湛江灣及其附近海域近5年海水中氮、磷變化趨勢研究

袁旗+許振勇+彭華強+陸建明+黃履才+梁曉軍+莫怡玉+梁巧玲

摘要：根據2011～2015年湛江灣海水質量調查數據，對該海域中的無機氮、氨-氮、硝酸鹽-氮、亞硝酸鹽-氮以及活性磷酸鹽的濃度變化進行了研究。結果表明：活性磷酸鹽呈明顯上升趨勢，2015年較2011年平均濃度增加了1倍；2015年無機氮的年平均濃度比2011年略有增加，增加的主要因素為亞硝酸鹽和氨氮，而硝酸鹽的濃度低于2011年。根據近5年的監測數據，湛江灣海水中無機氮年平均濃度最高為2013年，活性磷酸鹽年最高濃度為2015年。N、P的原子比值可以表征水體接收營養鹽輸入負荷的結構特征，2011～2015年間湛江灣海水中N/P比值范圍在4.02～9.88之間。2011年CDIN/CPO4-P的比值范圍為4.19～14.62之間；2012年為2.26～19.46之間；2013年為6.31～31.78之間；2014年為3.15～26.12之間；2015年為2.04～13.17之間；五年間站位1#、11#、12#、13#、14#的N/P比值范圍在11.10～14.24之間，接近浮游生物的生長繁殖的營養鹽結構，具有赤潮暴發的潛在風險。應用DIN 和PO4-P 值結合潛在性富營養化分類分級模式對湛江灣海域富營養化狀況進行了分析，結果發現湛江灣海域在時間上處于氮中等限制潛在富營養（ⅤN）。

關鍵詞：湛江灣；環境調查；營養鹽；變化趨勢

中圖分類號：X703

文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2016）24-0041-05

1 引言

湛江灣位于雷州半島北部的湛江市社會經濟、文化中心，包括湛江人引以自豪的深水良港——湛江港。近年來，湛江市委、市政府大力實施“工業立市、以港興市、生態建市”戰略，經濟發展勢頭強勁，城市建設日新月異，湛江正逐步成為充滿生機活力的現代化新興港口工業城市。然而，隨著湛江市海洋經濟的發展、城鎮化進程的加快，人類社會、經濟活動引發的生態環境惡化現象越來越凸現。由于多年來海域開發利用缺乏系統研究，向海洋排污沒有實施科學管理，導致海域污染日趨嚴重。

海水中的氮、磷含量是海洋浮游植物生長繁殖所必須的，它們在控制海洋植物的生長和海洋初級生產力等方面起著相當重要的作用。而氮、磷的含量分布規律具有明顯的時間性和地區性，直接反映了海區的生物生命、活動規律和水文條件的綜合影響。因此，根據近5年的監測資料研究氮、磷間的相互關系和變化趨勢，有助于認識湛江灣環境惡化的機制并預測發展趨勢，為湛江灣生態環境的保護與修復提供依據，對科學地制定臨港工業規劃及控制環境質量是十分必要的。

2 材料與方法

2.1 調查時間與站位

2011～2015年，湛江市海洋與漁業環境監測站在湛江灣布設了14個調查站位，并對其進行多次環境調查，調查站位如圖1所示。

2.2 樣品采集與分析方法

調查水樣的采集、儲存和分析方法均依據《海洋監測規范》進行，調查項目主要有無機氮（DIN）、氨氮（NH4-N）、硝酸鹽-氮（NO3-N）、亞硝酸鹽-氮（NO2-N）和活性磷酸鹽（PO4-P），其中氨氮、硝酸鹽-氮和亞硝酸鹽-氮均采用氣相分子吸收光譜法測定，活性磷酸鹽采用磷鉬藍紫外分光光度法測定，無機氮為氨-氮、硝酸鹽-氮與亞硝酸鹽-氮的總和。

3 結果與分析

3.1 調查結果

根據各站位（表、底層）調查監測（3月、5月、8月、10月、11月）的PO4-P和DIN（NH4-N、NO3-N、NO2-N）含量計算出各年平均濃度如表1和圖2所示。

3.2 營養鹽濃度變化趨勢

由湛江灣近5年來的調查監測結果可以看出2011～2015年湛江灣水質營養鹽狀況發生了明顯的變化，各海域營養鹽濃度年際變化趨勢如表2和圖3、4所示。

3.2.1 活性磷酸鹽

湛江灣海水中活性磷酸鹽2011～2015年平均濃度分別為0.058、0.083、0.059、0.073、0.116（mg/L），雖然2013年略有下降，但總體上仍呈明顯上升趨勢。其中，湛江灣北部海域磷酸鹽濃度近5年來上升明顯，2015年該海域的磷酸鹽含量是2011年的6.8倍；湛江灣西部海域的磷酸鹽濃度近5年來增加了7.5倍；南部海域磷酸鹽含量呈下降趨勢；東部、南三河出?？诤Ｓ蛄姿猁}濃度基本不變；而大王廟出?？诤Ｓ蛄姿猁}濃度下降了2倍，如圖3所示。

