PreSens 進(jìn)行原位氧氣測(cè)量 測(cè)量鮭魚養(yǎng)殖的底棲影響

鮭魚養(yǎng)殖場(chǎng)的有機(jī)物質(zhì)沉積會(huì)影響海床的生態(tài)健康。如果有機(jī)物質(zhì)積累過快，可能會(huì)發(fā)生負(fù)面和潛在的嚴(yán)重地球化學(xué)和生態(tài)變化。在許多地方，鮭魚養(yǎng)殖的底棲影響限制了養(yǎng)殖場(chǎng)可以維持多少產(chǎn)量。沉積物的有機(jī)負(fù)荷在可接受的限度內(nèi)可以維持多少受水動(dòng)力條件的影響 - 高速將物質(zhì)擴(kuò)散到更廣泛的區(qū)域，導(dǎo)致底棲足跡集中度降低，可以重新懸浮物質(zhì)，但也更有效地使沉積物氧化，從而允許更高的負(fù)荷被同化。我們正在測(cè)量鮭魚養(yǎng)殖場(chǎng)附近沉積物的氧氣通量，并將這些通量與水動(dòng)力條件和沉積物富集量聯(lián)系起來。最終，

我們的研究需要在環(huán)境條件下原位測(cè)量底棲通量。我們正在使用渦度協(xié)方差法測(cè)量通量。

方法

從近床氧濃度和速度的渦度協(xié)方差獲得原位氧通量。快速響應(yīng)光極裝置（OXY Flux 與微型光極 ECO-PSt7，PreSens GmbH）放置在聲學(xué)多普勒測(cè)速儀（Nortek Vector）的樣本體積附近，兩個(gè)系統(tǒng)都放置在底棲三腳架上，采樣體積~海床以上 15 cm。光極的輸出記錄在測(cè)速儀上。三腳架從一艘小型（6 - 7 m）船上部署到 25 - 30 m 的深度。使用渦度協(xié)方差法計(jì)算氧通量，并與沉積物巖心的碳、氮、磷和游離硫化物分析進(jìn)行比較。測(cè)量是在近床速度高（7 - 15 cm/s）和低（1 - 5 cm/s）的鮭魚養(yǎng)殖場(chǎng)進(jìn)行的。部署持續(xù)時(shí)間為 24-36 小時(shí)。

圖 1：在新西蘭 Pelorus Sound 部署 Eddy Covariance 三腳架船

圖 1：在新西蘭 Pelorus Sound 部署 Eddy Covariance 三腳架船（左）；傳感器頭部特寫，顯示 OXY Flux 和安裝在 Nortek 測(cè)速儀流場(chǎng)中的針式光極傳感器 (PreSens GmbH)（右）。

結(jié)果

迄今為止，在我們的研究中收集的大多數(shù)數(shù)據(jù)都是在低流量地點(diǎn)獲得的，這些數(shù)據(jù)表明，隨著顆粒氮和游離硫化物等沉積物富集指標(biāo)的增加，流向海床的氧氣通量（負(fù)通量）增加（圖 2）。底棲氧通量也顯示出對(duì)水速的依賴性，隨著水的減慢，通量的大小會(huì)減小（圖 3）。到達(dá)海床的光不足以刺激研究地點(diǎn)的初級(jí)生產(chǎn)（正通量）。

圖 2：在高流量和低流量鮭魚養(yǎng)殖場(chǎng)的沉積物中，底棲 O 2通量與顆粒氮 (A) 和游離硫化物 (B) 的關(guān)系圖

圖 2：在高流量和低流量鮭魚養(yǎng)殖場(chǎng)的沉積物中，底棲 O 2通量與顆粒氮 (A) 和游離硫化物 (B) 的關(guān)系圖。更高的沉積物 O 2通量與沉積物富集指標(biāo)的增加有關(guān)。

圖 3：在約 30 m 水深的鮭魚養(yǎng)殖場(chǎng)附近記錄的近床速度和底棲氧通量的時(shí)間序列

圖 3：在約 30 m 水深的鮭魚養(yǎng)殖場(chǎng)附近記錄的近床速度和底棲氧通量的時(shí)間序列。隨著水流速度減慢，沉積物的通量減少。

PreSens 進(jìn)行原位氧氣測(cè)量 測(cè)量鮭魚養(yǎng)殖的底棲影響

結(jié)論

初步結(jié)果表明，實(shí)際上沉積物富集和場(chǎng)地流速都會(huì)影響進(jìn)入鮭魚養(yǎng)殖場(chǎng)下方沉積物的氧氣通量。原位底棲氧通量測(cè)量與底棲影響相關(guān)，并具有作為監(jiān)測(cè)或評(píng)估工具的潛力。正在從高流量地點(diǎn)收集更多數(shù)據(jù)，以更好地區(qū)分這兩種影響，并最終得出維持海底健康目標(biāo)的適當(dāng)沉積率的預(yù)測(cè)因子。快速響應(yīng)光極很強(qiáng)大，并且在此應(yīng)用中表現(xiàn)良好。OXY Flux 系統(tǒng)的一個(gè)特別優(yōu)勢(shì)是傳感器尺寸小，對(duì)流量的影響最小，并且對(duì)流向不敏感。這意味著著陸器部署可以在多個(gè)潮汐周期內(nèi)進(jìn)行，而無需隨著水流方向的變化重新定位儀器陣列。