海南省三亚市亚龙湾珊瑚礁区水体环境特征研究*

郑洋，倪建宇，林钟扬，章伟艳，李元超

(1.国家海洋局第二海洋研究所 杭州 310012； 2.浙江省地质调查院 杭州 311203;3.海南省海洋与渔业科学院 海口 570125)



海南省三亚市亚龙湾珊瑚礁区水体环境特征研究*

郑洋1，倪建宇1，林钟扬2，章伟艳1，李元超3

(1.国家海洋局第二海洋研究所 杭州 310012； 2.浙江省地质调查院 杭州 311203;3.海南省海洋与渔业科学院 海口 570125)

根据2011-2014年亚龙湾水体中营养元素的调查资料，分析了亚龙湾水体营养元素的分布和变化特征，探讨了亚龙湾水体环境的变化趋势。结果表明，历年来，亚龙湾水体中无机氮的含量在0.76～40.6 μmol/L之间变化；磷酸盐的含量为低于检测限至0.13 μmol/L之间变化，且有逐年降低的趋势；硅酸盐的含量在0.78～8.86 μmol/L之间变化，且总体上含量稳定，无明显的年际变化；总氮的含量在0.98～49.6 μmol/L之间，而总磷的含量在0.11～0.43 μmol/L之间变化，并有逐年升高的特点。由于浮游植物也可以利用有机氮和磷来进行初级生产，因此，水体中有机质的污染应引起重视。同时，依据海水水质标准，亚龙湾水体符合国家一类海水水质标准，水质较好，可满足珊瑚礁的生长要求。

亚龙湾；营养盐；水体环境；珊瑚礁

珊瑚礁作为热带亚热带海区特有的生物群落，由于受全球气候变化以及人类活动的影响，全球珊瑚礁生态体系目前处于急剧衰退的境况，而导致其衰退的原因，除了全球气候变暖，化石燃料燃烧释放的二氧化碳导致的海洋酸化外，人类活动的增加对珊瑚礁的影响也不容忽视，这其中人类活动导致的近岸水体的富营养化对珊瑚礁生态系统的影响日趋严重，使得珊瑚礁生态发生改变，伴生的藻类旺发而使珊瑚礁退化和衰亡[1-2]。

海南省三亚市是我国近岸海域珊瑚礁的主要分布区之一，位于三亚市东南的亚龙湾为一半月形海湾，湾内分布有大量的珊瑚礁，每年吸引着大量的游客。近年来，由于三亚市经济的迅速发展，人为活动的加剧，特别是旅游业的迅猛发展，生活污水的排放与日俱增，近海海域生态环境受到了前所未有的压力，亚龙湾的珊瑚礁群也由于人类活动的干扰和海洋污染，逐年退化，因此，了解该海域水体的环境特征，对评估珊瑚礁的现状和恢复具有重要的意义。前人对亚龙湾的水体环境开展了一些工作[3-5]，但缺乏长时间的监测工作，基于此，我们从2011年开始对亚龙湾珊瑚礁区的水体环境开展了现场调查工作，以期为该海区珊瑚礁的保护提供基础资料。

1 样品采集和分析

由于人类活动输入的大量营养物质导致近岸水体富营养化，使得珊瑚礁生态系统的藻类旺发，挤占珊瑚的生长空间并使环境恶化，导致珊瑚礁的退化和死亡，因此，我们重点关注亚龙湾水体的营养状态。自2011年冬季开始至2014年冬季，每年大致在相同的季节，我们对亚龙湾的水体中氮、磷和硅等营养元素开展了系统的现场调查，用于分析的水样采用颠倒式采水器采集，海水样品经0.45 μm醋酸纤维滤膜过滤后分析，2014年的采样站位分析见图1。

图1 2014年11月亚龙湾采样站位分布示意图

海水中硝酸盐、亚硝酸盐、磷酸盐和硅酸盐的测定，依据《海水化学要素调查》(GB/T 12763.4-2007)[6]进行分析；海水中总氮和总磷的测定则采用Valderrama[7]的过硫酸钾氧化法进行，氧化剂由过硫酸钾、硼酸和氢氧化钠组成。分析过程为在装有50 mL海水样品的玻璃瓶中，加入7 mL氧化剂，旋紧瓶盖，混匀后放入医用高压消毒锅内，保持温度在110～120℃，压力为1.2～1.3 kg/cm2下消解30 min；冷却至室温后，将样品定量转移到25 mL比色管中，并依据《海水化学要素调查》在7230G型分光光度计上分别测定水样中的硝酸盐和磷酸盐。采用甘氨酸和甘油磷酸钠按一定比例配成的混合溶液，对该方法的氧化率和分析精度进行检验，经试验，氧化效率可达93%以上，相对标准偏差磷为±8%，氮小于4.5%。

