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大亚湾海域2009—2015年氮、磷营养盐时空分布及富营养化评价

杨文超 黄道建 陈继鑫 陈晓燕 王宇珊

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大亚湾海域2009—2015年氮、磷营养盐时空分布及富营养化评价

    作者简介: 杨文超(1992—),男,硕士,助理工程师,主要从事环境科学研究。E-mail: yangwenchao@scies.org;
    通讯作者: 黄道建, huangdaojian@scies.org
  • 中图分类号: X55

Spatio-temporal distribution and eutrophication assessment of nutrients in Daya Bay during 2009–2015

    Corresponding author: Daojian HUANG, huangdaojian@scies.org ;
  • CLC number: X55

  • 摘要: 为了解大亚湾海域海水中氮 (N)、磷 (P) 营养盐的时空分布情况及富营养化程度,于2009年4月和5月、2010年5月和6月、2012年2月、2015年1月和2月对大亚湾海域进行海水采样监测。结果表明,大亚湾海域不同功能区无机氮 (DIN) 和活性磷酸盐 (PO4-P) 浓度总体上为先增后降的趋势,DIN和PO4-P的时空分布受陆源污染、海产养殖等的影响,浓度呈近海岸向远海岸递减的趋势。潜在富营养化评价表明,大亚湾海域整体上经历了由贫营养转为中度营养再转为贫营养的过程,其中一类功能区长年处于贫营养状态。总体上大亚湾平均氮磷比 (N/P) 接近或小于Redfield比值。
  • 图 1  大亚湾监测站位图

    Figure 1.  Monitoring stations in Daya Bay

    图 2  大亚湾海域DIN和PO4-P变化趋势

    Figure 2.  Trends of DIN and PO4-P in Daya Bay

    图 3  溶解无机氮平面分布图 (单位:mg·L−1)

    Figure 3.  Distribution of DIN in Daya Bay

    图 4  大亚湾磷酸盐平面分布图 (单位:mg·L−1)

    Figure 4.  Distribution of PO4-P in Daya Bay

    表 1  各站位所属功能区域

    Table 1.  Functional area of each station

    功能区
    Functional area
    一类功能区
    Functional areas of Class I
    二类标准功能区
    Functional areas of Class II
    三类功能区
    Functional areas of Class III
    站位 Station 7、8、12、21、22、25、27、36、37、38、39、48、50、51、52 2、3、4、9、13、15、16、17、18、19、20、23、24、28、31、32、33、34、35、43、44、45、46、47、49、53、56 1、5、6、10、11、14、26、29、30、40、41、42、54、55
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    表 2  富营养化划分原则

    Table 2.  Classification of trophic level

    级别
    Grade
    营养级
    Trophic level
    溶解无机氮
    DIN/mg·L−1
    磷酸盐
    PO4-P/mg·L−1
    氮磷比
    N/P
    贫营养 <0.2 <0.030 8~30
    中度营养 0.2~0.3 0.030~0.045 8~30
    富营养 >0.3 >0.045 8~30
    ⅣP 磷限制中度营养 0.2~0.3 >30
    ⅤP 磷中等限制潜在性富营养 >0.3 30~60
    ⅥP 磷限制潜在性富营养 >0.3 >60
    ⅣN 氮限制中度营养 0.030~0.045 <8
    ⅤN 氮中等限制潜在性富营养 >0.045 4~8
    ⅥN 氮限制潜在性富营养 >0.045 <4
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    表 3  海水中营养盐监测数据汇总

    Table 3.  Summary of monitoring data of nutrients in seawater

    年份
    Year
    所属功能区
    Functional area
    监测值
    Monitoring data
    监测项目 Monitoring indicator/(mg·L−1)
    溶解无机氮 DIN磷酸盐 PO4-P
    2009 一类功能区 范围 0.010~0.070 未检出~0.018
    均值 0.036 0.0063
    二类功能区 范围 0.020~0.130 未检出~0.013
    均值 0.070 0.0030
    三类功能区 范围 0.010~0.170 0.003~0.028
    均值 0.060 0.0090
    2010 一类功能区 范围 0.035~0.159 未检出~0.012
    均值 0.070 0.0088
    二类功能区 范围 0.029~0.288 0.008~0.023
    均值 0.096 0.0103
    三类功能区 范围 0.037~0.349 0.008~0.022
    均值 0.097 0.0115
    2012 一类功能区 范围 0.022~0.278 未检出~0.027
    均值 0.175 0.0160
    二类功能区 范围 0.033~0.539 未检出~0.031
    均值 0.319 0.0154
    三类功能区 范围 0.043~0.656 0.004~0.037
    均值 0.345 0.0166
    2015 一类功能区 范围 0.008~0.185 0.003~0.019
    均值 0.083 0.0100
    二类功能区 范围 0.013~0.262 未检出~0.037
    均值 0.097 0.0100
    三类功能区 范围 0.037~0.856 0.005~0.073
    均值 0.246 0.0221
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    表 4  大亚湾海域潜在富营养化评价结果

