海南省三亞市亞龍灣珊瑚礁區(qū)水體環(huán)境特征研究*

鄭洋，倪建宇，林鐘揚，章偉艷，李元超

(1.國家海洋局第二海洋研究所 杭州 310012； 2.浙江省地質調查院 杭州 311203;3.海南省海洋與漁業(yè)科學院 海口 570125)

?

海南省三亞市亞龍灣珊瑚礁區(qū)水體環(huán)境特征研究*

鄭洋1，倪建宇1，林鐘揚2，章偉艷1，李元超3

(1.國家海洋局第二海洋研究所 杭州 310012； 2.浙江省地質調查院 杭州 311203;3.海南省海洋與漁業(yè)科學院 海口 570125)

根據2011-2014年亞龍灣水體中營養(yǎng)元素的調查資料，分析了亞龍灣水體營養(yǎng)元素的分布和變化特征，探討了亞龍灣水體環(huán)境的變化趨勢。結果表明，歷年來，亞龍灣水體中無機氮的含量在0.76～40.6 μmol/L之間變化；磷酸鹽的含量為低于檢測限至0.13 μmol/L之間變化，且有逐年降低的趨勢；硅酸鹽的含量在0.78～8.86 μmol/L之間變化，且總體上含量穩(wěn)定，無明顯的年際變化；總氮的含量在0.98～49.6 μmol/L之間，而總磷的含量在0.11～0.43 μmol/L之間變化，并有逐年升高的特點。由于浮游植物也可以利用有機氮和磷來進行初級生產，因此，水體中有機質的污染應引起重視。同時，依據海水水質標準，亞龍灣水體符合國家一類海水水質標準，水質較好，可滿足珊瑚礁的生長要求。

亞龍灣；營養(yǎng)鹽；水體環(huán)境；珊瑚礁

珊瑚礁作為熱帶亞熱帶海區(qū)特有的生物群落，由于受全球氣候變化以及人類活動的影響，全球珊瑚礁生態(tài)體系目前處于急劇衰退的境況，而導致其衰退的原因，除了全球氣候變暖，化石燃料燃燒釋放的二氧化碳導致的海洋酸化外，人類活動的增加對珊瑚礁的影響也不容忽視，這其中人類活動導致的近岸水體的富營養(yǎng)化對珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的影響日趨嚴重，使得珊瑚礁生態(tài)發(fā)生改變，伴生的藻類旺發(fā)而使珊瑚礁退化和衰亡[1-2]。

海南省三亞市是我國近岸海域珊瑚礁的主要分布區(qū)之一，位于三亞市東南的亞龍灣為一半月形海灣，灣內分布有大量的珊瑚礁，每年吸引著大量的游客。近年來，由于三亞市經濟的迅速發(fā)展，人為活動的加劇，特別是旅游業(yè)的迅猛發(fā)展，生活污水的排放與日俱增，近海海域生態(tài)環(huán)境受到了前所未有的壓力，亞龍灣的珊瑚礁群也由于人類活動的干擾和海洋污染，逐年退化，因此，了解該海域水體的環(huán)境特征，對評估珊瑚礁的現狀和恢復具有重要的意義。前人對亞龍灣的水體環(huán)境開展了一些工作[3-5]，但缺乏長時間的監(jiān)測工作，基于此，我們從2011年開始對亞龍灣珊瑚礁區(qū)的水體環(huán)境開展了現場調查工作，以期為該海區(qū)珊瑚礁的保護提供基礎資料。

1 樣品采集和分析

由于人類活動輸入的大量營養(yǎng)物質導致近岸水體富營養(yǎng)化，使得珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的藻類旺發(fā)，擠占珊瑚的生長空間并使環(huán)境惡化，導致珊瑚礁的退化和死亡，因此，我們重點關注亞龍灣水體的營養(yǎng)狀態(tài)。自2011年冬季開始至2014年冬季，每年大致在相同的季節(jié)，我們對亞龍灣的水體中氮、磷和硅等營養(yǎng)元素開展了系統(tǒng)的現場調查，用于分析的水樣采用顛倒式采水器采集，海水樣品經0.45 μm醋酸纖維濾膜過濾后分析，2014年的采樣站位分析見圖1。

