野火对澳大利亚新南威尔士州河口沉积物质量的长期影响：基于热解碳(PyC)的时空动态评估

本研究针对气候变化加剧野火对河口生态系统的威胁，通过大规模纵向调查评估了6个不同火烧程度河口的沉积物质量变化。研究人员创新性地采用中红外光谱测定热解碳(PyC)作为稳定指标，发现PyC浓度在多数河口12个月内显著下降，但在92%流域过火的Clyde河口持续居高。该研究首次系统揭示了野火后河口不同区段沉积物质量的时空变化规律，为海岸带管理提供了关键科学依据。

　　

随着全球气候变化加剧，野火发生的频率和强度呈现显著上升趋势，这对沿海生态系统构成了前所未有的威胁。2019-2020年澳大利亚"黑色夏季"野火烧毁了超过20%的温带阔叶林，创下历史记录。然而，野火对河口生态系统的影响机制，特别是对沉积物质量的长期效应，长期以来缺乏系统研究。河口作为连接陆地与海洋的关键过渡带，其沉积物质量直接关系到底栖生物群落和生态系统功能。当野火烧毁流域植被后，降雨会将大量火灾残留物(PFMs)冲刷入水体，这些物质可能含有营养盐、重金属和多环芳烃等污染物。但这些污染物在河口不同区段的分布规律如何？它们会持续影响多久？这些问题对海岸带管理至关重要却鲜有答案。

针对这一知识空白，新南威尔士大学海洋科学与创新中心的研究团队开展了一项开创性研究。他们选取新南威尔士州沿海6个具有不同火烧程度(0%-92%)的河口，在火灾后1个月(T1)、6个月(T2)和12个月(T3)系统采集了90个站点的沉积物样品。研究创新性地采用中红外光谱结合偏最小二乘回归(PLSR)测定热解碳(PyC)，并同步分析了总有机碳(TOC)、总磷(TP)、总氮(TN)、叶绿素a(chl-a)和粉砂含量等指标，首次全面揭示了野火后河口沉积物质量的时空变化规律。相关研究成果发表在环境科学领域权威期刊《Chemosphere》上。

研究团队采用了多项关键技术：1)基于Van Veen抓斗采样器在河口上、中、下游区段系统采集沉积物；2)运用中红外光谱(MIR)结合PLSR模型定量PyC；3)通过高温燃烧-红外检测法测定TOC；4)采用离散分析仪测定TP和TN；5)激光粒度分析确定粉砂含量；6)丙酮萃取-分光光度法测定chl-a。所有分析均遵循严格的质控标准，包括现场重复样、实验室平行样和标准物质测试。

PyC动态变化

研究发现PyC是最可靠的火灾影响指标。在Moruya(43%火烧面积)和Shoalhaven(36%)河口，PyC浓度从T1到T3显著下降，上河口区从25.3 mg g^-1降至8.2 mg g^-1。但Clyde河口(92%火烧)的PyC浓度持续居高，12个月后仍达19.9 mg g^-1，表明极端火烧可能导致长期影响。

营养盐变化

与PyC不同，TP和TN的变化更多受季节因素驱动。南岸河口在T2出现TP峰值，而TN则呈现下降趋势，这种变化与火烧程度无明确关联，凸显了河口营养盐循环的复杂性。

粉砂含量

所有河口的粉砂含量均随时间下降，Moruya呈现T1>T2>T3的阶梯式减少，其他河口多为T1>T2=T3。这种变化模式与火烧程度无关，可能反映沉积物自然沉降过程。

叶绿素a分布

仅Moruya河口的chl-a浓度随时间显著降低，其他河口保持稳定。空间上，chl-a在中河口(Moruya)或下河口(Clyde)出现高值，显示初级生产力的区域差异。

讨论与意义

该研究首次证实PyC可作为评估野火对河口影响的稳定指标。不同于传统水质参数，PyC能清晰反映火烧强度与持续效应，特别是在Clyde河口的发现警示我们：当流域火烧面积超过90%时，河口沉积物可能面临长期污染风险。研究还揭示了火烧位置与河口距离的关键作用——尽管Hastings河口42%流域过火，但其PyC浓度始终低于10 mg g^-1，这可能是由于火烧区与河口的距离缓冲了污染输入。

这些发现对海岸带管理具有重要实践价值。随着野火频发，基于PyC的监测可以精准识别高风险河口，指导采取差异化的恢复措施。例如对Clyde这类极端火烧河口，可能需要实施沉积物修复工程；而对Moruya等中等影响河口，自然恢复结合定期监测可能是更经济的选择。研究团队建议将PyC纳入常规河口健康评估体系，为应对气候变化下的海岸带管理提供科学工具。

这项研究开辟了多个未来方向：需要建立PyC基线数据库以区分自然与火灾贡献；应探究PyC对底栖生物的生态效应；还需开发PyC与其它污染物(如PAHs)的协同监测方法。这些工作将推动形成更完善的河口火灾影响评估框架，为保护这些脆弱而重要的生态系统提供科技支撑。