湛江灣大氣濕沉降中營養(yǎng)鹽的研究

陳法錦,陳淳青,周鳳霞,勞齊斌,朱慶梅,張書文 (廣東海洋大學(xué)海洋與氣象學(xué)院,廣東省近海海洋變化與災(zāi)害預(yù)警重點實驗室,廣東 湛江 524088)

湛江灣大氣濕沉降中營養(yǎng)鹽的研究

陳法錦,陳淳青,周鳳霞*,勞齊斌,朱慶梅,張書文 (廣東海洋大學(xué)海洋與氣象學(xué)院,廣東省近海海洋變化與災(zāi)害預(yù)警重點實驗室,廣東 湛江 524088)

于2015年5月～2016年4月對湛江灣的雨水樣品進行了收集,測定了雨水中NO2、NO3、PO43和SiO32的濃度,分析了它們的濃度及濕沉降通量的變化情況,并討論了濕沉降營養(yǎng)鹽對海水生態(tài)系統(tǒng)的影響.結(jié)果表明,受厄爾尼諾影響,調(diào)查期間的年降雨量明顯高于多年平均降雨量.雨水中NO2和SiO32的濃度在夏季和秋季較高,NO3和PO43的濃度在春季和冬季較高,它們的濕沉降通量均在秋季最高(平均超過全年濕沉降通量的50%).降雨量、不同來源的氣團、當(dāng)?shù)氐娜祟惢顒忧闆r等是影響湛江灣濕沉降營養(yǎng)鹽濃度和通量的主要因素,秋季濕沉降通量最高與該季節(jié)有超強臺風(fēng)過境有關(guān).雨水每年給湛江灣帶來的NO2N、NO3N、PO43P和SiO32Si的量分別為2.04、292.4、8.13 和45.8t.秋季雨水的沉降可能在短時間內(nèi)對海水中的浮游植物生長有促進作用,其他季節(jié)的促進作用可能在短時間內(nèi)不明顯.

大氣濕沉降；營養(yǎng)鹽；富營養(yǎng)化；湛江灣

大氣濕沉降是除河流外另一向海洋輸送營養(yǎng)鹽的重要途徑[1-4].人類活動產(chǎn)生的氮高達140Tg/a[5],但在大氣中又有 70%～80%的氮以大氣干濕沉降途徑返回到水體中[6-7].降雨能加劇水體的富營養(yǎng)化,改變水體的營養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)和 pH值,影響水體的初級生產(chǎn)力,對水體生態(tài)系統(tǒng)影響很大[8-15].例如,日本海每年因大氣氮沉降帶來10%的新生產(chǎn)力[16],而磷在東非維多利亞湖中的濕沉降量達40～60kg/(m2·a)[17].可見濕沉降中氮、磷的影響不可忽視.

人類活動對降雨中營養(yǎng)鹽的濃度影響很大[6,8].隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展,由于人類活動產(chǎn)生的 NHx、NOx等氣體的釋放量成倍增加,因而造成大氣濕沉降中營養(yǎng)鹽的量也隨之增加[6-8,18-19]. NHx主要來自農(nóng)業(yè)施肥、工業(yè)生產(chǎn)以及生活中有機廢棄物的排放,NOx主要來自化石燃料和生物體的燃燒[6].近幾十年來,我國汽車工業(yè)迅猛發(fā)展.1990年,我國NOx的排放量為8.42Mt,比1950年增長近33倍,排放強度最大的是我國中東部地區(qū)[20].

目前,我國對于黃海、東海、長江口、珠江口、太湖等區(qū)域濕沉降中營養(yǎng)鹽的研究已取得一定的成果[21-25],但關(guān)于湛江灣濕沉降中營養(yǎng)鹽的研究相對較少.湛江灣瀕臨南海,受臺風(fēng)影響較大,每年均有臺風(fēng)帶來的強降雨[26].湛江灣海水的富營養(yǎng)化情況也較明顯[27].所以研究湛江灣大氣濕沉降中的營養(yǎng)鹽及其對海水生態(tài)系統(tǒng)的影響有重要意義.本研究于2015年5月～2016年4月對湛江灣的雨水樣品進行了收集,測定了雨水中營養(yǎng)鹽(NO2、NO3、PO43、SiO32)的濃度,分析了湛江灣雨水中營養(yǎng)鹽濃度和濕沉降通量隨時間的變化情況,并討論湛江灣濕沉降對海水生態(tài)系統(tǒng)的影響.

1 材料與方法

1.1 環(huán)境背景

湛江灣位于雷州半島東北側(cè),瀕臨南海,屬于半封閉型海灣(圖1).該區(qū)域的降雨量隨時間變化明顯,一般在一年中的8、9月份降雨量最大,6月份的降雨量次之[28].湛江灣的降雨量主要受臺風(fēng)影響,臺風(fēng)的盛行期一般在 6～10月,因而在這幾個月份由臺風(fēng)帶來的降雨量比重較大[29].

