湛江灣大氣濕沉降中營(yíng)養(yǎng)鹽的研究

陳法錦,陳淳青,周鳳霞,勞齊斌,朱慶梅,張書(shū)文 (廣東海洋大學(xué)海洋與氣象學(xué)院,廣東省近海海洋變化與災(zāi)害預(yù)警重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東 湛江 524088)

湛江灣大氣濕沉降中營(yíng)養(yǎng)鹽的研究

陳法錦,陳淳青,周鳳霞*,勞齊斌,朱慶梅,張書(shū)文 (廣東海洋大學(xué)海洋與氣象學(xué)院,廣東省近海海洋變化與災(zāi)害預(yù)警重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東 湛江 524088)

于2015年5月～2016年4月對(duì)湛江灣的雨水樣品進(jìn)行了收集,測(cè)定了雨水中NO2、NO3、PO43和SiO32的濃度,分析了它們的濃度及濕沉降通量的變化情況,并討論了濕沉降營(yíng)養(yǎng)鹽對(duì)海水生態(tài)系統(tǒng)的影響.結(jié)果表明,受厄爾尼諾影響,調(diào)查期間的年降雨量明顯高于多年平均降雨量.雨水中NO2和SiO32的濃度在夏季和秋季較高,NO3和PO43的濃度在春季和冬季較高,它們的濕沉降通量均在秋季最高(平均超過(guò)全年濕沉降通量的50%).降雨量、不同來(lái)源的氣團(tuán)、當(dāng)?shù)氐娜祟惢顒?dòng)情況等是影響湛江灣濕沉降營(yíng)養(yǎng)鹽濃度和通量的主要因素,秋季濕沉降通量最高與該季節(jié)有超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)過(guò)境有關(guān).雨水每年給湛江灣帶來(lái)的NO2N、NO3N、PO43P和SiO32Si的量分別為2.04、292.4、8.13 和45.8t.秋季雨水的沉降可能在短時(shí)間內(nèi)對(duì)海水中的浮游植物生長(zhǎng)有促進(jìn)作用,其他季節(jié)的促進(jìn)作用可能在短時(shí)間內(nèi)不明顯.

大氣濕沉降；營(yíng)養(yǎng)鹽；富營(yíng)養(yǎng)化；湛江灣

大氣濕沉降是除河流外另一向海洋輸送營(yíng)養(yǎng)鹽的重要途徑[1-4].人類活動(dòng)產(chǎn)生的氮高達(dá)140Tg/a[5],但在大氣中又有 70%～80%的氮以大氣干濕沉降途徑返回到水體中[6-7].降雨能加劇水體的富營(yíng)養(yǎng)化,改變水體的營(yíng)養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)和 pH值,影響水體的初級(jí)生產(chǎn)力,對(duì)水體生態(tài)系統(tǒng)影響很大[8-15].例如,日本海每年因大氣氮沉降帶來(lái)10%的新生產(chǎn)力[16],而磷在東非維多利亞湖中的濕沉降量達(dá)40～60kg/(m2·a)[17].可見(jiàn)濕沉降中氮、磷的影響不可忽視.

人類活動(dòng)對(duì)降雨中營(yíng)養(yǎng)鹽的濃度影響很大[6,8].隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,由于人類活動(dòng)產(chǎn)生的 NHx、NOx等氣體的釋放量成倍增加,因而造成大氣濕沉降中營(yíng)養(yǎng)鹽的量也隨之增加[6-8,18-19]. NHx主要來(lái)自農(nóng)業(yè)施肥、工業(yè)生產(chǎn)以及生活中有機(jī)廢棄物的排放,NOx主要來(lái)自化石燃料和生物體的燃燒[6].近幾十年來(lái),我國(guó)汽車工業(yè)迅猛發(fā)展.1990年,我國(guó)NOx的排放量為8.42Mt,比1950年增長(zhǎng)近33倍,排放強(qiáng)度最大的是我國(guó)中東部地區(qū)[20].

