五龍河口表層海水富營養化狀況及與環境因子關系研究

王娜 林修棟

摘要根據2014年豐水期水質監測，分析五龍河口表層海水無機氮、活性磷酸鹽、化學需氧量的濃度分布，進行富營養化評價，選取pH、鹽度、溶解氧、化學需氧量、活性磷酸鹽、無機氮（亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮、氨氮）、葉綠素a等環境因子與營養狀態指數E進行相關性分析。結果表明，該海域表層海水無機氮、活性磷酸鹽、化學需氧量均超過一類海水水質標準，海水富營養化水平為高富營養；該海域營養狀態指數與化學需氧量、鹽度、亞硝酸鹽氮、pH、葉綠素a、溶解氧均呈現顯著的相關關系，而與活性磷酸鹽、硝酸鹽氮、氨氮相關性較弱。

關鍵詞五龍河；河口；富營養化；環境因子

中圖分類號S181.3；X824；X834文獻標識碼A文章編號0517-6611（2015）28-238-02

五龍河入海口處，潮間帶灘涂廣闊，生物資源豐富，是多種貝類繁衍棲息的優良場所及多種海洋經濟魚蝦洄游索餌的通道和場所，并入選了國家級海洋特別保護區。五龍河攜帶大量的營養鹽入海，嚴重影響河口乃至整個丁字灣水質狀況。作為膠東第一大河流，五龍河每年接納了大量的生活污水和工業廢水，其水質狀況不容樂觀[1-2]。因此，研究該海域的海水營養狀況，對于五龍河口乃至丁字灣的生態環境保護和科學管理具有重要意義。

1資料與方法

1.1數據來源數據來源于煙臺市海洋環境監測預報中心2014年8月對五龍河口的調查監測，調查站位共6個（圖1）調查過程中采集表層0.5 m處的水樣，樣品采集、貯存、運輸和預處理及其分析測定均按《海洋調查規范》和《海洋監測規范》中的相關業務規定進行。

1.2評價方法

采用鄒景忠等[3]提出的營養狀態指數法，對調查海域海水富營養化狀況進行評價，評價公式為：

E=CCOD×CDIN×CDIP4 500×106

式中，E為營養狀態指數；CCOD、CDIN、CDIP分別為海水化學需氧量、無機氮和無機磷濃度的實測值，單位均為mg/L，以活性磷酸鹽的質量濃度代替無機磷的質量濃度。當E≥1時，水體呈現富營養化水平；E值越大，水體富營養化程度越高；當E≥3.0時，水體富營養化水平為高富營養[4]。

2營養鹽濃度與分布

2.1無機氮

海水中無機氮主要包括NO3N、NO2N及NH3N，它是浮游植物生長繁殖所必須的營養鹽之一。2014年8月份五龍河口海域表層海水中無機氮濃度為0.642～0.958 mg/L，平均0.803 mg/L，屬于劣四類水質標準。最高值出現在養殖區附近的5號站位，最低值出現在河口處的1號站位（圖2a）。表明淺灘養殖對該海域無機氮濃度分布影響明顯。

2.2活性磷酸鹽

磷在海水中主要以磷酸鹽的形式存在，也是浮游植物生長必不可少的營養要素之一，在生物代謝過程中起著重要的作用。8月份五龍河口海域表層海水中活性磷酸鹽濃度為0.031 3～0.044 0 mg/L，平均0.038 3 mg/L，屬于四類水質。最高值出現在河口處的1號站位，最低值出現在5號站位（圖2b）。表明該海域活性磷酸鹽在由入海徑流輸入的同時，還受其他因素的影響。

2.3化學需氧量

化學需氧量是表征水體有機物含量的重要指標，主要反映水體受有機物污染的程度，是我國控制污染總量排放的重要水質參數。

8月份五龍河口海域表層海水化學需氧量濃度為1.42～4.67 mg/L，平均值3.13 mg/L，屬于三類水質。最高值出現在河口處的1號站位，而最低值出現在6號站位（圖2c）。整體呈沿河口向外海降低的趨勢，表明河流入海徑流對該海域化學需氧量貢獻顯著。

3水質富營養化狀況分析

3.1富營養化狀態評價

營養狀態指數（E）表征水體的富營養化程度，海水富營養化會造成浮游植物的過度繁殖，易誘發赤潮。2014年夏季五龍河口海域E值為10.3～29.3，平均20.8，最低值位于6號站位，最高值位于1號站位，呈現出明顯的沿河口向外海遞減的趨勢（圖2d）。營養化水平均處于高富營養狀態。

3.2營養狀態指數與環境因子的相關關系

使用軟件SPSS 19，采用雙變量對營養狀態指數與環境因子之間的相關關系進行分析，環境因子選取酸堿度、鹽度、溶解氧、化學需氧量、活性磷酸鹽、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮、氨氮、葉綠素a，相關系數采用Pearson 相關系數。

相關分析結果表明，五龍河口海水營養狀態指數E與COD、鹽度、亞硝酸鹽氮、pH均呈極顯著相關性（P≤0.01），與葉綠素a、溶解氧呈顯著相關性（P≤0.05），而與活性磷酸鹽、硝酸鹽氮、氨氮相關性較弱。

