辽东湾海域典型营养盐指标分布规律的统计与评价
杨爽+王昆+宋伦+刘桂英+宋永刚
DOI:10.3969/j.issn.1004-6755.2014.06.004
摘 要：在详细了解辽东湾海域自然地理和水动力分布状况的基础上，对实际采样测站的营养盐检测资料进行统计，分析了辽东湾海域的水体环境质量状况，并利用单因子标准指数法评价了辽东湾海域的污染现状。通过利用各监测站位的铵盐、硝酸盐及亚硝酸盐(无机氮)和磷酸盐的采样检测结果值，给出各典型营养盐指标的浓度分布趋势图，可见，辽东湾海域海水中无机氮和活性磷酸盐分布有明显的季节性，各个季节表现出不同的特点；而且辽东湾海域的无机氮超标四季均比较明显，活性磷酸盐污染除冬季较重外，其他季节较轻。
关键词：辽东湾；自然地理；水动力分布；无机氮；活性磷酸盐
1 辽东湾的自然地理状况
辽东湾[1-2]是渤海三大海湾之一，也是中国纬度最高的海湾，位于渤海东北部辽东半岛西侧，具体位置是介于38°44′－40°58′N， 119°19′－122°20′E之间的一个典型半封闭型海湾。辽东湾沿岸主要有辽河、双台子河、大凌河、小凌河、六股河和复州河等河流注入。沿湾主要有大连、营口、盘锦、锦州、葫芦岛五个城市（见图1），海湾流域面积大约为27万km2，它的东侧为千山山地，西侧为燕山山地。辽东湾海域属三面环陆、一面邻海的海湾，系大陆边缘被海水淹没的水下自然延伸部分，整个辽东湾的平均水深只有22 m。辽东湾海底地形平坦，向渤海中部倾缓，东侧较西侧略深，平均坡度在1/2 000～1/2 500。在其东西两侧的熊岳和六股河一带，有条状的潮流沙脊及冲刷槽频繁起伏，等深线分布迂回曲折。
图1 辽东湾海域分布状况示意图
2 辽东湾水动力分布状况
依据辽东湾监测站的实测潮位监测数据可见，辽东湾的潮汐属规则半日潮型，最高高潮位为4.07 m，最低低潮位为-0.13 m，平均潮差1.38 m，最大潮差2.93 m。其中，验潮水尺零点在黄海平均海平面下1.898 m。
以辽东湾17号站位[3] (121°26′58.99″E；40°27′11.99″N)的连续25 h海流监测数据为基础，可知辽东湾大部分海域属于正规浅海半日潮流区，潮流沿该湾东、西两侧岸线主要呈往复性运动形式，即涨潮流流向湾内，落潮流流向湾外。长兴岛和辽河口水域实测最大涨、落潮流流速可达15节左右。多数测站平均落潮流流速和历时大于平均涨潮流速和历时。底层普遍较表层先转流，最大流速发生时间亦是底层较表层提前。
辽东湾春、夏季余流，均以长兴岛和辽河口表层余流流速较大，尤其浅水区，由于水深变浅，海底摩擦和海岸限制，底层流速较表层倍减。另外浅水区余流受季风影响较为明显，河口区余流夏季较春季受径流影响明显。春季，辽东湾水域的余流，大致按顺时针方向流动，主要与黄海暖流余脉趋向该湾的分支影响及其风、地形效应有关，但其余流值基本在几厘米到十几厘米每秒之间，因此在辽东湾其周期性潮流场分布即可代表流场（见图2和图3），其潮流场分布是水体交换的主要源动力，也是决定浓度场分布的水质模型计算的主要驱动力。
3 营养盐分布状况统计
营养盐是海洋生物生命的主要物质基础，其含量高低和分布变化极大地影响着海洋生态环境。海洋中的营养元素主要包括C、N、P、Si等，它们与生物的生长、繁殖密切相关，是浮游植物生长不可或缺的化学成分，调节着整个生态系的平衡。海水中的营养盐还可以由河流带入或降雨带入而得到补充，因此它们在海水中的含量和分布状况受到陆地径流、生物生长、水体水平和垂直对流以及有机质分解等诸多因素的影响，有明显的区域性和季节性。本章将主要依据一年4个航次的调查数据，结合上述的水动力场为背景，对辽宁省海域海水中无机氮和磷酸盐[4-7]的分布状况以及变化趋势进行系统，其各个季节的各不同指标的浓度分布见图4-图7。
图2 小潮时刻流场分布
图3 大潮时刻流场分布
4 辽东湾海域营养盐水平分析与评价
本文采用单因子标准指数法评价辽东湾海域的营养盐水平及环境现状。
Pi=CiCsi
式中：Pi —某环境因子的污染指数；Ci —某环境因子的实测浓度；Csi—某环境因子的标准浓度值。
本次调查表层海水站位多而全，最具代表性，因此仅对表层海水进行评价，单项要素评价是根据调查站位海水中诸化学要素含量的实测数据按二类海水水质标准进行分类。凡是单因子污染指数≤1者，认为该站水体没有遭受该因子的污染，为清洁水质类型，＞1者为水体遭受污染，数值越大污染越重，为污染水质类型。则根据检测数据资料，可得如下评价结论：
4.1 无机氮
辽东湾近岸表层海水的无机氮平均污染指数为1.08，污染指数变化范围在0.01～5.07之间，成为辽宁省近岸海域无机氮的主要污染区域，春季表层海水无机氮站位超标率达到了47.5%，夏季辽东湾海域的污染状况明显轻于春季，表层无机氮站位超标率最高，仅为8.8%；秋季和冬季的无机氮超标现象也十分明显，秋季表层无机氮的站位超标率达到了42.9%，冬季表层无机氮的站位超标率达到了61.11%，除夏季外，辽东湾东北部大部分海域均成为辽宁省近岸海域水质无机氮超标站位的主要集中地，无机氮超标现象十分明显。
图4 春(上左)、夏(上右)、秋(下左)、冬(下右)季铵盐浓度分布趋势图
图5 春(上左)、夏(上右)、秋(下左)、冬(下右)季硝酸盐浓度分布趋势图
图6 春(上左)、夏(上右)、秋(下左)、冬(下右)季亚硝酸盐浓度分布趋势图
图7 春(上左)、夏(上右)、秋(下左)、冬(下右)季磷酸盐浓度分布趋势图
4.2 活性磷酸盐