目前,我國(guó)對(duì)于黃海、東海、長(zhǎng)江口、珠江口、太湖等區(qū)域濕沉降中營(yíng)養(yǎng)鹽的研究已取得一定的成果[21-25],但關(guān)于湛江灣濕沉降中營(yíng)養(yǎng)鹽的研究相對(duì)較少.湛江灣瀕臨南海,受臺(tái)風(fēng)影響較大,每年均有臺(tái)風(fēng)帶來(lái)的強(qiáng)降雨[26].湛江灣海水的富營(yíng)養(yǎng)化情況也較明顯[27].所以研究湛江灣大氣濕沉降中的營(yíng)養(yǎng)鹽及其對(duì)海水生態(tài)系統(tǒng)的影響有重要意義.本研究于2015年5月～2016年4月對(duì)湛江灣的雨水樣品進(jìn)行了收集,測(cè)定了雨水中營(yíng)養(yǎng)鹽(NO2、NO3、PO43、SiO32)的濃度,分析了湛江灣雨水中營(yíng)養(yǎng)鹽濃度和濕沉降通量隨時(shí)間的變化情況,并討論湛江灣濕沉降對(duì)海水生態(tài)系統(tǒng)的影響.

1 材料與方法

1.1 環(huán)境背景

湛江灣位于雷州半島東北側(cè),瀕臨南海,屬于半封閉型海灣(圖1).該區(qū)域的降雨量隨時(shí)間變化明顯,一般在一年中的8、9月份降雨量最大,6月份的降雨量次之[28].湛江灣的降雨量主要受臺(tái)風(fēng)影響,臺(tái)風(fēng)的盛行期一般在 6～10月,因而在這幾個(gè)月份由臺(tái)風(fēng)帶來(lái)的降雨量比重較大[29].

圖1 采樣站位(黑點(diǎn))Fig.1 The location of the sampling station (black dot)

1.2 樣品采集

本研究在如圖1所示位置設(shè)置了1個(gè)固定采樣點(diǎn)(110°18.8′E,21°8.6′N),該采樣點(diǎn)位于廣東海洋大學(xué)科技樓樓頂(高約 15m),周圍無(wú)高大建筑和其他污染源.于2015年5月～2016年4月采集濕沉降樣品.采樣點(diǎn)距湛江灣很近(約 3km),對(duì)采樣點(diǎn)營(yíng)養(yǎng)鹽濕沉降情況的研究可以近似反映湛江灣營(yíng)養(yǎng)鹽濕沉降的狀況.采集濕沉降樣品所用的采雨器(直徑 60cm)和保存濕沉降樣品所用的聚乙烯瓶均預(yù)先在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)用 30%(v/v)的 HCl浸泡 24h,然后用超純水(Dura 12,澤拉布儀器科技(上海)有限公司)沖洗干凈,待干燥后用潔凈的塑料袋包好,備用.為避免污染,將采雨器置于距樓頂 1.5m高處,降雨之前打開(kāi),結(jié)束后立即取回(降雨量小于0.5mm視為無(wú)效降雨,未收集).采集后的水樣用孔徑為 0.45μm 的醋酸纖維膜過(guò)濾,過(guò)濾后的水樣儲(chǔ)存在聚乙烯瓶中,冷凍保存,所有樣品均在 3個(gè)月內(nèi)測(cè)定.每次采集水樣時(shí)都記錄降水體積和降水時(shí)間.

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

本研究中,測(cè)定的項(xiàng)目包括NO2、NO3、PO43和SiO32.這4種營(yíng)養(yǎng)鹽均用連續(xù)流動(dòng)分析儀(San++,荷蘭 Skalar)測(cè)定.其中,NO2采用重氮偶氮比色法;NO2+ NO3采用 Cd-Cu還原重氮偶氮比色法;PO43采用磷鉬藍(lán)法;SiO32采用硅鉬藍(lán)法.測(cè)得的NO2+ NO3的濃度減去NO2的濃度就可得到NO3的濃度.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所用的水均為超純水.

1.4 數(shù)據(jù)處理

以月份為統(tǒng)計(jì)單位,計(jì)算調(diào)查期間營(yíng)養(yǎng)鹽的月平均濃度.平均濃度采用濃度與降雨量的加權(quán)平均值,其計(jì)算公式如下：

式中：C為該時(shí)間段營(yíng)養(yǎng)鹽的平均濃度,μmol/L;n為該時(shí)間段內(nèi)降雨的次數(shù);Ci為該時(shí)間段內(nèi)第 i次降雨的營(yíng)養(yǎng)鹽濃度,μmol/L;Qi為第i次降雨的量,mm.營(yíng)養(yǎng)鹽的季節(jié)濃度平均值和年濃度平均值的計(jì)算方法與月平均濃度的計(jì)算方法一致.

