日照市重點海區(qū)富營養(yǎng)化調(diào)查與評價

于美波，張曉琳，于盟盟，張倩玉，魏海英，安萍

(1. 日照市海洋與漁業(yè)研究所 日照市 276800；2. 日照市職業(yè)技術(shù)學(xué)院 日照市 276800)

日照市重點海區(qū)富營養(yǎng)化調(diào)查與評價

于美波，張曉琳，于盟盟，張倩玉，魏海英，安萍

(1. 日照市海洋與漁業(yè)研究所 日照市 276800；2. 日照市職業(yè)技術(shù)學(xué)院 日照市 276800)

本文根據(jù)2016年3月、5月、8月、10月日照市兩城河口外延海域調(diào)查數(shù)據(jù)，分析海區(qū)內(nèi)無機(jī)氮、無機(jī)磷、COD的時空分布及N/P比值和富營養(yǎng)化指數(shù) (EI)的變化。調(diào)查站位無機(jī)氮符合一類和二類海水標(biāo)準(zhǔn)的頻率分別為50.0%；無機(jī)磷全部符合一類海水標(biāo)準(zhǔn)；COD符合一類和二類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的頻率分別為92.3%和7.70%；N/P比值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于16:1，EI值小于1。結(jié)果表明，調(diào)查海區(qū)屬于貧磷海域，富營養(yǎng)化程度低，不易發(fā)生赤潮。

無機(jī)氮；無機(jī)磷；COD；N/P比值；EI值;富營養(yǎng)化

兩城河是日照市重要的邊界河流，位于日照和青島的分界線上，兩城河下游濕地生態(tài)景觀較好，植被茂盛，靠近該河口有桃花島、太公島等沿岸島礁群，建有西施舌水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)、海洋牧場區(qū)、太公島人工魚礁等，并規(guī)劃有兩城河口濱海濕地保護(hù)區(qū)、日照國家海洋公園等重點海洋生態(tài)保護(hù)項目。隨著海洋經(jīng)濟(jì)的興起及旅游業(yè)的迅猛發(fā)展，生活污水的排放與日俱增，加之青島在兩城河北岸布置了董家口重型工業(yè)基地，并在附近建設(shè)了董家口大型綜合性散貨港口，用于鋼鐵、石油化工等產(chǎn)品的接卸運(yùn)輸，兩城河口外延海域成為日照市的重點監(jiān)控區(qū)域，為摸清和掌握重點河口及鄰近海域海洋生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀及變化趨勢，根據(jù)"日照市重點區(qū)域海洋環(huán)境監(jiān)測計劃"，對兩城河口外延區(qū)域進(jìn)行重點監(jiān)測。本文通過分析2016年日照市兩城河外延海域水質(zhì)的調(diào)查數(shù)據(jù)，探討海水中無機(jī)氮 (DIN)、無機(jī)磷(DIP)及化學(xué)需氧量 (COD)的時空分布與N/P比值的變化，并構(gòu)建富營養(yǎng)化的評價模型，對附近海區(qū)的環(huán)境狀況進(jìn)行評價，為日照市海洋主管部門、旅游部門等提供基礎(chǔ)資料，為日照市的海洋環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

表1 站位坐標(biāo)

在兩城河口外延海域布設(shè)13個站點 (編號HZ01-HZ13，見表1)，站點沿兩城河口呈發(fā)散狀，選取3月、5月、8月、10月的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，樣品的采集、運(yùn)輸、貯存均按 《海洋監(jiān)測規(guī)范》 (GB17378-2007)進(jìn)行。

圖1 站位位置

1.2 樣品分析

樣品無機(jī)氮、COD按 《海洋監(jiān)測規(guī)范》進(jìn)行分析，無機(jī)磷按 《海水化學(xué)要素調(diào)查》進(jìn)行分析，所用主要儀器為紫外-可見分光光度計。

1.3 單因子指數(shù)法

根據(jù) 《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》 (GB3097-1997)，無機(jī)氮、無機(jī)磷及COD的海水水質(zhì)指標(biāo)如下:

表2 海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(mg/L)

1.4 營養(yǎng)指數(shù)模型建立

2 結(jié)果與討論

2.1 兩城河口外延海域無機(jī)氮、活性磷酸鹽及COD的時空分布特征

2016年兩城河口外延海域溶解態(tài)的DIN、DIP、COD的含量見表3。

表3 海區(qū)DIN(mg/L)、DIP(ug/L)、COD (mg/L)、N/P 、EI值

續(xù)表3 海區(qū)DIN(mg/L)、DIP(ug/L)、COD (mg/L)、N/P 、EI值

調(diào)查海區(qū)中無機(jī)氮變化范圍是0.099～0.295 mg/L，平均含量0.200 mg/L，符合海水水質(zhì)一類標(biāo)準(zhǔn)的頻率為50.0%，符合海水水質(zhì)二類標(biāo)準(zhǔn)的頻率為50.0%。數(shù)據(jù)顯示，海水中近岸無機(jī)氮監(jiān)含量稍高于遠(yuǎn)岸站點，秋季無機(jī)氮含量高于春、夏季含量。

