长江口悬浮体粒度特征及其季节性差异

111 118
0
6819 3111
38 619
712
114
111 117
0
7015 2915
39 715
717
113
019 116
0
6018 39121
中间层 1 (5) 617
619
115
111 119
012 7612 23159
1 (10) 714
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114
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0
5912 40185
810
114
016 116
0 5010
5010
39
718
719
113
017 116
0 5318
4612
40
717
718
113
017 115
0 5515
4415
底层
1
710
713
113
111 116
0 7118
2812
3
617
616
113
017 114
0 8317
1613
9
715
716
114
018 116
介于两者之间 。但不同区域的表现有较大的差异 :南支与南港内各站表 、底层悬浮体平均
粒径差值约为 015φ;南槽内的 39 站和南槽口的 21 和 22 站 ,径流和潮流相互作用较强 ,大
致是长江口悬沙锋的西侧 ,混合作用较强 ,悬浮体上 、下间交换频繁 ,使表 、底层的平均粒
径差异较小 (沈焕庭等 ,2001) ,甚至可以出现表层悬浮体比底层略粗的现象 。东部的 15 、
5 00
海 洋 与 湖 沼
34 卷
使用法国产 Cilas 940L
型激光粒度仪进行了粒径测
量 ,其激光波长为 820nm ,测
量范围为013 —2000μm ,多次
重复测量的误差小于 3 %。
由于激光粒度仪在测试浓度
上有一定限制 ,因此选取滤
膜留存量大于 20mg 的 78 个
悬浮体样品进行测试 。测量
提要 1998 年 11 月和 1999 年 5 月长江口悬浮体样品的激光粒度仪分析结果表明 ,长江口 悬浮体粒度较细 ,分选较差 ,偏态和峰态偏小 ,粒度组成以粉砂为主 ;粘土含量次之 ,基本不含 砂或砂含量很小 ,由陆向海平均粒径有由粗到细的变化趋势 。粒度分布呈典型的非正态分 布 ,存在“双峰”和“三峰”两种形式 ,表层样品以“双峰”分布为主 ,底层“三峰”或“双峰”并存 。 标准偏差 - 粒度曲线上多峰出现 ,反映了长江口悬浮体组成的复杂性 。长江口悬浮体粒度特 征有较大的季节变化 。悬浮体粒度变化的影响因素包括泥沙来源 、底质再悬浮 、生物作用和 絮凝作用 ,粒度特征的季节差异是这些因素综合作用的结果 。 关键词 悬浮体 ,粒度分布 ,季节变化 ,长江口 中图分类号 P736
4313
30
619
713
114
111 117
0 7010
3010
31
714
717
113
019 116
0 6012
3918
35
614
617
117
112 211
214 7415
2312
36
712
714
115
110 117
0 6415
3515
37
714
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114
019 116
0 6112
3818
38
810
海区的表层生物作用强 ,浮游生物的密度远大于口内 (中国海湾志编纂委员 ,1998) ,生物
成因组分粒级一般较大 (如生物碎屑可达几十微米) (李道季等 ,2000) ,会改变悬浮体的粒度
组成与分布 ,因而生物作用也可能是造成这一区域内表层与底层悬浮体粒度差异的原因。
5期
李 军等 :长江口悬浮体粒度特征及其季节性差异
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10
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2719
12
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110 118
0 6714
3216
15
718
719
113
017 115
0 5410
4610
16
712
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115
018 118
0 6319
3611
21
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- 016 210
110 6113
2 (5) 618
711
116
110 119
0
6912 30173
2 (10) 617
710
116
111 119
0
7210 28101
10 (5) 714
715
113
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6317 3613
23 (5) 619
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116
017 210
111 6913 2916
24 (5) 712
714
113
中国第一大河流长江每年携带约 418 ×108 t 的悬浮物质进入东海 。长江口悬浮体特 征的研究可以为东海海洋通量和长江与东海间物质输运和交换等研究 (胡敦欣等 ,2001) 提供基础资料 。粒度组成是悬浮体的重要物理特性之一 ,与沉积物搬运 、堆积等过程密切 相关 (Walling , et al ,1989) 。对长江口外及其邻近海域悬浮体已进行了多方面研究 (Milli2 man et al ,1985 ; 王正方 ,1985 ;谷国传 ,1986 ;李道季等 ,2000 等 ;吴 莹等 ,2002) ,但对悬浮 体粒度特征的空间和季节变化的资料相对较少 。作者拟对采自长江口及其邻近海域的悬 浮体样品进行粒度分析 ,以分析其特征和分布空间变化及其季节性差异 ,初步探讨长江口 悬浮体粒度变化的主要控制因素 。
214 7419
2217
21
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0 5410
4610
23
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0 5617
第 34 卷 第 5 期 2003年9月
海 洋 与 湖 沼
OCEANOLOGIA ET LIMNOLOGIA SINICA
Vol134 ,No15 Sep1 , 2 0 0 3
长江口悬浮体粒度特征及其季节性差异 3
李 军 高 抒 曾志刚 贾建军
(中国科学院海洋研究所 青岛 266071 ;中国科学院研究生院 北京 100039) (南京大学海岸与海岛开发教育部重点实验室 南京 210093) (中国科学院海洋研究所 青岛 266071)
1 取样与分析
1998 年 11 月 16 日 —23 日和 1999 年 5 月 11 日 —15 日中国科学院海洋研究所在长江 口海域进行了水样采集 ,两个航次的调查站位基本一致 ,详细位置如图 1 所示 。采样过程 中 ,天气较好 ,风速和波浪均较小 。作业中按国家海洋局《海洋调查规范》规定的标准水层 (0 、5 、10 、20 、30m 等 ,底层水取自海底以上 2m 层位) 进行分层采集 ,使用 215L Rosette 采水 器 ,对每站水样现场用孔径 0145μm 的滤膜真空抽滤 ,过滤后样品在室内烘干 (40 ℃) ,再 恒温称重 ,然后将样品冷冻保存 。
