关于河口化学介绍

[拼音]：hekou huaxue

[外文]：estuarine chemistry

研究各种物质在河口区的河水和海水不断交汇过程中的通量、相互作用、物质变化及其过程的学科。河口是河海交汇的地带，是典型的地表水从淡水过渡到咸水的过渡性环境，不但物质通量相当大，而且化学变化和物理变化相当复杂。各河口的地理条件和水文条件不同，河水和海水交汇的情况也有各种不同的类型，所发生的化学过程也不同。由于化学成分和水化学性质的分布，有较大的水平梯度和垂直梯度，化学变化过程大多是有方向性的。因此，海水组分的来源、污染物质入海后的迁移规律、陆地径流提供的营养元素对海洋生物生产力的影响、河口及口外附近的沉积过程等，都是重要的研究课题。

长期以来，人们对欧洲的泰晤士河、莱茵河和塞文河，美洲的密西西比河、哥伦比亚河和圣劳伦斯河等地区的河口化学过程，进行过系统研究。中国从20世纪50年代以来，对长江河口、九龙江河口、钱塘江河口和珠江河口等的化学过程，已进行了一系列的调查研究工作。这些研究与化学、生物、地质和水文等学科互相渗透、交叉和促进，在70年代发展而形成河口化学这门新兴学科。1974年在英国伦敦召开了河口化学学术讨论会，对发展河口化学起了促进作用。1976年首次出版了J.D.伯顿和P.S.利斯编写的《河口化学》专著，5年后又出版了E.乌劳松和E.卡托编著的《河口化学与生物地球化学》一书。这些著作总结了近年来河口化学的研究成果。

河口化学研究的过程主要包括河口区的物质输入和输出、化学变化和物质在河口区的迁移三种过程(图1)。

河流将大量化学物质输入河口区，包括：河水中溶解物质悬浮颗粒物质和河床上面的一层泥沙。后者受径流切力的影响而向外海推移，称为推移质。河流带来的大部分物质，在河口经历了各种作用过程之后，被输送到外海，这是海洋中化学物质的主要来源之一。根据E.D.戈德堡1975年综合的数据估算，从陆地输送到海洋的物质，每年约为250亿吨，其中约有 210亿吨(84％)是经河口进入海洋的。就一些重金属进入海洋的通量来看，银、钴、铬等各有90％以上是通过河口进入的；镉、铜、汞各约50％由河口输入；而锌、铅、镍则较多地通过大气输送到海洋，总之，进入海洋的化学物质，绝大部分通过河口，因此研究海洋中各种化学物质的地球化学收支平衡时，不能不掌握全世界各主要河口化学物质通量的资料；但如果只从河流的径流量和河水组成计算各种化学物质的入海通量，而不了解这些化学物质在河口区经历过什么变化，有多少被留在河口区，就无法进行比较准确的计算。除河流输入河口区和从河口区输送到外海两个通量外，河口区还同大洋一样与大气和底部沉积层进行物质交换。尤其是沉积作用因受到河水与海水混合的复杂过程的影响，在河口区还是相当剧烈的。

从河口入海的物质，不但在海底形成各种自生矿物，如各种海生硅酸盐和洋底锰结核等，而且为近岸生物群落提供营养盐（见海水营养盐）。

由于河水和海水的电解质浓度和pH等环境因素有明显差异，因而在混合过程中便发生了一些化学变化，如胶体的生成和凝聚（或称絮凝）、沉淀的产生、粘土矿物与海水作用形成另一种矿物、吸附或解吸的加强、一些化学平衡的推移等。

电解质的增加，使离子强度增大，可提高一些难溶盐的溶解度。氢离子浓度和离子强度的改变，变更碳酸盐体系的平衡；使不同形式的重金属离子络合物间的比例发生变化；使多数过渡元素改变其在水体中的价态和存在形式。然而，影响较显著的还是胶体或沉淀的生成，它能吸附多种微量成分而改变它们的分布和迁移的特性。河水与海水混合生成的铁、铝、锰的水合氧化物胶体，能显著地吸附重金属离子和溶解硅酸盐，而被称为海洋重金属元素的“清除剂”。在一般河口，铝、铁、锰、铜、锌、镍、钴等金属的90～99％是以颗粒态形式从河口输出到海洋的。

河口半咸水带是许多生物繁殖的良好环境，生物吸收或释出化学物质和生物死亡后的降解作用等生物地球化学过程，对河口的化学组成也起着重要的作用。

在河水和海水混合的水体内的化学组分，可分为保守组分和非保守组分两类。前者在混合过程中没有溶出或转移，后者则因化学变化或因生物的吸收而发生溶出或转移。因此，它们的浓度与盐度的关系不同（图2）。

在河口，特别是在人口比较集中的河口区水体中，有机物的含量远大于外海水中的含量。有机物的存在能影响微量元素在河口的地球化学特性，如有机物中的含氧基团等能与金属离子络合；一些有机物与金属离子又能形成难溶性的有机金属化合物，并能附着在其他悬浮颗粒物上而沉淀到海底（见海水有机物）。

河口水域中的悬浮物（见海水中的悬浮物），含量较高，吸附能力又强，对金属元素和有机物的迁移起重要的作用。这些颗粒的沉降、再悬浮、随水体运动、在底床上被推移、解吸、氧化态的改变和在沉积中继续进行的化学转化过程(成岩作用)，都影响河口化学物质的迁移和反应过程。

总的说来，在河水和海水交汇的河口区，同海-底界面区和海-气界面区一样，存在着比较剧烈而复杂的化学过程。因此，河口化学过程的研究，是化学海洋学中相当重要的一环。

参考书目

1. E. Olausson， I. Cato， eds， Chemistry andBiochemistry of Estuaries， John Wiley & Sons，Chichester，1980.
2. J.D.Burton，P.S.Liss，eds，Estuarine Chemistry，Academic Press，London，1976.