻繁發(fā)生[5]，老爺海的低氧問題已經(jīng)非常嚴(yán)峻[6]。

顆粒有機(jī)質(zhì)表面附著的細(xì)菌群落會對有機(jī)質(zhì)進(jìn)行改造并產(chǎn)生不穩(wěn)定的溶解有機(jī)質(zhì)，這一過程伴隨著氧氣的消耗[7]。長江口低氧底層水體的表觀耗氧量（AOU）與顆粒有機(jī)質(zhì)/無機(jī)營養(yǎng)鹽有非常明顯的負(fù)相關(guān)性，暗示顆粒有機(jī)質(zhì)降解過程是導(dǎo)致近海低氧的重要原因[8]。已有研究指出老爺海的氧虧損是受微生物的異養(yǎng)過程驅(qū)動，而地形和弱潮汐環(huán)流又加劇了這一狀況[6]。近年來對老爺海潟湖低氧區(qū)的研究主要圍繞著其水交換動力背景、營養(yǎng)鹽、浮游植物群落等生態(tài)指標(biāo)展開[5-6，9]。已經(jīng)查明，老爺海中營養(yǎng)鹽含量高，其中有機(jī)氮、無機(jī)磷是總?cè)芙鈶B(tài)氮、磷的主要組成成分[10]。老爺海水體缺氧伴隨著水體中還原態(tài)營養(yǎng)鹽（如銨離子NH4+）和溶解無機(jī)磷與溶解無機(jī)氮的比值（DIP/DIN值）升高，暗示養(yǎng)殖廢棄物的排放會促進(jìn)有機(jī)質(zhì)的降解和礦化[6]。高鹽度生境下占優(yōu)勢的浮游植物群落為容易沉降的硅藻，這可能是形成大規(guī)模底層缺氧并造成魚類成批死亡的誘因之一[9]。盡管針對老爺海的低氧觀測已經(jīng)取得堅實(shí)進(jìn)展，但從有機(jī)質(zhì)成分視角開展的探究還非常有限，這給老爺海低氧的成因、治理帶來了一定困擾。在這樣的背景下，2010年4月和2011年8月老爺海再次出現(xiàn)顯著氧虧損，其中春季在其內(nèi)側(cè)深水站位表層DO甚至也只有50%，底層DO則低達(dá)2%。以此為契機(jī)，本研究針對老爺海水體的顆粒和溶解態(tài)有機(jī)質(zhì)成分進(jìn)行分析，對比不同季節(jié)水體的溶解氧變化，討論不同季節(jié)老爺海顆粒有機(jī)質(zhì)的來源差異，并量化氧虧損狀態(tài)下有機(jī)質(zhì)成分的響應(yīng)情況，為量化有機(jī)質(zhì)降解活動對水體氧虧損的影響提供科學(xué)資料和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

1采樣及分析方法

老爺海位于中國南海北部，是海南島東海岸一處狹窄、半封閉的潟湖（見圖1（a）），在地貌上被劃分為沙堤濱海潟湖系統(tǒng)。老爺海地處熱帶氣候區(qū)域，年平均氣溫24.4℃，年降雨量為2141.4mm/年[4]，主要受冬季偏北風(fēng)和夏季偏南風(fēng)主導(dǎo)的季風(fēng)影響[6]。潟湖從西側(cè)牛角尾延伸到東側(cè)的牛廟嶺，全長約13km，流域面積為5.72km2.以龍堡橋?yàn)榻?，可將潟湖劃分為外灣和?nèi)灣[9]。潟湖在南側(cè)和東側(cè)通過牛廟嶺與中國南海分離，水體延伸到牛角尾被沙堤保護(hù)起來。老爺海水深整體較淺，在牛角尾一般為1～2m，但牛廟嶺地區(qū)退潮時水深可達(dá)5～6m;潟湖與中國南海通過牛角尾一個約50m寬的海峽相連[6]。這種地貌造成內(nèi)灣水體與外海水交換極為不暢，停留時間長達(dá)數(shù)百天[6]。老爺海潟湖內(nèi)從20世紀(jì)80年代開始大規(guī)模發(fā)展水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)，外灣主要為網(wǎng)箱養(yǎng)魚，內(nèi)灣則主要開展岸灘養(yǎng)蝦。其中，網(wǎng)箱養(yǎng)殖帶來大量額外有機(jī)質(zhì)，另外大量鋪開的網(wǎng)箱也進(jìn)一步降低了內(nèi)外灣之間的水體交換速率;蝦池則通過排水等方式給內(nèi)灣帶來大量額外有機(jī)質(zhì)。20世紀(jì)90年代起養(yǎng)殖活動已引發(fā)水體明顯富營養(yǎng)化[9]，缺氧導(dǎo)致的大規(guī)模魚類死亡事件頻繁發(fā)生[9]。