圖1 2014年11月亞龍灣采樣站位分布示意圖

海水中硝酸鹽、亞硝酸鹽、磷酸鹽和硅酸鹽的測定，依據《海水化學要素調查》(GB/T 12763.4-2007)[6]進行分析；海水中總氮和總磷的測定則采用Valderrama[7]的過硫酸鉀氧化法進行，氧化劑由過硫酸鉀、硼酸和氫氧化鈉組成。分析過程為在裝有50 mL海水樣品的玻璃瓶中，加入7 mL氧化劑，旋緊瓶蓋，混勻后放入醫(yī)用高壓消毒鍋內，保持溫度在110～120℃，壓力為1.2～1.3 kg/cm2下消解30 min；冷卻至室溫后，將樣品定量轉移到25 mL比色管中，并依據《海水化學要素調查》在7230G型分光光度計上分別測定水樣中的硝酸鹽和磷酸鹽。采用甘氨酸和甘油磷酸鈉按一定比例配成的混合溶液，對該方法的氧化率和分析精度進行檢驗，經試驗，氧化效率可達93%以上，相對標準偏差磷為±8%，氮小于4.5%。

2 結果與討論

海水中的氮、磷、硅等元素被統(tǒng)稱為無機營養(yǎng)鹽，是光合作用過程中浮游植物攝取的主要養(yǎng)分和構成植物的重要組成部分，也是植物新陳代謝的重要能源。而珊瑚礁水體的富營養(yǎng)化主要是由大量陸地來源的富含這些營養(yǎng)物質的水體輸入造成的，因此水體中上述營養(yǎng)物質的分布特征對評價珊瑚礁的生存環(huán)境是十分重要的。

2.1 無機氮的分布

水體中的溶解無機氮主要以硝酸鹽、亞硝酸鹽和銨鹽的形式存在，其中銨鹽和亞硝酸鹽為有機質氧化分解過程中的中間產物，在氧化環(huán)境中可快速地轉化為硝酸鹽，因此，水體中溶解無機氮主要以硝酸鹽的形式存在。分析結果顯示：

2011年冬季，水體中無機氮的含量表層為6.46～10.89 μmol/L，平均值為8.04 μmol/L；底層為6.27～15.33 μmol/L，平均值為9.31 μmol/L。盡管表層水體和底層水體無機氮的平均含量相近，但底層水體中無機氮的含量變化范圍較大。空間分布上，表層水體的高值出現在野豬島附近，而底層則出現在近岸，可能和沿岸分布的酒店排污有關。

2012年，水體中無機氮的含量在2.56～4.80 μmol/L之間，平均值為4.14 μmol/L；空間分布上高值主要出現在觀光點如浮潛船、野豬島附近。

2013年水體中的無機氮含量變化范圍較大，在1.25～40.6 μmol/L之間，平均值為20.0 μmol/L，也遠高于2011年和2012年的含量，但空間分布上與歷年的相似，主要位于人類活動較多的地區(qū)。

2014年水體中無機氮的含量偏低，其含量在0.76～3.40 μmol/L之間，平均值為2.03 μmol/L，空間分布上，其高值出現在亞龍河口。

依據所有站位測定的平均值來看，亞龍灣監(jiān)測范圍的水體中無機氮的含量自2011以來總體呈下降趨勢，水體無機氮的含量除了2013年高于一類海水水質標準的14.3 μmol/L外，其余年份都優(yōu)于一類海水水質標準，而2013年的異常高值可能和當年觀測時期和其他年份的相比較晚以及當年的氣候特征有關(圖2)。

