當河流遇到海洋

在加拿大不列顛哥倫比亞省溫哥華附近的弗雷澤河，海獅停止了吼叫，從碼頭跳下，滑入黃褐色水域。除了一排排漣漪緩慢向上游移動，河與海交接的水面是平滑的。海獅似乎知道平靜的水面掩蓋了下面的動蕩。

潮水剛剛退去，海洋的咸水與河流的淡水形成的“鹽峰”，先是徘徊，然后是奔騰，在前一個退潮期被強烈地往岸上推送，最終回到了弗雷澤河。水面盡管看上去很平靜，但淡水和咸水在水下的交匯充滿了湍急的渦流。漩渦狀的水和懸浮的沉積物，使正在洄游的鮭魚迷失了方向，成為海獅口中的盛宴。

并非所有河流入海的情形都像弗雷澤河一樣壯觀。但是，在河流入海的地方，海洋的咸水與河流的淡水混合，造就了地球上一些高產(chǎn)出的生態(tài)系統(tǒng)，同樣也造就了一些最脆弱的生態(tài)系統(tǒng)。

早在人類文明出現(xiàn)之前，早期人類就意識到了河口地區(qū)資源豐富，并將這些地區(qū)作為人類居住的中心地帶。不幸的是，人類的過度開發(fā)、不合適的土地使用，以及數(shù)百年來的工業(yè)污染，已經(jīng)對世界上大多數(shù)河口地區(qū)造成了破壞。美國的波士頓港、舊金山海灣和哈德遜河口，都是環(huán)境惡化的典型代表。

但是，人類仍然是有希望的。河口是海洋咸水與河流淡水的分界點，在生物和地理特征方面，都有著令人難以置信的多樣性。生態(tài)系統(tǒng)的多樣性和高能性使得河口具有較大的恢復(fù)彈性。人類通過更好地了解這些系統(tǒng)，可以扭轉(zhuǎn)河口地區(qū)環(huán)境惡化的局面，并恢復(fù)河口應(yīng)有的價值。

河口如何運作？

從物理學(xué)家的角度來看，淡水和咸水之間的密度差異使河口變得有趣。當河水與海水匯合時，較淡的淡水會上升，并流向較濃的咸水區(qū)域。海水進入河口河流的下方，沿著底部向河流的上游推進。

通常，就像在弗雷澤河中發(fā)生的情況一樣，在海水與河水的交接處會產(chǎn)生“鹽峰”，在“鹽峰”上，從海洋的咸水變?yōu)樾迈r的淡水，含鹽量（鹽度）和密度都會發(fā)生變化，這個“鹽峰”峰面在水平范圍有幾十米，在垂直范圍僅幾米。

伴隨著這些強的鹽度和密度梯度變化，水流的方向和強度都會發(fā)生很大的垂直變化。你無法從表面看到這些漩渦狀的水流狀態(tài)，但是當漁夫?qū)O網(wǎng)撒落在看似平靜的水面時，可能會發(fā)現(xiàn)自己的生命處于危險之中。

老普林尼是公元1世紀著名的羅馬自然主義者，當時的參議員兼帝國艦隊司令，他在伊斯坦布爾附近的博斯普魯斯海峽，觀察到漁民下網(wǎng)的特殊行為。老普林尼推斷出河流入?？诘牡胤?，表層水和底部水的流動方向是相反的，他發(fā)現(xiàn)的這一現(xiàn)象就是我們今天科學(xué)家所說的“河口環(huán)流”。

咸水入侵

相互擠壓的淡水流和咸水流有時會平穩(wěn)地流動，一個在上層，另一個在下層。但是，當速度差達到某個閾值時，會產(chǎn)生劇烈的湍流，并且導(dǎo)致咸水和淡水混合在一起。潮汐流與河口環(huán)流無關(guān)，但也會增加湍流發(fā)生的概率，將咸水和淡水混合在一起，在河口地區(qū)產(chǎn)生使河水變咸的現(xiàn)象。

在弗雷澤河中，這種海河間的循環(huán)被限制在靠近河口非常近的區(qū)域，這個區(qū)域只有幾百米長，卻充滿了生態(tài)活力。在其他的河口地區(qū)，例如舊金山海灣、切薩皮克海灣或哈德遜河河口地區(qū)，鹽峰和隨之而來的河口環(huán)流會向內(nèi)陸延伸許多公里。

