湄洲灣近岸海域營養(yǎng)鹽時空變化規(guī)律分析及對策建議

陳松泉

湄洲灣近岸海域營養(yǎng)鹽時空變化規(guī)律分析及對策建議

陳松泉

（福建省近岸海域環(huán)境監(jiān)測站，福建 莆田 351100）

近年來，在國家政策的支持下，沿海城市經(jīng)濟社會迅猛發(fā)展，然而近岸海域生態(tài)環(huán)境問題間接影響當(dāng)?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展。該文通過統(tǒng)計2010-2014年福建近岸海域環(huán)境監(jiān)測站對湄洲灣海域的監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析湄洲灣近岸海域氮磷的時空分布規(guī)律。評價結(jié)果表明，①無機氮濃度呈逐年上升的趨勢，濃度由灣內(nèi)向灣外減少，DIN平水期＜豐水期＜枯水期，溶解無機氮以NO3-N為主；②磷酸鹽的超標(biāo)多出現(xiàn)于枯水期，北岸濃度低于南岸。

湄洲灣近岸海域 無機氮 活性磷酸鹽 時空變化

湄洲灣位處于臺灣海峽西岸，福建省沿海中部，莆田市秀嶼區(qū)、仙游縣以及泉港區(qū)交匯處，是典型的深入內(nèi)陸的半封閉式狹長海灣，包括北岸的秀嶼港區(qū)、楓亭作業(yè)區(qū)和三江口港區(qū)，湄洲灣中段的東吳港區(qū)以及南岸的湄洲島作業(yè)區(qū)，水域面積達(dá)516 km2，其中肖厝港和斗尾港是“中國少有，世界不多”的多泊位天然深水良港[1]。

隨著沿岸區(qū)域經(jīng)濟快速發(fā)展和海上養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展，港口區(qū)域污染物、生活污水、入海工農(nóng)業(yè)廢水過量排放，導(dǎo)致近岸海域氮磷過剩。此外海洋工程建筑物和圍海造地也越來越多，給海域帶來了前所未有的環(huán)境壓力[2]。污染物排入湄洲灣后，由于湄洲灣屬于半封閉狹長海灣，水力動力不強，導(dǎo)致污染物擴散不夠及時，經(jīng)過一系列的物理、化學(xué)、生物反應(yīng)，導(dǎo)致湄洲灣海域生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境質(zhì)量受到了日益嚴(yán)重的考驗[3]。

本文統(tǒng)計2010-2014年福建近岸海域環(huán)境監(jiān)測站對湄洲灣海域監(jiān)測的數(shù)據(jù)，分析湄洲灣近岸海域營養(yǎng)鹽的時空分布規(guī)律，為今后環(huán)境管理部門提供相應(yīng)政策與理論支持。

1 監(jiān)測站位設(shè)置及監(jiān)測方法

統(tǒng)計湄洲灣近岸海域2010－2014年，每年3期（豐水期、平水期和枯水期），設(shè)置6個站位（詳見圖1），監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)。監(jiān)測方法參照《海洋調(diào)查規(guī)范》（GB17378.4—1998）進行[4]，詳細(xì)分析無機氮（硝酸鹽氮(NO3-N)、亞硝酸鹽氮(NO2-N)、氨氮(NH4-N)）、活性磷酸鹽(PO4-P)濃度時空變化規(guī)律。

圖1 湄洲灣近岸海域水質(zhì)監(jiān)測站位

2 湄洲灣近岸海域營養(yǎng)鹽時空分布

2.1 湄洲灣近岸海域DIN的時空分布特征

2.1.1湄洲灣近岸海域DIN的時間分布特征

2010－2014年湄洲灣近岸海域6個監(jiān)測站的DIN濃度（詳見圖2~圖4），DIN濃度范圍為0.02~0.5716 mg/L，絕大多數(shù)站位濃度值小于0.3 mg/L，根據(jù)《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB3097-1997）[5]，屬于二類水質(zhì)。豐水期：2010－2011年各站位的DIN濃度呈減少趨勢，2011－2014年DIN濃度呈現(xiàn)逐年上升趨勢，表明近年來隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，沿海工農(nóng)業(yè)和海上養(yǎng)殖業(yè)增多，工業(yè)園區(qū)大量的工業(yè)廢水以及生活污水等排入湄洲灣近岸海域，導(dǎo)致營養(yǎng)鹽氮的增多。圖3與圖2相比較可見，枯水期水質(zhì)相比于同年的豐水期要差，2010－2012年DIN的濃度較低，2013－2014年濃度急劇增加。平水期的變化趨勢類似于枯水期。