1.1采樣

分別于2010年4月和2011年8月沿著老爺海潟湖的口門到內(nèi)灣進(jìn)行樣品采集，采樣站位如圖1（b）所示。2010年4月的春季航次海南島處于顯著春旱狀態(tài)，航次期間的月累積降水量比40年間平均同期水平偏少約1/2，風(fēng)速明顯偏低約2/3[4]。暗示4月調(diào)查的氧虧損結(jié)果可能和同期相比更為嚴(yán)峻[9]。2011年8月的夏季航次期間西南季風(fēng)盛行，氣象條件都與40年同期平均水平相一致，表現(xiàn)出高溫、多雨和低風(fēng)速的特點(diǎn)[4]。暗示8月調(diào)查的結(jié)果能夠體現(xiàn)年平均同期水平[9]。鑒于研究區(qū)域大部分水深較淺，站位溶解氧可能存在較顯著日變化，采樣和觀測選擇在日中時間段進(jìn)行，以便進(jìn)行統(tǒng)一比較。在現(xiàn)場用手持多參數(shù)儀（WTW，multi350i，德國）測定水樣的pH值、溫度、鹽度和溶解氧等環(huán)境參數(shù)，在測定樣品溶解氧之前采用Winkler滴定法對設(shè)備溶解氧探頭進(jìn)行了校正。另外，本研究討論的溶解氧數(shù)據(jù)除了絕對含量，還提供相對百分含量（DO%）和表觀耗氧量（AOU）。DO%和AOU的結(jié)果分別是絕對含量除以氧氣溶解度的百分比，以及絕對含量和溶解度的差值。這兩個結(jié)果由于考慮和消除了溫度的影響，在一定程度上可以提高本研究的代表性。用潔凈的采水桶采集樣品，帶回現(xiàn)場臨時搭建的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行過濾和保存。顆粒有機(jī)質(zhì)樣品在負(fù)壓（壓力低于0.1MPa以避免細(xì)胞破碎）下，用450℃灼燒過的0.7?mol/LGF/F濾膜過濾，過濾完成后將濾膜對折包裹于鋁箔（預(yù)先灼燒過）中避光冷凍保存;溶解有機(jī)質(zhì)樣品用新的0.45?mol/L一次性尼龍膜濾頭過濾至灼燒過的安培瓶中冷凍保存至分析。

1.2樣品測定

顆粒有機(jī)碳（POC）用VarioELIII型元素分析儀測定，前處理時預(yù)先用鹽酸去除無機(jī)碳。顆粒氮（PN）則直接包樣上機(jī)測定，所用儀器與POC相同?？倯腋☆w粒物（TSM）用重量法測得。氨基酸用Agilent1200液相色譜儀測定，前處理方法遵循之前已經(jīng)發(fā)表的方法[11]。簡要而言，取適量樣品（顆粒態(tài)樣品則事先凍干）放入安培瓶中加入鹽酸，在110℃溫度下酸化24h，調(diào)節(jié)pH值至8.5后，通過鄰苯二甲醛（OPA）和N-異丁酰-L-半胱酰胺（IBLC）試劑進(jìn)行柱前衍生化，然后上HPLC（Agilent1200，美國）測定;使用HypercloneBDSC18反相色譜柱（Phenomenex）和配套保護(hù)柱對氨基酸單體進(jìn)行分離。對酸化過程中的外消旋效應(yīng)進(jìn)行了外消旋校正[12]。

本研究涉及的氨基酸共計19種（除甘氨酸外均包含左右旋），具體見表1.涉及有機(jī)質(zhì)成分的氨基酸指正參數(shù)見表1.其中，DI為基于氨基酸計算的降解系數(shù)，該系數(shù)越大，說明有機(jī)質(zhì)新鮮、降解程度越小;反之，DI值越小則說明降解程度越大。浮游植物的DI值為1.5，海洋表層沉積物中降解程度大的有機(jī)質(zhì)的DI值為–1.5[13]。

