渤海湾沉积地球化学记录及其对环境变迁的指示

为了解渤海湾营养环境的长周期变化特征及关键影响因素,于2018年4月和6月在渤海湾湾口外侧海域(BH47)及渤海湾湾口(BH15)采集沉积物柱状样,对沉积物柱状样中总有机碳(TOC)、总氮(TN)、磷(P)、生物硅(BSi)的含量以及碳、氮稳定同位素组成(δ^(13)C、δ15N)进行了分析,并结合气候和周围人类活动变化讨论以上参数的变化诱因。研究结果显示,两柱状样中TN含量自1980s起随时间呈现增加的变化趋势,与水体溶解无机氮(DIN)的长周期变化一致。污水排放、化肥施用和海水养殖是渤海湾氮的主要来源,其中农业化肥氮输入自2007年起有所下降,海水养殖和生活污水入海排放呈现持续上升的趋势。无机磷(IP)是沉积物中磷的主要存在形式,湾内的BH15柱中IP含量自1990s中期起呈现下降的趋势,湾口的BH47柱中IP含量呈现1970s后先减少,1990s起缓慢增加的变化趋势,两者均体现出明显的陆源输入特征。TOC/TN比值、δ^(13)C值以及δ^(13)C二端元混合模型对有机质来源的指示结果表明,渤海湾口及临近海域沉积物有机质受陆源输入和海洋自生共同影响,总体以海源有机质为主,自1990s起海源有机质贡献有所下降。与湾口的BH47柱相比,BH15柱更靠近近岸地区,受陆源输入的影响更显著,TN含量和陆源有机质贡献相对更高。本研究表明,为实现渤海湾水环境的有效治理,在对农业化肥的使用进行管制的同时,今后还需重点加强对海水养殖和生活污水入海排放的管控。