條子泥圍墾海域氮磷分布及富營養(yǎng)化評價

黎慧　萬夕和　王李寶等

摘要： 條子泥圍墾工程對增加江蘇耕地面積和促進經(jīng)濟發(fā)展具有重要意義，同時會對附近海域水質(zhì)環(huán)境造成一定影響，2011年11月對條子泥海域29個調(diào)查站位的大潮、小潮的漲潮、落潮4次采樣樣品進行海水理化因子的檢測，分析討論條子泥近岸海域營養(yǎng)鹽含量的時空變化、富營養(yǎng)化水平和營養(yǎng)級類型。結(jié)果顯示：條子泥無機氮含量較高，50%以上站位超過二類海水水質(zhì)標準，而無機磷的含量較低，氮磷比顯示無機磷可能成為海域浮游植物生長的限制因子，海域營養(yǎng)級評價結(jié)果顯示條子泥海域處于磷限制潛在性營養(yǎng)狀態(tài)。

關(guān)鍵詞： 條子泥；無機氮；無機磷；富營養(yǎng)化；狀態(tài)指數(shù) ；劃分原則；海洋環(huán)境；污染防治

中圖分類號： X834 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2015）08-0370-04

江蘇省海岸線長約954 km，沿海地區(qū)蘊育了大量灘涂，是我國沿海灘涂資源最豐富的省份之一 [1]，其沿海的輻射沙脊群形成獨特的灘槽——沙洲系統(tǒng)，水沙動力環(huán)境極復(fù)雜。輻射沙脊群中最靠近陸岸的大型沙洲——條子泥，位于海陸交互地帶，動力過程復(fù)雜，地貌變化活躍，生態(tài)環(huán)境獨特 [2-4]。2010年條子泥圍墾工程為東臺百萬畝灘涂圍墾首期啟動項目，該項目位于江蘇省東臺市弶東墾區(qū)和梁南墾區(qū)以東的條子泥核心區(qū)灘涂，圍墾范圍北至西洋，東至東大港，南至條魚港，西界為東臺沿海中南部墾區(qū)外堤線；圍墾總面積2 229萬hm2，主要用于水產(chǎn)養(yǎng)殖 [5]。

條子泥圍墾工程對于增加江蘇耕地面積和促進經(jīng)濟發(fā)展具有重要意義，但水產(chǎn)養(yǎng)殖會增加水體及底質(zhì)中的氮、磷含量，改變原有的水化學(xué)平衡，從而對水環(huán)境產(chǎn)生影響；另外，在水動力的作用下，這種影響還可能擴大到鄰近水域生態(tài)系統(tǒng)，使生態(tài)系統(tǒng)失衡 [6]。近年來，關(guān)于條子泥附近海域的水文動力及地質(zhì)地貌等方面都有相關(guān)研究報道，但氮、磷分布特點及富營養(yǎng)化狀況少有資料。本研究的目的是在對條子泥海域海水環(huán)境因子調(diào)查的基礎(chǔ)上，分析海水中氮磷營養(yǎng)鹽的空間分布情況，對富營養(yǎng)化程度進行評價。本研究結(jié)果對條子泥海域資源的合理開發(fā)具有指導(dǎo)意義，為其海洋環(huán)境的污染防治提供科學(xué)依據(jù)。

1 調(diào)查與方法

1 1 站位設(shè)置及調(diào)查時間

本研究根據(jù)條子泥海域的地理位置及海洋環(huán)境資料 [2，5]設(shè)置了29個調(diào)查站位，調(diào)查時間為2011年11月，其具體站位分布情況見圖1。

1 2 樣品采集

本研究共進行大潮、小潮的漲潮、落潮4次采樣。由于條子泥海域水深普遍較淺，在采樣中僅采集表層水樣，現(xiàn)場所采集的水樣帶回實驗室后，先經(jīng)0 45 μm混合纖維素膜過濾，再置于聚乙烯瓶中冷凍保存并進行水質(zhì)分析。

1 3 樣品分析方法

所取水樣中硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮、氨態(tài)氮及磷酸鹽經(jīng) LACHAT 8500流動注射分析儀進行測定；化學(xué)耗氧量（COD）的測定采用堿性高錳酸鉀法；總?cè)芙鉄o機氮（DIN）含量為硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮及氨態(tài)氮含量之和。