    Table 4.  Results of potential eutrophication assessmention in Daya Bay

    年份
    Year
    所属功能区
    Functional area
    氮磷比
    N/P
    营养级
    Trophic level
    年份
    Year
    所属功能区
    Functional area
    氮磷比
    N/P
    营养级
    Trophic level
    2009 一类功能区 5.7 2012 一类功能区 10.9
    二类功能区 23.3 二类功能区 20.7
    三类功能区 6.7 三类功能区 20.7
    平均值 12.7 平均值 17.4
    2010 一类功能区 8.0 2015 一类功能区 8.3
    二类功能区 9.3 二类功能区 9.7
    三类功能区 8.4 三类功能区 11.1
    平均值 8.6 平均值 9.7
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  • [1] QI Z H, SHI R J, YU Z H, et al. Nutrient release from fish cage aquaculture and mitigation strategies in Daya Bay, southern China[J]. Mar Pollut Bull, 2019, 146: 399-407. doi: 10.1016/j.marpolbul.2019.06.079
    [2] 吴风霞, 黄洪辉, 戴明, 等. 大鹏澳浮游纤毛虫群落与环境因子间的关系[J]. 南方水产科学, 2017, 13(1): 1-9. doi: 10.3969/j.issn.2095-0780.2017.01.001
    [3] 施震, 黄小平. 大亚湾海域氮磷硅结构及其时空分布特征[J]. 海洋环境科学, 2013, 32(6): 916-921.
    [4] 刘开珍, 杜飞雁, 李亚芳, 等. 大亚湾大型底栖动物近30年次级生产力变化特征[J]. 南方水产科学, 2018, 14(2): 1-9. doi: 10.3969/j.issn.2095-0780.2018.02.001
    [5] WU M L, WANG Y S, WANG Y T, et al. Scenarios of nutrient alterations and responses of phytoplankton in a changing Daya Bay, South China Sea[J]. J Mar Syst, 2017, 165: 1-12. doi: 10.1016/j.jmarsys.2016.09.004
    [6] 彭云辉, 孙丽华, 陈浩如, 等. 大亚湾海区营养盐的变化及富营养化研究[J]. 海洋通报, 2002, 21(3): 44-49. doi: 10.3969/j.issn.1001-6392.2002.03.007
    [7] 丘耀文, 王肇鼎, 朱良生. 大亚湾海域营养盐与叶绿素含量的变化趋势及其对生态环境的影响[J]. 台湾海峡, 2005, 24(2): 131-139.
    [8] 王友绍, 王肇鼎, 黄良民. 近20年来大亚湾生态环境的变化及其发展趋势[J]. 热带海洋学报, 2004, 23(5): 85-95. doi: 10.3969/j.issn.1009-5470.2004.05.012
    [9] 李纯厚, 徐姗楠, 杜飞雁, 等. 大亚湾生态系统对人类活动的响应及健康评价[J]. 中国渔业质量与标准, 2015, 5(1): 1-10.
    [10] 王肇鼎, 练健生, 胡建兴, 等. 大亚湾生态环境的退化现状与特征[J]. 生态科学, 2003, 22(4): 313-320. doi: 10.3969/j.issn.1008-8873.2003.04.006
    [11] 王朝晖, 齐雨藻, 李锦蓉, 等. 大亚湾养殖区营养盐状况分析与评价[J]. 海洋环境科学, 2004, 23(2): 25-28. doi: 10.3969/j.issn.1007-6336.2004.02.007
    [12] 韦桂峰. 广东大亚湾西南部海域营养盐结构的长期变化[J]. 生态科学, 2005, 24(1): 1-5. doi: 10.3969/j.issn.1008-8873.2005.01.001
    [13] 谢福武, 宋星宇, 谭烨辉, 等. 模拟升温和营养盐加富对大亚湾浮游生物群落代谢的影响[J]. 热带海洋学报, 2019, 38(2): 48-57.
    [14] 杨雪, 王朝晖, 马长江, 等. 大亚湾微表层浮游植物对无机氮磷的响应[J]. 生态科学, 2016, 35(1): 34-40.
    [15] 严瑶仙, 梁柱源, 朱泉剑, 等. 大亚湾南澳海域浮游细菌丰度对营养盐添加的响应[J]. 浙江万里学院学报, 2014, 27(1): 1-9.
    [16] 姜发军, 胡章立, 胡超群. 大鹏湾浮游细菌时空分布与环境因子的关系[J]. 热带海洋学报, 2011, 30(1): 96-100. doi: 10.3969/j.issn.1009-5470.2011.01.013
    [17] 李丽, 江涛, 吕颂辉. 大亚湾海域夏、秋季分粒级叶绿素a分布特征[J]. 海洋环境科学, 2013, 32(2): 185-189.
    [18] 于锡军, 黄道建, 郭振仁, 等. 大亚湾大辣甲水域叶绿素a及营养盐的垂直分布与季节变化[J]. 生态科学, 2013, 32(1): 78-83. doi: 10.3969/j.issn.1008-8873.2013.01.014
    [19] 周畅浩, 张景平, 黄小平, 等. 大亚湾颗粒态氮磷的时空分布、关键影响因素及潜在生态意义[J]. 海洋环境科学, 2019, 38(5): 696-702, 711.
