近4年來(lái)天津赤潮監(jiān)控區(qū)營(yíng)養(yǎng)鹽變化及富營(yíng)養(yǎng)化特征

劉 洋，闞文靜，張秋豐

（1．國(guó)家海洋局天津海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站 天津 300450；2．中國(guó)海洋大學(xué)海洋環(huán)境學(xué)院 青島 266003）

近年來(lái)，隨著沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，富含氮、磷的環(huán)境污染物排海總量不斷增加，造成局部海域富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題日趨嚴(yán)重。某些營(yíng)養(yǎng)鹽成分已成為影響近海浮游植物正常生長(zhǎng)的重要因素，不僅影響浮游植物的生物量，也影響其種群結(jié)構(gòu)，甚至導(dǎo)致有害赤潮的頻 發(fā)［1］。

天津近岸海域位于華北平原東北，地處渤海灣底部，是渤海典型的赤潮高發(fā)區(qū)［2］。天津赤潮監(jiān)控區(qū)監(jiān)測(cè)于2002年正式啟動(dòng)，至今為止已持續(xù)開(kāi)展了10 年，通過(guò)對(duì)此區(qū)域的監(jiān)測(cè)分析，定期發(fā)布赤潮預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，最大限度地減少了赤潮災(zāi)害損失。本研究根據(jù)2008—2011年赤潮監(jiān)控區(qū)水質(zhì)監(jiān)測(cè)資料，對(duì)氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽污染現(xiàn)狀、變化特征以及潛在性富營(yíng)養(yǎng)化程度進(jìn)行了分析與研究，為天津近岸海域水環(huán)境的科學(xué)管理以及養(yǎng)殖資源的保護(hù)提供了科學(xué)的依據(jù)。

1 調(diào)查與分析

2008—2011年，國(guó)家海洋局天津海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站分別于5—10 月在天津赤潮監(jiān)控區(qū)開(kāi)展海水取樣、檢測(cè)以及數(shù)據(jù)分析工作。監(jiān)控區(qū)內(nèi)共布設(shè)6 個(gè)監(jiān)測(cè)站位，具體站位布設(shè)見(jiàn)圖1。所有樣品采集、預(yù)處理和分析項(xiàng)目均嚴(yán)格按照《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范》 （GB17378－2007）具體相關(guān)要求執(zhí)行。亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮、氨氮之和為溶解無(wú)機(jī)氮。

圖1 采樣站位

2 結(jié)果與討論

2．1 營(yíng)養(yǎng)鹽污染現(xiàn)狀

表1給出了天津赤潮監(jiān)控區(qū)2008—2011年5—10月海水水質(zhì)氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽連續(xù)監(jiān)測(cè)的月平均值，基本上反映了近4 年來(lái)監(jiān)控區(qū)內(nèi)氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽污染的總體狀況。根據(jù) 《中華人民共和國(guó)海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB3097－1997）中的二類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)：無(wú)機(jī)氮為0．30 mg／L，磷酸鹽為0．030mg／L，近4年來(lái)天津赤潮監(jiān)控區(qū)表層海水無(wú)機(jī)氮的各月平均含量超出國(guó)家二類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的1．05～4．80倍，說(shuō)明DIN 近年來(lái)一直為此海區(qū)的主要污染物；磷酸鹽僅2008年和2011年8月的平均含量均超出國(guó)家二類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；由此看出，該海區(qū)受到的無(wú)機(jī)氮的污染程度明顯高于磷酸鹽，根據(jù)海洋富營(yíng)養(yǎng)化標(biāo)準(zhǔn)：無(wú)機(jī)氮為200～300μg／L，磷酸鹽為20μg／L 以上［3］，天津赤潮監(jiān)控區(qū)一直處于嚴(yán)重的富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)。

表1 近4年來(lái)天津赤潮監(jiān)控區(qū)海水中氮、磷的月平均含量 mg／L

2．2 營(yíng)養(yǎng)鹽月變化趨勢(shì)

天津赤潮監(jiān)控區(qū)氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽的月變化趨勢(shì)圖可以看出 （圖2），5－8月氮、磷的變化趨勢(shì)大致呈拋物線狀，均為8月達(dá)到頂點(diǎn)。8月出現(xiàn)高值可能有幾個(gè)原因：①降水引起的河流徑流量增大，帶來(lái)豐富的營(yíng)養(yǎng)鹽，使得監(jiān)控區(qū)內(nèi)營(yíng)養(yǎng)鹽濃度有所增加；②由于沿岸的工農(nóng)業(yè)廢水及生活污水的排放所致；③由于各種水產(chǎn)養(yǎng)殖投餌及收獲造成的。

圖2 天津赤潮監(jiān)控區(qū)氮、磷月變化趨勢(shì)

2．3 營(yíng)養(yǎng)鹽的結(jié)構(gòu)特征

表2給出了近4年來(lái)天津赤潮監(jiān)控區(qū)表層海水中營(yíng)養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)狀況的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，可以看出其溶解無(wú)機(jī)氮以硝酸鹽氮為主。從無(wú)機(jī)氮在水中的轉(zhuǎn)化過(guò)程，，在氧充足的情況下，當(dāng)達(dá)到熱力學(xué)平衡時(shí)，水體中的硝酸鹽氮為主要形態(tài)［4］。因此，從天津赤潮監(jiān)控區(qū)表層海水中各無(wú)機(jī)氮在無(wú)機(jī)氮中所占比例來(lái)看，該水體中的無(wú)機(jī)氮已達(dá)熱力學(xué)平衡。