營(yíng)養(yǎng)鹽的月濕沉降通量[mmol/(m2·月)]等于該時(shí)期內(nèi)所有降雨量與營(yíng)養(yǎng)鹽濃度乘積的和.營(yíng)養(yǎng)鹽的季濕沉降通量[mmol/(m2·季度)]和年濕沉降通量[mmol/(m2·a)]的計(jì)算方法同營(yíng)養(yǎng)鹽的月濕沉降通量計(jì)算方法一致.

2 結(jié)果與討論

2.1 湛江灣的降雨量和雨水中營(yíng)養(yǎng)鹽的濃度

2015年5 月～2016年4月在采樣點(diǎn)(圖1)共收集總降雨量為2131.5mm(圖2).在2月份,降雨量較少,未收集到有效樣品.在 10月份,降雨量最大,達(dá)到了 437.9mm,占全年總降雨量的 21%(圖2).主要原因是 10月份有超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“彩虹”過(guò)境,給湛江灣帶來(lái)了大量降雨.調(diào)查期間,湛江灣降雨量在不同季節(jié)的大小順序?yàn)椋呵?9～11月)＞夏(6～8月)＞冬(12月～次年2月)＞春(3～5月).降雨量主要集中在夏季和秋季,占全年總降雨量的75%,比多年平均降雨量(1523mm)偏高.2015年 11月和2016年1月的降雨量也比往年偏大[30](圖2),主要原因是受厄爾尼諾的影響.據(jù)美國(guó)天氣預(yù)報(bào)中心的信息,最近一次的厄爾尼諾開(kāi)始于 2014年 10月,發(fā)展于2015年,2015年底～2016年4月厄爾尼諾處于衰亡階段.前人的研究認(rèn)為,厄爾尼諾現(xiàn)象會(huì)對(duì)中國(guó)降雨產(chǎn)生較大的影響,當(dāng)厄爾尼諾處于發(fā)展階段,中國(guó)江淮流域夏季降雨偏多,而黃河流域、華北及江南等地降水偏少;當(dāng)厄爾尼諾處于衰亡階段時(shí)正好相反[31].因此,調(diào)查期間的降雨量異常主要是受到厄爾尼諾現(xiàn)象的影響.

圖2 降雨量的月變化情況Fig.2 The change of rainfall in different month

由于 2月份未采集到有效樣品,在后面的內(nèi)容中,除特殊說(shuō)明外,不考慮2月份的濕沉降.湛江灣濕沉降中營(yíng)養(yǎng)鹽月平均濃度的變化情況見(jiàn)圖3.NO3與PO4濃度變化情況相似,呈春、冬季較高,夏、秋季較低的特征;而NO2與SiO32的濃度則是秋季最高,冬季最低(圖 3).長(zhǎng)江口濕沉降中NO3和 SiO32的濃度變化情況與本研究比較相似[32].雨水中 NO3的前體是大氣中的氮氧化物,大氣中的氮氧化物主要來(lái)源于汽車尾氣、核電廠以及土壤微生物活動(dòng)[33-34].降雨量較大時(shí),空氣中累積的氮氧化物濃度較低,導(dǎo)致雨水中NO3的濃度較低;降雨量小時(shí),空氣中累積的氮氧化物濃度較高,導(dǎo)致雨水中 NO3的濃度也較高[22].大氣中的硅主要來(lái)自于巖石、土壤的風(fēng)化作用[35],大氣中沙塵顆粒在雨水中的溶解是雨水中硅的主要來(lái)源[22,36].雨水中 SiO32的濃度在降雨量較大的時(shí)期較高,其中,在臺(tái)風(fēng)發(fā)生的月份最高(10月) (圖2,圖3),主要原因可能是臺(tái)風(fēng)導(dǎo)致巖石、土壤風(fēng)化產(chǎn)生的顆粒物進(jìn)入大氣中的量較多,進(jìn)而導(dǎo)致溶解在雨水中的顆粒物較多,因而造成雨水中SiO32的濃度較高[22,36].雨水中 NO2的來(lái)源與化石燃料的燃燒有密切關(guān)系[37].大氣中磷的來(lái)源較少,主要以顆粒態(tài)存在,礦物沙塵是大氣中磷的主要來(lái)源[38-39].雨水中 NO2和 PO43的濃度隨降雨量的變化沒(méi)有明顯的規(guī)律(圖2,圖3),影響因素可能多樣,有待進(jìn)一步研究.

