五壘島灣海域無機氮、無機磷的時空分布和氮磷比值變化

于國慶等

摘 要：根據2012-2014年5月、10月的調查數據，分析了五壘島灣海水中無機氮、無機磷的時空分布特征和N/P比值的變化。結果表明，該海域水體中無機氮、無機磷平均含量分別為0.202 mg/L和0.011 mg/L，達國家二類水質標準，均表現出逐年增加的趨勢；空間分布上表現出近岸水域含量大于遠岸的變化趨勢，原因可能是受陸源物質輸入的影響所致；除少數站位外，該海域N/P比值接近16∶1，并表現出逐年增大的趨勢，但春季可能受到赤潮的威脅。

關鍵詞：五壘島灣；無機氮；無機磷；時空分布

氮和磷是海洋生態系統的主要生源元素，在食物鏈的傳遞過程中完成無機物至有機物的不斷循環，其分布變化在物理方面與沿海城市地面徑流、污水排放和大氣等的入海通量等作用有關，在化學方面與水體中氧化、還原反應，以及浮游植物的生長繁殖、生物的分泌排泄物和生物碎屑的氧化分解、再生等因素密切相關[1-3]。近年來近海頻繁發生的赤潮主要是由于水體中的無機氮、無機磷等造成的富營養化引起的，特別是河口、海灣由于水體交換不良，又受陸源徑流、工農業廢水和城市生活污水排放及海水養殖排污等的影響導致赤潮發生次數逐年增加，其發生和發展破壞了局部海區的生態環境平衡，導致大量海洋生物死亡，對漁業資源、人體健康和海水的利用都帶來損害[4]。

五壘島灣位于文登市南部海域，是文登市主要的養殖區域，也是周圍養殖池塘的主要水源，直接流入該海域的河流有母豬河和昌陽河。近年來，伴隨著南海新區經濟的迅速發展，人為活動不斷加劇，特別是旅游業的迅猛發展，生活污水的排放與日俱增，港口和海灣中船只的直接污染，五壘島灣海域生態環境受到了前所未有的壓力。但近年來對五壘島灣海域水質方面的研究極少，特別是連續幾年的監測數據未見報道。本文通過分析2012年—2014年5月、10月對五壘島灣水質的長期調查數據，分析了該海域水體中無機氮、無機磷的時空分布與氮磷比值變化，以期為海洋環境管理部門等提供基礎資料，為五壘島灣的科學養殖、合理開發提供指導。

1 材料與方法

1.1 站位設置及樣品采集

在五壘島灣海域布設7個站點（見圖1），于2012-2014年的5月（春）、10月（秋）進行現場采樣，樣品的采集、運輸、貯存均按《海洋監測規范》[5]（GB17378-2007）進行。

1.2 樣品分析

樣品分析按《海洋監測規范》（GB17378—2007）進行，所用儀器為UV2550紫外可見分光光度計。

2 結果與討論

2.1 五壘島灣海域無機氮和無機磷含量的動態變化及分布特征

2012年—2014年的春、秋季五壘島灣溶解態無機氮、無機磷含量的波動范圍及均值見表1。表2為海水水質標準中無機氮、無機磷四類水質的標準值。

無機氮（亞硝酸鹽、硝酸鹽、氨氮）是海洋植物生長的主要營養因素，其含量的高低直接影響著海區的初級生產力。五壘島灣是文登主要的海洋經濟生物養殖區，受人類活動影響較大。由表1中的數據可以看出，2012年5月-2014年10月養殖區海域溶解態無機氮含量介于（0.109～0264） mg/L，平均0.202 mg/L。在時間尺度上，該海域無機氮的含量2012年春季<秋季，2013年和2014年春季>秋季，年際間，春季無機氮含量表現出逐漸增加的趨勢，秋季表現出先減少后增加的趨勢，該海域無機氮含量總體上表現出逐年增加的趨勢，這可能受沿岸河流徑流作用的影響所致。從空間分布上，如圖2所示，2012年、2013年該海域無機氮含量高值主要集中在沿岸一帶，表現出由沿岸向遠岸逐漸降低的趨勢，2014年無機氮含量分布比較均勻，沒有表現出明顯的變化趨勢；按照海水水質標準[6]，近3年春、秋季海水中無機氮含量均符合二類標準，部分海區達到了一類標準，反應了該養殖海域的水質良好。