2結(jié)果

2.1溫鹽分布及溶解氧背景

老爺海春季水溫從外灣到內(nèi)灣先逐漸升高，在L-10站位水溫達(dá)到最高值（30.1℃），之后逐漸降低，鹽度則呈現(xiàn)從外到內(nèi)逐漸降低的分布趨勢（見圖2）。夏季溫度整體水平高于春季，且空間分布與春季類似（見圖2）。鹽度從外灣到內(nèi)灣逐漸降低，在11-4站位達(dá)到最低值（7.2），之后略有上升（見圖2）。老爺海的水柱有顯著的層化。例如，在剖面站L-5站位，表底層溫度、鹽度的差異在春季分別達(dá)到1.5℃和3.2（見圖3）。另外，該站位同期賽斯板的深度為1.3m，水深大于5m。類似的情況在夏季剖面中同樣存在。即水柱強(qiáng)烈的層化（表底溫鹽差分別達(dá)到0.7℃和4.3）（見圖3），并伴隨著水體透明度很差（賽斯板深度僅0.8m，水深大于4m）的特征。

在強(qiáng)烈層化的背景下（見圖3），調(diào)查發(fā)現(xiàn)底層水在兩個季節(jié)都出現(xiàn)了低氧，并以夏季的極低值更低。其中，春季的變化范圍為0.2～8mg/L，平均值為4mg/L（見表2）;從外灣到內(nèi)灣DO逐漸降低，最低值出現(xiàn)在L-5站位底層，DO為0.2mg/L（見圖2）。夏季的變化范圍同樣比春季小，為0～6mg/L，平均值為3mg/L（見表2），最低值同樣出現(xiàn)在L-5站位底層，DO為0mg/L（見圖2）;空間上從外灣到內(nèi)灣DO濃度先逐漸升高又逐漸降低（見圖2）。根據(jù)溶解氧實(shí)測值和理論溶解度可以計算出水體的表觀耗氧量（AOU）。其中，春季和夏季平均值分別是2.9mg/L和3.2mg/L（見表2）。由于有機(jī)質(zhì)降解和異養(yǎng)呼吸過程中不僅有溶解氧的消耗，還必然伴隨著CO2的釋放和水體pH的下降，因此溶解氧和pH之間存在耦合。在春季和夏季，老爺海的pH值在底層范圍分別是7.7～8.9、7.5～8.2（見表2），最低值均出現(xiàn)在剖面站L-5底層（春季pH值為7.7，夏季pH值為7.5）?？傮w上，老爺海的pH與DO有較明顯的正相關(guān)關(guān)系（見圖3和圖4），這暗示生物活動是該水域溶解氧濃度變化的重要影響因素。

值得一提的是，表層水的溶解氧也存在顯著的氧虧損的情況。例如，在春季，L-6站表層水的DO值僅為2.9mg/L（38%）（見圖2），其AOU同樣高達(dá)3.8mg/L。另外，夏季的11-9站表層水DO也僅為3.5mg/L（49%）（見圖2），AOU高達(dá)3.1mg/L，同樣存在氧虧損現(xiàn)象。這說明，調(diào)查區(qū)域氧虧損已90華東師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）2021年經(jīng)非常嚴(yán)重，不僅出現(xiàn)在底層，甚至可以直達(dá)和大氣接觸的表層水。水柱中溶解氧消耗的速率已經(jīng)大于海氣交換補(bǔ)給溶解氧的速率，才會造成表層水顯著的氧虧損（如春季L-6站位、夏季11-9站位）。

