岱山赤潮监控区位于岱山县大长途山岛东南面, 自然环境优良, 类似于半封闭式的海湾。该水域营养盐种类丰富, 饲料生物基础雄厚, 是当地重要的水产养殖区, 也是赤潮重发区。根据国家海洋局要求, 岱山海洋环境监测站自2002年开始展开赤潮监测工作。
近几年由于岱山县海洋经济的快速发展, 监控区周边各种水产养殖区规模不断扩大, 丰富的近海和滩涂养殖资源不断开发, 鱼、虾、贝、藻立体式海水养殖蓬勃发展, 对监控区的水体环境造成巨大威胁, 导致赤潮发生频繁。据统计, 2007年～2009年该海域已发生两起大规模的赤潮[1～2]。因此, 对岱山赤潮监控区的无机氮, 无机磷等营养盐的研究显得尤为重要。本文根据2007年至2009年的赤潮多发期 (4～10月) 岱山赤潮监控区水质监测资料, 对N、P营养盐污染现状、变化特征以及潜在性富营养化程度进行了分析与研究。
1 材料与方法
1.1 站位布设
岱山赤潮监控区共布设8个监测站位点, 其中包括内部 (S1, S2, S3, S4) 、中部 (S5, S6) 和外部 (S7, S8) 三个部分。具体站位布设见图1。
1.2 监测频率和项目
监测时间段为2007～2009年4～10月, 每月两次。分析项目包括化学需氧量 (CODMn) 、溶解氧 (DO) 、无机氮 (DIN) , (以NO2-N、NO3-N、NH4-N之和计) 、无机磷 (DIP) , (以PO4-P计) 、叶绿素a、水温、盐度、pH等。所有样品采集、预处理和分析项目均严格按照《海洋监测规范》 (GB17378-2007) 的规定操作, 直至实验室分析。
2 结果与讨论
2.1 营养盐污染现状
表1列出了岱山赤潮监控区2007年至2009年DIN、DIP的年均值。数据显示三年来监控区DIN含量总体呈上升趋势, 而DIP则略有下降。根据齐雨藻等[3]提出的海水富营养化标准:DIN为 (0.20～0.30mg/L) , DIP为 (0.02mg/L) , 三年来DIN年均含量是富营养化标准上限的1.5～1.7倍;DIP年均含量是富营养化标准上限的1.3～1.5倍;仅4.8%符合《海水水质标准》 (GB3097-1997) 的二类水质标准;85.7%超三类水质标准。综合表明岱山赤潮监控区水体处于严重的富营养化状态, DIN是富营养化的主要驱动因子。
2.2 营养盐时间变化特征
由表2可知, 岱山赤潮监控区2007年至2009年4～10月DIN和DIP含量存在明显的时间变化特征。春季受温度和光照条件的限制, 海水中的浮游植物未开始迅速增长, 使得营养盐含量相对较高;进入夏季, 适逢海水中浮游植物的生物活动量达到一年中最旺盛时期, 开始大量消耗营养盐, 故三年来DIN、DIP含量均在8月份降至最低;到了9月由于径流输入, 营养盐含量有所回升, 特别是2009年9月DIN含量 (0.648mg/L) 达到三年来的峰值。综合分析近三年岱山赤潮监控区DIN与DIP含量呈春季高, 夏季低, 至9月份开始有所回升的变化趋势。
2.3 营养盐空间分布特征
根据表3所给的监控区各站位营养盐的平均含量可知, 三年来8个站位的营养盐含量分布有着相似的空间变化:呈监控区内部向外部递减的变化趋势。DIN和DIP的最高值均出现在S1站点, 其次是S3、S2、S4站点。究其原因主要是S1站点靠近养殖区, 该区域内投放的大量高营养饲料使得N、P等营养物质在海水中的富集程度较高, 不易降解。相比内部的4个站点, 中部和外部站点含量相对较低, 最低值出现在S8站点, 这和外部水域良好的水体交换能力有关。总体看来, 岱山赤潮监控区的营养盐含量受当地养殖区的影响较大, 呈高N低P特征。
2.4 营养盐结构特征
表4显示了三年来监控区无机氮类营养盐的年均含量。由此可见, 在赤潮多发期监控区无机氮类营养盐存在明显的结构比例, 结合三年年均百分比, NO2-N占DIN的1.1 5%, N O3-N占DIN的94.79%, N H4-N占DIN的4.07%。这表明NO3-N是无机氮的主要存在形式, 且该海域无机氮处于热力学平衡状态[4]。