    [20] 姜犁明, 董良飞, 杨季芳, 等. 大亚湾海域N、P营养盐分布特征研究[J]. 常州大学学报(自然科学版), 2013, 25(2): 12-15.
    [21] 郭卫东, 张小明, 杨逸萍, 等. 中国近岸海域潜在性富营养化程度的评价[J]. 台湾海峡, 1998, 17(1): 64-70.
    [22] 施玉珍, 张瑜斌, 孙省利. 湛江湾富营养化分布特征及与环境因子的关系[J]. 环境科学与技术, 2015, 38(12): 90-96, 122.
    [23] 李萍, 郭钊, 莫海连, 等. 广西近岸海域营养盐时空分布及潜在性富营养化程度评价[J]. 海洋湖沼通报, 2018(3): 148-156.
    [24] REDFIELD A C, KETCHUM B H, RICHARDS F A. The influence of organisms on the composition of sea-water[M].New York:Interscience Publishers, 1963:26-27.
    [25] 党二莎, 唐俊逸, 周连宁, 等. 珠江口近岸海域水质状况评价及富营养化分析[J]. 大连海洋大学学报, 2019, 34(4): 580-587.
    [26] 陈露, 李纯厚, 戴明, 等. 西沙永兴岛附近海域秋末氮磷营养盐加富对浮游植物生长限制的影响[J]. 南方水产科学, 2016, 12(4): 125-130. doi: 10.3969/j.issn.2095-0780.2016.04.016
    [27] STEVENS C J. Nitrogen in the environment[J]. Science, 2019, 363(6427): 578-580. doi: 10.1126/science.aav8215
    [28] ZEHR J P, KUDELA R M. Nitrogen cycle of the open ocean: from genes to ecosystems[J]. Ann Rev Mar Sci, 2010, 3(1): 197-225.
    [29] 彭璇, 马胜伟, 陈海刚, 等. 夏季柘林湾-南澳岛海洋牧场营养盐的空间分布及其评价[J]. 南方水产科学, 2014, 10(6): 27-35. doi: 10.3969/j.issn.2095-0780.2014.06.004
    [30] 李锦蓉, 吕颂辉, 梁松. 大鹏湾、大亚湾营养盐含量与赤潮生物关系的初探[J]. 海洋通报, 1993, 12(2): 23-29.
    [31] LAGUS A, SUOMELA J, WEITHOFF G, et al. Species-specific differences in phytoplankton responses to N and P enrichments and the N: P ratio in the Archipelago Sea, northern Baltic Sea[J]. J Plankton Res, 2004, 33(5/6): 529-551.
    [32] GIBBS M T. Sustainability performance indicators for suspended bivalve aquaculture activities[J]. Ecol Indic, 2007, 7(1): 94-107. doi: 10.1016/j.ecolind.2005.10.004
    [33] 李俊龙, 郑丙辉, 张铃松, 等. 中国主要河口海湾富营养化特征及差异分析[J]. 中国环境科学, 2016, 36(2): 506-516. doi: 10.3969/j.issn.1000-6923.2016.02.030
    [34] 徐淑敏, 齐占会, 史荣君, 等. 水产养殖对亚热带海湾氮磷营养盐时空分布的影响——以深澳湾为例[J]. 南方水产科学, 2019, 15(4): 29-38. doi: 10.12131/20190049
    [35] BOUWMAN L, GOLDEWIJK K K, van der HOEK K W, et al. Exploring global changes in nitrogen and phosphorus cycles in agriculture induced by livestock production over the 1900–2050 period[J]. Proc Natl Acad Sci USA, 2013, 110(52): 20882-20887. doi: 10.1073/pnas.1012878108
    [36] WU M L, WANG Y S, SUN C C, et al. Identification of anthropogenic effects and seasonality on water quality in Daya Bay, South China Sea[J]. J Envir Man, 2009, 90(10): 3082-3090. doi: 10.1016/j.jenvman.2009.04.017
    [37] 何玉新, 黄小平, 黄良民, 等. 大亚湾养殖海域营养盐的周年变化及其来源分析[J]. 海洋环境科学, 2005, 24(4): 20-23. doi: 10.3969/j.issn.1007-6336.2005.04.006
    [38] CONLEY D J, SMITH W M, CORNWELL J C, et al. Transformation of particle-bound phosphorus at the land sea-interface[J]. Estur Coast Shelf S, 1995, 40: 161-176. doi: 10.1016/S0272-7714(05)80003-4
    [39] 孙丕喜, 王宗灵, 战闰, 等. 胶州湾海水中无机氮的分布与富营养化研究[J]. 海洋科学进展, 2005, 23(4): 466-471. doi: 10.3969/j.issn.1671-6647.2005.04.011