2.2有機(jī)質(zhì)成分的時空變化

春季老爺海表層的TSM在外灣和內(nèi)灣交界處L-6站位最低（TSM為27mg/L）（見圖5和表3），夏季從外灣到內(nèi)灣顆粒物逐漸增加（見圖5）;整體來看，春季顆粒物濃度變化范圍小于夏季（春季：24～42mg/L，夏季：17～60mg/L），但兩個季節(jié)平均水平相差不大（見表3）。POC%與PN%的空間分布趨勢類似，春季外灣的有機(jī)質(zhì)濃度較低，內(nèi)灣中從南到北POC%、PN%明顯上升，濃度最高值出現(xiàn)在最北部的L-3站位（POC%：14%，PN%：1.5%）（見圖5和表3）。夏季的顆粒有機(jī)質(zhì)濃度僅為春季的1/2水平（見表3），空間上表現(xiàn)為中部濃度較高（11-9站位：POC%為3%，PN%為0.6%）（見圖5和表3）。根據(jù)TSM和POC%、PN%，得到有機(jī)質(zhì)的絕對濃度POC（?mol/L）與PN（?mol/L），春季其空間分布與POC%、PN%大致相同（見圖5），內(nèi)灣有機(jī)質(zhì)濃度高于外灣;夏季中部POC%很高的11-9站位水體清澈（TSM為17mg/L），所以外灣到內(nèi)灣POC、PN整體上逐漸升高，最高值出現(xiàn)在1-5站位（POC：129?mol/L，PN：16?mol/L）（見圖5和表3）。春夏兩季老爺海的氨基酸濃度均表現(xiàn)為從外灣到內(nèi)灣逐漸升高（見圖6）。兩個季節(jié)表層水體中THDAA濃度均高于THPAA，且以春季更為明顯（見表4）;THDAA濃度在春季和夏季都表現(xiàn)為表層高于底層（見表4）。對比兩個季節(jié)來看，表層THPAA濃度相差不大，但THDAA濃度在表層和底層均表現(xiàn)為春季濃度高于夏季（見表4）。

基于氨基酸濃度，我們計算了DI、AACyield、AANyield、Gly%和D-AA%（見表4）。春季外灣THPAA的Gly%、D-AA%較高（見圖6），體現(xiàn)出春季外灣的顆粒有機(jī)質(zhì)的細(xì)菌降解信號更強(qiáng)，與內(nèi)灣相比更為陳舊。夏季THPAA的AACyield、AANyield均表現(xiàn)為從外灣到內(nèi)灣明顯上升（見圖6）。THDAA的相關(guān)參數(shù)在老爺海表底層具有不同的空間分布。春季表層從外灣到內(nèi)灣DI逐漸降低，Gly%相應(yīng)升高（見圖6），體現(xiàn)了內(nèi)灣的表層溶解有機(jī)質(zhì)相比外灣更為陳舊;而底層空間變化趨勢相反（見圖6），說明底層內(nèi)灣的溶解有機(jī)質(zhì)相比外灣更為新鮮。表底層截然不同的有機(jī)質(zhì)性質(zhì)也顯示出春季老爺海水柱分層明顯，縱向水體交換作用較弱。夏季表層水中降解程度較大的溶解有機(jī)質(zhì)出現(xiàn)在中部11-9站位（DI：-0.7，Gly%：48%）（見圖6和表4）。與春季表底層差異不同的是，夏季底層水THDAA的DI、Gly%分布趨勢與表層類似，同樣在中部11-9站位有機(jī)質(zhì)較為陳舊（見圖6）。整體而言，春季溶解有機(jī)質(zhì)的降解程度高于夏季，且對比不同深度春季底層水中溶解有機(jī)質(zhì)明顯比表層更為陳舊，而夏季水體表底層溶解有機(jī)質(zhì)的降解程度差異并不明顯（見表4）。由于老爺海外灣、內(nèi)灣的主要養(yǎng)殖活動分別為岸灘養(yǎng)蝦、網(wǎng)箱養(yǎng)魚，兩個區(qū)域水體中投放的餌料有所不同，顆粒態(tài)和溶解態(tài)氨基酸的優(yōu)勢組成存在差異。其中THPAA中的優(yōu)勢氨基酸為L-Glu（L-谷氨酸）、L-Asp（L-天冬氨酸）、L-Ala（L-丙氨酸）和Gly（甘氨酸），并且這4種氨基酸所占比重接近，均為10%左右;而THDAA中比重最高的是Gly（高達(dá)50%左右），剩余氨基酸單體中比重較高的是L-Ala、L-Asp和L-Thr（L-蘇氨酸）（見表5）。我們發(fā)現(xiàn)不同季節(jié)氨基酸的組成差異不大，但內(nèi)灣和外灣氨基酸中的優(yōu)勢單體略有不同。對顆粒態(tài)而言，內(nèi)灣中L-Glu、L-Asp、L-Ala比重接近，但外灣中L-Ala在春季和夏季均高于L-Glu和L-Asp。由于THDAA中的Gly占據(jù)主導(dǎo)地位，其他氨基酸單體的比重差異并不明顯?？梢钥闯鰞蓚€季節(jié)THDAA中的Gly均表現(xiàn)為內(nèi)灣高于外灣，且夏季兩個區(qū)域的差值更大（見表5）。內(nèi)灣和外灣養(yǎng)殖活動下投放餌料確實(shí)存在來源性差異（魚飼料的主要成分為蛋白質(zhì)，蝦飼料的主要成分為有機(jī)碎屑和植物），但其體現(xiàn)在氨基酸上的差別還缺乏直接數(shù)據(jù)的支撐。