海洋的咸水沿著河流向內(nèi)陸入侵，會導(dǎo)致飲用水含鹽度增加，對人類的供水存在著潛在的威脅，因此，部分河流入海口的水質(zhì)受到工程師們的嚴格監(jiān)控。例如，位于哈得遜河河口以北95公里的紐約州波基普西市依靠該河來獲得飲用水，干旱條件會導(dǎo)致海洋的鹽分入侵波基普西河的淡水，使河流的含鹽度升高，這種情況大約每十年要發(fā)生一次。

河口的命脈

河口環(huán)流起著寶貴的生態(tài)作用。持續(xù)的底部水流提供了有效的流通環(huán)境，吸收了新的海水并排出咸淡水。如果不是通過這種自然的“沖洗”過程，河口的水就會停滯不前，污染會積聚，氧氣將會耗盡。

這種循環(huán)系統(tǒng)帶來了驚人的生態(tài)生產(chǎn)力。營養(yǎng)和溶解氧不斷從海洋中得到補充，廢物被排放到地表水中。這種抽水作用導(dǎo)致在任何海洋環(huán)境中，某些微觀植物（研究人員稱其為“初級生產(chǎn)者”）的生長率達到最高。數(shù)量眾多的浮游生物提供有價值的食物網(wǎng)，為我們一些珍貴的魚類、鳥類和哺乳動物（例如鮭魚、條紋鱸魚、大藍鷺、白頭鷹、海豹和水獺）的生長提供物質(zhì)基礎(chǔ)。

循環(huán)的動力部分取決于河水的供應(yīng)以將咸水推回海洋。近年來，舊金山灣地區(qū)已成為爭議的中心，因為流入海灣的淡水存在著許多利益爭奪，主要是延伸到南加州的農(nóng)業(yè)和城市供水。環(huán)保主義者認為，舊金山灣應(yīng)該“分享”更多的薩克拉門托-圣喬金三角洲的淡水，因為該地區(qū)廣闊的淡水生態(tài)系統(tǒng)特別容易受到海洋咸水的入侵。

河口環(huán)流也受到潮汐的影響;強海潮通常會增強河口三角洲地區(qū)的物質(zhì)和能量交換，并改善生態(tài)系統(tǒng)的功能。例如，哈德遜河口向內(nèi)陸的潮汐通常長達246公里，直到紐約州的特洛伊地區(qū)，當?shù)厝朔Q該河為“莫?？釄D克河”，意思是“雙向流動的河”。

河口問題

河口有問題，有些是自身問題，有些是人類活動造成的。

作為河口，有多方面的動態(tài)因素，都會影響河流泥沙的沉積。當來自河流的懸浮泥沙和固體進入河口時，它們會遇到鹽峰，與在淡水的情形不同，含有泥沙的淡水在鹽層上流過，沉積物從表層掉落，進入密度更高、鹽度更大的水層。當泥沙掉落時，會堆積在海河相接地帶的底部。慢慢地，河口會變得越來越泥濘，水深也越來越淺，這就是平常所說的河口造陸作用。

有時，大洪水會將鹽分直接從河口沖出，并攜帶大量泥沙和沉積物。對哈德遜河沉積物的研究表明，沉積物可能會聚積10年、20年甚至50年，像樹的年輪一樣沉積下來。但是隨后，一場颶風(fēng)洪水或大的融雪洪水，隨河流沖入河口，沖散了沉積物層，并將泥漿排入大海。

沉積物沉積的“間歇性”行為有好的一面，也有壞的一面。好的一面，是因為大風(fēng)暴形成的洪水可以阻止河口造陸變得太快，海河相接處變得太淺。實際上，在過去的6000年中，大風(fēng)暴形成的洪水，對哈德遜河口起著自然疏通的作用，使水深保持相對恒定。

壞的一面是，沉積物保留了過去幾年中所有污染物的“記憶”?，F(xiàn)在的環(huán)境法規(guī)比50年前要嚴格得多，而且我們已經(jīng)停止使用許多對環(huán)境造成破壞的化學(xué)品。例如，在20世紀70年代禁止使用的多氯聯(lián)苯（PCB），因為這種物質(zhì)被證明對魚類和野生生物以及人類有毒。但是，由于多氯聯(lián)苯的降解十分緩慢，每次新的洪水都會轉(zhuǎn)移這些“遺留”的污染物，并延長其暴露的時間。