圖1 采樣站位(黑點)Fig.1 The location of the sampling station (black dot)

1.2 樣品采集

本研究在如圖1所示位置設(shè)置了1個固定采樣點(110°18.8′E,21°8.6′N),該采樣點位于廣東海洋大學(xué)科技樓樓頂(高約 15m),周圍無高大建筑和其他污染源.于2015年5月～2016年4月采集濕沉降樣品.采樣點距湛江灣很近(約 3km),對采樣點營養(yǎng)鹽濕沉降情況的研究可以近似反映湛江灣營養(yǎng)鹽濕沉降的狀況.采集濕沉降樣品所用的采雨器(直徑 60cm)和保存濕沉降樣品所用的聚乙烯瓶均預(yù)先在實驗室內(nèi)用 30%(v/v)的 HCl浸泡 24h,然后用超純水(Dura 12,澤拉布儀器科技(上海)有限公司)沖洗干凈,待干燥后用潔凈的塑料袋包好,備用.為避免污染,將采雨器置于距樓頂 1.5m高處,降雨之前打開,結(jié)束后立即取回(降雨量小于0.5mm視為無效降雨,未收集).采集后的水樣用孔徑為 0.45μm 的醋酸纖維膜過濾,過濾后的水樣儲存在聚乙烯瓶中,冷凍保存,所有樣品均在 3個月內(nèi)測定.每次采集水樣時都記錄降水體積和降水時間.

1.3 實驗方法

本研究中,測定的項目包括NO2、NO3、PO43和SiO32.這4種營養(yǎng)鹽均用連續(xù)流動分析儀(San++,荷蘭 Skalar)測定.其中,NO2采用重氮偶氮比色法;NO2+ NO3采用 Cd-Cu還原重氮偶氮比色法;PO43采用磷鉬藍法;SiO32采用硅鉬藍法.測得的NO2+ NO3的濃度減去NO2的濃度就可得到NO3的濃度.實驗過程中所用的水均為超純水.

1.4 數(shù)據(jù)處理

以月份為統(tǒng)計單位,計算調(diào)查期間營養(yǎng)鹽的月平均濃度.平均濃度采用濃度與降雨量的加權(quán)平均值,其計算公式如下：

式中：C為該時間段營養(yǎng)鹽的平均濃度,μmol/L;n為該時間段內(nèi)降雨的次數(shù);Ci為該時間段內(nèi)第 i次降雨的營養(yǎng)鹽濃度,μmol/L;Qi為第i次降雨的量,mm.營養(yǎng)鹽的季節(jié)濃度平均值和年濃度平均值的計算方法與月平均濃度的計算方法一致.

營養(yǎng)鹽的月濕沉降通量[mmol/(m2·月)]等于該時期內(nèi)所有降雨量與營養(yǎng)鹽濃度乘積的和.營養(yǎng)鹽的季濕沉降通量[mmol/(m2·季度)]和年濕沉降通量[mmol/(m2·a)]的計算方法同營養(yǎng)鹽的月濕沉降通量計算方法一致.

2 結(jié)果與討論

2.1 湛江灣的降雨量和雨水中營養(yǎng)鹽的濃度

2015年5 月～2016年4月在采樣點(圖1)共收集總降雨量為2131.5mm(圖2).在2月份,降雨量較少,未收集到有效樣品.在 10月份,降雨量最大,達到了 437.9mm,占全年總降雨量的 21%(圖2).主要原因是 10月份有超強臺風(fēng)“彩虹”過境,給湛江灣帶來了大量降雨.調(diào)查期間,湛江灣降雨量在不同季節(jié)的大小順序為：秋(9～11月)＞夏(6～8月)＞冬(12月～次年2月)＞春(3～5月).降雨量主要集中在夏季和秋季,占全年總降雨量的75%,比多年平均降雨量(1523mm)偏高.2015年 11月和2016年1月的降雨量也比往年偏大[30](圖2),主要原因是受厄爾尼諾的影響.據(jù)美國天氣預(yù)報中心的信息,最近一次的厄爾尼諾開始于 2014年 10月,發(fā)展于2015年,2015年底～2016年4月厄爾尼諾處于衰亡階段.前人的研究認為,厄爾尼諾現(xiàn)象會對中國降雨產(chǎn)生較大的影響,當(dāng)厄爾尼諾處于發(fā)展階段,中國江淮流域夏季降雨偏多,而黃河流域、華北及江南等地降水偏少;當(dāng)厄爾尼諾處于衰亡階段時正好相反[31].因此,調(diào)查期間的降雨量異常主要是受到厄爾尼諾現(xiàn)象的影響.

