湛江湾及其附近海域近5年海水中氮、磷变化趋势研究

袁旗+许振勇+彭华强+陆建明+黄履才+梁晓军+莫怡玉+梁巧玲

摘要：根据2011～2015年湛江湾海水质量调查数据，对该海域中的无机氮、氨-氮、硝酸盐-氮、亚硝酸盐-氮以及活性磷酸盐的浓度变化进行了研究。结果表明：活性磷酸盐呈明显上升趋势，2015年较2011年平均浓度增加了1倍；2015年无机氮的年平均浓度比2011年略有增加，增加的主要因素为亚硝酸盐和氨氮，而硝酸盐的浓度低于2011年。根据近5年的监测数据，湛江湾海水中无机氮年平均浓度最高为2013年，活性磷酸盐年最高浓度为2015年。N、P的原子比值可以表征水体接收营养盐输入负荷的结构特征，2011～2015年间湛江湾海水中N/P比值范围在4.02～9.88之间。2011年CDIN/CPO4-P的比值范围为4.19～14.62之间；2012年为2.26～19.46之间；2013年为6.31～31.78之间；2014年为3.15～26.12之间；2015年为2.04～13.17之间；五年间站位1#、11#、12#、13#、14#的N/P比值范围在11.10～14.24之间，接近浮游生物的生长繁殖的营养盐结构，具有赤潮暴发的潜在风险。应用DIN 和PO4-P 值结合潜在性富营养化分类分级模式对湛江湾海域富营养化状况进行了分析，结果发现湛江湾海域在时间上处于氮中等限制潜在富营养（ⅤN）。

关键词：湛江湾；环境调查；营养盐；变化趋势

中图分类号：X703

文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2016）24-0041-05

1 引言

湛江湾位于雷州半岛北部的湛江市社会经济、文化中心，包括湛江人引以自豪的深水良港——湛江港。近年来，湛江市委、市政府大力实施“工业立市、以港兴市、生态建市”战略，经济发展势头强劲，城市建设日新月异，湛江正逐步成为充满生机活力的现代化新兴港口工业城市。然而，随着湛江市海洋经济的发展、城镇化进程的加快，人类社会、经济活动引发的生态环境恶化现象越来越凸现。由于多年来海域开发利用缺乏系统研究，向海洋排污没有实施科学管理，导致海域污染日趋严重。

海水中的氮、磷含量是海洋浮游植物生长繁殖所必须的，它们在控制海洋植物的生长和海洋初级生产力等方面起着相当重要的作用。而氮、磷的含量分布规律具有明显的时间性和地区性，直接反映了海区的生物生命、活动规律和水文条件的综合影响。因此，根据近5年的监测资料研究氮、磷间的相互关系和变化趋势，有助于认识湛江湾环境恶化的机制并预测发展趋势，为湛江湾生态环境的保护与修复提供依据，对科学地制定临港工业规划及控制环境质量是十分必要的。

2 材料与方法

2.1 调查时间与站位

2011～2015年，湛江市海洋与渔业环境监测站在湛江湾布设了14个调查站位，并对其进行多次环境调查，调查站位如图1所示。

2.2 样品采集与分析方法

调查水样的采集、储存和分析方法均依据《海洋监测规范》进行，调查项目主要有无机氮（DIN）、氨氮（NH4-N）、硝酸盐-氮（NO3-N）、亚硝酸盐-氮（NO2-N）和活性磷酸盐（PO4-P），其中氨氮、硝酸盐-氮和亚硝酸盐-氮均采用气相分子吸收光谱法测定，活性磷酸盐采用磷钼蓝紫外分光光度法测定，无机氮为氨-氮、硝酸盐-氮与亚硝酸盐-氮的总和。

3 结果与分析

3.1 调查结果

根据各站位（表、底层）调查监测（3月、5月、8月、10月、11月）的PO4-P和DIN（NH4-N、NO3-N、NO2-N）含量计算出各年平均浓度如表1和图2所示。

3.2 营养盐浓度变化趋势

由湛江湾近5年来的调查监测结果可以看出2011～2015年湛江湾水质营养盐状况发生了明显的变化，各海域营养盐浓度年际变化趋势如表2和图3、4所示。

3.2.1 活性磷酸盐

湛江湾海水中活性磷酸盐2011～2015年平均浓度分别为0.058、0.083、0.059、0.073、0.116（mg/L），虽然2013年略有下降，但总体上仍呈明显上升趋势。其中，湛江湾北部海域磷酸盐浓度近5年来上升明显，2015年该海域的磷酸盐含量是2011年的6.8倍；湛江湾西部海域的磷酸盐浓度近5年来增加了7.5倍；南部海域磷酸盐含量呈下降趋势；东部、南三河出海口海域磷酸盐浓度基本不变；而大王庙出海口海域磷酸盐浓度下降了2倍，如图3所示。