DIN濃度變化規(guī)律：平水期＜豐水期＜枯水期，這種特征主要受灣內(nèi)物理化學(xué)變化、生物反應(yīng)以及外源輸入的影響。枯水期由于大氣、水溫溫度較低，微生物、浮游動植物等生物活性有所下降，灣內(nèi)的浮游植物變少，對氮的消耗利用減少，大部分無機氮未被及時利用，被大量積累，此時動植物的尸體未能及時分解，也是氮濃度增加的原因。枯水期（11月份）水體垂直溫差增大，即為上下水層的溫差大，溫差大使得上下水層對流加強，擴散動力變大，從上層水層溶出的氮元素在水中擴散加快，因此枯水期水體中無機氮的濃度比豐水期高。豐水期水體中無機氮多是由于地表徑流帶入海灣內(nèi)氮元素。平水期水溫度高，光照時間長，適宜浮游植物大量繁殖，為滿足自身的生長繁殖。吸收大量的氮元素，使得水體中的氮濃度較少。平水期：遠(yuǎn)岸監(jiān)測5#、6#站位的含氮量極低，受到陸源徑流輸入（即為陸地排放隨著河流排入海灣）的影響小。

圖2 2010-2014年豐水期湄洲灣海域無機氮濃度時間分布

圖3 2010-2014年枯水期湄洲灣海域無機氮濃度時間分布

圖4 2010-2014年平水期湄洲灣海域無機氮濃度時間分布

2.1.2湄洲灣近岸海域DIN的空間分布

2010－2011年期間，豐水期和平水期的數(shù)據(jù)差異性明顯，而枯水期各站位的濃度基本持平（詳見圖5~圖7）。結(jié)合時間分布可知，枯水期大氣溫度、水溫較低，微生物等對氮的分解利用不完全以及海洋中較多生物體尸體的分解不徹底。從2012年起，近岸監(jiān)測的1#、2#、3#站位濃度顯著增加，在同年內(nèi)基本高于其他站位，沿海的工業(yè)污水，居民增加帶來的大量生活污水是重要因素。近年遠(yuǎn)洋漁業(yè)和海上養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展，導(dǎo)致4#、5#、6#站位DIN濃度日趨增加。2014年枯水期4#站位監(jiān)測結(jié)果異常，DIN濃度高達(dá)0.57 mg/L，屬于四類水質(zhì)。4#站位靠近旅游景點湄洲島，也是各種船舶出入湄洲島的必經(jīng)之路，旅游業(yè)帶來的大量居民生活污水和工業(yè)污水使得該站位的DIN濃度異常，該站位水質(zhì)波動較大，受到人為因素的影響最為直觀，需要管理部門加強監(jiān)管。

圖5 2010-2014年豐水期湄洲灣海域無機氮濃度空間分布

圖6 2010-2014年枯水期湄洲灣海域無機氮濃度空間分布

圖7 2010-2014年平水期湄洲灣海域無機氮濃度空間分布

2.2 湄洲灣近岸海域的PO4-P的時空分布特征

2.2.1湄洲灣近岸海域PO4-P的時間分布

2010－2014年湄洲灣近岸海域6個監(jiān)測站位的磷酸鹽濃度的范圍為0.001~0.06 mg/L，多個站位濃度小于0.030 mg/L，屬于二類水質(zhì)（詳見圖8~圖10）。豐水期：磷酸鹽的波動變化不大，水質(zhì)無超二類。枯水期的監(jiān)測結(jié)果與豐水期大為不同，共計30個監(jiān)測結(jié)果中，磷酸鹽超標(biāo)有9個，所占比例30.0%。2010年超標(biāo)的僅有1個（同一年豐水期的監(jiān)測共6個站位，即為6個監(jiān)測結(jié)果），到2011年突然變?yōu)?個站位超標(biāo)，整個枯水期處于磷酸鹽超標(biāo)的狀態(tài)。2013年亦有3個站位磷酸鹽超標(biāo)，2014年與之相比有所下降，只有1個站位處于超標(biāo)狀態(tài)。平水期：磷酸鹽的濃度較少，基本無超標(biāo)現(xiàn)象，其中5#站位在2012－2013年期間均未檢出，表明水質(zhì)良好，但總體上磷酸鹽呈現(xiàn)逐年上升的趨勢。

綜上所述，磷酸鹽的超標(biāo)多數(shù)出現(xiàn)在枯水期，平水期也會有個別出現(xiàn)，而豐水期水質(zhì)整體良好。由于枯水期水溫低，微生物的生物活性較低，不能及時降解水體中的磷酸鹽，使磷酸鹽造成富集。逐年對比可知，磷酸鹽濃度整體呈現(xiàn)上升趨勢，水質(zhì)在二、三類之間波動。