圖2 降雨量的月變化情況Fig.2 The change of rainfall in different month

由于 2月份未采集到有效樣品,在后面的內(nèi)容中,除特殊說明外,不考慮2月份的濕沉降.湛江灣濕沉降中營養(yǎng)鹽月平均濃度的變化情況見圖3.NO3與PO4濃度變化情況相似,呈春、冬季較高,夏、秋季較低的特征;而NO2與SiO32的濃度則是秋季最高,冬季最低(圖 3).長江口濕沉降中NO3和 SiO32的濃度變化情況與本研究比較相似[32].雨水中 NO3的前體是大氣中的氮氧化物,大氣中的氮氧化物主要來源于汽車尾氣、核電廠以及土壤微生物活動[33-34].降雨量較大時,空氣中累積的氮氧化物濃度較低,導(dǎo)致雨水中NO3的濃度較低;降雨量小時,空氣中累積的氮氧化物濃度較高,導(dǎo)致雨水中 NO3的濃度也較高[22].大氣中的硅主要來自于巖石、土壤的風(fēng)化作用[35],大氣中沙塵顆粒在雨水中的溶解是雨水中硅的主要來源[22,36].雨水中 SiO32的濃度在降雨量較大的時期較高,其中,在臺風(fēng)發(fā)生的月份最高(10月) (圖2,圖3),主要原因可能是臺風(fēng)導(dǎo)致巖石、土壤風(fēng)化產(chǎn)生的顆粒物進入大氣中的量較多,進而導(dǎo)致溶解在雨水中的顆粒物較多,因而造成雨水中SiO32的濃度較高[22,36].雨水中 NO2的來源與化石燃料的燃燒有密切關(guān)系[37].大氣中磷的來源較少,主要以顆粒態(tài)存在,礦物沙塵是大氣中磷的主要來源[38-39].雨水中 NO2和 PO43的濃度隨降雨量的變化沒有明顯的規(guī)律(圖2,圖3),影響因素可能多樣,有待進一步研究.

對于濕沉降中的營養(yǎng)鹽而言,除了降雨量外,其氣團軌跡來源的差異也對雨水營養(yǎng)鹽組分有較大影響.不少研究表明,陸地來源的氣團會帶來高濃度的營養(yǎng)鹽,而海洋氣團來源則相對低很多[21,40-42].為進一步研究不同氣團來源對湛江灣濕沉降營養(yǎng)鹽的影響,利用美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)的氣團反向軌跡模型對降雨期間的氣團來源進行分析.相關(guān)研究表明,水汽輸送量的最大值一般出現(xiàn)在距離地面2km高度附近[43].本研究選擇氣團的高度為 1500m,將濕沉降發(fā)生期間的中間時刻作為起始時間,向后延伸 72h作氣團后向運行軌跡.通過分析濕沉降發(fā)生期間的氣團運行軌跡,發(fā)現(xiàn)影響湛江灣濕沉降的氣團大致分為3類(圖4)：A類氣團來源于東南亞和海南省方向,B類氣團來源于湛江以北的中國大陸,C類氣團來源于南海和東海海域.

A類氣團降水主要發(fā)生在西南季風(fēng)主導(dǎo)的春季和夏季,約占總降雨次數(shù)的60%,是湛江灣濕沉降中主要的氣團來源.這類氣團一半源于1000～1500m的高空,途徑泰國、老撾、越南和海南島到達湛江灣.這些國家大多屬于發(fā)展中國家,受到人類活動排放的大氣污染物的影響,降水中營養(yǎng)鹽含量較高,尤其是NO3和 SiO32明顯高于其他氣團軌跡來源(表1).B類氣團來源于湖北、湖南、廣西和粵西地區(qū),這類氣團主要發(fā)生在7～10月.此類氣團影響的降水中的 NO3、PO43-和SiO32濃度相對低于A類氣團.C類氣團來源于南海和東海,主要發(fā)生在降雨量較大的夏季和秋季,期間帶來的是潔凈的海洋氣源,受污染影響較小,該氣團影響的降水中營養(yǎng)鹽含量最低,這與黃海千里島受海源氣團影響帶來濕沉降的結(jié)果和太平洋觀測的結(jié)果相似[21,44].總之,受到人類活動排放污染物的影響,來源于陸地方向的氣團帶來的降水中營養(yǎng)鹽含量較高,而遠離污染源的海洋氣團帶來的降水中營養(yǎng)鹽含量較低.