2.2 磷酸鹽

磷酸鹽是水體中浮游植物初級生產的限制性營養(yǎng)元素之一，分析結果顯示，2011年冬季，亞龍灣水體中磷酸鹽的含量表層為0.06～0.13 μmol/L，平均值為0.11 μmol/L；底層為0.06～0.15 μmol/L，平均值為0.11 μmol/L。空間分布上，表層水體的高值主要沿岸分布，而底層水體的高值出現在浮潛船和碼頭附近。

2012年，水體中磷酸鹽的含量在0.00～0.04 μmol/L之間，平均值為0.02 μmol/L，低于2012年一個量級；空間分布上高值主要出現在海灣中部水體，但總體偏低。

2013年12月，水體中磷酸鹽的含量在0.00～0.11 μmol/L之間，平均值為0.03 μmol/L；空間分布上，水體中磷酸鹽的高值出現在外圍水體中。

2014年11月水體中的磷酸鹽的含量在0.00～0.02 μmol/L之間，平均值為0.01 μmol/L，空間分布上，高值區(qū)出現在碼頭附近。

依據所有站位測定的平均值來看，亞龍灣監(jiān)測范圍的水體中磷酸鹽的含量自2011年以來呈快速下降的趨勢，水體中磷酸鹽的含量都優(yōu)于一類海水水質標準的0.48 μmol/L(圖3)。

圖3 2011-2014年亞龍灣水體中磷酸鹽的年度變化

2.3 硅酸鹽

分析結果顯示，2011年冬季，亞龍灣水體中硅酸鹽的含量表層為2.06～8.86 μmol/L，平均值為5.23 μmol/L；底層為0.78～8.86 μmol/L，平均值為5.46 μmol/L。盡管表層和底層水體的平均值之間差異較小，但空間分布上，表層水體的高值出現在海底世界的碼頭附近，而底層水體高值的范圍要廣的多。

2012年，水體中硅酸鹽的含量在4.39～7.49 μmol/L之間，平均值為5.97 μmol/L，和2011年的相當；空間分布上高值主要出現在海底世界的碼頭到野豬島附近。

2013年水體中硅酸鹽的含量在3.22～8.86 μmol/L之間，平均值為5.59 μmol/L；空間分布上高值出現在近岸。

2014年水體中硅酸鹽的含量在2.93～5.93 μmol/L之間，平均值為3.52 μmol/L，顯著低于歷年的含量，空間分布上，高值區(qū)出現在亞龍河口。

依據所有站位測定的平均值來看，亞龍灣監(jiān)測范圍的水體中硅酸鹽的含量在2011—2013年，總體趨于穩(wěn)定，2014年有所下降，但總體變化不大。由于水體中的硅酸鹽主要來自陸源風化，而亞龍灣周邊高地為花崗巖，可提供大量的硅酸鹽風化產物，因此，亞龍灣水體中的硅酸鹽含量較為穩(wěn)定(圖4)。

圖4 2011-2014年亞龍灣水體中硅酸鹽的年度變化

2.4 總氮

分析結果顯示，2011年冬季，亞龍灣水體中總氮的含量表層為26.0～48.6 μmol/L，平均值為34.4 μmol/L；底層為24.4～44.9 μmol/L，平均值為32.7 μmol/L。都顯著高于無機氮的含量?？臻g分布上，表層水體的高值主要分布在碼頭附近，而底層水體的高值則出現的浮潛船和碼頭附近。

2012年，水體中總氮的含量在13.0～29.9 μmol/L之間，平均值為20.7 μmol/L；空間分布上高值主要出現碼頭和排污口附近。

2013年12月，總氮的含量為0.98～49.6 μmol/L之間，平均值為15.3 μmol/L，變化較大；空間分布上，高值區(qū)分布在西排附近。

2014年11月，總氮的含量為11.8～22.4 μmol/L之間，平均值為14.5 μmol/L；空間分布上，高值區(qū)出現在西排附近。

依據所有站位測定的平均值來看，亞龍灣監(jiān)測范圍的水體中總氮的含量自2011年以來總體呈下降趨勢(圖5)。

2.5 總磷

分析結果顯示，2011年冬季，亞龍灣水體中總磷的含量表層為0.11～0.30 μmol/L，平均值為0.20 μmol/L；底層為0.11～0.30 μmol/L，平均值為0.19 μmol/L。顯著高于無機磷的含量；空間分布上，表層水體的高值主要沿岸分布，而底層水體的高值出現在野豬島和碼頭附近。

