五垒岛湾海域无机氮、无机磷的时空分布和氮磷比值变化

    于国庆等

    

    

    

    摘 要：根据2012-2014年5月、10月的调查数据，分析了五垒岛湾海水中无机氮、无机磷的时空分布特征和N/P比值的变化。结果表明，该海域水体中无机氮、无机磷平均含量分别为0.202 mg/L和0.011 mg/L，达国家二类水质标准，均表现出逐年增加的趋势；空间分布上表现出近岸水域含量大于远岸的变化趋势，原因可能是受陆源物质输入的影响所致；除少数站位外，该海域N/P比值接近16∶1，并表现出逐年增大的趋势，但春季可能受到赤潮的威胁。

    关键词：五垒岛湾；无机氮；无机磷；时空分布

    氮和磷是海洋生态系统的主要生源元素，在食物链的传递过程中完成无机物至有机物的不断循环，其分布变化在物理方面与沿海城市地面径流、污水排放和大气等的入海通量等作用有关，在化学方面与水体中氧化、还原反应，以及浮游植物的生长繁殖、生物的分泌排泄物和生物碎屑的氧化分解、再生等因素密切相关[1-3]。近年来近海频繁发生的赤潮主要是由于水体中的无机氮、无机磷等造成的富营养化引起的，特别是河口、海湾由于水体交换不良，又受陆源径流、工农业废水和城市生活污水排放及海水养殖排污等的影响导致赤潮发生次数逐年增加，其发生和发展破坏了局部海区的生态环境平衡，导致大量海洋生物死亡，对渔业资源、人体健康和海水的利用都带来损害[4]。

    五垒岛湾位于文登市南部海域，是文登市主要的养殖区域，也是周围养殖池塘的主要水源，直接流入该海域的河流有母猪河和昌阳河。近年来，伴随着南海新区经济的迅速发展，人为活动不断加剧，特别是旅游业的迅猛发展，生活污水的排放与日俱增，港口和海湾中船只的直接污染，五垒岛湾海域生态环境受到了前所未有的压力。但近年来对五垒岛湾海域水质方面的研究极少，特别是连续几年的监测数据未见报道。本文通过分析2012年—2014年5月、10月对五垒岛湾水质的长期调查数据，分析了该海域水体中无机氮、无机磷的时空分布与氮磷比值变化，以期为海洋环境管理部门等提供基础资料，为五垒岛湾的科学养殖、合理开发提供指导。

    1 材料与方法

    1.1 站位设置及样品采集

    在五垒岛湾海域布设7个站点（见图1），于2012-2014年的5月（春）、10月（秋）进行现场采样，样品的采集、运输、贮存均按《海洋监测规范》[5]（GB17378-2007）进行。

    1.2 样品分析

    样品分析按《海洋监测规范》（GB17378—2007）进行，所用仪器为UV2550紫外可见分光光度计。

    2 结果与讨论

    2.1 五垒岛湾海域无机氮和无机磷含量的动态变化及分布特征

    2012年—2014年的春、秋季五垒岛湾溶解态无机氮、无机磷含量的波动范围及均值见表1。表2为海水水质标准中无机氮、无机磷四类水质的标准值。

    无机氮（亚硝酸盐、硝酸盐、氨氮）是海洋植物生长的主要营养因素，其含量的高低直接影响着海区的初级生产力。五垒岛湾是文登主要的海洋经济生物养殖区，受人类活动影响较大。由表1中的数据可以看出，2012年5月-2014年10月养殖区海域溶解态无机氮含量介于（0.109～0264） mg/L，平均0.202 mg/L。在时间尺度上，该海域无机氮的含量2012年春季<秋季，2013年和2014年春季>秋季，年际间，春季无机氮含量表现出逐渐增加的趋势，秋季表现出先减少后增加的趋势，该海域无机氮含量总体上表现出逐年增加的趋势，这可能受沿岸河流径流作用的影响所致。从空间分布上，如图2所示，2012年、2013年该海域无机氮含量高值主要集中在沿岸一带，表现出由沿岸向远岸逐渐降低的趋势，2014年无机氮含量分布比较均匀，没有表现出明显的变化趋势；按照海水水质标准[6]，近3年春、秋季海水中无机氮含量均符合二类标准，部分海区达到了一类标准，反应了该养殖海域的水质良好。