辽东湾海域海水中活性磷酸盐评价亦采用二类海水水质标准（0.030 mg/L），评价结果表明：近岸表层海水的活性磷酸盐平均污染指数为063，污染指数变化范围在0.00～2.10之间，该域海水中活性磷酸盐污染除冬季较重外，其他季节较轻，夏季、秋季和冬季表层海水活性磷酸盐的站位超标率为22.81%、21.43%和37.04%，春季、秋季的超标站位主要是辽东湾湾北部河口区域，夏季主要集中在辽东湾湾北部河口区域，冬季辽东湾海域超标站位分布较为分散，超标的面积较大。5 结论
在对辽东湾海域自然地理和水动力分布状况进行详细了解的基础上，从辽东湾主要营养盐要素浓度场的趋势分析图可以看出，辽东湾海域海水中无机氮和活性磷酸盐的分布有明显的季节性，各个季节表现出不同的特点。
无机氮春季呈现出辽东湾东部高、西部低的趋势。这可能与输入辽东湾的主要河流，如辽河、双台子河、大凌河与小凌河均在辽东湾的东北部有关，显示出较强的陆源输入，等值线分布呈现“S”型；夏季无机氮的浓度均比春季有明显的下降，大部分海区的无机氮浓度都低于10 μmol/L，尤其是在辽东湾的东部，只是在葫芦岛与兴城无机氮浓度出现高值区，呈现辽东湾西部高，东部低的特点；秋季存在着一个高浓度无机氮的水舌从辽东湾东北部的双台子河口向西南方向扩展，占据了辽东湾东部的大部分海区，在该高营养盐水舌的两侧营养盐浓度较低；冬季无机氮分布呈现出从辽东湾西南部向东北部逐渐增大的趋势。
活性磷酸盐春季分布趋势同春季无机氮的分布相似，呈现出辽东湾东部高、西部低的趋势；夏季表现为从辽东湾南部向北部河口海域逐渐增大的分布趋势，北部等值线密集，南部稀松的特点；秋季其分布特征同无机氮的十分相似，双台子河口海域浓度较高；冬季活性磷酸盐的分布较其它三个季节看上去更为复杂，但整体表现为辽东湾东部要高于西部。
通过对辽东湾营养盐浓度场及污染状况的统计与评价，可以对辽东湾海域的主要营养盐指标的分布状况有详细的了解，对该湾的污染状况有了深入的认识，也可以为该海域富营养化分析及政府部门的环境保护决策提供技术依据。
参考文献：
[1] 朱筱敏，董艳蕾，杨俊生，等.辽东湾地区古近系层序地层格架与沉积体系分布[J].中国科学，2008,38（1）：1-10
[2] 李宇斌，韩菲，李艳.辽东湾环境与经济发展研究综述[J].环境保护与循环经济，2008（12）：25-52
[3] 王昆，郭楠，王年斌，等. 辽东湾水体交换能力模拟及保守水质模型应用[J].水产科学，2013，32（8）：475-481
[4] 曲丽梅，姚德，丛丕福.辽东湾氮磷营养盐变化特征及潜在性富营养评价[J].环境科学，2006，27(2):263-267
[5] 王昆，王年斌. 辽东湾海域水体污染物输运的数值模拟研究[J].2010，25(4): 493-498
[6] 胡雪明.辽东湾水质数值模拟及富营养化状况分析[D]. 大连：大连理工大学硕士学位论文，2007,13-17
[7] 刘浩，尹宝树.辽东湾氮、磷和COD环境容量的数值计算[J].海洋通报，2006，25(2):46-54
Statistical Analysis and Evaluation of Nutrient
Distribution in Liaodong Bay
YANG Shuang1，2，3，WANG Kun1，2，3，SONG Lun1，2，3，LIU Gui
________________________________________
ying1，2，3，SONG Yong
________________________________________
gang1，2，3
（1. Liaoning Ocean and Fisheries Science Research Institute，Liaoning Dalian116023； 2. Liaoning Ocean Environment
Monitoring Station， Dalian 116023；3. Liaoning Ocean Fishery Supervise Monitoring Station， Dalian 116023）
Abstract：Based on hydrodynamics distribution and physical geography in Liaodong bay， water environment quality was analyzed in Liaodong bay by the statistics of nutrient detection data from actual station. The pollution status was evaluated by using the method of single factor pollution index. The typical nutrient concentration distribution trend chart was obtained though the detection results of sampling from various monitoring stations， including inorganic nitrogen ( ammonium， nitrate， nitrite) and active phosphate. From the chart， the distribution trend of nitrogen and active phosphate were same during each season. But the distribution has obviously seasons and characteristics.In addition， inorganic nitrogen exceed obviously the standard in each season . Active phosphate exceed seriously the standard in winter.
