浅海贝藻养殖水域沉积物再悬浮的发生机制及生态效应

沉积物再悬浮作为一个比较普遍的物理现象，对浅海生态系统污染物的生物地球化学循环具有强烈的干扰作用。本研究以我国北方重要养殖海湾——桑沟湾为研究对象，从物理、化学、生物三个角度出发，研究了沉积物再悬浮的发生过程以及再悬浮介质-沉积物的源汇转换角色及其与养殖藻类的关系，构建了波流耦合模型和再悬浮颗粒物浓度预测数学模型。主要研究结果如下： 1）桑沟湾的海湾动力比约为1.54，沉积物具有发生再悬浮的潜在动力条件；推导出波流耦合切应力的计算公式。 2）悬浮颗粒物浓度（SSC）与浊度（NTU）之间符合线性方程SSC=15.908×ln（NTU）+7.0888（n＝33，R2＝0.7209）；碎屑有机碳库是桑沟湾养殖生态系统中最大的有机碳库，占总POC库储量的81.87%。 3）沉积物再悬浮的临界切应力在0.059 N/m2左右，耦合切应力与悬浮颗粒物浓度符合方程= 238.06 SSC + 25.215（n=25，R2 = 0.7298）；最大剪切深度可达8.81 cm；桑沟湾沉积物再悬浮通量的数量级在10-5~10-6 kg·m-2·s-1之间，再悬浮临界风速约为5.51 m/s，全年约有171天沉积物处于再悬浮状态；构建了沉积物再悬浮颗粒物浓度预测数学模型。 4）桑沟湾表层沉积物总氮的含量范围313.09~1094.44µg/g，有机氮是总氮的主要形态，平均占总氮的60.86%；交换态氮是无机氮的主要形式，平均占无机氮的71.40%，交换态氮中NO3--N的含量最大；桑沟湾表层沉积物的TOC/TN比值为9.38，表明沉积物中有机质具有混合来源的特征；无机磷是桑沟湾表层沉积物中磷的主要形态，平均占总磷的73.33%，钙结合磷是无机磷的主要赋存形态；表层沉积物中潜在生物有效性磷的含量占总磷的86.54%，具有很强的释磷潜力。桑沟湾重金属的潜在生态危害指数RI约为36.17，表明重金属的潜在生态危害轻微。 5）再悬浮过程中沉积物春季表现为氮磷源，释放溶解无机氮和磷酸盐；夏、秋季表现为氮汇磷源，释放磷酸盐而吸附溶解无机氮；冬季表现为氮磷汇，吸附磷酸盐和溶解无机氮。