    [40] HUANG H H, WANG Z D, ZHANG Z B, et al. Preliminary study on the regional of chlorophyll-a and nutrients division of the distributions at Daya Bay in autumn[J]. Mar Sci Bull, 1999, 18: 32-38.
    [41] 袁国明, 何桂芳. 大亚湾水环境质量变化与环境容量评估[J]. 台湾海峡, 2012, 31(4): 472-478.
    [42] 柯东胜, 李秀芹, 彭晓鹃, 等. 大亚湾生态环境问题及其调控策略[J]. 生态科学, 2010, 29(2): 186-191. doi: 10.3969/j.issn.1008-8873.2010.02.017
    [43] WANG Z H, QI Y Z, CHEN J F, et al. Phytoplankton abundance, community structure and nutrients in cultural areas of Daya Bay, South China Sea[J]. J Mar Sys, 2006, 62: 85-94.
    [44] 陈文静, 周劲风, 李耀初. 大亚湾海域水质变化趋势及成因分析[J]. 环境科学与技术, 2010, 33(S2): 28-32.
    [45] 吴静, 唐俊逸, 李迎龙, 等. 深圳大亚湾海域无机氮的组成、分布特征及其富营养化状况再探[J]. 环境科学导刊, 2019, 38(3): 79-83.
    [46] 何桐, 谢健, 方宏达, 等. 大亚湾海域春季营养现状分析与评价[J]. 海洋环境科学, 2008, 27(3): 220-223. doi: 10.3969/j.issn.1007-6336.2008.03.006
  • [1] 徐淑敏齐占会史荣君刘永韩婷婷黄洪辉 . 水产养殖对亚热带海湾氮磷营养盐时空分布的影响——以深澳湾为例. 南方水产科学, doi: 10.12131/20190049
    [2] 彭璇马胜伟陈海刚张喆周艳波蔡文贵 . 夏季柘林湾-南澳岛海洋牧场营养盐的空间分布及其评价. 南方水产科学, doi: 10.3969/j.issn.2095-0780.2014.06.004
    [3] 张文文郭永坚李俊伟朱长波陈素文颉晓勇 . 营养盐对海萝生长和藻体生化成分的影响. 南方水产科学, doi: 10.3969/j.issn.2095-0780.2016.02.005
    [4] 赵光辉杨平唐晨韩智献仝川 . 闽江河口养虾塘水体DOC、营养盐和叶绿素a浓度变化特征. 南方水产科学, doi: 10.12131/20190208
    [5] 孙晓庆董树刚汤志宏 . 营养盐和光照对浮游植物群落结构的影响. 南方水产科学,
    [6] 梁超愉张汉华吴进锋 . 大亚湾潮间带生物种类组成、数量分布及生物多样性研究. 南方水产科学,
    [7] 黄中坚钟志海宋志民刘涛陈伟洲唐贤明 . 不同营养盐水平对芋根江蓠的生长及生化组分的影响. 南方水产科学, doi: 10.3969/j.issn.2095-0780.2014.05.005
    [8] 余景胡启伟袁华荣陈丕茂 . 基于遥感数据的大亚湾伏季休渔效果评价. 南方水产科学, doi: 10.3969/j.issn.2095−0780.2018.03.001
    [9] 杜飞雁王雪辉李纯厚张汉华贾晓平 . 大亚湾大型底栖动物物种多样性现状. 南方水产科学,
    [10] 孙涛肖雅元王腾刘永付亚男李纯厚 . 大亚湾海域水体和沉积物中石油类含量与分布特征. 南方水产科学, doi: 10.3969/j.issn.2095-0780.2018.04.001
    [11] 林琳李纯厚杜飞雁戴明黄洪辉 . 基于GIS的大亚湾海域生态环境质量综合评价. 南方水产科学,
    [12] 王晓伟李纯厚戴明 . 大亚湾湾口海域冬季浮游植物生长限制性元素研究. 南方水产科学,
    [13] 于鑫单秀娟李忠义朱仁陈云龙金显仕 . 渤海底拖网主要渔业生物类别时空分布的初步研究. 南方水产科学, doi: 10.3969/j.issn.2095-0780.2017.02.002
    [14] 李斌陈国宝1郭禹陈作志张俊1王东旭 . 南海中部海域渔业资源时空分布和资源量的水声学评估. 南方水产科学, doi: 10.3969/j.issn.2095-0780.2016.04.004
    [15] 李婷朱长波李俊伟陈素文颉晓勇刘永 . 海陵湾口海水水质的综合分析与评价. 南方水产科学, doi: 10.3969/j.issn.2095-0780.2018.03.006
    [16] 王聪林军陈丕茂章守宇 . 大亚湾水交换的数值模拟研究. 南方水产科学,
    [17] 梁庆洋齐占会巩秀玉韩婷婷史荣君张文博谷阳光黄洪辉 . 大亚湾鱼类深水网箱养殖对环境的影响. 南方水产科学, doi: 10.3969/j.issn.2095-0780.2017.05.004
    [18] 古小莉李纯厚 . 大亚湾海洋异养细菌的初步研究. 南方水产科学, doi: 10.3969/j.issn.1673-2227.2009.04.012
    [19] 程炜轩梁旭方符云叶卫 . 高温季节鳜及饵料鱼池塘水质调查研究. 南方水产科学, doi: 10.3969/j.issn.2095-0780.2011.04.007
    [20] 陈丕茂袁华荣贾晓平秦传新蔡文贵余景舒黎明黎小国周艳波 . 大亚湾杨梅坑人工鱼礁区渔业资源变动初步研究. 南方水产科学, doi: 10.3969/j.issn.2095-0780.2013.05.016
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-11-26
  • 录用日期:  2019-12-25
  • 网络出版日期:  2020-01-17