表2 近4年來(lái)天津赤潮監(jiān)控區(qū)表層海水中營(yíng)養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)狀況

監(jiān)控區(qū)海域硅／氮／磷 （摩爾比）的比值是海水水體現(xiàn)存硅，氮，磷營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的具體反映。Redfield［5］認(rèn)為浮游植物對(duì)無(wú)機(jī)氮、磷酸鹽營(yíng)養(yǎng)鹽的吸收是按16∶1的恒定摩爾比進(jìn)行的，但不同海域物理、生物和化學(xué)等各種因子的影響不同常使這個(gè)比值發(fā)生變化。硅，氮，磷營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)的改變，會(huì)導(dǎo)致某個(gè)要素成為浮游植物生長(zhǎng)的限制因子［6］。根據(jù)化學(xué)計(jì)量營(yíng)養(yǎng)鹽限制標(biāo)準(zhǔn)［7］（表3），從表2中給出的天津赤潮監(jiān)控區(qū)表層海水營(yíng)養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)狀況數(shù)據(jù)可以看出，4年來(lái)磷對(duì)天津赤潮監(jiān)控區(qū)浮游植物的繁殖一直起著潛在限制性作用，是該海域初級(jí)生產(chǎn)力的主要潛在限制性營(yíng)養(yǎng)鹽。

表3 化學(xué)計(jì)量營(yíng)養(yǎng)鹽限制標(biāo)準(zhǔn)

2．4 水質(zhì)評(píng)價(jià)

本研究根據(jù)郭衛(wèi)東［8］等提出的以潛在性富營(yíng)養(yǎng)化概念為基礎(chǔ)的分類分級(jí)營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)模式對(duì)天津赤潮監(jiān)控區(qū)的海水水質(zhì)總體營(yíng)養(yǎng)水平變化趨勢(shì)進(jìn)行評(píng)價(jià) （表4）。從表4 可知，天津赤潮監(jiān)控區(qū)海水水質(zhì)2008—2010 年屬ⅥP級(jí)，即為磷限制潛在性富營(yíng)養(yǎng)水平；2011年屬ⅤP級(jí)，即為磷中等限制潛在性富營(yíng)養(yǎng)水平。上述結(jié)果說(shuō)明，天津赤潮監(jiān)控區(qū)海水水質(zhì)氮濃度嚴(yán)重超標(biāo)，富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重，若不控制沿岸生活污水和工業(yè)廢水的排放，一旦條件合適易發(fā)生赤潮。

表4 天津赤潮監(jiān)控區(qū)營(yíng)養(yǎng)類型評(píng)價(jià)

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)2008—2011年天津赤潮監(jiān)控區(qū)海水營(yíng)養(yǎng)鹽的評(píng)價(jià)分析，可以看出：

（1）4年來(lái)天津赤潮監(jiān)控區(qū)海水一直受到氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽的污染，處于嚴(yán)重的富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，且氮的污染程度明顯高于磷的污染程度。

（2）4年來(lái)天津赤潮監(jiān)控區(qū)的月變化趨勢(shì)呈拋物線狀，8月呈最高值。

（3）4年來(lái)天津赤潮監(jiān)控區(qū)海水中無(wú)機(jī)氮一直處于熱力學(xué)平衡狀態(tài)；磷對(duì)天津赤潮監(jiān)控區(qū)浮游植物的繁殖一直起著潛在限制性作用，是該海域初級(jí)生產(chǎn)力的主要潛在限制性營(yíng)養(yǎng)鹽。天津赤潮監(jiān)控區(qū)海水水質(zhì)2008—2010 年屬ⅥP級(jí)，即為磷限制潛在性富營(yíng)養(yǎng)水平；2011年屬ⅤP級(jí)，即為磷中等限制潛在性富營(yíng)養(yǎng)水平。

［1］張麗旭，蔣曉山，蔡燕紅．近4年來(lái)象山港赤潮監(jiān)控區(qū)營(yíng)養(yǎng)鹽變化及其結(jié)構(gòu)特征［J］．海洋通報(bào)，2006，25（6）：1－9．

［2］馬志華，楊翼．渤海赤潮現(xiàn)象初探［M］．北京：海洋出版社，2005：67－71．

［3］齊雨藻．中國(guó)沿海的赤潮：深圳灣富營(yíng)養(yǎng)化與赤潮研究［J］．暨南大學(xué)學(xué)報(bào)，1998（赤潮?？?0－20．

［4］蔡真珍，王憲，鄭盛華．湄洲灣水質(zhì)季節(jié)變化特征及評(píng)價(jià)［J］．海洋環(huán)境科學(xué)，2008，27（2）：161－164．

［5］林洪瑛．南沙群島海域營(yíng)養(yǎng)鹽分布的研究［J］．海洋科學(xué)，2001，25（10）：12－14．

［6］張正斌．海洋化學(xué)［M］．青島：中國(guó)海洋大學(xué)出版社，2004：123－124．

［7］ JUSTIC D，RABALAIS N N，TURNER R E，et al．Changes in nutrient structure of river－dominated coastal waters：stoichiometric nutrient balance and its consequences［J］．Estuarine，Coastal and Shelf Science，1995，40：339－356．

［8］郭衛(wèi)東，張曉明，楊逸萍，等．中國(guó)近海海域潛在性富營(yíng)養(yǎng)化程度的評(píng)價(jià)［J］．臺(tái)灣海峽，1998，17（1）：64－70．