【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 74），Kirchner，Heinemann，Zeitzschel等對(duì)沉積物捕獲器方法進(jìn)行系統(tǒng)的評(píng)價(jià)(Kirchner, 1975；Heinemann, 1978；Zeitzschel et al., 1978）。此期間沉積物捕獲器不僅被用于淺海泥沙運(yùn)動(dòng)，還用于大陸架、深海的研究中，如Bishop等于1977年利用沉積物捕獲器研究了赤道大西洋400m水層顆粒物的化學(xué)、生物學(xué)特征和垂直通量(Bishop et al., 1977）。美國伍茲霍爾海洋研究所（WHOI）Spencer等人通過分析收集到的Sargasso海區(qū)5000m水深的沉降顆粒物，對(duì)其化學(xué)通量進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)其主要成分是上部海區(qū)浮游生物的糞便(Spencer et al., 1978；Honjo et al., 1980）。近年來，對(duì)沉降顆粒物物源及其與水動(dòng)力環(huán)境之間關(guān)系的研究，取得了廣泛進(jìn)展，如Heiskanen等（1995）注意到快速沉降類型的顆粒物是影響沉降顆粒物組成和垂直通量的主要因素，而垂直遷移的光合自養(yǎng)微型生物的活動(dòng)也會(huì)影響到沉積物捕獲器的計(jì)算沉降通量(Heiskanen, 1995）。Bloesch、J252。rg通過對(duì)顆粒物沉降與再懸浮的研究，初步建立了顆粒物再懸浮模型(Bloesch et al., 1982；J252。rg, 1996）。Weyhenmeyer(1996）則提出溫躍層對(duì)沉降通量的影響，并運(yùn)用回歸分析的方法建立了沉降與再懸浮通量線性模型(Weyhenmeyer, 1996）。 Lee等對(duì)日本海時(shí)間系列沉積物捕獲器中收集到的沉降顆粒物中烯酮類進(jìn)行分析 (Lee et al., 2011）。Lin等對(duì)中國南海沉降顆粒物及拖網(wǎng)獲得的現(xiàn)代浮游生物穩(wěn)定同位素進(jìn)行分析(Lin et al., 2011）。目前，基于沉積物捕獲器收集沉降顆粒物進(jìn)行分析研究，已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)海洋物質(zhì)循環(huán)遷移研究工作的主流 (張巖松等，2005）。在國內(nèi)，使用沉積物捕獲器收集沉降顆粒物通量的方法在近年也得到了廣泛應(yīng)用，但主要應(yīng)用于大洋中沉降顆粒物化學(xué)、生物成分的分析。扈傳昱在南極普里茲灣外開闊海域布放時(shí)間系列沉積物捕獲器,研究沉降顆粒物中生源組分(生物硅、有機(jī)質(zhì)、碳酸鈣） 通量、組成、來源及元素的摩爾比值的生物地球化學(xué)意義。并對(duì)有關(guān)捕獲器偏差的誤差來源及相關(guān)建議做了一定的總結(jié)(扈傳昱等，2003；扈傳昱等，2006b）。陳建芳根據(jù)南海北部(SCSN）、南海中部(SCSC）、呂宋岸外(SCSNE2）及越南岸外(SCSSWI）時(shí)間系列的捕獲器資料，對(duì)“南海沉降顆粒物的生物地球化學(xué)過程及其古環(huán)境意義”這一命題作了初步探索(陳建芳，2005）。王海榮運(yùn)用2006年67月以及2007年12月對(duì)黃東海海區(qū)進(jìn)行的兩次大面調(diào)查以及若干連續(xù)站調(diào)查的數(shù)據(jù)，分析了顆粒有機(jī)碳和顆粒有機(jī)氮的含量及分布特征，進(jìn)一步證實(shí)了運(yùn)用碳氮比判斷顆粒物來源的有效性；在諸多影響因素中，重點(diǎn)討論了水團(tuán)的季節(jié)變化對(duì)顆粒有機(jī)碳垂直分布的影響；最后利用斯托克斯公式對(duì)夏季東海四個(gè)典型站位真光層顆粒物的輸出通量及沉降速率進(jìn)行了計(jì)算(王海榮，2008）。