3.2.2 無機氮

湛江灣海水中氮2011～2015年平均濃度分別為0.449、0.415、0.627、0.534、0.474 （mg/L）， 2013年達到最大值后開始下降，2015年湛江灣無機氮濃度比2011年略高。如圖4所示，湛江灣北部海域無機氮濃度近5年來呈上升趨勢，2015年該海域的無機氮含量是2011年的3.6倍；湛江灣西部海域的無機氮濃度近5年來只有少量升高，2015年濃度是2011年濃度的1.6倍；南部、東部海域無機氮含量呈下降趨勢；南三河出?？诤Ｓ驘o機氮濃度增加了1.5倍；而大王廟出?？诤Ｓ驘o機氮濃度呈下降趨勢。

3.3 營養鹽結構特征及富營養評價

3.3.1 N/P比值及營養鹽結構變化特征

N、P的原子比值可以表征水體接收營養鹽輸入負荷的結構特征，也是影響浮游植物生長的關鍵因素之一，N/P（CDIN/CPO4-P）比值通常為16時較適合浮游植物的生長繁殖，N/P比值失調對生態系統具有極大影響。從表3可以看出2011～2015年間湛江灣海水中N/P比值范圍在4.02～9.88之間。湛江灣海域各站位水中DNI、PO4-P平均含量及其比值如表4所示，從時間尺度上來看，2011年CDIN/CPO4-P的比值范圍為4.19～14.62之間；2012年為2.26～19.46之間；2013年為6.31～31.78之間；2014年為3.15～26.12之間；2015年為2.04～13.17之間；從空間尺度來看，各站位五年間CDIN/CPO4-P分別為1#：11.10、2#：5.84、3#：5.08、4#：6.02、5#：5.90、6#：5.81、7#：6.15、8#：7.53、9#：6.06、10#：7.3、11#：13.20、12#：12.23、13#：12.98、14#：14.24，其中站位1#、11#、12#、13#、14#的N/P比值范圍在11.10～14.24之間，接近浮游生物的生長繁殖的營養鹽結構，具有赤潮暴發的潛在風險。

3.3.2 潛在性富營養化程度評價

雖然N/P 比值可以作為衡量水域富營養化程度的主要指標，但是浮游植物的生長繁殖并不完全遵循經典的Redfield 比值，并且在N、P 絕對濃度較為充足時，N/P 比對浮游植物的生長可能具有顯著影響。根據我國海水水質標準以及有關實驗結果，郭衛東等結合DIN/DIP 比值提出了潛在性富營養化概念并制定了分類分級模式（表5），能較為全面地反映水體富營養化狀態。

按照本文檢測PO4-P 的方法可認為PO4-P 值近似等于DIP 值，因此應用DIN 和PO4-P 值結合上述評價模式對湛江灣海域富營養化狀況進行分析（ 表6） ，結果表明，該海域在時間上處于氮中等限制潛在富營養（ⅤN）；在濃度上，某些站位較2011年相比，氮、磷含量大幅度增長，存在較為嚴重的富營養化問題，具有出現赤潮等嚴重海洋生態問題的潛在可能性。

4 結論

（1）2011～2015年湛江灣海域DIN濃度范圍為0.415～0.627；活性磷酸鹽濃度范圍為0.058～0.116?；钚粤姿猁}呈明顯上升趨勢，2015年較2011年平均濃度增加了1倍；2015年無機氮的年平均濃度比2011年略有增加，主要為亞硝酸鹽和氨氮濃度增加，而硝酸鹽的濃度低于2011年。

（2）時間上，2011年CDIN/CPO4-P的比值范圍為4.19～14.62之間；2012年為2.26～19.46之間；2013年為6.31～31.78之間；2014年為3.15～26.12之間；2015年為2.04～13.17之間；空間上，站位1#、11#、12#、13#、14#的N/P比值范圍在11.10～14.24之間，較為符合浮游生物的生長繁殖，具有赤潮暴發的潛在風險。

（3）應用DIN 和PO4-P 值結合潛在性富營養化分類分級模式對湛江灣海域富營養化狀況進行分析，結果表明：湛江灣海域在時間上處于氮中等限制潛在富營養（ⅤN）；在濃度上，某些站位較2011年相比，氮、磷含量大幅度增長，存在較為嚴重的富營養化問題，具有出現赤潮等嚴重海洋生態問題的潛在可能性。

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