大亚湾海域2009—2015年氮、磷营养盐时空分布及富营养化评价

    作者简介:杨文超(1992—),男,硕士,助理工程师,主要从事环境科学研究。E-mail: yangwenchao@scies.org
    通讯作者: 黄道建, huangdaojian@scies.org
  • 生态环境部华南环境科学研究所,广东 广州 510655

摘要: 为了解大亚湾海域海水中氮 (N)、磷 (P) 营养盐的时空分布情况及富营养化程度,于2009年4月和5月、2010年5月和6月、2012年2月、2015年1月和2月对大亚湾海域进行海水采样监测。结果表明,大亚湾海域不同功能区无机氮 (DIN) 和活性磷酸盐 (PO4-P) 浓度总体上为先增后降的趋势,DIN和PO4-P的时空分布受陆源污染、海产养殖等的影响,浓度呈近海岸向远海岸递减的趋势。潜在富营养化评价表明,大亚湾海域整体上经历了由贫营养转为中度营养再转为贫营养的过程,其中一类功能区长年处于贫营养状态。总体上大亚湾平均氮磷比 (N/P) 接近或小于Redfield比值。

English Abstract

  • 大亚湾地处广东省惠州市南部,是我国华南地区重要的渔业资源区[12],其海洋资源丰富、产业基础雄厚。20世纪80年代以来,随着大亚湾区工业企业的发展以及沿岸水产养殖业的影响,大亚湾海域营养盐浓度也发生了变化[35]。彭云辉等[6]的研究表明,1985—1999年大亚湾海域无机氮 (DIN) 浓度呈逐年增加趋势,磷酸盐 (PO4-P) 浓度则呈逐年下降趋势。丘耀文等[7]的研究表明,1991年以来,大亚湾海域水体中PO4-P浓度呈现下降趋势,DIN浓度呈上升趋势,大部分海域为贫营养,海产养殖区为中营养,氮磷比 (N/P) 的平均值为21.69±19.38。王友绍等[8]、李纯厚等[9]的研究表明大亚湾海域处于中营养状态,N/P已超过50/1,营养盐限制因子由之前的氮 (N) 限制转变为磷 (P) 限制。

    现有研究主要是针对2008年以前大亚湾海域营养盐的长期研究[612],近年来国内的相关研究报道多集中于浮游动植物与营养盐的响应[1316]、叶绿素[1718]、营养盐季节变化特征[3,1920]等,缺乏针对2008年以来N、P营养盐含量变化及时空分布的长期调查研究数据。本文主要以2009—2015年间7次监测数据为依据,对大亚湾海域的N、P营养盐时空分布情况进行分析,以期为大亚湾海域水质环境监管及富营养化评价管理提供技术支撑。