內(nèi)灣水體剖面站L-5站位的底層DO在兩個季節(jié)均幾乎或完全被消耗掉（春季為0.2mg/L，夏季為0mg/L）。其中，春季站位表層DO也僅為4.0mg/L，水柱整體處于氧虧損狀態(tài);夏季表層DO則高達(dá)9.1mg/L（DO%=124%），暗示表層水現(xiàn)場生物活動旺盛。這從兩個站位表層的AACyield、AANyield在春季明顯低于夏季的結(jié)果也得到了佐證（見表6）。L-5站位在3m處有較高的DI值和較低的Gly%，而在底層5m處有最低的DI值和較高的Gly%（見表6），體現(xiàn)了春季水柱中的溶解有機(jī)質(zhì)隨深度的增加其降解程度先降低后升高，且底層的有機(jī)質(zhì)明顯比表層更為陳舊（見表6）。對比發(fā)現(xiàn)，在春季和夏季都出現(xiàn)了底層THDAA的DI值明顯高于表層THPAA的DI值的現(xiàn)象（見表6）。

3討論

3.1氨基酸指示有機(jī)質(zhì)成分

顆粒有機(jī)質(zhì)的C/N值與氨基酸的歸一化產(chǎn)量有較為明顯的相關(guān)性關(guān)系，且兩個季節(jié)的變化趨勢明顯相反（見圖7）。春季氨基酸碳、氮?dú)w一化產(chǎn)量與C/N值均為負(fù)相關(guān)（見圖7），此時C/N值整體較高，有機(jī)質(zhì)中的陸源成分貢獻(xiàn)更大，歸一化產(chǎn)量低;而夏季C/N值的變化范圍較小且數(shù)值偏低（見圖7），說明夏季有機(jī)質(zhì)主要由現(xiàn)場貢獻(xiàn)，現(xiàn)場浮游植物生產(chǎn)活動活躍，使得氨基酸的歸一化產(chǎn)量明顯高于春季。

兩個季節(jié)整體來看顆粒態(tài)氨基酸DI值隨C/N值的增加均呈現(xiàn)下降趨勢（見圖7）。夏季老爺海的海源貢獻(xiàn)強(qiáng)烈，現(xiàn)場生產(chǎn)活躍，C/N值集中在較低的數(shù)值范圍內(nèi)（6.6～8.4）（見表3），DI值波動范圍大且數(shù)值偏高（平均值為0.9）（見表4）;春季陸源碎屑帶來的有機(jī)質(zhì)增加導(dǎo)致C/N值升高，有機(jī)質(zhì)的降解程度較夏季更大，DI值整體偏低（平均值為0.3）（見表4）。對比發(fā)現(xiàn)C/N值與POC%有較為明顯的正相關(guān)性（見圖8），而顆粒態(tài)氨基酸的碳、氮?dú)w一化產(chǎn)量均與POC%呈負(fù)相關(guān)（見圖8）?？梢钥闯鲇袡C(jī)質(zhì)濃度較高的內(nèi)灣地區(qū)（如L-3站位POC%為14%，L-4站位POC%為11%）存在著一些貧氮的有機(jī)質(zhì)成分，或者該有機(jī)質(zhì)的氮組分相對于碳能夠很快降解，氨基酸對于這些地區(qū)的有機(jī)質(zhì)貢獻(xiàn)很小（見圖5和圖8）。我們推測這一現(xiàn)象與當(dāng)?shù)氐酿B(yǎng)殖活動有關(guān)，而確定這一部分物質(zhì)的分子組成有待進(jìn)一步研究。