圖3 營養(yǎng)鹽月平均濃度的變化情況Fig.3 Monthly average concentrations of nutrients

表1 不同氣團來源降水的化學(xué)組分Table 1 Chemical component of rainwater from different back-trajectory sources

與其他區(qū)域比較,湛江灣雨水中NO3的濃度普遍低于內(nèi)陸(北京、深圳、太湖)以及河口(長江口、珠江口),但高于太平洋區(qū)域(表 2),這一現(xiàn)象基本符合人類活動對雨水中 NO3濃度影響的一般規(guī)律(內(nèi)陸＞近海＞海洋)[21,33,44-46].與東海、黃海以及韓國沿海相比,湛江灣雨水中NO3的濃度略低(表2),主要原因可能是東海、黃海以及韓國沿海距離人口密集、人類經(jīng)濟快速發(fā)展的區(qū)域較近,陸地輸送的物質(zhì)對東海、黃海以及韓國沿海濕沉降的影響較大[21,33].與NO3相似, SiO32的濃度也低于長江口和黃海(表2).雨水中的硅主要來自大氣中沙塵顆粒的溶解[22,36],湛江灣位于中國大陸的較南端,空氣中的沙塵顆?？赡艿陀陂L江口和黃海,這可能是湛江灣雨水中 SiO32濃度較低的主要原因.PO43的濃度高于長江口和黃海區(qū)域,這可能與湛江灣鄰近區(qū)域獨特的農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)有關(guān),有待進一步研究.

2.2 湛江灣營養(yǎng)鹽的濕沉降通量為了計算湛江灣營養(yǎng)鹽的季濕沉降通量和年濕沉降通量,需要對2016年2月的降雨量及雨水中的營養(yǎng)鹽濃度做出估計.據(jù)廣東省氣象局報道,廣東省西部地區(qū)在2016年2月的降雨量的變化范圍為30～40mm,因此假定2016年2月湛江灣的降雨量為35mm.根據(jù)2016年1月和3月濕沉降營養(yǎng)鹽的平均濃度推斷2016年2月份雨水中NO2、NO3、PO43和SiO32的濃度分別為0.03、30.21、0.25和0.08μmol/L.

調(diào)查期間,湛江灣NO2、NO3、PO43和SiO32的年濕沉降通量分別為0.297、42.62、0.535和3.338mmol/(m2·a)(表 3).其中濕沉降通量最大的是NO3,其次是 SiO32,NO2和 PO43的濕沉降通量都很低.付敏等[23]對長江口濕沉降中營養(yǎng)鹽的研究發(fā)現(xiàn)了相似的研究結(jié)果.NO2、NO3、PO43-和 SiO32的濕沉降通量都在降雨量最大的秋季最高(圖2;表3),它們在秋季的濕沉降通量占全年的百分比分別為 76%、36%、36%和 86%,說明降雨量對這些營養(yǎng)鹽的濕沉降通量影響顯著,其他研究也發(fā)現(xiàn)了相似的結(jié)果[22-23,51-52].通過2.1的分析發(fā)現(xiàn)的影響雨水中營養(yǎng)鹽濃度的影響因素,可以推斷營養(yǎng)鹽的濕沉降通量除了受降雨量影響外,也受人類活動、不同來源的氣團、臺風(fēng)等因素的影響.表 3還給出了其他區(qū)域的營養(yǎng)鹽年濕沉降通量.與其他區(qū)域相比,湛江灣的營養(yǎng)鹽年濕沉降通量相對較高(表3),然而湛江灣雨水中營養(yǎng)鹽的濃度總體上相對較低(表1),因此可以推斷湛江灣營養(yǎng)鹽較高的濕沉降通量主要與該區(qū)域的降雨量大有關(guān).湛江灣受臺風(fēng)影響較大,2015年10月有超強臺風(fēng)過境,由臺風(fēng)帶來的強降雨對湛江灣較高的營養(yǎng)鹽濕沉降通量有重要貢獻.

利用本研究計算得到的營養(yǎng)鹽年濕沉降通量及湛江灣的水域面積(490km2)[55]估算雨水給湛江灣帶來的營養(yǎng)鹽的量.估算得到湛江灣NO2N、NO3N、PO43P和SiO32Si的濕沉降量(以元素計)分別為 2.04、292.4、8.13和45.8t/a.

2.3 湛江灣營養(yǎng)鹽濕沉降對海水的影響

在其他條件適宜的情況下,營養(yǎng)鹽濃度的增加往往導(dǎo)致浮游植物的量增加[9,23,56-59].濕沉降具有間歇性和短暫性的特征.雨水沉降到海水表面后,能夠在短時間內(nèi)影響海水中的營養(yǎng)鹽濃度或結(jié)構(gòu),進而在短時間內(nèi)影響浮游植物的生長[60].