散 ,再上机测试 。对部分样品 (40 个) 用灼烧法测定了烧失量和非可燃组分含量 ( TNC) 。
用矩法 (McManus ,1988) 计算了平均粒径 、分选系数 、偏态和峰态等粒度参数 ,同时计算出
砂 、粉砂和粘土等粒级组成 。
2 结果
211 粒度参数与粒级组成
不同层位的悬浮体粒度参数和粒级组成的统计结果 (表 1 和表 2) 显示 ,长江口两个 季节悬浮体的粒度都很细 ,平均粒径介于516 —813φ之间 ,多数为615 —715φ;1998 年 11 月 平均值为 714φ,而 1999 年 5 月平均值为 619φ,比前者略粗 。分选系数介于113 —118 之间 ,
115
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110
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35
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7218
2711
36
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211
212
7410
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37
513
517
117
115
212
1617
7211
多数为 115 左右 ,代表了分选较差的粒度特征 ,但 1999 年 5 月样品的分选系数略大 。偏
态多为正值 ,峰态介于114 —213 之间 ,以115 —116 左右居多 。
在平面分布特征上 ,两个季节的长江河口表层和底层悬浮体的平均粒径都是自西北
向东南变细 。垂向上 ,冬季长江口悬浮体平均粒径总体上表现为表层细 、底层粗 ,中间层
16 、23 、30 站等带状小区域内 ,底层悬浮体的平均粒径要小于表层悬浮体 。造成这种特殊
现象的原因 ,一方面可能是区域上处于长江口最大浑浊带的东部边缘 ,由于各种因素 (如
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盐水入侵 、风浪) 的相互作用 ,产生较大的悬浮体浓度梯度 ,使得表层悬浮体不易发生沉
降 ,而在表层富集 ,造成表层悬浮体的含量与粒度皆大于底层悬浮体 ;另一方面 ,河口锋外
5期
李 军等 :长江口悬浮体粒度特征及其季节性差异
503
表 2 1999 年 5 月长江口悬浮体粒度特征统计 Tab12 Grain2size parameters and compositions of the suspended matter of Changjiang River estuarine waters
(May 1999)
层位
站号
中值粒径 (φ)
粒度参数
平均粒径 (φ)
分选系数
偏态
峰态
粒度组成 ( %)
砂
粉砂
粘土
表层
10
615
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116
113
210
116
7511
2313
21
619
710
116
111
119
110
7010
2910
22
613
615
116
112
210
318
7617
1915
28
613
615
3 中国科学院知识创新工程项目“中国主要河口及邻近陆架海域海陆相互作用研究”, KZCX22207 号和国家自然 科学基金资助项目 ,40176020 号 。李 军 ,男 ,出生于 1974 年 10 月 ,博士 ,E2mail : lijun @ms1qdio1ac1cn
收稿日期 :2002210205 ,收修改稿日期 :2003205212
具体操作步骤是 : 将滤膜在
5 —10ml 015mol 的六偏磷酸
图 1 研究区位置及站位 Fig11 Location map of the study area and the sampling stations
钠 ( [NaPO3 ]6) 分散剂中浸泡 12h ,小心分离出滤膜上的全 部样品 ,用玻璃棒搅拌并静 置 24h 以上 ,使样品充分分
3717
5 02
海 洋 与 湖 沼
34 卷
层位 底层
站号
中值粒径 (φ)
粒度参数
平均粒径 (φ)
分选系数
偏态 峰态
续表 粒度组成 ( %)
砂 粉砂 粘土
22 717
718
114
017 116
0
5513 4416
23 813
812
114
014 116
0
4615 5315
28 715
716
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表 1 1998 年 11 月长江口悬浮体粒度特征统计 Tab11 Grain2size parameters and compositions of the suspended matter of Changjiang River estuarine waters
(November 1998)
114
018 116
0
6011 3919
29 619
711
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018 210
117 6717 3016
30 715
716
113
018 116
0
6211 3719
31 715
716
113
019 116
0
6118 3812
36 710
712
115
110 118
0
7012 2918
37 619
713
115
110 116
0
6713 3217
29 (5) 716
717
114
018 116
0
5812 4118
30 (5) 713
715
113
110 116
0
6610 3410
31 (5) 711
713
113
注 :中间层括号里的数据为水深 ,单位为 m ,表 2 同
110 116
0
7111 2819
夏季 ,表层悬浮体的平均粒径普遍比底层粗 ,但比中间层细 ,这主要是因为夏季长江 径流的流量大 、流速高 ,携带的细颗粒物质含量高 、粒径粗 ,径流向海注入主要在5 —10m 层位所致 (胡敦欣等 ,2001) 。另外 ,夏季生物生产力明显增加 ,生物作用的影响 (生物体 、 壳体碎屑 、排泄物等) 也可以造成悬浮体粒度特征上的差异 。
粒度参数
粒度组成 ( %)
层位
站号
中值粒径 (φ)
平均粒径 (φ)
分选系数 偏态 峰态
砂 粉砂 粘土
表层
9
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018 115
0 5916
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10
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012 115
0 4710
5311
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615
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116
114 212
013 7917
2010
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