柘林灣養(yǎng)殖區(qū)氮、磷季節(jié)分布特征及富營養(yǎng)化評價

黎素菊，洪捷嫻，陳樹鵬

（潮州市海洋預(yù)報預(yù)警中心，廣東 潮州 521000）

柘林灣位于廣東省潮州市南部，地處東經(jīng)116°53′～117°04′，北緯23°29′～23°38′，三面陸域環(huán)抱，南面有南澳島作為抵御風(fēng)浪的第一道屏障，因有著天然的避風(fēng)屏障，海水養(yǎng)殖發(fā)展蓬勃，已經(jīng)成為廣東省12個重點(diǎn)海水養(yǎng)殖海灣之一。但是隨著海水養(yǎng)殖規(guī)模的不斷擴(kuò)大，在1997年底發(fā)生了大規(guī)模赤潮[1]，對柘林灣的海水生態(tài)環(huán)境造成了極大的影響。

自柘林灣發(fā)生赤潮后，對其海域的營養(yǎng)鹽含量、氮磷分布、富營養(yǎng)化評價等的研究越來越來多，如：朱小山等[2]根據(jù)柘林灣1999年10月－2000年9月的監(jiān)測數(shù)據(jù)，對柘林灣海域氮磷的分布特征和來源進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，柘林灣處于重度富營養(yǎng)化狀態(tài)，柘林灣海域氮磷呈現(xiàn)出西、北海域高于東、南海域，近岸大于離岸的分布特征，主要來源是陸源入海排污及海水養(yǎng)殖自身污染；杜虹等[3]根據(jù)2001年7月－2002年7月柘林灣的生態(tài)調(diào)查數(shù)據(jù)，以化學(xué)需氧量、無機(jī)氮、活性磷酸鹽、葉綠素-a為評價指標(biāo)，對柘林灣的富營養(yǎng)化狀況進(jìn)行了評價，結(jié)果顯示，柘林灣海水達(dá)到中度富營養(yǎng)化狀態(tài)；彭璇等[4]根據(jù)2011年8月的調(diào)查數(shù)據(jù)，分析了柘林灣海水營養(yǎng)鹽含量的空間分布特征并進(jìn)行了評價，結(jié)果表明，柘林灣氮、磷營養(yǎng)鹽分都呈現(xiàn)出從西北部向東南部遞減的變化趨勢。但現(xiàn)有的研究缺少對柘林灣氮、磷營養(yǎng)鹽長期季節(jié)變化的研究。本研究根據(jù)2013年－2018年柘林灣養(yǎng)殖區(qū)9個監(jiān)測站位連續(xù)6年的監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析海域中氮、磷含量季節(jié)分布特征，并對富營養(yǎng)化狀況進(jìn)行分析評價，以期為柘林灣的合理開發(fā)利用和生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù)以及技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 站位布設(shè)及監(jiān)測頻率

2013年－2018年對柘林灣養(yǎng)殖區(qū)海域水環(huán)境進(jìn)行調(diào)查監(jiān)測，共布設(shè)了9個調(diào)查站位，調(diào)查時間為每年的5月、8月、10月，對應(yīng)春季、夏季、秋季。

1.2 樣品采集與分析

現(xiàn)場采集各個監(jiān)測站位的表層水，樣品采集和分析處理嚴(yán)格依據(jù)《海洋監(jiān)測規(guī)范》（GB/T 17378-2007）進(jìn)行，化學(xué)需氧量（COD）使用堿性高錳酸鉀法，活性磷酸鹽(P04-P)測定使用磷鉬藍(lán)分光光度法，氨-氮（NH3-N）使用次溴酸鹽氧化法，硝酸鹽氮（NO3-N）使用鎘柱還原法，亞硝酸鹽氮（NO2-N）使用萘乙二胺分光光度法，無機(jī)氮（DIN）是氨氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮的總和。

1.3 評價方法

1.3.1 單因子污染指數(shù)

根據(jù)《潮州市海洋功能區(qū)劃（2013－2020年）》，柘林灣養(yǎng)殖區(qū)海水執(zhí)行《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3097-1997）第二類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，其中活性磷酸鹽（以P計）≤0.030 mg/L,無機(jī)氮（以N計）≤0.30 mg/L，水質(zhì)單因子污染指數(shù)（Pi）評價公式如下：

式中Ci為污染物i的濃度（mg/L）,Si為污染物i的限值標(biāo)準(zhǔn)。Pi≤1.0表示水域未受該因子污染，Pi＞1.0表明該水域已受到該因子污染，Pi越大則污染程度越大。

1.3.2 超標(biāo)率

式中Mover為Pi＞1.0的超標(biāo)站位，Mt為總站位數(shù)。

1.3.3 富營養(yǎng)指數(shù)

使用較為常用的富營養(yǎng)指數(shù)[5]（E）來評價柘林灣養(yǎng)殖區(qū)的富營養(yǎng)化狀況，富營養(yǎng)化公式為：

式中COD、P04-P、DIN分別為化學(xué)需氧量、活性磷酸鹽、無機(jī)氮的含量,單位為mg/L；E≥1，則水體呈富營養(yǎng)化狀態(tài)；1＜E≤3為輕度富營養(yǎng)化；3＜E≤9為中度富營養(yǎng)化；E＞9為重度富營養(yǎng)化，E值越大說明海域海水富營養(yǎng)化程度越高。

