柘林灣養殖區氮、磷季節分布特征及富營養化評價

黎素菊，洪捷嫻，陳樹鵬

（潮州市海洋預報預警中心，廣東 潮州 521000）

柘林灣位于廣東省潮州市南部，地處東經116°53′～117°04′，北緯23°29′～23°38′，三面陸域環抱，南面有南澳島作為抵御風浪的第一道屏障，因有著天然的避風屏障，海水養殖發展蓬勃，已經成為廣東省12個重點海水養殖海灣之一。但是隨著海水養殖規模的不斷擴大，在1997年底發生了大規模赤潮[1]，對柘林灣的海水生態環境造成了極大的影響。

自柘林灣發生赤潮后，對其海域的營養鹽含量、氮磷分布、富營養化評價等的研究越來越來多，如：朱小山等[2]根據柘林灣1999年10月－2000年9月的監測數據，對柘林灣海域氮磷的分布特征和來源進行了研究，結果表明，柘林灣處于重度富營養化狀態，柘林灣海域氮磷呈現出西、北海域高于東、南海域，近岸大于離岸的分布特征，主要來源是陸源入海排污及海水養殖自身污染；杜虹等[3]根據2001年7月－2002年7月柘林灣的生態調查數據，以化學需氧量、無機氮、活性磷酸鹽、葉綠素-a為評價指標，對柘林灣的富營養化狀況進行了評價，結果顯示，柘林灣海水達到中度富營養化狀態；彭璇等[4]根據2011年8月的調查數據，分析了柘林灣海水營養鹽含量的空間分布特征并進行了評價，結果表明，柘林灣氮、磷營養鹽分都呈現出從西北部向東南部遞減的變化趨勢。但現有的研究缺少對柘林灣氮、磷營養鹽長期季節變化的研究。本研究根據2013年－2018年柘林灣養殖區9個監測站位連續6年的監測數據，分析海域中氮、磷含量季節分布特征，并對富營養化狀況進行分析評價，以期為柘林灣的合理開發利用和生態環境保護提供基礎研究數據以及技術支撐。

1 材料與方法

1.1 站位布設及監測頻率

2013年－2018年對柘林灣養殖區海域水環境進行調查監測，共布設了9個調查站位，調查時間為每年的5月、8月、10月，對應春季、夏季、秋季。

1.2 樣品采集與分析

現場采集各個監測站位的表層水，樣品采集和分析處理嚴格依據《海洋監測規范》（GB/T 17378-2007）進行，化學需氧量（COD）使用堿性高錳酸鉀法，活性磷酸鹽(P04-P)測定使用磷鉬藍分光光度法，氨-氮（NH3-N）使用次溴酸鹽氧化法，硝酸鹽氮（NO3-N）使用鎘柱還原法，亞硝酸鹽氮（NO2-N）使用萘乙二胺分光光度法，無機氮（DIN）是氨氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮的總和。

1.3 評價方法

1.3.1 單因子污染指數

根據《潮州市海洋功能區劃（2013－2020年）》，柘林灣養殖區海水執行《海水水質標準》（GB 3097-1997）第二類海水水質標準，其中活性磷酸鹽（以P計）≤0.030 mg/L,無機氮（以N計）≤0.30 mg/L，水質單因子污染指數（Pi）評價公式如下：

式中Ci為污染物i的濃度（mg/L）,Si為污染物i的限值標準。Pi≤1.0表示水域未受該因子污染，Pi＞1.0表明該水域已受到該因子污染，Pi越大則污染程度越大。

1.3.2 超標率

式中Mover為Pi＞1.0的超標站位，Mt為總站位數。

1.3.3 富營養指數

使用較為常用的富營養指數[5]（E）來評價柘林灣養殖區的富營養化狀況，富營養化公式為：

式中COD、P04-P、DIN分別為化學需氧量、活性磷酸鹽、無機氮的含量,單位為mg/L；E≥1，則水體呈富營養化狀態；1＜E≤3為輕度富營養化；3＜E≤9為中度富營養化；E＞9為重度富營養化，E值越大說明海域海水富營養化程度越高。

2 結果與討論

2013年－2018年柘林灣養殖區海水氮、磷含量的檢測結果見表1。從表1可知，2013年－2018年，柘林灣養殖區海水中的活性磷酸鹽含量為0～0.234，連續6年的調查監測數據都存在超標的情況，最小超標率為11.11%，最大超標率為100%，都是發生在秋季，最大污染指數為4.2，劣于第四類海水水質標準；無機氮含量為0.009～1.160，除2014年夏季沒有出現超標外，其他調查年份均有出現超標，最大超標率為100%，主要發生在秋季，最大污染指數為3.1，劣于第四類海水水質標準。

表1 2013年－2018年柘林灣養殖區海水氮、磷含量檢測結果（mg/L）

2.1 柘林灣養殖區海水氮、磷含量的季節分布特征

柘林灣養殖區海水氮、磷含量的季節分布見圖1、圖2。

圖1 2013年－2018年柘林灣養殖區氮含量季節分布圖

圖2 2013年－2018年柘林灣養殖區磷含量季節分布圖

從圖1和圖2 可知，2013年－2018年，柘林灣養殖區海水氮、磷含量在春、秋兩季含量較高，夏季含量較低，總體上氮、磷含量的季節分布特征由小到大依次為夏季、秋季、春季。潮州市屬亞熱帶海洋性季節氣候，年平均雨量1685.8毫米，降水分配不均勻，北多南少，夏秋多雨，可見柘林灣養殖區海水氮、磷含量受降雨產生的陸源入海排污影響比較小，這可能與柘林灣周邊入海河流少，只有黃岡河一條入海河流有關。柘林灣養殖區海水氮、磷含量的季節分布特征與不同季節浮游植物生長過程中對氮、磷的吸收有關系。海水養殖生產過程中排放的氮、磷等營養物質也會引起海水中氮、磷含量的升高，柘林灣養殖區海水氮、磷含量季節分布特征與海水養殖的季節性生產也有一定的關系。

2.2 柘林灣海水養殖區富營養化評價

2013年－2018年柘林灣養殖區富營養化評價見表2。從表2可知，2013年－2018年，柘林灣養殖區除了2014年夏季和2015年秋季沒有發生富營養化外，其他年度的調查季節均發生了富營養化，都是中度富營養化以上，而且有越來越嚴重的趨勢。重度富營養化發生最多的季節是春季和秋季，夏季較少。富營養化指數最高值出現在2018年的春季，達到31.55。柘林灣海水養殖區富營養化的季節分布特征與氮、磷含量的季節分布特征一致。

表2 2013年－2018年柘林灣養殖區富營養化評價

3 結論

分析2013年－2018年柘林灣養殖區海域水環境進行調查監測的數據資料，可以得出以下結論：

(1)柘林灣養殖區海水氮、磷污染較為嚴重，部分調查站位的活性磷酸鹽和無機氮超過第四類海水水質標準。氮、磷季節分布特征為夏季＜秋季＜春季，受降雨產生的陸源入海排污影響比較小，主要與不同季節浮游植物生長過程中對氮、磷的吸收以及海水養殖的季節性生產有關。

(2)柘林灣海水養殖區富營養狀況嚴重，且呈現出越來越嚴重的趨勢，重度富營養化發生最多的季節是春季和秋季。

(3)柘林灣海水養殖區富營養化的季節分布特征與氮、磷含量的季節分布特征一致。