    • 本次研究数据包括2009年4月和5月、2010年5月和6月、2012年2月、2015年1月和2月在大亚湾海域共计布设的56个监测站位的调查数据。具体站位信息见图1

      图  1  大亚湾监测站位图

      Figure 1.  Monitoring stations in Daya Bay

    • 用1.5 L玻璃采水器采集各个站位水样,分涨落潮、表底层进行采样,低温保存后进行检测分析。DIN和PO4-P按《海洋监测规范》(GB 17378—2007) 中分析方法进行检测。DIN为硝酸盐 (NO3-N)、亚硝酸盐 (NO2-N) 以及氨氮 (NH4-N) 的浓度之和。PO4-P分析方法采用磷钼蓝分光光度法。

    • 本文根据《惠州大亚湾开发区管委会办公室关于印发大亚湾区海洋环境保护三年行动计划 (2017—2019年)》中大亚湾近岸海域环境功能区划将各站位按不同功能区进行统计,站位划分情况见表1

      功能区
      Functional area
      一类功能区
      Functional areas of Class I
      二类标准功能区
      Functional areas of Class II
      三类功能区
      Functional areas of Class III
      站位 Station 7、8、12、21、22、25、27、36、37、38、39、48、50、51、52 2、3、4、9、13、15、16、17、18、19、20、23、24、28、31、32、33、34、35、43、44、45、46、47、49、53、56 1、5、6、10、11、14、26、29、30、40、41、42、54、55

      表 1  各站位所属功能区域

      Table 1.  Functional area of each station

      监测数据采用Excel 2010进行统计分析,平面分布图采用Surfer 16进行绘制。采用潜在性富营养化法[2123]进行评价,具体的划分原则见表2

      级别
      Grade
      营养级
      Trophic level
      溶解无机氮
      DIN/mg·L−1
      磷酸盐
      PO4-P/mg·L−1
      氮磷比
      N/P
      贫营养 <0.2 <0.030 8~30
      中度营养 0.2~0.3 0.030~0.045 8~30
      富营养 >0.3 >0.045 8~30
      ⅣP 磷限制中度营养 0.2~0.3 >30
      ⅤP 磷中等限制潜在性富营养 >0.3 30~60
      ⅥP 磷限制潜在性富营养 >0.3 >60
      ⅣN 氮限制中度营养 0.030~0.045 <8
      ⅤN 氮中等限制潜在性富营养 >0.045 4~8
      ⅥN 氮限制潜在性富营养 >0.045 <4

      表 2  富营养化划分原则

      Table 2.  Classification of trophic level

    • 调查期间海水中营养盐监测情况见表3,其中均值为同一年度各功能区采样点位表底层的N、P浓度均值。

      年份
      Year
      所属功能区
      Functional area
      监测值
      Monitoring data
      监测项目 Monitoring indicator/(mg·L−1)
      溶解无机氮 DIN磷酸盐 PO4-P
      2009 一类功能区 范围 0.010~0.070 未检出~0.018
      均值 0.036 0.0063
      二类功能区 范围 0.020~0.130 未检出~0.013
      均值 0.070 0.0030
      三类功能区 范围 0.010~0.170 0.003~0.028
      均值 0.060 0.0090
      2010 一类功能区 范围 0.035~0.159 未检出~0.012
      均值 0.070 0.0088
      二类功能区 范围 0.029~0.288 0.008~0.023
      均值 0.096 0.0103
      三类功能区 范围 0.037~0.349 0.008~0.022
      均值 0.097 0.0115
      2012 一类功能区 范围 0.022~0.278 未检出~0.027
      均值 0.175 0.0160
      二类功能区 范围 0.033~0.539 未检出~0.031
      均值 0.319 0.0154
      三类功能区 范围 0.043~0.656 0.004~0.037
      均值 0.345 0.0166
      2015 一类功能区 范围 0.008~0.185 0.003~0.019
      均值 0.083 0.0100
      二类功能区 范围 0.013~0.262 未检出~0.037
      均值 0.097 0.0100
      三类功能区 范围 0.037~0.856 0.005~0.073
      均值 0.246 0.0221