為研究濕沉降在短時間內(nèi)對湛江灣海水生態(tài)系統(tǒng)的影響,需將濕沉降中的營養(yǎng)鹽濃度和組成與海水中的進行比較.施玉珍等[27]對 2011年湛江灣海水中的營養(yǎng)鹽進行了研究并給出了春、夏、秋、冬4個季節(jié)DIN(NO2+NO3+NH4+)、PO43和SiO32的濃度平均值(表4).將本研究獲得的濕沉降中營養(yǎng)鹽的數(shù)據(jù)與施玉珍等[27]給出的 2011年湛江灣海水中的營養(yǎng)鹽數(shù)據(jù)進行比較具有一定的意義.通過比較發(fā)現(xiàn),不同季節(jié)濕沉降中NO2+NO3的濃度普遍低于相應(yīng)季節(jié)海水中DIN的濃度(表 4).由于沒有獲得濕沉降中 NH4+的數(shù)據(jù),無法判斷雨水沉降到海水表面后在短時間內(nèi)對海水中DIN濃度的影響情況.湛江灣濕沉降中不同季節(jié)的 SiO32和 PO43的濃度均低于相應(yīng)季節(jié)海水中相應(yīng)營養(yǎng)鹽的濃度(表4),說明湛江灣濕沉降可能在短時間內(nèi)導(dǎo)致湛江灣海水中 SiO32和PO43的濃度降低.

表4 不同季節(jié)湛江灣雨水和海水中營養(yǎng)鹽季節(jié)平均值的比較Table 4 The comparison of average nutrients in rain and seawater of the Zhanjiang Bay in different seasons

浮游植物通常按一定的比值吸收利用水中的營養(yǎng)鹽(N：P：Si=16：1：16,摩爾比; N= NO2+ NO3+NH4+,P=PO43,Si=SiO32)[61].某種營養(yǎng)鹽的相對濃度較低可能會對浮游植物的生長起限制性作用[62-63].調(diào)查期間,湛江灣雨水中的(NO2+ NO3)/P在春、夏、秋、冬4個季節(jié)的平均值分別為144、115、80、78,雨水中NH4+的存在會使雨水中的N/P值高于(NO2+NO3)/P值,表明湛江灣雨水對于浮游植物的生長需求來說具有較豐富的氮,磷相對較缺乏;Si/P在春、夏、秋、冬 4個季節(jié)的平均值分別為0.22、5.33、10.65、0.02, Si/(NO2+NO3)在 4個季節(jié)的平均值分別為0.002、0.039、0.151、0.001,雨水中NH4+的存在會使雨水中的Si/N值低于Si/(NO2+NO3)值,表明湛江灣雨水對于浮游植物的生長需求來說硅也比較缺乏.湛江灣濕沉降與長江口濕沉降給當(dāng)?shù)睾Ｋ懈∮沃参锷L帶來的營養(yǎng)鹽的結(jié)構(gòu)組成比較相似[23].施玉珍等[27]基于 2011年的調(diào)查數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),秋季湛江灣海水中的氮對浮游植物的生長存在一定程度的限制,由于湛江灣雨水在秋季含有相對較豐富的氮,因而秋季雨水的沉降可能在短時間內(nèi)對湛江灣海水中的浮游植物生長有一定的促進作用.在冬季,湛江灣海水中的磷和硅比較缺乏[27,62-63],冬季湛江灣雨水中的磷和硅也比較缺乏,因而冬季湛江灣雨水的沉降可能在短時間內(nèi)不能緩解這一現(xiàn)象,也就是說冬季雨水的沉降在短時間內(nèi)可能對湛江灣海水中浮游植物生長的促進作用不明顯.春季和夏季,湛江灣海水中的硅對浮游植物的生長存在一定程度的限制[27,62-63],這兩個季節(jié)湛江灣雨水中的硅也比較缺乏,湛江灣的濕沉降可能在短時間內(nèi)不能緩解海水中的硅限制情況,說明春季和夏季湛江灣的濕沉降在短時間內(nèi)可能對浮游植物生長的促進作用不明顯.

3 結(jié)論

受厄爾尼諾影響,2015年5月～2016年4月湛江灣的降雨量(2132mm)明顯高于多年平均降雨量(1523mm).秋季臺風(fēng)過境給湛江灣帶來了大量降雨.湛江灣雨水中的營養(yǎng)鹽具有明顯的變化特征,NO2和 SiO32的濃度在夏季和秋季較高,NO3和 PO43的濃度在春季和冬季較高.降雨量、人類活動、不同來源的氣團、臺風(fēng)等可能是導(dǎo)致它們發(fā)生季節(jié)變化的主要原因.營養(yǎng)鹽的濕沉降通量也具有明顯的季節(jié)變化特征.NO、2NO3、PO43和SiO32在秋季的濕沉降通量占全年的百分比分別為 76%、36%、36%和 86%,秋季臺風(fēng)過境帶來的大量降雨是營養(yǎng)鹽濕沉降通量在該季節(jié)最高的重要原因.雨水每年給湛江灣帶來的NO2N、NO3N、PO43P和SiO32Si的量分別為2.04、292.4、8.13和45.8t.湛江灣雨水含有相對較豐富的氮,秋季雨水的沉降可能在短時間內(nèi)促進海水中浮游植物的生長,其他季節(jié)雨水沉降的促進作用可能在短時間內(nèi)不明顯.

[1]Duce R A, Laroche J, Altieri K, et al. Impacts of atmospheric anthropogenic nitrogen on the open ocean [J]. Science, 2008, 320(5878)：893-897.