3.2老爺海有機(jī)質(zhì)的來源和影響

老爺海表層水體的C/N值變化范圍不大，但春、夏兩個季節(jié)仍呈現(xiàn)不同分布趨勢。其中，春季老爺海的C/N值變化范圍為7.3～11.7，平均值為9.7（見表3）。在空間上呈現(xiàn)從外灣到內(nèi)灣C/N值逐漸降低的趨勢，且在內(nèi)灣具有明顯的從南到北迅速升高的趨勢（見圖6）。相比春季，夏季老爺海的C/N值變化范圍明顯較小，為6.6～8.4，平均值為7.7（見表3），整體來看，夏季C/N值比春季略低一些，暗示夏季現(xiàn)場生產(chǎn)作用更為強(qiáng)烈?？臻g上夏季也呈現(xiàn)C/N值外灣較低、內(nèi)灣較高的分布趨勢（見圖5）。研究證實(shí)，C/N值可以用來推測有機(jī)質(zhì)的來源[14]，其中，陸源植物和碎屑的C/N值較大（大于12）[15];浮游植物的C/N值約為6.6;細(xì)菌等微生物的C/N值最低，接近4[14]。老爺海春季和夏季的C/N值差異說明老爺海的有機(jī)質(zhì)存在季節(jié)性特征：春季C/N值變化范圍相對較大，但總體C/N值比夏季高，說明陸源植物（如木質(zhì)素、纖維素等貧氮植物）碎屑的貢獻(xiàn)可能更顯著，現(xiàn)場生產(chǎn)貢獻(xiàn)相對夏季更低;夏季C/N值更小，說明浮游植物等現(xiàn)場貢獻(xiàn)更為強(qiáng)烈。兩個季節(jié)的C/N平均值為8.7，介于海源（6.6）和陸源的端源值（大于12）之間[15]，說明該地區(qū)存在陸源和海源的混合作用，并且現(xiàn)場生產(chǎn)貢獻(xiàn)顯著。整體來看，老爺海盡管為深入陸地的潟湖，但其顆粒物的C/N值并沒有顯著大于12，而是更接近6.6，這暗示該地區(qū)現(xiàn)場生產(chǎn)、微生物改造作用強(qiáng)烈。有研究測定了老爺海地區(qū)的細(xì)菌豐度為4.0×109～1.80×1010個/L[9]，顯著高于中國典型近海水域（東海和渤海：1.22×108個/L，南海：1.28×107～9.96×108個/L）[16-17];另外，有研究表明老爺海的浮游植物群落的碳生物量甚至可以超過5mg/L[9]，這也為我們現(xiàn)場觀測所看到的綠色水體所證實(shí)。這些信息也從側(cè)面佐證了我們對于老爺海水域有機(jī)質(zhì)主要源于現(xiàn)場生產(chǎn)的推測。

3.3強(qiáng)烈氧虧損背景下的有機(jī)質(zhì)成分響應(yīng)

不考慮兩個異常點(diǎn)（黃點(diǎn)L-4站位、藍(lán)點(diǎn)L-6站位），表層水體隨著顆粒態(tài)AANyield的下降，整體上溶解氧濃度也隨之下降，并伴隨著Gly%的積累（見圖9），說明顆粒有機(jī)質(zhì)降解過程是導(dǎo)致該地區(qū)O2被消耗的重要原因。同時觀察到隨著AOU的增加，AACyield、AANyield均逐漸降低，這也印證了有機(jī)質(zhì)成分在O2被消耗的過程中趨于陳舊（見圖9）。生物呼吸作用釋放CO2使得水體pH下降，而AANyield也隨之下降，Gly%則相應(yīng)地明顯上升（見圖9），這些結(jié)果體現(xiàn)了老爺海地區(qū)的低氧現(xiàn)象是生物呼吸作用與顆粒有機(jī)質(zhì)降解的共同結(jié)果。而在這些整體變化趨勢中，春季的參數(shù)間相關(guān)關(guān)系較夏季更為明顯（見圖9）。