Key words：Liaodong Bay； physical geography； hydrodynamics distribution；ginorganic nitrogen； active phosphate
（收稿日期：2014-03-31）《河北渔业》2014年第6期(总第246期)
活性磷酸盐春季分布趋势同春季无机氮的分布相似，呈现出辽东湾东部高、西部低的趋势；夏季表现为从辽东湾南部向北部河口海域逐渐增大的分布趋势，北部等值线密集，南部稀松的特点；秋季其分布特征同无机氮的十分相似，双台子河口海域浓度较高；冬季活性磷酸盐的分布较其它三个季节看上去更为复杂，但整体表现为辽东湾东部要高于西部。
通过对辽东湾营养盐浓度场及污染状况的统计与评价，可以对辽东湾海域的主要营养盐指标的分布状况有详细的了解，对该湾的污染状况有了深入的认识，也可以为该海域富营养化分析及政府部门的环境保护决策提供技术依据。
参考文献：
[1] 朱筱敏，董艳蕾，杨俊生，等.辽东湾地区古近系层序地层格架与沉积体系分布[J].中国科学，2008,38（1）：1-10
[2] 李宇斌，韩菲，李艳.辽东湾环境与经济发展研究综述[J].环境保护与循环经济，2008（12）：25-52
[3] 王昆，郭楠，王年斌，等. 辽东湾水体交换能力模拟及保守水质模型应用[J].水产科学，2013，32（8）：475-481
[4] 曲丽梅，姚德，丛丕福.辽东湾氮磷营养盐变化特征及潜在性富营养评价[J].环境科学，2006，27(2):263-267
[5] 王昆，王年斌. 辽东湾海域水体污染物输运的数值模拟研究[J].2010，25(4): 493-498
[6] 胡雪明.辽东湾水质数值模拟及富营养化状况分析[D]. 大连：大连理工大学硕士学位论文，2007,13-17
[7] 刘浩，尹宝树.辽东湾氮、磷和COD环境容量的数值计算[J].海洋通报，2006，25(2):46-54
Statistical Analysis and Evaluation of Nutrient
Distribution in Liaodong Bay
YANG Shuang1，2，3，WANG Kun1，2，3，SONG Lun1，2，3，LIU Gui
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ying1，2，3，SONG Yong
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gang1，2，3
（1. Liaoning Ocean and Fisheries Science Research Institute，Liaoning Dalian116023； 2. Liaoning Ocean Environment
Monitoring Station， Dalian 116023；3. Liaoning Ocean Fishery Supervise Monitoring Station， Dalian 116023）
Abstract：Based on hydrodynamics distribution and physical geography in Liaodong bay， water environment quality was analyzed in Liaodong bay by the statistics of nutrient detection data from actual station. The pollution status was evaluated by using the method of single factor pollution index. The typical nutrient concentration distribution trend chart was obtained though the detection results of sampling from various monitoring stations， including inorganic nitrogen ( ammonium， nitrate， nitrite) and active phosphate. From the chart， the distribution trend of nitrogen and active phosphate were same during each season. But the distribution has obviously seasons and characteristics.In addition， inorganic nitrogen exceed obviously the standard in each season . Active phosphate exceed seriously the standard in winter.