對(duì)于濕沉降中的營(yíng)養(yǎng)鹽而言,除了降雨量外,其氣團(tuán)軌跡來(lái)源的差異也對(duì)雨水營(yíng)養(yǎng)鹽組分有較大影響.不少研究表明,陸地來(lái)源的氣團(tuán)會(huì)帶來(lái)高濃度的營(yíng)養(yǎng)鹽,而海洋氣團(tuán)來(lái)源則相對(duì)低很多[21,40-42].為進(jìn)一步研究不同氣團(tuán)來(lái)源對(duì)湛江灣濕沉降營(yíng)養(yǎng)鹽的影響,利用美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局(NOAA)的氣團(tuán)反向軌跡模型對(duì)降雨期間的氣團(tuán)來(lái)源進(jìn)行分析.相關(guān)研究表明,水汽輸送量的最大值一般出現(xiàn)在距離地面2km高度附近[43].本研究選擇氣團(tuán)的高度為 1500m,將濕沉降發(fā)生期間的中間時(shí)刻作為起始時(shí)間,向后延伸 72h作氣團(tuán)后向運(yùn)行軌跡.通過(guò)分析濕沉降發(fā)生期間的氣團(tuán)運(yùn)行軌跡,發(fā)現(xiàn)影響湛江灣濕沉降的氣團(tuán)大致分為3類(圖4)：A類氣團(tuán)來(lái)源于東南亞和海南省方向,B類氣團(tuán)來(lái)源于湛江以北的中國(guó)大陸,C類氣團(tuán)來(lái)源于南海和東海海域.

A類氣團(tuán)降水主要發(fā)生在西南季風(fēng)主導(dǎo)的春季和夏季,約占總降雨次數(shù)的60%,是湛江灣濕沉降中主要的氣團(tuán)來(lái)源.這類氣團(tuán)一半源于1000～1500m的高空,途徑泰國(guó)、老撾、越南和海南島到達(dá)湛江灣.這些國(guó)家大多屬于發(fā)展中國(guó)家,受到人類活動(dòng)排放的大氣污染物的影響,降水中營(yíng)養(yǎng)鹽含量較高,尤其是NO3和 SiO32明顯高于其他氣團(tuán)軌跡來(lái)源(表1).B類氣團(tuán)來(lái)源于湖北、湖南、廣西和粵西地區(qū),這類氣團(tuán)主要發(fā)生在7～10月.此類氣團(tuán)影響的降水中的 NO3、PO43-和SiO32濃度相對(duì)低于A類氣團(tuán).C類氣團(tuán)來(lái)源于南海和東海,主要發(fā)生在降雨量較大的夏季和秋季,期間帶來(lái)的是潔凈的海洋氣源,受污染影響較小,該氣團(tuán)影響的降水中營(yíng)養(yǎng)鹽含量最低,這與黃海千里島受海源氣團(tuán)影響帶來(lái)濕沉降的結(jié)果和太平洋觀測(cè)的結(jié)果相似[21,44].總之,受到人類活動(dòng)排放污染物的影響,來(lái)源于陸地方向的氣團(tuán)帶來(lái)的降水中營(yíng)養(yǎng)鹽含量較高,而遠(yuǎn)離污染源的海洋氣團(tuán)帶來(lái)的降水中營(yíng)養(yǎng)鹽含量較低.

圖3 營(yíng)養(yǎng)鹽月平均濃度的變化情況Fig.3 Monthly average concentrations of nutrients

表1 不同氣團(tuán)來(lái)源降水的化學(xué)組分Table 1 Chemical component of rainwater from different back-trajectory sources

與其他區(qū)域比較,湛江灣雨水中NO3的濃度普遍低于內(nèi)陸(北京、深圳、太湖)以及河口(長(zhǎng)江口、珠江口),但高于太平洋區(qū)域(表 2),這一現(xiàn)象基本符合人類活動(dòng)對(duì)雨水中 NO3濃度影響的一般規(guī)律(內(nèi)陸＞近海＞海洋)[21,33,44-46].與東海、黃海以及韓國(guó)沿海相比,湛江灣雨水中NO3的濃度略低(表2),主要原因可能是東海、黃海以及韓國(guó)沿海距離人口密集、人類經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的區(qū)域較近,陸地輸送的物質(zhì)對(duì)東海、黃海以及韓國(guó)沿海濕沉降的影響較大[21,33].與NO3相似, SiO32的濃度也低于長(zhǎng)江口和黃海(表2).雨水中的硅主要來(lái)自大氣中沙塵顆粒的溶解[22,36],湛江灣位于中國(guó)大陸的較南端,空氣中的沙塵顆粒可能低于長(zhǎng)江口和黃海,這可能是湛江灣雨水中 SiO32濃度較低的主要原因.PO43的濃度高于長(zhǎng)江口和黃海區(qū)域,這可能與湛江灣鄰近區(qū)域獨(dú)特的農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)有關(guān),有待進(jìn)一步研究.