2 結(jié)果與討論

2013年－2018年柘林灣養(yǎng)殖區(qū)海水氮、磷含量的檢測結(jié)果見表1。從表1可知，2013年－2018年，柘林灣養(yǎng)殖區(qū)海水中的活性磷酸鹽含量為0～0.234，連續(xù)6年的調(diào)查監(jiān)測數(shù)據(jù)都存在超標(biāo)的情況，最小超標(biāo)率為11.11%，最大超標(biāo)率為100%，都是發(fā)生在秋季，最大污染指數(shù)為4.2，劣于第四類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；無機(jī)氮含量為0.009～1.160，除2014年夏季沒有出現(xiàn)超標(biāo)外，其他調(diào)查年份均有出現(xiàn)超標(biāo)，最大超標(biāo)率為100%，主要發(fā)生在秋季，最大污染指數(shù)為3.1，劣于第四類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

表1 2013年－2018年柘林灣養(yǎng)殖區(qū)海水氮、磷含量檢測結(jié)果（mg/L）

2.1 柘林灣養(yǎng)殖區(qū)海水氮、磷含量的季節(jié)分布特征

柘林灣養(yǎng)殖區(qū)海水氮、磷含量的季節(jié)分布見圖1、圖2。

圖1 2013年－2018年柘林灣養(yǎng)殖區(qū)氮含量季節(jié)分布圖

圖2 2013年－2018年柘林灣養(yǎng)殖區(qū)磷含量季節(jié)分布圖

從圖1和圖2 可知，2013年－2018年，柘林灣養(yǎng)殖區(qū)海水氮、磷含量在春、秋兩季含量較高，夏季含量較低，總體上氮、磷含量的季節(jié)分布特征由小到大依次為夏季、秋季、春季。潮州市屬亞熱帶海洋性季節(jié)氣候，年平均雨量1685.8毫米，降水分配不均勻，北多南少，夏秋多雨，可見柘林灣養(yǎng)殖區(qū)海水氮、磷含量受降雨產(chǎn)生的陸源入海排污影響比較小，這可能與柘林灣周邊入海河流少，只有黃岡河一條入海河流有關(guān)。柘林灣養(yǎng)殖區(qū)海水氮、磷含量的季節(jié)分布特征與不同季節(jié)浮游植物生長過程中對氮、磷的吸收有關(guān)系。海水養(yǎng)殖生產(chǎn)過程中排放的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)也會引起海水中氮、磷含量的升高，柘林灣養(yǎng)殖區(qū)海水氮、磷含量季節(jié)分布特征與海水養(yǎng)殖的季節(jié)性生產(chǎn)也有一定的關(guān)系。

2.2 柘林灣海水養(yǎng)殖區(qū)富營養(yǎng)化評價

2013年－2018年柘林灣養(yǎng)殖區(qū)富營養(yǎng)化評價見表2。從表2可知，2013年－2018年，柘林灣養(yǎng)殖區(qū)除了2014年夏季和2015年秋季沒有發(fā)生富營養(yǎng)化外，其他年度的調(diào)查季節(jié)均發(fā)生了富營養(yǎng)化，都是中度富營養(yǎng)化以上，而且有越來越嚴(yán)重的趨勢。重度富營養(yǎng)化發(fā)生最多的季節(jié)是春季和秋季，夏季較少。富營養(yǎng)化指數(shù)最高值出現(xiàn)在2018年的春季，達(dá)到31.55。柘林灣海水養(yǎng)殖區(qū)富營養(yǎng)化的季節(jié)分布特征與氮、磷含量的季節(jié)分布特征一致。

表2 2013年－2018年柘林灣養(yǎng)殖區(qū)富營養(yǎng)化評價

3 結(jié)論

分析2013年－2018年柘林灣養(yǎng)殖區(qū)海域水環(huán)境進(jìn)行調(diào)查監(jiān)測的數(shù)據(jù)資料，可以得出以下結(jié)論：

(1)柘林灣養(yǎng)殖區(qū)海水氮、磷污染較為嚴(yán)重，部分調(diào)查站位的活性磷酸鹽和無機(jī)氮超過第四類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。氮、磷季節(jié)分布特征為夏季＜秋季＜春季，受降雨產(chǎn)生的陸源入海排污影響比較小，主要與不同季節(jié)浮游植物生長過程中對氮、磷的吸收以及海水養(yǎng)殖的季節(jié)性生產(chǎn)有關(guān)。

(2)柘林灣海水養(yǎng)殖區(qū)富營養(yǎng)狀況嚴(yán)重，且呈現(xiàn)出越來越嚴(yán)重的趨勢，重度富營養(yǎng)化發(fā)生最多的季節(jié)是春季和秋季。

(3)柘林灣海水養(yǎng)殖區(qū)富營養(yǎng)化的季節(jié)分布特征與氮、磷含量的季節(jié)分布特征一致。