2012年，水體中總磷的含量在0.01～0.12 μmol/L之間，平均值為0.07 μmol/L，低于2012年一個量級；空間分布上高值主要出現在碼頭和浮潛船附近。

2013年12月總磷的含量在0.07～0.43 μmol/L，平均值為0.27 μmol/L；空間分布上，水體中總磷的高值海灣的中部。

2014年11月總磷的含量在0.18～0.33 μmol/L，平均值為0.25 μmol/L?？臻g分布上，高值區(qū)出現在碼頭和浮潛船附近。

依據所有站位測定的平均值來看，亞龍灣監(jiān)測范圍的水體中總磷的含量除了2012年的含量較低外，其他年份的含量都較高，且有緩慢升高的趨勢(圖6)。鐘鴻干等[5]在對亞龍灣的監(jiān)測中也測定到2013年全年亞龍灣水體中總磷的含量在0.23～0.90 μmol/L之間變化，全年平均值可達0.35 μmol/L，和我們的觀察結果一致。

圖6 2011-2014年亞龍灣水體中總磷的年度變化

3 結論

根據2011—2014年亞龍灣水體中營養(yǎng)元素的調查資料，分析了亞龍灣水體營養(yǎng)元素的分布和變化特征，探討了亞龍灣水體環(huán)境的變化趨勢。結果表明，歷年來，亞龍灣水體中無機氮的含量在0.76～40.6 μmol/L之間變化；磷酸鹽的含量為低于檢測限至0.13 μmol/L之間變化，且有逐年降低的趨勢；硅酸鹽的含量在0.78～8.86 μmol/L之間變化，且總體上含量穩(wěn)定，無明顯的年際變化；總氮的含量在0.98～49.6 μmol/L之間；而總磷的含量在0.11～0.43 μmol/L之間變化，并有逐年升高的特點。由于浮游植物也可以利用有機氮和磷來進行初級生產，因此，水體中有機質的污染應引起重視。

亞龍灣珊瑚礁周圍水體的環(huán)境狀況較為穩(wěn)定，水體營養(yǎng)狀態(tài)適宜，依據海水水質標準，亞龍灣水體符合國家一類海水，水質較好，可滿足珊瑚礁的生長要求。

[1] HOEGH G，O，MUMBY P J，HOOTEN，A J，et al.Coral reefs under rapid climate change and ocean acidification[J].Science,2007,318:1737-1742.

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

[3] 吳重華，王曉蓉，張永戰(zhàn)，等.海南一些港灣海水的水化學特征[J].南京大學學報：自然科學版，1996，32(3):454-459.

[4] 張宇峰，武正華，王寧，等.海南南岸港灣海水和沉積物重金屬污染研究[J].南京大學學報：自然科學版，2003，39(1):81-90.

[5] 鐘鴻干，李培.三亞灣、大東海、亞龍灣沿岸海域水體總氮、總磷動態(tài)研究[J].河北漁業(yè)，2014(5)：12-14.

[6] 國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB/T 12763.4-2007海洋調查規(guī)范:海水化學要素調查[S].北京:中國標準出版社出版，2008.

[7] VALDERRAMA J C.The simultaneous analysis of total nitrogen and total phosphorus in natural waters[J].Marine Chemistry，1981，10：109-122.

國家海洋局海洋公益性行業(yè)科研專項經費項目“近岸典型珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)修復技術示范研究”(201105012).

F592.7;P74

A

1005-9857(2015)09-0103-04