徐魯強(qiáng)通過對(duì)放置于南海北部HonjoMark VI型時(shí)間系列沉積物捕獲器樣品糖類組成分布的分析測(cè)定,研究了顆粒物有機(jī)物質(zhì)的來源及控制因素及其與沉積記錄的關(guān)系。結(jié)果表明糖類物質(zhì)主要來源于海洋浮游植物,其通量變化受由季風(fēng)影響的浮游植物季節(jié)性的消長(zhǎng)所控制。沉積物中糖類組分與顆粒物相比呈現(xiàn)陸源有機(jī)質(zhì)特征,推測(cè)是由于北部陸架物質(zhì)通過濁流或海底移動(dòng)進(jìn)入陸坡所致(徐魯強(qiáng)等，1996） 。宋金明用沉積物捕捉器研究南沙群島珊瑚礁潟湖沉降顆粒物中主要元素垂直通量、垂直轉(zhuǎn)移形態(tài)、再循環(huán)過程及垂直通量與表層海水溫度的關(guān)系(李鵬程等，1998；宋金明等，2003）。段毅等首次應(yīng)用有機(jī)地球化學(xué)方法, 對(duì)我國南沙永暑礁潟湖和東海大陸架沉降顆粒物質(zhì)進(jìn)行了分析和研究，結(jié)果表明兩地區(qū)沉降顆粒有機(jī)質(zhì)在達(dá)到距海底5m以前,接近一半被消耗。烴類和脂肪酸分布指示了兩地區(qū)沉降顆粒有機(jī)質(zhì)來源存在著較小的差異, 但是主要來自海洋浮游生物（段毅等，1997a；段毅等，1997b）。方建勇于2009年3月末在九龍江河口區(qū)采用自制沉積物捕獲器分層收集沉降顆粒物并研究其垂直通量，結(jié)果表明該海域各站各層沉降顆粒物類型以生物和礦物顆粒為主，絮凝體類型在各站各層有所不同。各站各層之間粒度參數(shù)的變化主要是受絮凝作用的影響所致，致使沉降顆粒物垂直通量在各海域各層次之間變化較大。影響沉降顆粒物地球化學(xué)組成分布特征的主要因素是陸源物質(zhì)的輸入和人類活動(dòng)的影響(方建勇等，2011）。本研究中也使用沉積物捕獲器進(jìn)行沉降顆粒物收集，其目的分析近岸水動(dòng)力環(huán)境變化對(duì)沉降顆粒物影響。對(duì)沉降顆粒物研究的另一種思路是基于現(xiàn)場(chǎng)水動(dòng)力要素測(cè)量結(jié)果，使用數(shù)學(xué)模型估算沉降顆粒物通量及沉降速度，這種方法在物理海洋研究中應(yīng)用較廣。如Fugate amp。 Friedrichs（2002）通過在 Chesapeake 灣布放 OBS,LISST100 以及 ADV，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量底邊界層內(nèi)懸浮物質(zhì)濃度。該研究中假設(shè)在底邊界層內(nèi)懸浮物由于重力沉降導(dǎo)致的垂直通量和湍擴(kuò)散達(dá)到平衡，通過 ADV的高頻流速資料和反演得到的懸浮物濃度計(jì)算了懸浮物的沉降速度（Fugate et al., 2002）。Maa amp。 Kwon（2007）利用 ADV（三維高頻點(diǎn)式流速儀）計(jì)算了懸浮物的沉降速度，并且將計(jì)算結(jié)果應(yīng)用于顆粒物三維數(shù)值模擬中，極大的提高了數(shù)值模擬精度（Maa et al., 2007）。Voulgaris （2004）利用 ADV 和 LISST100 在河口灘涂地帶研究懸浮顆粒物的沉降過程，利用 ADV 得到的高頻流速和懸浮物濃度資料間接測(cè)算了懸浮物沉降速度，并且與采用 Stoks 沉速公式計(jì)算的沉降速度進(jìn)行比較，結(jié)果吻合較好（Voulgaris et al., 2004）。Soulsby （1984）利用海床基搭載的電磁海流計(jì)、濁度計(jì)的準(zhǔn)同步觀測(cè)，推導(dǎo)出一種利用懸浮物濃度脈動(dòng)譜估計(jì)垂向湍通量的方法，計(jì)算結(jié)果表明在高潮時(shí)刻，懸浮物的重力沉降通量顯著大于湍擴(kuò)散通量（Soulsby et al., 1984）。原野通過海床基觀測(cè)平臺(tái)和水體剖面觀測(cè)系統(tǒng)在我國近高時(shí)空分辨率的溫鹽、流速、聲學(xué)回聲強(qiáng)度和懸浮物粒徑的水體剖面或近底層時(shí)間序列，在利用聲學(xué)反演模型估測(cè)懸浮顆粒物濃度和計(jì)算湍流混合動(dòng)力參數(shù)的基礎(chǔ)上，分析了海底沉積物和水體懸浮物在不同水動(dòng)力條件下、不同湍流混合背景下的再懸浮和沉降等關(guān)鍵動(dòng)力過程，估測(cè)了懸浮顆粒物的垂向湍擴(kuò)散通量和沉降通量，并對(duì)湍流和近底沉積物的相互作用做了較為深入的研究（原野，2009）。