    无机磷是影响海洋初级生产力的重要因子之一，也是赤潮爆发的关键因子。

    由表1中的数据可以看出，2012年5月—2014年10月该海域无机磷含量波动范围为（0001～0.018）mg/L，平均0.011 mg/L。在时间尺度上，2012年和2014年春季>秋季，2013年春季<秋季；春季表现出逐年增加的趋势，秋季表现出先增加后减少的趋势，总体上表现出逐年增加的趋势，跟同期无机氮含量的变化趋势一致。2014年5月的绝大数站位无机磷含量劣于一类水质标准[6]，其余调查时间的所有站位均达一类水质标准，同期的无机氮含量也相对较高，查阅相关资料发现，2014年5月调查前有大量降水，可能是由于地表径流作用，将沿岸的污染物质带入该海域所致。从空间分布上，如图4所示，该海域无机磷含量高值分布在沿岸一带，由于含量相对较低，分布相对比较均匀，变化趋势不明显。

    2.2 五垒岛湾海域的N/P比值

    海水中的营养盐水平与结构对浮游植物的生长起着很重要的制约作用[7]。浮游植物体内N/P的正常值为12～22，平均值为16[8]，只有当海水中无机氮和磷含量均达到一定水平以上时，N/P 比对浮游植物才有实际意义，海洋浮游植物的 N/P 比基本上遵循 Redfield比[9]，即 16∶1，如果两者含量均很低或者特别高，对自养生物将是不利的[10]。何建宗等[8]研究表明，近岸海域水体最适赤潮生物生长的N/P原子比可能为5～15。2012年5月—2014年10月的春、秋季五垒岛湾海域N/P比值的范围和均值见表1。由表中数据可知，2012年5月和2013年10月的比值接近16∶1，2014年5月比值低于16∶1，其他时间比值均大于16∶1，说明该海域N/P比值相对稳定，略有逐渐增加的趋势。一旦由于某种外因如排污、大量径流输入等导致磷的浓度升高，在一定程度上会导致该海区浮游植物的大量繁殖而引发赤潮。

    3 结论

    通过2012年5月—2014年10月对五垒岛湾海域无机氮、无机磷的调查分析发现：

    2012年5月—2014年10月五垒岛湾海域水体中无机氮含量介于（0.109～0.264）mg/L，平均0.202 mg/L，无机磷含量介于（0.001～0.018）mg/L，平均0.011 mg/L，达国家二级标准，两者均表现出逐年增加的趋势。

    空间分布上无机氮、无机磷含量表现出近岸水域含量大于远岸的变化趋势，原因可能是受陆源物质输入的影响所致。

    该海域大部分站位N/P比值接近16∶1，并表现出逐年增大的趋势，但春季可能受到赤潮的威胁。

    参考文献：

    [1]李锦蓉，吕颂辉，梁松，等. 大鹏湾、大亚湾营养盐含量与赤潮生物关系的初探[J]. 海洋通报， 1993， 12（2）： 23-29

    [2] 黄良民，钱宏林，李锦蓉，等. 大鹏湾赤潮多发区叶绿素分布与环境关系初探[J]. 海洋与湖沼， 1994， 25（2）： 197-206

    [3] Buzzelli C P， Luettich J R A， Powers S P， et al. Estimating the spatial extent of bottom-water hypoxia and habitat degradation in a shallow estuary[J]. Mar Ecol Prog Ser， 2002， 230： 103-111

    [4] 李永祺，丁美丽. 海洋污染生物学[M]. 北京： 海洋出版社.1991

    [5] 中华人民共和国国家标准（ GB17378.4-2007 ），海洋监测规范第4部分 ： 海水分析方法[S]. 北京：中国标准出版社，2007

    [6] 中华人民共和国国家标准（ GB3097-1997 ）， 海水水质标准 [S]. 北京：中国标准出版社，1997

    [7] 孙丕喜，王宗灵，战闰，等. 胶州湾海水中无机氮的分布与富营养化研究[J]. 海洋科学进展，2005， 23（4）： 466-471

    [8] 何建宗，韩国章. 南中国海及香港海域的赤潮形成机制研究[M]. 广州： 高级教育出版社， 1995： 77-84

    [9] Riley J P and Skirrow G. Chemical Oceanography（Volume 2）[M]. Beijing： Ocean Press， 1982

    [10] 刘瑞玉. 胶州湾生态学和生物资源[ M]. 北京： 科学出版社， 1992

    Abstract：Based on the survey data in May and October from 2012 to 2014 in the waters of Wuleidao Bay， the variation of distribution of dissolved inorganic nitrogen and dissolved inorganic phosphorus in the seawater in Wuleidao Bay were analyzed. The result showed that the mean content of DIN and DIP was 0.202 mg/L and 0.011 mg/L respectively， and they were increasing year by year. The DIN and DIP contents of all sampling sites were accord with seawater quality II. The spatial distribution showed the contents in the coastal waters were higher than in the offshore waters due to the impact of the continental discharges. The atomic N/P ratios were equal to 16 and increasing year by year. The red tide may constitute a serious threat to the sea area in spring.

    Key words：Wuleidao Bay； DIN； DIP； Temporal and spatial distribution

    （收稿日期：2015-01-19）