1 4 數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計

采用Surfer 8 0軟件對營養(yǎng)鹽空間分布作等值線圖。采用SPSS 18 0 軟件中單因子方差分析和多重比較分析水質(zhì)指標在不同潮水之間的差異，以0 05、0 01作為差異顯著、極顯著水平。

2 結(jié)果與分析

2 1 條子泥圍墾海域無機氮的空間分布特征

條子泥圍墾海域的無機氮含量較高，其中大潮漲潮含量為0 09～0 63 mg/L，其中62%的站位達到二類海水標準；大潮落潮含量為0 03～3 63 mg/L，其中48%的站位達到二類海水標準；小潮漲潮含量為0 04～3 80 mg/L，其中41%的站位達到二類海水標準；小潮落潮含量為0 01～2 18 mg/L，其中52%的站位達到二類海水標準，其平面分布如圖2所示。

由圖2-A可知，調(diào)查期間大潮漲潮時，水體中無機氮高含量分布區(qū)主要集中在站位23號站附近。23號站位靠近川水港閘，工程廢水和內(nèi)河流水可能是導(dǎo)致該站位無機氮含量偏高的主要原因。調(diào)查海域大潮落潮時，無機氮含量整體分布與大潮漲潮相近，高緯度站位的無機氮含量高于低緯度地區(qū)的站位。

由圖2-C可知，調(diào)查期間小潮漲潮時，水體中無機氮高含量分布區(qū)主要集中在16號站位附近，靠近方塘河閘。工程廢水和內(nèi)河流水可能是導(dǎo)致該站位無機氮濃度偏高的原因。調(diào)查海域水體無機氮含量整體分布規(guī)律是距離海岸線較近站

位的無機氮含量高于距離海岸線較遠站位。調(diào)查海域小潮落潮時，無機氮高含量分布區(qū)與小潮漲潮時略有不同，主要集中在3號站位附近。

2 2 條子泥圍墾海域無機氮的空間分布特征

在本次調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，磷酸鹽含量極低。4次采樣中，絕大多數(shù)站位磷酸鹽含量低于檢出限（0 9 μg/L）。可能是由于海洋浮游植物經(jīng)過夏季的迅速生長和繁殖，大量營養(yǎng)鹽被消耗；而磷酸鹽未從陸地徑流中得到充分補充，導(dǎo)致磷酸鹽含量大幅下降。

2 3 氮、磷營養(yǎng)鹽在不同潮水之間的差異分析

為了比較4次不同潮水之間氮、磷含量的差異，采用SPSS 18 0對硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮、氨態(tài)氮及磷酸鹽含量進行統(tǒng)計分析，結(jié)果見表1。其中，不同潮水間的氨態(tài)氮含量的F值為8 455，所對應(yīng)的P值=0 000，具有極顯著的統(tǒng)計學(xué)意義，說明不同潮水間的氨態(tài)氮含量差異極顯著。不同潮水間的亞硝態(tài)氮、硝態(tài)氮、活性磷酸鹽含量的F值分別為2 408、0635、8 455、0 684，所對應(yīng)的P值分別為0 071、0 594、0563，均大于0 05，不具有統(tǒng)計學(xué)意義，說明不同潮水的亞硝態(tài)氮、硝態(tài)氮、無機氮、活性磷酸鹽含量差異不顯著。

2 4 條子泥圍墾海域富營養(yǎng)化評價

近海富營養(yǎng)化主要是由于營養(yǎng)鹽類及耗氧有機物的輸入量及輸出量動態(tài)平衡失調(diào)而引起的。隨著有機物質(zhì)和營養(yǎng)鹽的不斷輸入，其含量超過生態(tài)系統(tǒng)的自凈能力時，就會出現(xiàn)富營養(yǎng)化。一般認為，造成海域富營養(yǎng)化的主要物質(zhì)為氮和磷。當(dāng)營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)（E）>1時，海水處于富營養(yǎng)化狀態(tài)。本研究選用E進行評價，計算公式如下 [7]：endprint