Key words：Liaodong Bay； physical geography； hydrodynamics distribution；ginorganic nitrogen； active phosphate
（收稿日期：2014-03-31）《河北渔业》2014年第6期(总第246期)
活性磷酸盐春季分布趋势同春季无机氮的分布相似，呈现出辽东湾东部高、西部低的趋势；夏季表现为从辽东湾南部向北部河口海域逐渐增大的分布趋势，北部等值线密集，南部稀松的特点；秋季其分布特征同无机氮的十分相似，双台子河口海域浓度较高；冬季活性磷酸盐的分布较其它三个季节看上去更为复杂，但整体表现为辽东湾东部要高于西部。
通过对辽东湾营养盐浓度场及污染状况的统计与评价，可以对辽东湾海域的主要营养盐指标的分布状况有详细的了解，对该湾的污染状况有了深入的认识，也可以为该海域富营养化分析及政府部门的环境保护决策提供技术依据。
参考文献：
[1] 朱筱敏，董艳蕾，杨俊生，等.辽东湾地区古近系层序地层格架与沉积体系分布[J].中国科学，2008,38（1）：1-10
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[4] 曲丽梅，姚德，丛丕福.辽东湾氮磷营养盐变化特征及潜在性富营养评价[J].环境科学，2006，27(2):263-267
[5] 王昆，王年斌. 辽东湾海域水体污染物输运的数值模拟研究[J].2010，25(4): 493-498
[6] 胡雪明.辽东湾水质数值模拟及富营养化状况分析[D]. 大连：大连理工大学硕士学位论文，2007,13-17
[7] 刘浩，尹宝树.辽东湾氮、磷和COD环境容量的数值计算[J].海洋通报，2006，25(2):46-54
Statistical Analysis and Evaluation of Nutrient
Distribution in Liaodong Bay
YANG Shuang1，2，3，WANG Kun1，2，3，SONG Lun1，2，3，LIU Gui
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ying1，2，3，SONG Yong
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gang1，2，3
（1. Liaoning Ocean and Fisheries Science Research Institute，Liaoning Dalian116023； 2. Liaoning Ocean Environment
Monitoring Station， Dalian 116023；3. Liaoning Ocean Fishery Supervise Monitoring Station， Dalian 116023）
Abstract：Based on hydrodynamics distribution and physical geography in Liaodong bay， water environment quality was analyzed in Liaodong bay by the statistics of nutrient detection data from actual station. The pollution status was evaluated by using the method of single factor pollution index. The typical nutrient concentration distribution trend chart was obtained though the detection results of sampling from various monitoring stations， including inorganic nitrogen ( ammonium， nitrate， nitrite) and active phosphate. From the chart， the distribution trend of nitrogen and active phosphate were same during each season. But the distribution has obviously seasons and characteristics.In addition， inorganic nitrogen exceed obviously the standard in each season . Active phosphate exceed seriously the standard in winter.
Key words：Liaodong Bay； physical geography； hydrodynamics distribution；ginorganic nitrogen； active phosphate
（收稿日期：2014-03-31）《河北渔业》2014年第6期(总第246期)