圖8 2010-2014年豐水期湄洲灣海域磷酸鹽濃度時間分布

圖9 2010-2014年枯水期湄洲灣近岸海域磷酸鹽濃度時間分布

圖10 2010-2014年平水期湄洲灣近岸海域磷酸鹽濃度時間分布

2.2.2湄洲灣海域 PO4-P的空間分布

從圖11~圖13可知，磷酸鹽濃度峰值多數(shù)位于3#站位，3#濃度高于同屬于近岸監(jiān)測的1#、2#站位，即為湄洲灣南岸濃度高于北岸。2010－2011年期間，1#、2#、3#、4#站位的磷酸鹽濃度高于5#、6#站位，受陸源輸入量及人類活動的影響。2012－2014年期間，5#、6#站位的磷酸鹽濃度增加，與DIN濃度變化趨勢相同。近年來造船業(yè)大力發(fā)展，海洋活動范圍變大，遠(yuǎn)洋捕魚等活動對遠(yuǎn)洋的生態(tài)環(huán)境造成了一定的影響。分析可知，豐水期和平水期各站位的磷酸鹽差異性明顯，從圖12可知，同年間數(shù)據(jù)差異性微小。2011年枯水期1#站位的磷酸鹽為0.06mg/L，水質(zhì)為劣四類，磷酸鹽嚴(yán)重超標(biāo)，同年的其它站位如2#、3#、6#站位磷酸鹽均超標(biāo)。分析可知，2011年起，湄洲灣沿海地區(qū)遷入很多大型企業(yè)，灣內(nèi)淺海、海灘、河灘、湖灘等近年來水產(chǎn)養(yǎng)殖快速發(fā)展。伴隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，污染物大量的產(chǎn)生以及不恰當(dāng)?shù)呐欧藕筒豢茖W(xué)的開發(fā)利用水體資源，對海域環(huán)境質(zhì)量以及生態(tài)系統(tǒng)造成破壞。

圖11 2010-2014年豐水期湄洲灣近岸海域磷酸鹽濃度空間分布

圖12 2010-2014年枯水期湄洲灣近岸海域磷酸鹽濃度空間分布

圖13 2010-2014年平水期湄洲灣近岸海域磷酸鹽濃度空間分布

3 結(jié)論

統(tǒng)計2010－2014年福建省湄洲灣近岸海域6個監(jiān)測站位數(shù)據(jù)，分析湄洲灣海域氮磷營養(yǎng)鹽的時空分布規(guī)律，結(jié)果如下：

①DIN濃度范圍為0.02~0.5716 mg/L。比較得出無機氮逐年上升的趨勢，由灣內(nèi)向灣外濃度減少。DIN濃度變化：平水期＜豐水期＜枯水期，主要受灣內(nèi)物理化學(xué)變化、生物反應(yīng)以及外源輸入的影響。

②PO4-P濃度范圍為0.001~0.06 mg/L，多個站位濃度小于0.030 mg/L，屬于二類水質(zhì)。磷酸鹽超標(biāo)呈現(xiàn)常態(tài)化，且多出現(xiàn)在枯水期。磷酸鹽的峰值多數(shù)位于3#站位，3#站位濃度高于1#、2#站位，即湄洲灣南岸濃度高于北岸。

4 建議

隨著社會和經(jīng)濟發(fā)展，近岸海域開發(fā)密集、強度大和人類活動影響，受污染程度越靠近陸地區(qū)域越明顯，主要是陸源污染物輸入、海水養(yǎng)殖增加，致使氮磷增加。今后環(huán)境管理工作應(yīng)堅持陸海統(tǒng)籌、河海兼顧原則，抓好陸源氮磷排放；漁業(yè)部門應(yīng)加強近岸養(yǎng)殖業(yè)管控，合理規(guī)劃“禁養(yǎng)區(qū)清退、可養(yǎng)區(qū)升級改造”，提高海上養(yǎng)殖總體效益，發(fā)展科學(xué)合理海洋生態(tài)養(yǎng)殖。

[1] 莆田統(tǒng)計年鑒-2014[EB/OL].http://www.putian.gov.cn/tjnj/pttjnj-2014.htm.

[2] 陳敏, 藍(lán)東兆, 任建業(yè), 等. 2008年廣西北侖河口海域水質(zhì)狀況評價[J]. 海洋湖沼通報, 2012, (1):110-115.

[3] 歐陽玉蓉, 王翠. 廈門灣海域營養(yǎng)鹽時空分布與富營養(yǎng)化狀況分析[J]. 福建農(nóng)業(yè)學(xué)報, 2014, 29(1): 88-93.

[4] 國家海洋局.海洋監(jiān)測規(guī)范:GB 17378-1998[S]. 北京: 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 1998.

[5] 海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn):GB3097-1997[S]. 1997.

P734.4+4

A

1673-8683(2020)01-0035-04