[2]Anderson K A, Downing J A. Dry and wet atmospheric deposition of nitrogen, phosphorus and silicon in an agricultural region [J]. Water, Air, & Soil Pollution, 2006,176(176)：351-374.

[3]林久人,祁建華,謝丹丹,等.海洋降水中無機離子濃度及濕沉降通量——中國海及西北太平洋降水的研究 [J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2017,37(5)：1706-1715.

[4]高會旺,張英娟,張 凱.大氣污染物向海洋的輸入及其生態(tài)環(huán)境效應(yīng) [J]. 地球科學(xué)進展, 2002,17(3)：326-330.

[5]Galloway J N. Acid deposition： Perspectives in time and space [J]. Water, Air, & Soil Pollution, 1995,85(1)：15-24.

[6]謝迎新,張淑利,馮 偉,等.大氣氮素沉降研究進展 [J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報, 2010,18(4)：897-904.

[7]Galloway J N. The global nitrogen cycle： Past, present and future [J]. Science in China Series C： Life Sciences, 2005,48(Suppl 2)：669-678.

[8]趙衛(wèi)紅,王江濤.大氣濕沉降對營養(yǎng)鹽向長江口輸入及水域富營養(yǎng)化的影響 [J]. 海洋環(huán)境科學(xué), 2007,26(3)：208-210.

[9]Zou L, Chen H T, Zhang J. Experiment examination of the effects of atmospheric wet deposition on primary production in the Yellow Sea [J]. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology, 2000,249(1)：111-121.

[10]李世清,李生秀.陜西關(guān)中濕沉降輸入農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的氮素[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境保護, 1999,18(3)：97-101.

[11]徐仁扣.我國降水中的 NH4+及其在土壤酸化中的作用 [J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境保護, 1996,15(3)：139-140,142.

[12]肖輝林.大氣氮沉降對森林土壤酸化的影響 [J]. 林業(yè)科學(xué), 2001,37(4)：111-116.

[13]Nosengo N. Fertilized to death [J]. Nature, 2003,425：894-895.

[14]Winchester J W, Escalona L, Meng F J, et al. Atmospheric deposition and hydrogeologic flow of nitrogen in northern Florida watersheds [J]. Geochimica et Cosmochimica Acta, 1995,59(11)：2215-2222.

[15]李 巍,李 佳,候錦湘,等.貴州龍里實驗區(qū)酸性降水特征及變化趨勢 [J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2010,30(2)：155-160.

[16]Kang J, Cho B C, Lee C B. Atmospheric transport of watersoluble ions (NO3?, NH4+, and nss-SO42?) to the southern East Sea (Sea of Japan) [J]. Science of the Total Environment, 2010, 408(11)：2369-2377.

[17]Tamatamah R A, Hecky R E, Duthie H. The atmospheric deposition of phosphorus in Lake Victoria (East Africa) [J]. Biogeochemistry, 2005,73(2)：325-344.

[18]Holland E A, Detenner F J, Braswell B H, et al. Contemporary and pre-industrial global reactive nitrogen budgets [J]. Biogeochemistry, 1999,46(1)：7-43.

[19]Rabalais N N. Nitrogen in aquatic ecosystems [J]. Ambio, 2002, 31(2)：102-112.

[20]王文興,王 瑋,張婉華,等.我國SO2和NOx排放強度地理分布和歷史趨勢 [J]. 中國環(huán)境科學(xué), 1996,16(3)：161-167.

[21]韓麗君,朱玉梅,劉素美,等.黃海千里巖島大氣濕沉降營養(yǎng)鹽的研究 [J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2013,33(7)：1174-1184.

[22]朱玉梅,劉素美.東海大氣濕沉降中營養(yǎng)鹽的研究 [J]. 環(huán)境科學(xué), 2011,32(9)：2724-2731.

[23]付 敏,趙衛(wèi)紅,王江濤,等.大氣濕沉降對長江口水域營養(yǎng)鹽的貢獻 [J]. 環(huán)境科學(xué), 2008,29(10)：2703-2709.

[24]樊敏玲,王雪梅,王 茜,等.珠江口橫門大氣氮、磷干濕沉降的初步研究 [J]. 熱帶海洋學(xué)報, 2010,29(1)：51-56.

[25]余 輝,張璐璐,燕姝雯,等.太湖氮磷營養(yǎng)鹽大氣濕沉降特征及入湖貢獻率 [J]. 環(huán)境科學(xué)研究, 2011,24(11)：1210-1219.

[26]楊新華.湛江市的干旱狀況及水資源的可持續(xù)利用 [J]. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報：社會科學(xué)版, 2001,4：19-23.

[27]施玉珍,張瑜斌,孫省利.湛江灣富營養(yǎng)化分布特征及與環(huán)境因子的關(guān)系 [J]. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù), 2015,38(12)：90-96.

