尤溪河某河段表觀耗氧量與營養鹽相關性研究*

福建省環境監測中心站 郭 偉

尤溪河某河段表觀耗氧量與營養鹽相關性研究*

福建省環境監測中心站 郭 偉

通過對尤溪河有代表性的5個斷面進行采樣分析，結果表明，表觀耗氧量與水體流動性和藻類有關，而且表層表觀耗氧量和總磷呈顯著正相關，表層△CP/△CAOU的比率為1∶292，比Redfield的理論值（1∶276）小，底層表觀耗氧量和總磷呈負相關。

表觀耗氧量 營養鹽 相關性 尤溪河

有氧呼吸生物對水體中溶解氧的依賴性最強，水生生物要進行呼吸作用，其中的微生物對有機物的耗氧分解，均需消耗大量的溶解氧。水體中溶解氧的來源主要有兩方面：一是水氣交換，一是浮游植物的光合作用[1]。若水體中營養鹽過剩，浮游植物大量繁殖，將會引發水華的發生，阻礙深層水體溶解氧的補充，導致水體中溶解氧含量的降低。可見，水體中溶解氧和營養鹽作為環境因子互相關聯，它們之間的關系將會影響著相應水生生態系統的變化[2]。

表觀耗氧量 (Apparent Oxygen Utilization，AOU)由飽和溶解氧與觀測溶解氧差值表示，它不僅與營養元素、生物耗氧循環變化有關，而且與水體垂直、水平交換有關[1]。AOU與硝酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽、有機碳礦物化作用以及浮游植物生物多樣性和生物量等存在顯著線性相關和比例關系[2]。關于表觀耗氧量與營養鹽之間的關系，國內外已經有一些研究，但是多集中在河口、海灣水域，對淡水水域相應的研究未見報道。本文針對尤溪口水域表觀耗氧量與營養鹽之間的關系進行初步研究，為環境管理提供依據。

1 材料與方法

1.1 采樣點位

本研究根據斷面特征，并結合水體陸源污染以及養殖情況在尤溪河部分斷面進行點位布設。具體監測斷面見圖1。

圖1 監測斷面示意圖

1.2 表觀耗氧量的計算方法

表觀耗氧量的計算公式：

表觀耗氧量被認為是由浮游植物的光合作用或有機物的分解作用造成[3]，而浮游植物的生長又與水體中營養鹽的含量有關，因此，可以得出表觀耗氧量與營養鹽之間具有一定的相關關系。海洋中光合作用和氧化作用的化學方程式如下：

根據Redfield等人提出的這個計算模式，理論上可以得出每生成1個磷原子和1個氮原子分別需要消耗276個氧原子和17.2個氧原子。

1.3 監測數據統計方法

表觀耗氧量和營養鹽的相關性和回歸分析采用 SPSS 17.0軟件完成。

2 結果與討論

2.1 表觀耗氧量與溶解氧分布特征

由表1可知，在5個斷面中，尤溪口前和尤溪口兩個斷面的溶解氧較低，表觀耗氧量也較大，主要是由于該斷面河道變寬，水體流動性較差，浮游生物以及陸地污染源匯集導致。林業檢查站的表觀耗氧量較小，可能是由于該斷面的外來污染源較少而且水體交換能力強。尤溪口斷面有的監測點位表現為表觀產氧量，主要是由于該斷面藻類豐富，產氧量大于耗氧量，經監測，該斷面的葉綠素a最大為50.5mg/L，均值達到37.1mg/L。除了永德信斷面，其余斷面均有監測點位表現為表觀產氧量，經監測，永德信斷面葉綠素a均值為1.38mg/L，最大值為 3.7mg/L，說明該斷面藻類較少，產氧量較少，因此均表現為表觀耗氧量。

表1 各監測斷面表觀耗（產）氧量和溶解氧數值統計表

2.2 表觀耗氧量與總磷的相關性

對5個斷面的表觀耗氧量和總磷進行回歸分析，見式（1）和式（2）。表層表觀耗氧量和總磷相關性較顯著（P＜0.05），并且呈正相關；底層表觀耗氧量和總磷相關性不顯著（P＜0.05），呈負相關。底層表觀耗氧量與總磷之間的相關性還需要深入研究。研究斷面表層表觀耗氧量與總磷之間測直線斜率為3.421，即可以得到△CP/△CAOU的比率為1∶292，比Redfield的理論值（1∶276）小。

表層表觀耗氧量與總磷的相關性如下：

底層表觀耗氧量與總磷的相關性如下：

本文對國內外海域表觀耗氧量與磷酸鹽相關性分析結果進行收集和整理（見表 2）。國內一些研究表明，河口區域表觀耗氧量與磷酸鹽的比值均高于Redfield理論比值，而遼河口、夏季渤海以及流沙灣區域表觀耗氧量與總磷的比值低于理論比值，這可能是由于河口區域受陸地污染源以及生物活動有機質分解影響，導致表觀耗氧量與磷酸鹽的比值較高；而遼河口、夏季渤海和流沙灣區域微生物活躍，分解有機磷消耗大量氧，以及大型藻類吸收營養鹽同時釋放出氧氣等，因而造成表觀耗氧量與磷酸鹽的比值較低。國外一些研究表明，海域表觀耗氧量與營養鹽的比值都低于或接近于Bedfield理論比值。尤溪河表觀耗氧量和總磷的比值也低于Redfield理論比值，可能是由于尤溪河流域受陸源營養鹽影響較小，藻類較豐富，釋放大量的氧氣，因而導致其表觀耗氧量與總磷的比值較低。

表2 國內外不同海域表觀耗氧量與磷酸鹽之間的比值

3 結論

（1）尤溪河河道變寬，水體流動性較差的尤溪口和尤溪口前兩個斷面表觀耗氧量較大，而林業檢查站由于水體交換能力較強，故表觀耗氧量較小。尤溪口斷面有的監測點位由于葉綠素a濃度較高，藻類豐富，因此表現為表觀產氧量，而永德信斷面葉綠素a濃度較低，藻類較少，因此均表現為表觀耗氧量。

（2）研究斷面表層表觀耗氧量和總磷之間相關性顯著，并且呈正相關；底層表觀耗氧量和總磷之間相關性不顯著，呈負相關。表層△CP/△CAOU的比率為 1∶292，比 Redfield的理論值（1∶276）小。

[1] 石強.渤海溶解氧和表觀耗氧量季節循環時空模態與機制[J].海洋湖沼通報, 2015,38（1）:175-186.

[2] 謝群，張瑜斌, 孫省利, 等.流沙灣海域表觀耗氧量和營養鹽相關性分析[J].環境科學導刊，2012,31（2）:1-6.

[3] Redfield A C,Ketchum B H,Richards F A.The influence of organism on the composition seawater[J].The Sea,1963(2):26-77.

福建省環保科技計劃項目（2014R003）。