通過數(shù)值模擬的方法是分析水動(dòng)力環(huán)境及沉積環(huán)境的有效方法（龐啟秀等，2008），但是由于波、流作用下的泥沙運(yùn)動(dòng)機(jī)理十分復(fù)雜，故很難找到一個(gè)可以推廣到不同區(qū)域，且適用于各種情況下的數(shù)學(xué)模型。目前多是根據(jù)泥沙運(yùn)動(dòng)特質(zhì)，地形地貌變化情況，分類建立數(shù)學(xué)模型進(jìn)行泥沙運(yùn)動(dòng)輸移擴(kuò)散和地形演變研究。 筏式養(yǎng)殖對(duì)水動(dòng)力環(huán)境及SPM的影響淺海區(qū)域筏式養(yǎng)殖深受水動(dòng)力環(huán)境影響，在進(jìn)行養(yǎng)殖對(duì)象選擇、筏架布防方式設(shè)計(jì)、養(yǎng)殖周期設(shè)計(jì)時(shí)，都需要預(yù)先對(duì)水動(dòng)力環(huán)境進(jìn)行分析（中華人民共和國農(nóng)業(yè)部，2001）。同時(shí)，大規(guī)模筏式養(yǎng)殖反過對(duì)水動(dòng)力環(huán)境來產(chǎn)生廣泛影響，進(jìn)而影響到養(yǎng)殖區(qū)域的動(dòng)力沉積環(huán)境（張學(xué)雷等，2004）。以往對(duì)于海水養(yǎng)殖與水動(dòng)力環(huán)境之間關(guān)系，主要集中在養(yǎng)殖容量的估算，及養(yǎng)殖對(duì)象對(duì)于水動(dòng)力環(huán)境的適應(yīng)。如Navas運(yùn)用3D水動(dòng)力模型和粒子追蹤模型對(duì)網(wǎng)箱養(yǎng)魚海域海洋環(huán)境的管理進(jìn)行分析（Navas et al., 2011）。蔡惠文應(yīng)用ECOMSi海洋模式重現(xiàn)了象山港海域的水動(dòng)力場(chǎng)，并結(jié)合最大允許排污量，得出象山港海域各網(wǎng)箱養(yǎng)殖源的養(yǎng)殖環(huán)境容量（蔡惠文，2004）。葛長(zhǎng)字對(duì)愛蓮灣海域網(wǎng)箱養(yǎng)殖的關(guān)鍵物理過程進(jìn)行了研究，并以模型試驗(yàn)進(jìn)行了容納量的評(píng)價(jià)（葛長(zhǎng)字，2006）。劉學(xué)海對(duì)桑溝灣、南黃海兩個(gè)不同尺度的典型海域進(jìn)行了生態(tài)動(dòng)力學(xué)模型研究，建立了能夠良好地再現(xiàn)水動(dòng)力過程的物理模型，分別建立兩海域的生態(tài)動(dòng)力學(xué)模型,通過數(shù)值模擬研究?jī)捎虻纳鷳B(tài)特征。（劉學(xué)海，2009）。對(duì)大規(guī)模海藻群落對(duì)流場(chǎng)的干預(yù)作用亦有較多研究，主要主要體現(xiàn)在對(duì)流場(chǎng)速度的削弱上。Jackson在對(duì)加勒弗尼亞南部的Pt. Loma群落的潮流場(chǎng)研究后認(rèn)為，群落區(qū)內(nèi)的順流向流速衰減強(qiáng)烈，其量值僅約為自然條件下的1/3,而在垂直流向上流速變化很?。?Jackson et al., 1983；Jackson, 1997）。Gaylord對(duì)加利福尼亞Mohawk Reef礁石海帶群落內(nèi)流場(chǎng)的變化進(jìn)行了測(cè)定 （Gaylord et al., 2007）。張學(xué)雷等對(duì)吊養(yǎng)和底播養(yǎng)殖區(qū)中利用同步自容式儀器水環(huán)境參數(shù)進(jìn)行了短期連續(xù)監(jiān)測(cè)，觀測(cè)結(jié)果為分析養(yǎng)殖籠對(duì)潮流流速的削減、懸吊養(yǎng)殖貝類對(duì)浮游植物的攝食壓力和底層代謝對(duì)水層溶解氧的消耗等養(yǎng)殖對(duì)環(huán)境的影響提供了證據(jù)（張學(xué)雷等，2004）。