3.2.2 无机氮

湛江湾海水中氮2011～2015年平均浓度分别为0.449、0.415、0.627、0.534、0.474 （mg/L）， 2013年达到最大值后开始下降，2015年湛江湾无机氮浓度比2011年略高。如图4所示，湛江湾北部海域无机氮浓度近5年来呈上升趋势，2015年该海域的无机氮含量是2011年的3.6倍；湛江湾西部海域的无机氮浓度近5年来只有少量升高，2015年浓度是2011年浓度的1.6倍；南部、东部海域无机氮含量呈下降趋势；南三河出海口海域无机氮浓度增加了1.5倍；而大王庙出海口海域无机氮浓度呈下降趋势。

3.3 营养盐结构特征及富营养评价

3.3.1 N/P比值及营养盐结构变化特征

N、P的原子比值可以表征水體接收营养盐输入负荷的结构特征，也是影响浮游植物生长的关键因素之一，N/P（CDIN/CPO4-P）比值通常为16时较适合浮游植物的生长繁殖，N/P比值失调对生态系统具有极大影响。从表3可以看出2011～2015年间湛江湾海水中N/P比值范围在4.02～9.88之间。湛江湾海域各站位水中DNI、PO4-P平均含量及其比值如表4所示，从时间尺度上来看，2011年CDIN/CPO4-P的比值范围为4.19～14.62之间；2012年为2.26～19.46之间；2013年为6.31～31.78之间；2014年为3.15～26.12之间；2015年为2.04～13.17之间；从空间尺度来看，各站位五年间CDIN/CPO4-P分别为1#：11.10、2#：5.84、3#：5.08、4#：6.02、5#：5.90、6#：5.81、7#：6.15、8#：7.53、9#：6.06、10#：7.3、11#：13.20、12#：12.23、13#：12.98、14#：14.24，其中站位1#、11#、12#、13#、14#的N/P比值范围在11.10～14.24之间，接近浮游生物的生长繁殖的营养盐结构，具有赤潮暴发的潜在风险。

3.3.2 潜在性富营养化程度评价

虽然N/P 比值可以作为衡量水域富营养化程度的主要指标，但是浮游植物的生长繁殖并不完全遵循经典的Redfield 比值，并且在N、P 绝对浓度较为充足时，N/P 比对浮游植物的生长可能具有显著影响。根据我国海水水质标准以及有关实验结果，郭卫东等结合DIN/DIP 比值提出了潜在性富营养化概念并制定了分类分级模式（表5），能较为全面地反映水体富营养化状态。

按照本文检测PO4-P 的方法可认为PO4-P 值近似等于DIP 值，因此应用DIN 和PO4-P 值结合上述评价模式对湛江湾海域富营养化状况进行分析（ 表6） ，结果表明，该海域在时间上处于氮中等限制潜在富营养（ⅤN）；在浓度上，某些站位较2011年相比，氮、磷含量大幅度增长，存在较为严重的富营养化问题，具有出现赤潮等严重海洋生态问题的潜在可能性。

4 结论

（1）2011～2015年湛江湾海域DIN浓度范围为0.415～0.627；活性磷酸盐浓度范围为0.058～0.116。活性磷酸盐呈明显上升趋势，2015年较2011年平均浓度增加了1倍；2015年无机氮的年平均浓度比2011年略有增加，主要为亚硝酸盐和氨氮浓度增加，而硝酸盐的浓度低于2011年。

（2）时间上，2011年CDIN/CPO4-P的比值范围为4.19～14.62之间；2012年为2.26～19.46之间；2013年为6.31～31.78之间；2014年为3.15～26.12之间；2015年为2.04～13.17之间；空间上，站位1#、11#、12#、13#、14#的N/P比值范围在11.10～14.24之间，较为符合浮游生物的生长繁殖，具有赤潮暴发的潜在风险。

（3）应用DIN 和PO4-P 值结合潜在性富营养化分类分级模式对湛江湾海域富营养化状况进行分析，结果表明：湛江湾海域在时间上处于氮中等限制潜在富营养（ⅤN）；在浓度上，某些站位较2011年相比，氮、磷含量大幅度增长，存在较为严重的富营养化问题，具有出现赤潮等严重海洋生态问题的潜在可能性。

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