      表 3  海水中营养盐监测数据汇总

      Table 3.  Summary of monitoring data of nutrients in seawater

      调查期间,2009年一、二、三类功能区DIN质量浓度最大值为0.070、0.130、0.170 mg·L−1,均未出现超标现象;2010年一、二、三类功能区DIN质量浓度最大值为0.159、0.288、0.349 mg·L−1;2012年一、二、三类功能区DIN质量浓度最大值为0.278、0.539、0.656 mg·L−1,各类功能区均存在超过《海水水质标准》中DIN限值 (一类:≤0.20 mg·L−1;二类:≤0.30 mg·L−1;三类:≤0.40 mg·L−1) 的现象;2015年一、二、三类功能区ρ(DIN) 最大值为0.185、0.262、0.856 mg·L−1,其中三类功能区存在超标现象。

      2009年一、二、三类功能区PO4-P质量浓度最大值为0.018、0.013、0.028 mg·L−1,其中一类功能区存在超过《海水水质标准》中PO4-P限值 (一类:≤0.015) 的现象;2010年一、二、三类功能区ρ(PO4-P) 最大值为0.012、0.023、0.022 mg·L−1,均未出现超标现象;2012年一、二、三类功能区PO4-P质量浓度最大值为0.027、0.031、0.037 mg·L−1,各类功能区均存在超过《海水水质标准》中PO4-P限值 (一类:≤0.015 mg·L−1;二、三类:≤0.030 mg·L−1) 的现象;2015年一、二、三类功能区PO4-P质量浓度最大值为0.019、0.037、0.073 mg·L−1,各类功能区均存在超标现象。

      根据表2中各功能区DIN、PO4-P 均值作出其变化趋势见图2,图中横线为各功能区标准限值。大亚湾海域各类功能区海水中DIN呈现先增加后下降的趋势,且一、二、三类功能区DIN质量浓度值均在2012年时达到最大值0.175、0.319、0.345 mg·L−1(图2)。二类功能区DIN均值在2012时超过《海水水质标准》中二类水质标准限值。

      图  2  大亚湾海域DIN和PO4-P变化趋势

      Figure 2.  Trends of DIN and PO4-P in Daya Bay

      一、二类功能区海水中PO4-P呈现先增加后下降的趋势,其均值在2012年时达到最大值0.016 0、0.015 4 mg·L−1,且一类功能区PO4-P浓度均值超过《海水水质标准》中一类水质标准限值;三类功能区PO4-P质量浓度在2015年时达到最大值0.022 1 mg·L−1。整体来看,大亚湾海域PO4-P浓度呈现先增加后下降的趋势。

    • 根据同一站位表底层DIN、PO4-P均值做出其平面分布情况见图3图4。监测期间DIN和PO4-P高值区主要出现在澳头一带的近岸海域。整体来看,DIN和PO4-P在平面分布上基本一致,均呈现从近海岸向远海岸逐渐降低的趋势,梯度分布较明显。

      图  3  溶解无机氮平面分布图 (单位:mg·L−1)

      Figure 3.  Distribution of DIN in Daya Bay

      图  4  大亚湾磷酸盐平面分布图 (单位:mg·L−1)

      Figure 4.  Distribution of PO4-P in Daya Bay

    • 根据各功能区N、P营养盐监测均值对大亚湾海域水质进行潜在富营养化程度评价,N/P及潜在富营养化程度评价结果见表4。从评价结果来看,2009年、2010年各功能区均为贫营养状态,2012年除一类功能区为贫营养状态外,二、三类功能区均为富营养状态,2015年一、二类功能区均为贫营养状态,三类功能区为中度营养状态。从2009—2015年的均值来看,大亚湾海域整体经历了由贫营养转为中度营养再转为贫营养的过程。

      年份
      Year
      所属功能区
      Functional area
      氮磷比
      N/P
      营养级
      Trophic level
      年份
      Year
      所属功能区
      Functional area
      氮磷比
      N/P
      营养级
      Trophic level
      2009 一类功能区 5.7 2012 一类功能区 10.9
      二类功能区 23.3 二类功能区 20.7
      三类功能区 6.7 三类功能区 20.7
      平均值 12.7 平均值 17.4
      2010 一类功能区 8.0 2015 一类功能区 8.3
      二类功能区 9.3 二类功能区 9.7
      三类功能区 8.4 三类功能区 11.1
      平均值 8.6 平均值 9.7

      表 4  大亚湾海域潜在富营养化评价结果

      Table 4.  Results of potential eutrophication assessmention in Daya Bay

      根据Redfield 等[24]提出的N、P比值法,当海水中N/P值小于16时,即认为浮游植物生长表现为氮限制,当N/P 值大于16时,即浮游植物生长表现为P限制[25]。除2009年二类功能区、2012年二类、三类功能区N/P均值稍大于16外,其余均小于16 (表4)。整体来看,调查期间除2012年外大亚湾海域的N/P均值均小于16。

