水体中的溶解氧是绝大部分水生生物的基本生命要素，溶解氧匮乏会阻碍生物生长、繁殖，甚至导致生物死亡，缺氧区（水体溶解氧浓度低于2毫克/升）也因此被称为“死亡区”。近几十年来，全球范围内河口和海岸带的缺氧区域急剧扩张，人类活动导致的大量营养盐随河流输送至河口及近岸海域被认为是造成这一现象的主要原因。

     然而，除营养盐外，河流还向河口和近岸海域输送了大量陆源有机质，可直接和间接地消耗水体溶解氧，促进缺氧区的形成（图1）。其中，被研究较多的陆源有机质直接贡献为有机质被微生物矿化过程直接导致的溶解氧消耗，而常常被忽略的陆源有机质间接贡献为有机质被矿化时释放的营养盐回到水体中引发的后续耗氧过程（硝化反应、矿化释放的营养盐被浮游植物再利用生成有机质并再矿化的耗氧过程）。

    相较于河流输入的营养盐，陆源有机质对河口及近岸海域缺氧区的贡献较少被量化研究，为数不多的研究也集中在陆源有机质的直接贡献。此外，受限于观测技术，直接贡献的时空变化鲜少被测量，更未有学者对陆源有机质的间接贡献进行量化研究。鉴于陆源有机质和营养盐的来源、对缺氧形成的机理、及所需治理方式不同，研究和量化河流输入的陆源有机质与营养盐诱生的海源有机质对缺氧区形成的相对贡献，以及陆源有机质的直接和间接途径的相对贡献对于更好地理解河口及近岸海域缺氧区的形成机制及制定治理方案具有重要意义。

    在珠江口近岸缺氧区，受限于观测技术，观测数据只能获得该海域陆源和海源有机质对缺氧形成的贡献的平均值，其空间分布变化尚未明晰，且不能追踪、量化陆源有机质矿化释放的营养盐对缺氧区形成的间接贡献。据此，港科大海洋动力学和模拟专项研究团队（https://odmp.ust.hk）结合观测数据和物理-生态耦合海洋数值模型模拟（图2-3），研究并量化了陆源有机质对珠江口及其近岸海域水体缺氧的直接和间接贡献及其空间分布变化，最新成果已发表在Limnology & Oceanography  (https://aslopubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/lno.11616)。

图2. 物理-生态耦合数值模型的生物地球化学模块示意图

陆源 vs 海源有机质：在珠江口近河口区域（底层水盐度<10），陆源有机质矿化过程对水体溶解氧消耗的直接贡献（>60%）显著高于海源有机质（<40%）；而在河口-海岸过渡带，陆源有机质的贡献（上游西区和下游东区的平均贡献分别为30%和18%）明显低于海源有机质。

陆源有机质直接vs间接贡献：在河口-海岸过渡带，陆源有机质对缺氧形成的直接贡献（即矿化耗氧过程）在上游西区显著高于下游东区，而陆源有机质矿化释放的营养盐对缺氧形成的间接贡献则是东区高于西区。

缺氧区治理方案需因地制宜：珠江口河口-海岸过渡带上游西区缺氧水体的治理需同时减少河流有机质和营养盐输入，而下游东区缺氧水体治理的关键则在于减少河流营养盐输入。

空间差异的形成机理：夏季西南风驱动下，向东的沿岸流不断将珠江口西北岸和西岸八大口门输入的营养盐和陆源有机质往东边输送，但陆源有机质的沉降特性导致其在河口-海岸过渡带的分布呈西区显著高于东区的特征，而溶解态的营养盐（包括河流直接输入的营养盐以及陆源有机质矿化所释放的再生营养盐）相较于易沉降的颗粒态有机质，更容易被向东的沿岸流带往下游。

对其它河口和近海缺氧区的启示：本研究首次量化了陆源有机质矿化释放的营养盐对缺氧形成的间接贡献，发现其相对直接贡献的重要性沿河流羽状流方向增加，这预示着以往研究只关注陆源有机质的直接贡献可能低估了陆源有机质对河口和近海缺氧区形成的贡献。

参考文献：

Yu, L., Gan, J., Dai, M., Hui, C. R., Lu, Z., & Li, D. (2020) Modeling the role of riverine organic matter in hypoxia formation within the coastal transition zone off the Pearl River Estuary. Limnology and Oceanography. 9999(2020): 1-17

https://aslopubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/lno.11616