2.2 湛江灣營(yíng)養(yǎng)鹽的濕沉降通量為了計(jì)算湛江灣營(yíng)養(yǎng)鹽的季濕沉降通量和年濕沉降通量,需要對(duì)2016年2月的降雨量及雨水中的營(yíng)養(yǎng)鹽濃度做出估計(jì).據(jù)廣東省氣象局報(bào)道,廣東省西部地區(qū)在2016年2月的降雨量的變化范圍為30～40mm,因此假定2016年2月湛江灣的降雨量為35mm.根據(jù)2016年1月和3月濕沉降營(yíng)養(yǎng)鹽的平均濃度推斷2016年2月份雨水中NO2、NO3、PO43和SiO32的濃度分別為0.03、30.21、0.25和0.08μmol/L.

調(diào)查期間,湛江灣NO2、NO3、PO43和SiO32的年濕沉降通量分別為0.297、42.62、0.535和3.338mmol/(m2·a)(表 3).其中濕沉降通量最大的是NO3,其次是 SiO32,NO2和 PO43的濕沉降通量都很低.付敏等[23]對(duì)長(zhǎng)江口濕沉降中營(yíng)養(yǎng)鹽的研究發(fā)現(xiàn)了相似的研究結(jié)果.NO2、NO3、PO43-和 SiO32的濕沉降通量都在降雨量最大的秋季最高(圖2;表3),它們?cè)谇锛镜臐癯两低空既甑陌俜直确謩e為 76%、36%、36%和 86%,說(shuō)明降雨量對(duì)這些營(yíng)養(yǎng)鹽的濕沉降通量影響顯著,其他研究也發(fā)現(xiàn)了相似的結(jié)果[22-23,51-52].通過(guò)2.1的分析發(fā)現(xiàn)的影響雨水中營(yíng)養(yǎng)鹽濃度的影響因素,可以推斷營(yíng)養(yǎng)鹽的濕沉降通量除了受降雨量影響外,也受人類活動(dòng)、不同來(lái)源的氣團(tuán)、臺(tái)風(fēng)等因素的影響.表 3還給出了其他區(qū)域的營(yíng)養(yǎng)鹽年濕沉降通量.與其他區(qū)域相比,湛江灣的營(yíng)養(yǎng)鹽年濕沉降通量相對(duì)較高(表3),然而湛江灣雨水中營(yíng)養(yǎng)鹽的濃度總體上相對(duì)較低(表1),因此可以推斷湛江灣營(yíng)養(yǎng)鹽較高的濕沉降通量主要與該區(qū)域的降雨量大有關(guān).湛江灣受臺(tái)風(fēng)影響較大,2015年10月有超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)過(guò)境,由臺(tái)風(fēng)帶來(lái)的強(qiáng)降雨對(duì)湛江灣較高的營(yíng)養(yǎng)鹽濕沉降通量有重要貢獻(xiàn).

利用本研究計(jì)算得到的營(yíng)養(yǎng)鹽年濕沉降通量及湛江灣的水域面積(490km2)[55]估算雨水給湛江灣帶來(lái)的營(yíng)養(yǎng)鹽的量.估算得到湛江灣NO2N、NO3N、PO43P和SiO32Si的濕沉降量(以元素計(jì))分別為 2.04、292.4、8.13和45.8t/a.

2.3 湛江灣營(yíng)養(yǎng)鹽濕沉降對(duì)海水的影響

在其他條件適宜的情況下,營(yíng)養(yǎng)鹽濃度的增加往往導(dǎo)致浮游植物的量增加[9,23,56-59].濕沉降具有間歇性和短暫性的特征.雨水沉降到海水表面后,能夠在短時(shí)間內(nèi)影響海水中的營(yíng)養(yǎng)鹽濃度或結(jié)構(gòu),進(jìn)而在短時(shí)間內(nèi)影響浮游植物的生長(zhǎng)[60].