五龍河口海水營養狀態指數與鹽度呈極顯著的負相關性，表明該海域受河流沖淡水的影響顯著，河流徑流對該海域海水的富營養化起重要作用。從主導營養狀態指數的各指標與鹽度的關系來看，COD和亞硝酸鹽氮與鹽度呈極顯著負相關性，而與E值呈極顯著正相關性，說明調查海域COD、亞硝酸鹽氮主要由沿岸入海河流所貢獻，并成為主導該海域富營養化的主要因素；而活性磷酸鹽、硝酸鹽氮、氨氮與鹽度、E值均呈弱相關性，說明由河流徑流帶來的活性磷酸鹽、硝酸鹽氮、氨氮不占主導地位，河口區硝酸鹽的再生增補[5-6]、磷酸鹽的“緩沖機制”[7-8]及生物作用[9]也會對相關營養要素的濃度分布產生影響。

E值與pH呈極顯著的正相關性，與溶解氧呈顯著的正相關性。從主導營養狀態指數的幾大指標來看，COD和亞硝酸鹽氮與pH也呈極顯著正相關性。無機氮的主要組成部分硝酸鹽氮與pH呈顯著的負相關性，卻與E值的相關性較弱，同時與溶解氧和葉綠素a分別呈顯著和極顯著的正相關關系。pH 在水體中主要受CO2 含量的影響，在富營養水體中CO2和DO的含量一樣也是主要受生物過程的控制；8月份水溫高異養細菌活躍，附近淺灘養殖累積的有機物在分解過程中消耗DO，產生CO2、H2S等酸性氣體，使水體DO含量和pH降低[10]。這進一步表明硝酸鹽氮的濃度分布受淺灘養殖的影響比較明顯。

葉綠素a一般作為反映水體中藻類數量多寡的綜合指標，其含量的高低常作為生物指標來指示水體富營養化的程度[11]。五龍河口海水E值與葉綠素a呈顯著的正相關性，表明葉綠素a能在一定程度上反映該海域水體富營養化水平，但其含量還受光輻照度、溫度、透明度和營養鹽等因素的影響[12-13]。

4結論

（1）五龍河口夏季表層海水中化學需氧量的濃度為142～4.67 mg/L，平均3.13 mg/L；活性磷酸鹽的濃度為0.031 3～0.044 0 mg/L，平均0.038 3 mg/L；無機氮的濃度為0.642～0.958 mg/L，平均0.803 mg/L。各指標均值超一類海水水質標準。

（2）五龍河口海水富營養化現象嚴重，營養狀態指數E平均高達20.8。E與COD、鹽度、亞硝酸鹽氮、 pH呈極顯著相關性（P≤0.01），與葉綠素a、溶解氧呈顯著相關性（P≤0.05），而與活性磷酸鹽、硝酸鹽氮、氨氮相關性較弱。說明該海域富營養化水平受河流沖淡水的影響顯著，其次是淺灘養殖。

（3）為保護五龍河口海域的生態環境，防止富營養化程度的進一步加重，應對該海域生態環境加強監測監管，對入海污染物進行總量控制，發展生態漁業，以改善水質富營養化狀況，保護并恢復好沿岸海域的生態環境。

參考文獻

[1] 馬紹賽，周詩賚.丁字灣大潮汛期營養狀況及其變化分析[J].中國水產科學，1997，4（3）：44-47.

[2] 王勇智，孫惠鳳，孫永根，等.丁字灣綜合整治修復的初步研究[J].海洋環境科學，2013，32（3）：428-433.

[3] 鄒景忠，董麗萍，秦保平.渤海灣富營養化和赤潮問題的初步探討[J].海洋環境科學，1983，2（2）：41-53.

[4] 李巧香，周永召，李鵬山.夏季三亞灣近岸海域海水水質狀況分析與評價[J].海洋湖沼通報，2010（3）：100-106.

[5] 暨衛東，黃尚高，王偉強.九龍江口硝酸鹽的增補現象[J].海洋通報，1987，6（2）：19-22.

[6] 黃尚高，楊嘉東，暨衛東，等.長江口水體活性硅、氮、磷含量的時空變化及相互關系[J].臺灣海峽，1986，5（2）：114-123.

[7] 羅秉征，沈煥庭.三峽工程與河口生態環境[M].北京：科學出版社，1994：144-154.

[8] 崔紅，孫秉一.河口區水體中磷酸鹽的緩沖機制[J].海洋湖沼通報，1991（1）：77-84.

[9] 楊紅，李綱，金成法.長江口及鄰近海域磷酸鹽的再生和垂直通量[J].上海海洋大學學報，2005（2）：162-167.

[10] 葛成軍，俞花美，唐文浩.池塘養殖廢水水質變化規律及修復技術研究[J].武漢理工大學學報，2010（5）：124-128.

[11] 張景平，黃小平，江志堅，等.2006-2007年珠江口富營養化水平的季節性變化及其與環境因子的關系[J].海洋學報：中文版，2009，31（3）：113-120.

[12] 潘友聯.葉綠素與海洋初級生產力[J].海洋科學，1987（1）：63-65.

[13] 龍愛民，陳紹勇，周偉華，等.南海北部秋季營養鹽、溶解氧、pH值和葉綠素a分布特征及相互關系[J].海洋通報，2006，25（5）：9-16.