河口化學是研究各種物質在河口區的河水和海水不斷交匯過程中的通量、相互作用、物質變化及其過程的學科。
基本介紹
- 中文名：河口化學
- 外文名：Estuarine chemistry
- 研究對象：河口區河水和海水交匯關係
- 研究內容：河口區的物質輸入和輸出等
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基本定義
河口化學是研究各種物質在河口區的河水和海水不斷交匯過程中的通量、相互作用、物質變化及其過程的學科。
長期以來，人們對歐洲的泰晤士河、萊茵河和塞納河，美洲的密西西比河、哥倫比亞河和聖勞倫斯河等地區的河口化學過程，進行過系統研究。中國從二十世紀50年代以來，對長江河口、九龍江河口、錢塘江河口和珠江河口等的化學過程，已進行了一系列的調查研究工作 。這些研究與化學、生物、地質和水文等學科互相滲透、交叉和促進，在70年代發展形成河口化學這門新興學科。特別是1974年在英國倫敦召開了河口化學學術討論會，對發展河口化學起了促進作用。1976年首次出版了伯頓和利斯編寫的《河口化學》專著， 五年後又出版了烏勞松和卡托編著的《河口化學與生物地球化學》一書，標誌著該學科的形成。該學科是化學海洋學中相當重要的一環。
研究方向
河口是河海交匯的地帶，是典型的地表水從淡水過渡到鹹水的過渡性環境，不但物質通量相當大，而且化學變化和物理變化相當複雜。
各河口的地理條件和水文條件不同，河水和海水交匯的情況也有各種不同的類型，所發生的化學過程也不同。由於化學成分和水化學性質的分布，有較大的水平梯度和垂直梯度，化學變化過程大多是有方向性的。因此，海水組分的來源、污染物質入海後的遷移規律、陸地徑流提供的營養元素對海洋生物生產力的影響、河口及口外附近的沉積過程等，都是重要的研究課題。
河口作用
河流將大量化學物質輸入河口區，包括河水中溶解物質懸浮顆粒物質和河床上面的一層泥沙。後者受徑流切力的影響而向外海推移，稱為推移質。河流帶來的大部分物質，在河口經歷了各種作用過程之後，被輸送到外海，這是海洋中化學物質的主要來源之一。
根據戈德堡1975年綜合的數據估算，從陸地輸送到海洋的物質，每年約為250億噸，其中約有210億噸是經河口進入海洋的。就一些重金屬進入海洋的通量來看，銀、鈷、鉻等各有90%以上是通過河口進入的；鎘、銅、汞各約50%由河口輸入；而鋅、鉛、鎳則較多地通過大氣輸送到海洋 。總之，進入海洋的化學物質，絕大部分通過河口，因此研究海洋中各種化學物質的地球化學收支平衡時，不能不掌握全世界各主要河口化學物質通量的資料。
研究內容
河口化學研究的過程主要包括河口區的物質輸入和輸出、化學變化和物質在河口區的遷移三種過程。
從河口入海的物質，不但在海底形成各種自生礦物，如各種海生矽酸鹽和洋底錳結核等，而且為近岸生物群落提供營養鹽。由於河水和海水的電解質濃度和酸鹼度等環境因素有明顯差異，因而在混合過程中便發生了一些化學變化，如膠體的生成和凝聚(或稱絮凝)、沉澱的產生、粘土礦物與海水作用形成另一種礦物、吸附或解吸的加強、一些化學平衡的推移等。
電解質的增加，使離子強度增大，可提高一些難溶鹽的溶解度。氫離子濃度和離子強度的改變，變更碳酸鹽體系的平衡；使不同形式的重金屬離子絡合物間的比例發生變化；使多數過渡元素改變其在水體中的價態和存在形式。然而，影響較顯著的還是膠體或沉澱的生成 ，它能吸附多種微量成分而改變它們的分布和遷移的特性。
河水與海水混合生成的鐵、鋁、錳的水合氧化物膠體，能顯著地吸附重金屬離子和溶解矽酸鹽，而被稱為海洋重金屬元素的“清除劑”。在一般河口，鋁、鐵、錳、銅、鋅、鎳、鈷等金屬的90～99%是以顆粒態形式從河口輸出到海洋的。
河口半鹹水帶是許多生物繁殖的良好環境，生物吸收或釋出化學物質和生物死亡後的降解作用等生物地球化學過程，對河口的化學組成也起著重要的作用。
在河水和海水混合的水體內的化學組分，可分為保守組分和非保守組分兩類。前者在混合過程中沒有溶出或轉移，後者則因化學變化或因生物的吸收而發生溶出或轉移。因此，它們的濃度與鹽度的關係不同。
在河口，特別是在人口比較集中的河口區水體中，有機物的含量遠大於外海水中的含量。有機物的存在能影響微量元素在河口的地球化學特性，如有機物中的含氧基團等能與金屬離子絡合；一些有機物與金屬離子又能形成難溶性的有機金屬化合物，並能附著在其他懸浮顆粒物上而沉澱到海底。
河口水域中的懸浮物，含量較高，吸附能力又強，對金屬元素和有機物的遷移起重要的作用。這些顆粒的沉降、再懸浮、隨水體運動、在底床上被推移、解吸、氧化態的改變和在沉積中繼續進行的化學轉化過程(成岩作用)，都影響河口化學物質的遷移和反應過程。
研究意義
如果只從河流的徑流量和河水組成 ，計算各種化學物質的入海通量，而不了解這些化學物質在河口區經歷過什麼變化，有多少被留在河口區，就無法進行比較準確的計算。除河流輸入河口區和從河口區輸送到外海兩個通量外，河口區還同大洋一樣與大氣和底部沉積層進行物質交換。尤其是沉積作用因受到河水與海水 混合的複雜過程的影響，在河口區還是相當劇烈的。