3 潜在性富营养化程度评价
按照Redfield等[5]的研究理论, 海水中的浮游植物一般以16∶1的比例对营养盐进行吸收。必然有一部分氮 (对磷限制水体) 或磷 (对氮限制水体) 相对过剩[6]。这些过剩的营养盐无法被浮游植物吸收因而并未对海水的富营养化做出实质性的贡献。结合岱山赤潮监控区的实际情况:DIN含量高, 而DIP相对较低, 因此采用郭卫东等[7]提出的用N、P作为参数的富营养化评价模式 (表5) , 对研究区域进行评价。
评价结果表明, 在赤潮多发期 (4～10月) , 受当地庞大的水产养殖以及陆源污染物排放的影响, 岱山赤潮监控区8个站位三年来营养等级介于中度营养与富营养之间 (Ⅱ～Ⅲ) , 并逐渐趋于富营养等级 (Ⅲ) 。
4 结语
(1) 2007年至2009年, 岱山赤潮监控区DIN含量总体呈上升趋势, 而DIP则略有下降。三年来, 仅4.8%符合《海水水质标准》 (GB3097-1997) 的二类水质标准, 85.7%超三类水质标准。水体处于严重的富营养化状态, DIN是富营养化的主要驱动因子。
(2) 受海洋浮游植物生长繁殖规律以及陆源污染物排放的影响, 监控区营养盐含量呈明显的时间变化规律, 即春季高, 夏季低, 特别是在8月份达到最低值, 至9月有所回升。
(3) 岱山赤潮监控区营养盐含量依次由内部 (S1, S2, S3, S4) 向中部 (S5, S6) 至外部 (S7, S8) 递减, 最高值均出现在S1站点, 原因是该站点靠近养殖区;S6站点相对远离养殖区, 水体交换能力较好, 其营养盐含量最低。
(4) 三年来, 岱山赤潮监控区处于热力学平衡状态, NO3-N占DIN的94.79%, 是岱山海域无机氮的主要存在形式。
(5) 潜在性富营养化评价结果表明, 2007年至2009年的在赤潮多发期 (4～10月) 监控区的营养水平等级介于中度营养与富营养之间 (Ⅱ～Ⅲ) , 并逐渐趋于富营养等级 (Ⅲ) 。
摘要：根据2007年至2009年4～10月岱山赤潮监控区水质监测资料, 对N、P营养盐的污染现状、变化规律、结构特征进行分析, 并进行潜在性富营养化程度评价。结果表明, 监控区水体处于严重的富营养化状态, 无机氮 (DIN) 是富营养化的主要驱动因子;受海洋浮游植物生长繁殖规律以及陆源污染物排放的影响, 监控区营养盐含量呈明显的时间变化特征:即春季高, 夏季低 (8月最低) , 至9月有所回升;在8个监测站位中, S1站点营养盐含量最高, S8站点最低。赤潮监控区DIN处于热力学平衡状态, NO3-N占DIN的94.79%, 是岱山赤潮监控区无机氮的主要存在形式。潜在性富营养化评价结果显示:监控区的营养水平等级介于中度营养与富营养之间 (Ⅱ～Ⅲ) , 并逐渐趋于富营养等级 (Ⅲ) 。
关键词：岱山赤潮监控区,营养盐,变化特征,潜在性富营养化
参考文献
[1] 舟山市海洋与渔业局.2007年舟山市海洋环境公报[M].舟山:舟山市海洋与渔业局.
[2] 舟山市海洋与渔业局.2008年舟山市海洋环境公报[M].舟山:舟山市海洋与渔业局.
[3] 齐雨藻, 邹景忠, 梁松, 等.中国沿海的赤潮-深圳湾富营养化与赤潮研究[J].暨南大学学报, 1989, 赤潮专刊:10～20.
[4] 石海明, 尹翠玲, 张秋丰, 等.近年来渤海湾赤潮监控区营养盐变化及其结构特征分析[J].海洋环境科学, 2010, 4, 29, 4.
[5] REDFIELDAC, KETCHUMBH, RICHARDSF.Theinfluenceofor-ganismsonthecompositionofseawater[A].HiHMN.Thesea[C].NewYork:JohnWiley, 1963.2:26～27
[6] 吴斌斌, 高全贺, 李衍森.珠海近岸水体营养盐污染状况及潜在性富营养化程度评价[J].科技资讯, 2010 (4) .
[7] 郭卫东, 章小明, 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.