在全球气候变化与高强度人类活动的共同影响下，近岸河口海域富营养化及其诱导的底层水季节性缺氧已经成为全球性的重大环境生态可持续发展问题。然而，缺氧发育的空间分布规律与发育程度（水体溶解氧的浓度）的内在调控机制这两个关键问题长期未得到解决。经典的缺氧形成机制认为，水体富营养化导致浮游植物爆发（即藻华），有机颗粒沉降和沉积到海床，进而降解老化耗氧，导致海底水体缺氧，甚至形成局部的“死水区”（dead zone）。该机制存在两个基本的缺陷：1. 不能回答缺氧发育的空间分布规律，大量研究发现藻华爆发的时空分布与缺氧时空分布并不一致；2. 不能阐明缺氧发育的程度。在真实河口沉积动力环境中，有机颗粒运动除了沉降与沉积过程，还有海底再悬浮过程，尤其是在近岸河口富含有机颗粒的泥质沉积区（带）中，颗粒再悬浮过程导致的水体耗氧非常重要。从当前国内外缺氧发育过程与机制的研究来看，颗粒再悬浮对于缺氧发育的贡献往往被忽视，再悬浮颗粒在缺氧发育程度中的关键作用尚未被阐明，缺氧发育程度和范围的预测不准确，阻碍富营养化河口生态系统与生境的修复与恢复。

近日，我实验室南海海岸带变化与物质迁移创新团队首席科学家吴加学教授团队领衔，基于潜标、座底四角架底边界层观测系统、船载湍流剖面等现场观测与采样分析，采用河口水动力、沉积动力、生物地球化学等多学科交叉的理论与方法，系统探究了珠江河口再悬浮过程与有机颗粒耗氧对于夏季海底缺氧发育程度的影响。研究结果表明，珠江口缺氧区发生在富含有机质的泥质沉积带上，缺氧区水体内再悬浮会产生局部高浓度悬浮体，形成所谓的“次生的最大浑浊带”（Secondary Turbidity Maxima）。潮周期内溶解氧收支平衡分析显示，再悬浮颗粒引起的溶解氧耗氧通量与沉积物耗氧通量（SOD）相当（图1，2）。在不考虑再悬浮颗粒耗氧的情况下，溶解氧收支平衡将出现高估缺氧的发育程度，即缺氧区水体溶解氧浓度比实际的要偏高。因此，颗粒再悬浮在维持河口及近岸缺氧发育程度中起着不可忽略的重要作用，这一发现对于提升近岸河口缺氧发育数值模拟的精度具有重要的价值。

图1. (a) 溶解氧收支平衡中的时变项(TDT)、水平对流项 (HADV)、垂向扩散项 (VDIF)和总耗氧项(TOC)。(b) 潮周期 和 (c,d) 事件尺度的溶解氧收支平衡。

图2. 海底缺氧发育区悬浮颗粒浓度与水体耗氧率之间的线性关系

研究成果于2022年7月21日在国际著名海洋期刊Journal of Geophysical Research：Oceans发表，论文题目为“Role of particle resuspension in maintaining hypoxic level in the Pearl River Estuary”。创新团队骨干成员崔永生博士和首席科学家吴加学教授分别为论文的第一作者和通讯作者，核心成员高树基教授和骨干成员谭萼辉副研究员为文章的合作作者。

该研究得到了南方海洋实验室创新团队建设科研经费、国家自然科学基金-广东省联合基金重点项目等项目的支持。

原文链接：https://doi.org/10.1029/2021JC018166（阅读论文请点击“阅读原文”）