[28]李福勝,張 仲,李 斌.湛江市1951～2011年暴雨氣候的變化特[J]. 廣東氣象, 2012,34(6)：35-37.

[29]劉瑜華.湛江市暴雨洪水與海潮災(zāi)害特點及防治對策分析 [J].建材與裝飾, 2007,7：382-384.

[30]肖仕鼎,黃其敘,陳紅宏.湛江市水文特征 [J]. 廣東水利水電, 2008,2：52-60.

[31]趙振國.厄爾尼諾現(xiàn)象對北半球大氣環(huán)流和中國降水的影響,大氣科學(xué), 1996,20：422-428.

[32]張國森,陳洪濤,張 經(jīng),等.長江口地區(qū)大氣濕沉降中營養(yǎng)鹽的初步研究 [J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報, 2003,14(7)：1107-1111.

[33]宋玉芝,秦伯強,楊龍元,等.大氣濕沉降向太湖水生生態(tài)系統(tǒng)輸送氮的初步估算 [J]. 湖泊科學(xué), 2005,17(3)：226-230.

[34]胡 敏,張 靜,吳志軍.北京降水化學(xué)組成特征及其對大氣顆粒物的去除作用 [J]. 中國科學(xué)B輯, 2005,35(2)：169-176.

[35]胡 洋,余 輝,李中強.濕沉降對湖泊水質(zhì)及初級生產(chǎn)了的影響 [J]. 長江流域資源與環(huán)境, 2014,23(1)：75-80.

[36]韓貴琳,劉叢強.貴陽地區(qū)雨水化學(xué)與 Sr同位素地球化學(xué) [J].環(huán)境化學(xué), 2005,24(2)：213-218.

[37]Chen H Y, Chen L D. Importance of anthropogenic inputs and continental-derived dust for the distribution and flux ofwater-soluble nitrogen and phosphorus species in aerosol within the atmosphere over the East China Sea [J]. Journal of Geophysical Research, 2008,113：D11303.

[38]Ridame C, Guieu C. Saharan input of phosphate to the oligotrophic water of the open western Mediterranean sea [J]. Limnology and Oceanography, 2002,47(3)：856-869.

[39]Anderson L D, Faul K L, Paytan A. Phosphorus associations in aerosols： What can they tell us about P bioavailability [J]. Marine Chemistry, 2010,120(1-4)：44-56.

[40]Avila A, Alarcón M. Relationship between precipitation chemistry and meteorological situations at a rural site in NE Spain [J]. Atmospheric Environment, 1999,33(11)：1663-1677.

[41]Harrison R M, Grenfell J L, Peak J D, et al. Influence of airmass back trajectory upon nitrogen compound composition [J]. Atmospheric Environment, 2000,34(10)：1519-1527.

[42]王 茜,王雪梅,鐘流舉,等.珠江口無機氮濕沉降規(guī)律及大氣輸送的研究 [J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報, 2009,29(6)：1156-1163.

[43]張學(xué)文.氣流對物質(zhì)和能量輸送量的垂直分布 [J]. 沙漠與綠洲氣象, 2009,3(2)：1-5.

[44]Jung J Y, Furutani H, Uematsu M. Atmospheric inorganic nitrogen in marine aerosol and precipitation and its deposition to the North and South Pacific Oceans [J]. Journal of Atmospheric Chemistry, 2011,68(2)：157-181.

[45]Zhang J, Zhang G S, Bi Y F, et al. Nitrogen species in rainwater and aerosols of the Yellow and East China seas： Effects of the East Asian monsoon and anthropogenic emissions and relevance for the NW Pacific Ocean [J]. Global Biogeochemical Cycles, 2011,25(3)：GB3020.

[46]鄭丹楠,王雪松,謝紹東,等.2010年中國大氣氮沉降特征分析[J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2014,34(5)：1089-1097.

[47]牛彧文,何凌燕,胡敏.深圳大氣降水的化學(xué)組成特征 [J]. 環(huán)境科學(xué), 2008,29(4)：1014-1019.

[48]Zhang J, Chen S Z, Yu Z G, et al. Factors influencing changes in rain water composition from urban versus remote regions of the Yellow Sea [J]. Journal of Geophysical Research, 1999,104(D1)：1631-1644.

[49]Jung J Y, Jang Y W, Arimoto R, et al. Atmospheric nitrogen deposition and its impact to Lake Sihwa in Korea from January 2004 to September 2005 [J]. Geochemical Journal, 2009,43(5)：305-314.

[50]Network Center for EANET. Data report on the acid deposition in the East Asian region 2004 [Z]. Niigata： Network Center for EANET, 2005.

[51]Whitall D, Hendrickson B, Paerl H. Importance of atmospherically deposited nitrogen to the annual nitrogen budget of the Neuse River estuary, North Carolina [J]. Environment International, 2003,29(2)：393-399.