無機磷是影響海洋初級生產力的重要因子之一，也是赤潮爆發的關鍵因子。

由表1中的數據可以看出，2012年5月—2014年10月該海域無機磷含量波動范圍為（0001～0.018）mg/L，平均0.011 mg/L。在時間尺度上，2012年和2014年春季>秋季，2013年春季<秋季；春季表現出逐年增加的趨勢，秋季表現出先增加后減少的趨勢，總體上表現出逐年增加的趨勢，跟同期無機氮含量的變化趨勢一致。2014年5月的絕大數站位無機磷含量劣于一類水質標準[6]，其余調查時間的所有站位均達一類水質標準，同期的無機氮含量也相對較高，查閱相關資料發現，2014年5月調查前有大量降水，可能是由于地表徑流作用，將沿岸的污染物質帶入該海域所致。從空間分布上，如圖4所示，該海域無機磷含量高值分布在沿岸一帶，由于含量相對較低，分布相對比較均勻，變化趨勢不明顯。

2.2 五壘島灣海域的N/P比值

海水中的營養鹽水平與結構對浮游植物的生長起著很重要的制約作用[7]。浮游植物體內N/P的正常值為12～22，平均值為16[8]，只有當海水中無機氮和磷含量均達到一定水平以上時，N/P 比對浮游植物才有實際意義，海洋浮游植物的 N/P 比基本上遵循 Redfield比[9]，即 16∶1，如果兩者含量均很低或者特別高，對自養生物將是不利的[10]。何建宗等[8]研究表明，近岸海域水體最適赤潮生物生長的N/P原子比可能為5～15。2012年5月—2014年10月的春、秋季五壘島灣海域N/P比值的范圍和均值見表1。由表中數據可知，2012年5月和2013年10月的比值接近16∶1，2014年5月比值低于16∶1，其他時間比值均大于16∶1，說明該海域N/P比值相對穩定，略有逐漸增加的趨勢。一旦由于某種外因如排污、大量徑流輸入等導致磷的濃度升高，在一定程度上會導致該海區浮游植物的大量繁殖而引發赤潮。

3 結論

通過2012年5月—2014年10月對五壘島灣海域無機氮、無機磷的調查分析發現：

2012年5月—2014年10月五壘島灣海域水體中無機氮含量介于（0.109～0.264）mg/L，平均0.202 mg/L，無機磷含量介于（0.001～0.018）mg/L，平均0.011 mg/L，達國家二級標準，兩者均表現出逐年增加的趨勢。

空間分布上無機氮、無機磷含量表現出近岸水域含量大于遠岸的變化趨勢，原因可能是受陸源物質輸入的影響所致。

該海域大部分站位N/P比值接近16∶1，并表現出逐年增大的趨勢，但春季可能受到赤潮的威脅。

參考文獻：

[1]李錦蓉，呂頌輝，梁松，等. 大鵬灣、大亞灣營養鹽含量與赤潮生物關系的初探[J]. 海洋通報， 1993， 12（2）： 23-29

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[3] Buzzelli C P， Luettich J R A， Powers S P， et al. Estimating the spatial extent of bottom-water hypoxia and habitat degradation in a shallow estuary[J]. Mar Ecol Prog Ser， 2002， 230： 103-111

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[8] 何建宗，韓國章. 南中國海及香港海域的赤潮形成機制研究[M]. 廣州： 高級教育出版社， 1995： 77-84

[9] Riley J P and Skirrow G. Chemical Oceanography（Volume 2）[M]. Beijing： Ocean Press， 1982

[10] 劉瑞玉. 膠州灣生態學和生物資源[ M]. 北京： 科學出版社， 1992

Abstract：Based on the survey data in May and October from 2012 to 2014 in the waters of Wuleidao Bay， the variation of distribution of dissolved inorganic nitrogen and dissolved inorganic phosphorus in the seawater in Wuleidao Bay were analyzed. The result showed that the mean content of DIN and DIP was 0.202 mg/L and 0.011 mg/L respectively， and they were increasing year by year. The DIN and DIP contents of all sampling sites were accord with seawater quality II. The spatial distribution showed the contents in the coastal waters were higher than in the offshore waters due to the impact of the continental discharges. The atomic N/P ratios were equal to 16 and increasing year by year. The red tide may constitute a serious threat to the sea area in spring.

Key words：Wuleidao Bay； DIN； DIP； Temporal and spatial distribution

（收稿日期：2015-01-19）