溶解有機(jī)質(zhì)與溶解氧的相關(guān)性沒有顆粒態(tài)明顯（見圖10）。除L-4站位表層溶解態(tài)氨基酸DI值異常低之外（黃色點(diǎn)，DI為0.1），可以看出夏季表層溶解態(tài)氨基酸的DI值整體高于春季（見圖10（a））。雖然D/L-Ala的變化范圍較小，但可以看出隨著DO降低，AOU升高，D/L-Ala有升高的趨勢（見圖10（c）和圖10（d））。但是，底層溶解有機(jī)質(zhì)的降解程度變化與溶解氧未有明顯響應(yīng)，甚至溶解有機(jī)質(zhì)的降解程度隨著AOU的增大（溶解氧降低）而呈現(xiàn)降解程度變低的情況（見圖11（a）—（c）），DI、D/L-Ala和Gly%隨pH的變化提供了進(jìn)一步佐證（見圖11（d）—（f））。底層水體有機(jī)質(zhì)降解參數(shù)與溶解氧的響應(yīng)明顯不同于表層水體，且夏季底層水的相關(guān)參數(shù)變化范圍明顯小于春季，這體現(xiàn)了春季底層溶解有機(jī)質(zhì)的降解范圍較夏季更大。之前有研究指出，伴隨著顆粒有機(jī)質(zhì)的降解和向溶解有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)換，經(jīng)由顆粒態(tài)轉(zhuǎn)換而來的新溶解有機(jī)質(zhì)可能呈現(xiàn)出較為新鮮（降解程度輕）的特征[7]。有理由假設(shè)，底層溶解氧較低而溶解有機(jī)質(zhì)較為新鮮的現(xiàn)象是同期顆粒有機(jī)質(zhì)在降解過程中消耗O2并伴隨產(chǎn)生降解程度較小的溶解有機(jī)質(zhì)所導(dǎo)致。更為細(xì)致的過程和作證還需要進(jìn)一步研究。

4結(jié)論

（1）老爺海地區(qū)有強(qiáng)烈的水柱層化現(xiàn)象，春季表層水體的DO平均值為7mg/L，底層為4mg/L。夏季水體的DO變化范圍比春季小，表層DO平均值為6mg/L，底層為3mg/L。春夏季調(diào)查期間DO最低值分別是0.17mg/L和0mg/L，分別對應(yīng)2.4%和0%。夏季DO的整體水平低于春季。底層水在春季和夏季均出現(xiàn)氧虧損，甚至春季的L-5站位表層氧虧損也較為顯著，其表層DO僅為4mg/L（51%）。

（2）老爺海潟湖中顆粒有機(jī)質(zhì)濃度和C/N值均在春季明顯高于夏季。春季陸源碎屑帶來的有機(jī)質(zhì)信號更強(qiáng)，夏季有機(jī)質(zhì)的信號體現(xiàn)了其主要來自現(xiàn)場生產(chǎn)。

（3）顆粒有機(jī)質(zhì)降解程度的增加和溶解氧的下降之間有顯著的相關(guān)性，暗示顆粒有機(jī)質(zhì)的降解礦化是低氧發(fā)生的主要驅(qū)動因素。溶解有機(jī)質(zhì)降解程度的變化與溶解氧虧損之間的關(guān)系并不顯著，甚至出現(xiàn)溶解氧越低、溶解有機(jī)質(zhì)越新鮮的反?，F(xiàn)象。這可能和顆粒態(tài)降解、釋放（轉(zhuǎn)換為）溶解有機(jī)質(zhì)有關(guān)。

（4）針對老爺海的低氧情況，建議從以下幾個方面進(jìn)行改進(jìn)：

a。合理地開展網(wǎng)箱漁排養(yǎng)殖等活動，對老爺海的養(yǎng)殖容量進(jìn)行評估并明確養(yǎng)殖活動上限，保護(hù)老爺海的生態(tài)環(huán)境。

b。開展港口建設(shè)、航道清淤工程，促進(jìn)老爺海潟湖內(nèi)水體的充分交換;提議養(yǎng)殖活動配套增氧措施并進(jìn)行周期性增氧，提升老爺海的水質(zhì)。

c。對老爺海水體的溶解氧濃度、pH值等指標(biāo)進(jìn)行定期監(jiān)測，緊密關(guān)注該地區(qū)的水質(zhì)變化情況，參考這些信息有的放矢地調(diào)控當(dāng)?shù)氐酿B(yǎng)殖活動。

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（責(zé)任編輯：李萬會）