為研究濕沉降在短時(shí)間內(nèi)對(duì)湛江灣海水生態(tài)系統(tǒng)的影響,需將濕沉降中的營(yíng)養(yǎng)鹽濃度和組成與海水中的進(jìn)行比較.施玉珍等[27]對(duì) 2011年湛江灣海水中的營(yíng)養(yǎng)鹽進(jìn)行了研究并給出了春、夏、秋、冬4個(gè)季節(jié)DIN(NO2+NO3+NH4+)、PO43和SiO32的濃度平均值(表4).將本研究獲得的濕沉降中營(yíng)養(yǎng)鹽的數(shù)據(jù)與施玉珍等[27]給出的 2011年湛江灣海水中的營(yíng)養(yǎng)鹽數(shù)據(jù)進(jìn)行比較具有一定的意義.通過(guò)比較發(fā)現(xiàn),不同季節(jié)濕沉降中NO2+NO3的濃度普遍低于相應(yīng)季節(jié)海水中DIN的濃度(表 4).由于沒(méi)有獲得濕沉降中 NH4+的數(shù)據(jù),無(wú)法判斷雨水沉降到海水表面后在短時(shí)間內(nèi)對(duì)海水中DIN濃度的影響情況.湛江灣濕沉降中不同季節(jié)的 SiO32和 PO43的濃度均低于相應(yīng)季節(jié)海水中相應(yīng)營(yíng)養(yǎng)鹽的濃度(表4),說(shuō)明湛江灣濕沉降可能在短時(shí)間內(nèi)導(dǎo)致湛江灣海水中 SiO32和PO43的濃度降低.

表4 不同季節(jié)湛江灣雨水和海水中營(yíng)養(yǎng)鹽季節(jié)平均值的比較Table 4 The comparison of average nutrients in rain and seawater of the Zhanjiang Bay in different seasons

浮游植物通常按一定的比值吸收利用水中的營(yíng)養(yǎng)鹽(N：P：Si=16：1：16,摩爾比; N= NO2+ NO3+NH4+,P=PO43,Si=SiO32)[61].某種營(yíng)養(yǎng)鹽的相對(duì)濃度較低可能會(huì)對(duì)浮游植物的生長(zhǎng)起限制性作用[62-63].調(diào)查期間,湛江灣雨水中的(NO2+ NO3)/P在春、夏、秋、冬4個(gè)季節(jié)的平均值分別為144、115、80、78,雨水中NH4+的存在會(huì)使雨水中的N/P值高于(NO2+NO3)/P值,表明湛江灣雨水對(duì)于浮游植物的生長(zhǎng)需求來(lái)說(shuō)具有較豐富的氮,磷相對(duì)較缺乏;Si/P在春、夏、秋、冬 4個(gè)季節(jié)的平均值分別為0.22、5.33、10.65、0.02, Si/(NO2+NO3)在 4個(gè)季節(jié)的平均值分別為0.002、0.039、0.151、0.001,雨水中NH4+的存在會(huì)使雨水中的Si/N值低于Si/(NO2+NO3)值,表明湛江灣雨水對(duì)于浮游植物的生長(zhǎng)需求來(lái)說(shuō)硅也比較缺乏.湛江灣濕沉降與長(zhǎng)江口濕沉降給當(dāng)?shù)睾Ｋ懈∮沃参锷L(zhǎng)帶來(lái)的營(yíng)養(yǎng)鹽的結(jié)構(gòu)組成比較相似[23].施玉珍等[27]基于 2011年的調(diào)查數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),秋季湛江灣海水中的氮對(duì)浮游植物的生長(zhǎng)存在一定程度的限制,由于湛江灣雨水在秋季含有相對(duì)較豐富的氮,因而秋季雨水的沉降可能在短時(shí)間內(nèi)對(duì)湛江灣海水中的浮游植物生長(zhǎng)有一定的促進(jìn)作用.在冬季,湛江灣海水中的磷和硅比較缺乏[27,62-63],冬季湛江灣雨水中的磷和硅也比較缺乏,因而冬季湛江灣雨水的沉降可能在短時(shí)間內(nèi)不能緩解這一現(xiàn)象,也就是說(shuō)冬季雨水的沉降在短時(shí)間內(nèi)可能對(duì)湛江灣海水中浮游植物生長(zhǎng)的促進(jìn)作用不明顯.春季和夏季,湛江灣海水中的硅對(duì)浮游植物的生長(zhǎng)存在一定程度的限制[27,62-63],這兩個(gè)季節(jié)湛江灣雨水中的硅也比較缺乏,湛江灣的濕沉降可能在短時(shí)間內(nèi)不能緩解海水中的硅限制情況,說(shuō)明春季和夏季湛江灣的濕沉降在短時(shí)間內(nèi)可能對(duì)浮游植物生長(zhǎng)的促進(jìn)作用不明顯.