    • N、P营养盐是海水中浮游植物生长的关键物质基础[2629],其含量的增加对海水富营养化有着决定性作用[3032]。近些年由于入海营养盐不断增加,我国近岸海域尤其是河口、海湾出现了不同比较严重的富营养化现象,而河口、海湾富营养化程度加重的根源主要在于流入海湾的河流携带了大量人类活动产生的营养盐物质[33]。本次调查期间,从空间上来看,DIN和PO4-P呈现从近海岸向远海岸逐渐降低的趋势,含量分布高值区主要集中在大亚湾西北部的澳头海域。澳头海域是大亚湾主要的网箱养殖区,网箱养殖对水环境的影响主要是人工投饵过程中大量营养物质直接进入水体[34-35],从而导致该海域水体中N、P含量升高并出现富营养化趋势[36]。何玉新等[37]认为大亚湾大鹏澳海域的DIN主要来源于海产养殖区以及地表径流,PO4-P则来源于海产养殖区。同时有研究表明,陆源输入是海湾非自生N、P的主要来源,河口区域通常N、P含量较高[19,38]。孙丕喜等[39]指出胶州湾海域无机氮的含量分布受到沿岸众多河流排污及生活污水排放的影响。施玉珍等[23]指出湛江湾海域营养盐主要受陆源排放的污水等影响。澳头海域为大亚湾区的主要入海河流中淡澳河入海口,根据《惠州大亚湾开发区管委会办公室关于印发大亚湾区海洋环境保护三年行动计划 (2017—2019年)》,入海河流的监测数据中淡澳河对氨氮 (NH3-N) 的贡献率达到84.3%,对于总磷 (TP) 的贡献率则达到97.5%,大量工业废水和生活污水的排放直接导致了近岸海域N、P营养盐含量的升高。本文中DIN和PO4-P整体上均呈现为由近海岸向远海岸逐渐下降的趋势,这与姜犁明等[20]对大亚湾的水质调查结果一致,表明人类活动影响着N、P营养盐的浓度分布[37,40]。综合分析,陆源输入、海产养殖等因素对大亚湾海域N、P营养盐的分布有着较大的影响,导致近岸海域营养盐含量较高。

      从时间上看,DIN和PO4-P浓度整体上均呈现先增加后下降的趋势。21世纪初,大亚湾沿岸工业企业大规模增加[5,41],同时网箱养殖规模的增加也导致养殖水体的自身污染等[8,41-42],使得大亚湾海区营养盐浓度呈逐年增加的趋势并出现富营养化[43]。近年来,为满足临港工业和港口发展,近岸海产养殖正逐步退出附近海域,同时沿海城镇污水收集管网也在不断完善,湾区海洋环境保护行动计划也在持续推进,陆源排入近岸海域的N、P也随之减少。而且由于大亚湾海水的交换机制[44]以及浮游植物等对N、P的消耗[20],虽然部分站位DIN和PO4-P含量在2012年、2015年均存在超标现象,但与2012年相比,2015年时DIN和PO4-P的平均浓度整体上均有所减少,近岸海域水质状况总体有所改善。

      历年监测数据中,除2012年二类、三类功能区营养化程度为富营养和2015年三类功能区为中度营养外,其余均为贫营养。整体上大亚湾海域大部分区域为贫营养状态,这与彭云辉等[6]、吴静等[45]的结论一致。主要原因可能是由于一类功能区远离人类活动频繁的区域,N、P含量相对较低,而二类、三类功能区由于受到沿岸废水排放等因素的影响,N、P含量均高于一类功能区,且该区域富营养化相对较高。以往研究认[5,8-9],大亚湾海域的N/P值在50∶1以上,远大于浮游植物正常生产所需的量。本文的调查数据与上述研究不同,而与何桐等[46]针对大亚湾春季营养盐结构的研究较一致,表明大亚湾海域在调查期间的营养盐结构与之前相比可能发生了变化。陆源污染、海产养殖等是大亚湾海水中N、P的重要来源,而大亚湾周边地区环境保护力度的加强以及各类环保设施投入的增加使得陆源N、P排放得到一定程度的遏制,这可能是导致大亚湾海域营养盐结构变化的主要原因。

    • 2009—2015年,大亚湾海域DIN和PO4-P的浓度从时间上呈先增后降的趋势。从平面分布上均呈现由近岸向远岸逐渐递减的趋势,梯度分布较明显。潜在富营养化评价表明,大亚湾海域整体上经历了由贫营养转为中度营养再转为贫营养的过程。从营养结构看,大亚湾海域N/P均值接近或小于Redfield值,N、P营养盐结构可能发生了变化。二、三类功能区由于陆源输入、海产养殖等人为活动导致N、P营养盐浓度及富营养化程度稍高于一类功能区。

参考文献 (46)

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