[ （W2。26ZQ0] E= COD ×DIP×DIN×106 4 500 。

其中：化學(xué)需氧量（COD）、無機氮（DIN）及無機磷（DIP）的含量單位都是mg/L。當(dāng)E≥1 時，水體處于富營養(yǎng)狀態(tài)，且E值越高，富營養(yǎng)化程度越嚴重。

由于條子泥海域無機磷含量整體較低，因此該海域富營養(yǎng)化指數(shù)E也普遍較低。在大潮漲潮、落潮和小潮漲潮、落潮4次采樣中，都分別有1個站位的E超過1，其余站位均小于1，這些站位主要分布在方塘河閘及北凌新閘附近（圖3）。

盡管本次調(diào)查中絕大多數(shù)站位并沒有處于富營養(yǎng)化狀態(tài)，但根據(jù)調(diào)查結(jié)果可知，條子泥海域的無機氮含量相對較高，即其中的氮含量相對過剩，具有一種潛在性。因此，為了更加準確地評價條子泥海域的富營養(yǎng)化狀態(tài)，采用郭衛(wèi)東等提出的基于氮磷比的一種新的富營養(yǎng)化分級標準及相應(yīng)的評價模式 [8]進一步評價營養(yǎng)級類型，其營養(yǎng)級劃分原則見表2。當(dāng)?shù)妆却笥?0時，劃為磷限制海區(qū)；當(dāng)?shù)妆刃∮?時，劃為氮限制海區(qū)。根據(jù)營養(yǎng)級劃分原則，可見條子泥海域的氮磷比大于30，即條子泥海域?qū)儆诹紫拗坪Ｓ颉?/p>

3 結(jié)論

本研究結(jié)果顯示，條子泥近岸海域的無機氮含量都處于較高水平，大部分超過了富營養(yǎng)化標準的上限（DIN為 0 3 mg/L），最高值達到了富營養(yǎng)化標準上限的12 7倍，說明DIN 是條子泥近岸海域的主要環(huán)境污染物之一。磷含量相對較低，可能是由于浮游植物經(jīng)過夏季生長和繁殖的旺盛時期，消耗掉大量營養(yǎng)鹽。近幾十年來，化肥使用中氮肥過量，而磷肥與鉀肥不足，地表徑流把未被利用的過量氮肥匯入河水，導(dǎo)致氮鹽從河流徑流得到較多的補充；而磷酸鹽從河流徑流中的補充有限，從而出現(xiàn)氮磷比較高。這種情況在遼東灣、萊州灣和渤海灣等海區(qū)也比較常見 [9-11]。

浮游植物對氮和磷的吸收是按照16 ∶ 1的恒定比例進行的 [12]。因此，當(dāng)海水中的氮磷比不符合這一比例時，會使某個要素（氮或磷）成為浮游植物生長的限制因子，而另外的一個要素（磷或氮）則相對過剩。過剩的營養(yǎng)鹽會提高海區(qū)的營養(yǎng)化水平，且不能全部被浮游植物所利用，因此被看作具有一種潛在性。當(dāng)水體在得到適量的磷（對磷限制水體而言）或氮（對氮限制水體而言）的補充時，使氮磷比接近Redfield 值（16 ∶ 1），其對富營養(yǎng)化的貢獻才能真正體現(xiàn)出來，這種現(xiàn)象被稱為潛在性富營養(yǎng)化 [8]。條子泥圍墾海域恰恰是處于磷限制潛在性富營養(yǎng)化的狀態(tài)。如果得到磷的補充，會大大加強富營養(yǎng)化水平。條子泥海域現(xiàn)有的灘涂植物如互花米草、蘆葦、堿蓬等對氮、磷營養(yǎng)鹽具有顯著的截留效果，但在圍墾后將失去作用 [13]。此外，條子泥圍墾后，水產(chǎn)養(yǎng)殖會給海水中帶進新的氮、磷污染。因此，在后續(xù)的圍墾養(yǎng)殖過程中要注意營養(yǎng)鹽的排放，特別是無機磷的排放，才能有效控制條子泥海域富營養(yǎng)化，避免對海洋生態(tài)系統(tǒng)的破壞。

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