對(duì)于大規(guī)模海水養(yǎng)殖對(duì)水動(dòng)力環(huán)境的影響，亦有報(bào)道，但相關(guān)研究不多。Grant等2001年對(duì)桑溝灣海域筏式養(yǎng)殖造成的海水流場(chǎng)變化進(jìn)行模擬（Grant et al., 2001）。Ito等對(duì)網(wǎng)箱養(yǎng)殖對(duì)水動(dòng)力環(huán)境進(jìn)行使用數(shù)值模擬的方法進(jìn)行研究（Ito et al., 2008；Ito et al., 2009）。樊星等采用改進(jìn)的一維水動(dòng)力模型對(duì)我國近岸典型筏式養(yǎng)殖海區(qū)桑購物的潮流垂直結(jié)構(gòu)進(jìn)行了數(shù)值研究，通過增加潮流上邊界層來描述養(yǎng)殖活動(dòng)與潮流垂直分布的關(guān)系，取得了較好的成果（樊星等，2009；樊星等，2010）。嚴(yán)立文對(duì)黑泥灣海域筏式海水養(yǎng)殖產(chǎn)生的消浪效果進(jìn)行分析，提出消浪作用強(qiáng)弱與海帶筏架數(shù)量、入射波強(qiáng)度等密切相關(guān)（嚴(yán)立文，2008）。本研究從動(dòng)力沉積環(huán)境角度，通過實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析筏式海帶養(yǎng)殖改變水動(dòng)力條件，進(jìn)而對(duì)沉積環(huán)境影響的過程。大規(guī)模筏式海水養(yǎng)殖對(duì)沉降顆粒物的影響，國內(nèi)外學(xué)者的研究成果，多見于扇貝等養(yǎng)殖對(duì)象產(chǎn)生的生物沉積?！?、蝦夷扇貝、牡蠣、海灣扇貝等的生物沉積及其季節(jié)變化特征（周毅等，2003）。 Giles等2006年對(duì)貝類養(yǎng)殖區(qū)氧、氮沉積通量進(jìn)行研究（Giles et al., 2006a；Giles et al., 2006b）。Grant等2005年對(duì)加拿大西部河口位置生物沉積進(jìn)行分析（Grant et al., 2005）。黃洪輝等于2001年6月到2004年10月按季度對(duì)大亞灣大鵬澳網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)及其鄰近海域（對(duì)照區(qū)）沉積環(huán)境進(jìn)行對(duì)照分析（黃洪輝等，2005；黃洪輝等，2007） 。葛長(zhǎng)字、方建光等2006年研究了山東榮成愛倫灣抗風(fēng)浪網(wǎng)箱沉降顆粒物通量（葛長(zhǎng)字，2006a；葛長(zhǎng)字等，2006b） 。陳聚法、趙俊等2007年對(duì)桑溝灣貝類養(yǎng)殖區(qū)沉積物再懸浮動(dòng)力機(jī)制及其對(duì)水體中營養(yǎng)鹽影響進(jìn)行研究（陳聚法等，2007） 。蔡立勝、方建光等2003年使用沉積物捕捉器在桑溝灣養(yǎng)殖海區(qū)的扇貝區(qū)、牡蠣區(qū)和海帶區(qū)分別進(jìn)行自然沉積作用的研究，通過對(duì)收集的沉積物進(jìn)行分析，估算該養(yǎng)殖海區(qū)的總氮和總磷由海水到海底的通量（蔡立勝等，2003）生物沉積多由于養(yǎng)殖對(duì)象排泄產(chǎn)生，在海帶養(yǎng)殖區(qū)這種機(jī)制影響較小，對(duì)海帶養(yǎng)殖區(qū)而言，沉降顆粒物的改變主要來自于海帶養(yǎng)殖減弱了水動(dòng)力環(huán)境。對(duì)于因養(yǎng)殖改變動(dòng)力環(huán)境而產(chǎn)生的沉降顆粒物，國內(nèi)外尚未見到報(bào)道，這正是本研究要開展的內(nèi)容。 SPM對(duì)風(fēng)暴天氣的響應(yīng)SPM是對(duì)水動(dòng)力環(huán)境敏感的沉積環(huán)境因子，而水動(dòng)力環(huán)境主要受制于海氣界面相互作用，極端天氣情況下，如臺(tái)風(fēng)、颶風(fēng)、寒潮等會(huì)劇烈改變水動(dòng)力環(huán)境，形成較高的沉降顆粒物通量，該過程對(duì)地形地貌演化、營養(yǎng)鹽循環(huán)、物質(zhì)輸運(yùn)等都具有重要意義。