2 结果与讨论

海水中的氮、磷、硅等元素被统称为无机营养盐，是光合作用过程中浮游植物摄取的主要养分和构成植物的重要组成部分，也是植物新陈代谢的重要能源。而珊瑚礁水体的富营养化主要是由大量陆地来源的富含这些营养物质的水体输入造成的，因此水体中上述营养物质的分布特征对评价珊瑚礁的生存环境是十分重要的。

2.1 无机氮的分布

水体中的溶解无机氮主要以硝酸盐、亚硝酸盐和铵盐的形式存在，其中铵盐和亚硝酸盐为有机质氧化分解过程中的中间产物，在氧化环境中可快速地转化为硝酸盐，因此，水体中溶解无机氮主要以硝酸盐的形式存在。分析结果显示：

2011年冬季，水体中无机氮的含量表层为6.46～10.89 μmol/L，平均值为8.04 μmol/L；底层为6.27～15.33 μmol/L，平均值为9.31 μmol/L。尽管表层水体和底层水体无机氮的平均含量相近，但底层水体中无机氮的含量变化范围较大。空间分布上，表层水体的高值出现在野猪岛附近，而底层则出现在近岸，可能和沿岸分布的酒店排污有关。

2012年，水体中无机氮的含量在2.56～4.80 μmol/L之间，平均值为4.14 μmol/L；空间分布上高值主要出现在观光点如浮潜船、野猪岛附近。

2013年水体中的无机氮含量变化范围较大，在1.25～40.6 μmol/L之间，平均值为20.0 μmol/L，也远高于2011年和2012年的含量，但空间分布上与历年的相似，主要位于人类活动较多的地区。

2014年水体中无机氮的含量偏低，其含量在0.76～3.40 μmol/L之间，平均值为2.03 μmol/L，空间分布上，其高值出现在亚龙河口。

依据所有站位测定的平均值来看，亚龙湾监测范围的水体中无机氮的含量自2011以来总体呈下降趋势，水体无机氮的含量除了2013年高于一类海水水质标准的14.3 μmol/L外，其余年份都优于一类海水水质标准，而2013年的异常高值可能和当年观测时期和其他年份的相比较晚以及当年的气候特征有关(图2)。

2.2 磷酸盐

磷酸盐是水体中浮游植物初级生产的限制性营养元素之一，分析结果显示，2011年冬季，亚龙湾水体中磷酸盐的含量表层为0.06～0.13 μmol/L，平均值为0.11 μmol/L；底层为0.06～0.15 μmol/L，平均值为0.11 μmol/L。空间分布上，表层水体的高值主要沿岸分布，而底层水体的高值出现在浮潜船和码头附近。

2012年，水体中磷酸盐的含量在0.00～0.04 μmol/L之间，平均值为0.02 μmol/L，低于2012年一个量级；空间分布上高值主要出现在海湾中部水体，但总体偏低。

2013年12月，水体中磷酸盐的含量在0.00～0.11 μmol/L之间，平均值为0.03 μmol/L；空间分布上，水体中磷酸盐的高值出现在外围水体中。

2014年11月水体中的磷酸盐的含量在0.00～0.02 μmol/L之间，平均值为0.01 μmol/L，空间分布上，高值区出现在码头附近。

依据所有站位测定的平均值来看，亚龙湾监测范围的水体中磷酸盐的含量自2011年以来呈快速下降的趋势，水体中磷酸盐的含量都优于一类海水水质标准的0.48 μmol/L(图3)。

图3 2011-2014年亚龙湾水体中磷酸盐的年度变化

2.3 硅酸盐

分析结果显示，2011年冬季，亚龙湾水体中硅酸盐的含量表层为2.06～8.86 μmol/L，平均值为5.23 μmol/L；底层为0.78～8.86 μmol/L，平均值为5.46 μmol/L。尽管表层和底层水体的平均值之间差异较小，但空间分布上，表层水体的高值出现在海底世界的码头附近，而底层水体高值的范围要广的多。

2012年，水体中硅酸盐的含量在4.39～7.49 μmol/L之间，平均值为5.97 μmol/L，和2011年的相当；空间分布上高值主要出现在海底世界的码头到野猪岛附近。

2013年水体中硅酸盐的含量在3.22～8.86 μmol/L之间，平均值为5.59 μmol/L；空间分布上高值出现在近岸。

2014年水体中硅酸盐的含量在2.93～5.93 μmol/L之间，平均值为3.52 μmol/L，显著低于历年的含量，空间分布上，高值区出现在亚龙河口。

依据所有站位测定的平均值来看，亚龙湾监测范围的水体中硅酸盐的含量在2011—2013年，总体趋于稳定，2014年有所下降，但总体变化不大。由于水体中的硅酸盐主要来自陆源风化，而亚龙湾周边高地为花岗岩，可提供大量的硅酸盐风化产物，因此，亚龙湾水体中的硅酸盐含量较为稳定(图4)。