3 結(jié)論

受厄爾尼諾影響,2015年5月～2016年4月湛江灣的降雨量(2132mm)明顯高于多年平均降雨量(1523mm).秋季臺(tái)風(fēng)過(guò)境給湛江灣帶來(lái)了大量降雨.湛江灣雨水中的營(yíng)養(yǎng)鹽具有明顯的變化特征,NO2和 SiO32的濃度在夏季和秋季較高,NO3和 PO43的濃度在春季和冬季較高.降雨量、人類活動(dòng)、不同來(lái)源的氣團(tuán)、臺(tái)風(fēng)等可能是導(dǎo)致它們發(fā)生季節(jié)變化的主要原因.營(yíng)養(yǎng)鹽的濕沉降通量也具有明顯的季節(jié)變化特征.NO、2NO3、PO43和SiO32在秋季的濕沉降通量占全年的百分比分別為 76%、36%、36%和 86%,秋季臺(tái)風(fēng)過(guò)境帶來(lái)的大量降雨是營(yíng)養(yǎng)鹽濕沉降通量在該季節(jié)最高的重要原因.雨水每年給湛江灣帶來(lái)的NO2N、NO3N、PO43P和SiO32Si的量分別為2.04、292.4、8.13和45.8t.湛江灣雨水含有相對(duì)較豐富的氮,秋季雨水的沉降可能在短時(shí)間內(nèi)促進(jìn)海水中浮游植物的生長(zhǎng),其他季節(jié)雨水沉降的促進(jìn)作用可能在短時(shí)間內(nèi)不明顯.

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致謝：本實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)采樣工作由廣東海洋大學(xué)海洋與氣象學(xué)院的研究生協(xié)助完成,在此表示感謝.

Nutrients in atmospheric wet deposition in the Zhanjiang Bay.

CHEN Fa-jin, CHEN Chun-qing, ZHOU Feng-xia*,LAO Qi-bin, ZHU Qing-mei, ZHANG Shu-wen (Guangdong Province Key Laboratory for Coastal Ocean Variation and Disaster Prediction Technologies, Guangdong Ocean University, Zhanjiang 524088, China). China Environmental Science, 2017,37(6)：2055～2063

The nutrients in atmospheric wet deposition in the Zhanjiang Bay and their impacts on the marine ecosystems were studied based on the rainwater investigation from May 2015 to April 2016. The results showed that the rainfall during the year of investigation was significantly higher than the average annual rainfall due to the influence of El Nino. In rainwater, NO2and SiO32concentrations were relatively high in summer and autumn, while NO3and PO43concentrations were relatively high in spring and winter. The deposition fluxes of these nutrients were all highest in autumn, with a high average contribution (larger than 50%) to the wet deposition fluxes in a whole year. These seasonal variations were affected by rainfall, different sources of air masses, local human activities. A super typhoon passing by in autumn, which brought heavy rains, contributed much to the highest deposition fluxes of nutrients in autumn. The wet deposition could bring 2.04, 292.4, 8.13 and 45.8t/a of NO2N, NO3N, PO43P and SiO32Si into the Zhanjiang Bay. Their deposition in autumn might cause phytoplankton to increase in seawater in short period, while in other seasons this phenomenon might be absent.

atmosphere wet deposition；nutrient；eutrophication；Zhanjiang Bay

X131.1,X51

A

1000-6923(2017)06-2055-09

陳法錦(1981-),男,廣東湛江人,副教授,博士,主要從事海洋生物地球化學(xué)研究.發(fā)表論文20余篇.

2016-10-27

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(41476066,41476010);廣東省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(2016A030312004);廣東省高等學(xué)校優(yōu)秀青年教師培養(yǎng)計(jì)劃項(xiàng)目(Yq2014004);廣東海洋大學(xué)創(chuàng)新強(qiáng)校項(xiàng)目(GDOU2014050201);廣東海洋大學(xué)校選項(xiàng)目(1312437)

* 責(zé)任作者, 講師, fxzhou@gdou.edu.cn