在國內(nèi)，受儀器設(shè)備及風(fēng)暴天氣偶然性的限制，風(fēng)暴過程對(duì)沉降顆粒物通量影響較少開展，僅有部分研究涉及到風(fēng)暴天氣過程中動(dòng)力沉積環(huán)境因子，如懸浮體濃度、水質(zhì)參數(shù)等（鄧明等，2002； 丁平興等，2003；許艷等，2011）。相比較而言，國外學(xué)者對(duì)于風(fēng)暴過程中沉積環(huán)境要素的變化有較多研究，但對(duì)于沉降顆粒物通量的研究成果較少。這些成果為本研究提供了良好的對(duì)比分析的參照，但由于風(fēng)暴天氣出現(xiàn)的偶然性及觀測(cè)的困難性，該方面研究成果總體較欠缺。韓樹宗根據(jù)計(jì)算所得的9711臺(tái)風(fēng)過程波要素，計(jì)算并驗(yàn)證分析了日照近海的水動(dòng)力環(huán)境，并基于水動(dòng)力懸沙模型COHERENSSED，對(duì)9711天氣過程懸沙進(jìn)行數(shù)值模擬（韓樹宗等，2008）。王愛軍對(duì)泉州灣鹽沼2006年格美臺(tái)風(fēng)登陸前后沉積動(dòng)力參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，觀測(cè)到臺(tái)風(fēng)過境對(duì)附近海域懸沙濃度的影響，并計(jì)算鹽沼和光灘底層懸沙輸運(yùn)量（王愛軍等，2008）。丁平興分析了臺(tái)風(fēng)對(duì)航槽沖淤可能造成的影響，以“杰拉華”臺(tái)風(fēng)為例 ,提出計(jì)算風(fēng)暴引起長(zhǎng)江口北槽航槽沖淤變化的模型與方法（丁平興等，2003）。Silverberg等使用時(shí)間系列沉積物捕獲器于2002至2004年，在Cuenca Alfonso海域410m水深處對(duì)沉降顆粒物進(jìn)行收集，記錄了2003年Ignacio颶風(fēng)、Marty颶風(fēng)期間該海域沉降顆粒物通量（Silverberg et al., 2007）。Sheremet等于颶風(fēng)Claudette期間，在Atchafalaya灣5m等深線處，對(duì)波浪與懸浮體進(jìn)行測(cè)量，觀測(cè)到波、流共同作用下的再懸浮過程（Sheremet et al., 2005）。Yang等使用沉積物捕獲器對(duì)臺(tái)灣北部湖泊鴛鴦湖在臺(tái)風(fēng)天氣時(shí)沉降顆粒物通量及有機(jī)碳通量進(jìn)行研究，并與正常天氣情況時(shí)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，（Yang et al., 2011）。Fan使用沉積物捕獲器對(duì)20m～70m水庫環(huán)境中沉降顆粒物進(jìn)行收集，頻率每周一次；并每?jī)芍芤淮问占瘧腋◇w濃度數(shù)據(jù)。對(duì)比發(fā)現(xiàn)臺(tái)風(fēng)導(dǎo)致沉降顆粒物迅速升高，超出一個(gè)量級(jí)，非臺(tái)風(fēng)天氣事件僅能對(duì)沉降顆粒物通量產(chǎn)生較小的影響（Fan, 2011）。Kasai對(duì)連續(xù)6年觀測(cè)到的臺(tái)風(fēng)引起的沉積脈沖過程的延遲進(jìn)行分析，認(rèn)為造成該現(xiàn)象的原因是河床淺灘的粗糙度，并認(rèn)為河床底質(zhì)粒度的變化會(huì)對(duì)該延遲造成影響 （Kasai et al., 2004）。Chung等在中國南海放置沉積物捕獲器，發(fā)現(xiàn)沉降顆粒物通量時(shí)空變化明顯，且各個(gè)站位時(shí)間變化不同步。沉降顆粒物隨深度增加而增加，有機(jī)質(zhì)含量隨深度增加而減?。–hung et al., 2004）。綜合上述臺(tái)風(fēng)期間沉降顆粒物通量研究成果可以看出，受觀測(cè)條件及臺(tái)風(fēng)偶然性影響，該項(xiàng)研究開展較少，已有研究也存