图4 2011-2014年亚龙湾水体中硅酸盐的年度变化

2.4 总氮

分析结果显示，2011年冬季，亚龙湾水体中总氮的含量表层为26.0～48.6 μmol/L，平均值为34.4 μmol/L；底层为24.4～44.9 μmol/L，平均值为32.7 μmol/L。都显著高于无机氮的含量。空间分布上，表层水体的高值主要分布在码头附近，而底层水体的高值则出现的浮潜船和码头附近。

2012年，水体中总氮的含量在13.0～29.9 μmol/L之间，平均值为20.7 μmol/L；空间分布上高值主要出现码头和排污口附近。

2013年12月，总氮的含量为0.98～49.6 μmol/L之间，平均值为15.3 μmol/L，变化较大；空间分布上，高值区分布在西排附近。

2014年11月，总氮的含量为11.8～22.4 μmol/L之间，平均值为14.5 μmol/L；空间分布上，高值区出现在西排附近。

依据所有站位测定的平均值来看，亚龙湾监测范围的水体中总氮的含量自2011年以来总体呈下降趋势(图5)。

2.5 总磷

分析结果显示，2011年冬季，亚龙湾水体中总磷的含量表层为0.11～0.30 μmol/L，平均值为0.20 μmol/L；底层为0.11～0.30 μmol/L，平均值为0.19 μmol/L。显著高于无机磷的含量；空间分布上，表层水体的高值主要沿岸分布，而底层水体的高值出现在野猪岛和码头附近。

2012年，水体中总磷的含量在0.01～0.12 μmol/L之间，平均值为0.07 μmol/L，低于2012年一个量级；空间分布上高值主要出现在码头和浮潜船附近。

2013年12月总磷的含量在0.07～0.43 μmol/L，平均值为0.27 μmol/L；空间分布上，水体中总磷的高值海湾的中部。

2014年11月总磷的含量在0.18～0.33 μmol/L，平均值为0.25 μmol/L。空间分布上，高值区出现在码头和浮潜船附近。

依据所有站位测定的平均值来看，亚龙湾监测范围的水体中总磷的含量除了2012年的含量较低外，其他年份的含量都较高，且有缓慢升高的趋势(图6)。钟鸿干等[5]在对亚龙湾的监测中也测定到2013年全年亚龙湾水体中总磷的含量在0.23～0.90 μmol/L之间变化，全年平均值可达0.35 μmol/L，和我们的观察结果一致。

图6 2011-2014年亚龙湾水体中总磷的年度变化

3 结论

根据2011—2014年亚龙湾水体中营养元素的调查资料，分析了亚龙湾水体营养元素的分布和变化特征，探讨了亚龙湾水体环境的变化趋势。结果表明，历年来，亚龙湾水体中无机氮的含量在0.76～40.6 μmol/L之间变化；磷酸盐的含量为低于检测限至0.13 μmol/L之间变化，且有逐年降低的趋势；硅酸盐的含量在0.78～8.86 μmol/L之间变化，且总体上含量稳定，无明显的年际变化；总氮的含量在0.98～49.6 μmol/L之间；而总磷的含量在0.11～0.43 μmol/L之间变化，并有逐年升高的特点。由于浮游植物也可以利用有机氮和磷来进行初级生产，因此，水体中有机质的污染应引起重视。

亚龙湾珊瑚礁周围水体的环境状况较为稳定，水体营养状态适宜，依据海水水质标准，亚龙湾水体符合国家一类海水，水质较好，可满足珊瑚礁的生长要求。

[1] HOEGH G，O，MUMBY P J，HOOTEN，A J，et al.Coral reefs under rapid climate change and ocean acidification[J].Science,2007,318:1737-1742.

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[3] 吴重华，王晓蓉，张永战，等.海南一些港湾海水的水化学特征[J].南京大学学报：自然科学版，1996，32(3):454-459.

[4] 张宇峰，武正华，王宁，等.海南南岸港湾海水和沉积物重金属污染研究[J].南京大学学报：自然科学版，2003，39(1):81-90.

[5] 钟鸿干，李培.三亚湾、大东海、亚龙湾沿岸海域水体总氮、总磷动态研究[J].河北渔业，2014(5)：12-14.

[6] 国家质量监督检验检疫总局.GB/T 12763.4-2007海洋调查规范:海水化学要素调查[S].北京:中国标准出版社出版，2008.

[7] VALDERRAMA J C.The simultaneous analysis of total nitrogen and total phosphorus in natural waters[J].Marine Chemistry，1981，10：109-122.

国家海洋局海洋公益性行业科研专项经费项目“近岸典型珊瑚礁生态系统修复技术示范研究”(201105012).

F592.7;P74

A

1005-9857(2015)09-0103-04