圖2 無機(jī)氮時空變化圖

調(diào)查海區(qū)中無機(jī)磷變化范圍是1.01～7.22 ug/L，平均含量3.02 ug/L，全部符合海水水質(zhì)一類標(biāo)準(zhǔn)。無機(jī)磷8月份1、2、3、8、9、10站位監(jiān)測值較高，可能原因為8月份降水多，陸源污染物被沖入海中，造成近岸無機(jī)磷稍高于其它月份及站點。

圖3 DIP時空變化圖

調(diào)查海區(qū)中COD的變化范圍是0.862～2.57 mg/L，平均含量1.27 mg/L，符合海水一類標(biāo)準(zhǔn)的頻率為92.3% ，符合海水二類標(biāo)準(zhǔn)的頻率為7.7%。海區(qū)中3月份COD含量高于其它月份，5、8、10月份COD含量在1.00 mg/L左右，監(jiān)測數(shù)據(jù)變化較小。

圖4 COD時空變化圖

2.2 富營養(yǎng)化指數(shù)評價法

根據(jù)表3中的數(shù)據(jù)，運(yùn)用富營養(yǎng)化指數(shù)評價法對海水水質(zhì)進(jìn)行評價，日照海區(qū)富營養(yǎng)指數(shù)為0.03～0.55，EI＜1，8月份 EI值相對其他月份較高，10月份8號站點EI值最高，監(jiān)測海區(qū)富營養(yǎng)化指數(shù)較低的原因為海區(qū)中活性磷酸鹽含量較少，通過富營養(yǎng)化指數(shù)法對海區(qū)進(jìn)行評估，海區(qū)富營養(yǎng)化程度低。

圖5 海區(qū)EI值變化圖

2.3 氮磷比

氮磷比值是考察海區(qū)營養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)的重要指標(biāo)，通常以Redfield值N/P=16為開闊海域的適宜值(于志剛等，2000)，比值過高過低均會引起浮游植物的生長受限，海區(qū)中氮磷比為62～558，海區(qū)中氮磷比失調(diào)，由于在海區(qū)中浮游植物吸收營養(yǎng)元素生長的氮磷比為16:1，海區(qū)中不利于浮游植物的生長。當(dāng)近岸海域水體N/P原子比為5～15時，可能最適合赤潮生物的生長 (何建宗等，1997)，日照近海不容易發(fā)生赤潮，海區(qū)中氮磷比的失調(diào)，主要是由于無機(jī)氮的陸源排放增加，導(dǎo)致浮游植物的過快生長，同時浮游植物的吸收營養(yǎng)元素生長的氮磷比為16:1，海區(qū)中磷酸鹽供給相對于無機(jī)氮偏少，造成海區(qū)中磷酸鹽含量減少，若此趨勢繼續(xù)發(fā)展，會導(dǎo)致磷供給的持續(xù)不足，相應(yīng)的會使生態(tài)系統(tǒng)對磷的濃度變化十分敏感，若海區(qū)中磷含量突然升高，會導(dǎo)致海區(qū)中浮游植物大量生長，造成赤潮的發(fā)生，雖然在海區(qū)中評價赤潮不容易發(fā)生，但是對于日照市重點河流排污防控仍然刻不容緩。

圖6 海區(qū)氮磷比變化圖

3 結(jié) 語

調(diào)查海域主要超標(biāo)物質(zhì)為無機(jī)氮，無機(jī)氮符合一類、二類海水標(biāo)準(zhǔn)的頻率分別為50.0%。根據(jù)海區(qū)中EI的評價，日照市近岸海區(qū)富營養(yǎng)化指數(shù)為0.03～0.55，日照近岸海區(qū)富營養(yǎng)化水平較低。

根據(jù)日照市重點海區(qū)氮磷比值，日照市近岸海區(qū)氮磷比較高，主要原因為磷貧乏，磷成為日照市浮游植物生長主要限制因子。

[1] 于志剛. 米鐵柱. 謝寶東. 等. 二十年來渤海生態(tài)環(huán)境參數(shù)的演化和相互關(guān)系[J]. 海洋環(huán)境科學(xué). 2000. 19(1): 15-19.

[2] 何建宗韓國章南中國海及香港海域的赤潮形成機(jī)制研究[M]. 廣州高級教育出版社1997.

2017-08-03