[52]王江飛,周柯錦,汪小泉,等.杭嘉湖地區(qū)大氣氮、磷沉降特征研究[J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2015,35(9)：2754-2763.

[53]Zhang G S, Zhang J, Liu S M. Characterization of nutrients in the atmospheric wet and dry deposition observed at the two monitoring sites over Yellow Sea and East China Sea [J]. Atmospheric Chemistry, 2007,57：41-57.

[54]Lee B K, Hong S H, Lee D S. Chemical composition of precipitation and wet deposition of major ions on the Korean peninsula [J]. Atmospheric Environment, 2000,34：563-575.

[55]林應(yīng)信,詹進源,史建輝,等.中國海灣志 [M]. 北京：海洋出版社, 1999：187-188.

[56]施玉珍,趙利容,柯 盛,等.湛江灣海域營養(yǎng)鹽的時空分布特征及潛在性富營養(yǎng)化研究 [A].//熱帶海洋科學(xué)學(xué)術(shù)研討會暨第八屆廣東海洋湖沼學(xué)會、第七屆廣東海洋學(xué)會會員代表大會論文及摘要匯編 [C]. 2013：390-396.

[57]Paerl H W. Enhancement of marine primary production by nitrogen-enriched acid rain [J]. Nature, 1985,315(6022)：747-749.

[58]杜俊民,陳立奇,張遠輝,等.臺風(fēng)“碧利斯”在廈門海域的酸沉降特征及其氮、磷營養(yǎng)鹽對海洋的輸入評估 [J]. 臺灣海峽, 2008,27(3)：339-346.

[59]滕吉艷,史貴濤,薛文杰,等.崇明東灘大氣濕沉降酸性特征 [J].環(huán)境化學(xué), 2010,29(4)：649-653.

[60]Zou L, Chen H T, Zhang J. Experimental examination of the effects of atmospheric wet deposition on primary production in the Yellow Sea [J]. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology, 2000,249：111-121.

[61]Redfield A C, Ketchum B H, Richards F A, et al. The influence of organisms on the composition of sea-water [M]. The Sea： Ideas and observations on progress in the study of the seas, volume 2. New York, London： Interscience, 1963：26-77.

[62]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(3)：339-356.

[63]Dortch Q, Whitledge T E. Does nitrogen or silicon limit phytoplankton production in the Mississippi River plume and nearby regions [J]. Continental Shelf Research, 1992,12(11)：1293-1309.

致謝：本實驗的現(xiàn)場采樣工作由廣東海洋大學(xué)海洋與氣象學(xué)院的研究生協(xié)助完成,在此表示感謝.

Nutrients in atmospheric wet deposition in the Zhanjiang Bay.

CHEN Fa-jin, CHEN Chun-qing, ZHOU Feng-xia*,LAO Qi-bin, ZHU Qing-mei, ZHANG Shu-wen (Guangdong Province Key Laboratory for Coastal Ocean Variation and Disaster Prediction Technologies, Guangdong Ocean University, Zhanjiang 524088, China). China Environmental Science, 2017,37(6)：2055～2063

The nutrients in atmospheric wet deposition in the Zhanjiang Bay and their impacts on the marine ecosystems were studied based on the rainwater investigation from May 2015 to April 2016. The results showed that the rainfall during the year of investigation was significantly higher than the average annual rainfall due to the influence of El Nino. In rainwater, NO2and SiO32concentrations were relatively high in summer and autumn, while NO3and PO43concentrations were relatively high in spring and winter. The deposition fluxes of these nutrients were all highest in autumn, with a high average contribution (larger than 50%) to the wet deposition fluxes in a whole year. These seasonal variations were affected by rainfall, different sources of air masses, local human activities. A super typhoon passing by in autumn, which brought heavy rains, contributed much to the highest deposition fluxes of nutrients in autumn. The wet deposition could bring 2.04, 292.4, 8.13 and 45.8t/a of NO2N, NO3N, PO43P and SiO32Si into the Zhanjiang Bay. Their deposition in autumn might cause phytoplankton to increase in seawater in short period, while in other seasons this phenomenon might be absent.

atmosphere wet deposition；nutrient；eutrophication；Zhanjiang Bay

X131.1,X51

A

1000-6923(2017)06-2055-09

陳法錦(1981-),男,廣東湛江人,副教授,博士,主要從事海洋生物地球化學(xué)研究.發(fā)表論文20余篇.

2016-10-27

國家自然科學(xué)基金資助項目(41476066,41476010);廣東省自然科學(xué)基金資助項目(2016A030312004);廣東省高等學(xué)校優(yōu)秀青年教師培養(yǎng)計劃項目(Yq2014004);廣東海洋大學(xué)創(chuàng)新強校項目(GDOU2014050201);廣東海洋大學(xué)校選項目(1312437)

* 責(zé)任作者, 講師, fxzhou@gdou.edu.cn