尤溪河某河段表观耗氧量与营养盐相关性研究*

福建省环境监测中心站 郭 伟

尤溪河某河段表观耗氧量与营养盐相关性研究*

福建省环境监测中心站 郭 伟

通过对尤溪河有代表性的5个断面进行采样分析，结果表明，表观耗氧量与水体流动性和藻类有关，而且表层表观耗氧量和总磷呈显著正相关，表层△CP/△CAOU的比率为1∶292，比Redfield的理论值（1∶276）小，底层表观耗氧量和总磷呈负相关。

表观耗氧量 营养盐 相关性 尤溪河

有氧呼吸生物对水体中溶解氧的依赖性最强，水生生物要进行呼吸作用，其中的微生物对有机物的耗氧分解，均需消耗大量的溶解氧。水体中溶解氧的来源主要有两方面：一是水气交换，一是浮游植物的光合作用[1]。若水体中营养盐过剩，浮游植物大量繁殖，将会引发水华的发生，阻碍深层水体溶解氧的补充，导致水体中溶解氧含量的降低。可见，水体中溶解氧和营养盐作为环境因子互相关联，它们之间的关系将会影响着相应水生生态系统的变化[2]。

表观耗氧量 (Apparent Oxygen Utilization，AOU)由饱和溶解氧与观测溶解氧差值表示，它不仅与营养元素、生物耗氧循环变化有关，而且与水体垂直、水平交换有关[1]。AOU与硝酸盐、磷酸盐、硅酸盐、有机碳矿物化作用以及浮游植物生物多样性和生物量等存在显著线性相关和比例关系[2]。关于表观耗氧量与营养盐之间的关系，国内外已经有一些研究，但是多集中在河口、海湾水域，对淡水水域相应的研究未见报道。本文针对尤溪口水域表观耗氧量与营养盐之间的关系进行初步研究，为环境管理提供依据。

1 材料与方法

1.1 采样点位

本研究根据断面特征，并结合水体陆源污染以及养殖情况在尤溪河部分断面进行点位布设。具体监测断面见图1。

图1 监测断面示意图

1.2 表观耗氧量的计算方法

表观耗氧量的计算公式：

表观耗氧量被认为是由浮游植物的光合作用或有机物的分解作用造成[3]，而浮游植物的生长又与水体中营养盐的含量有关，因此，可以得出表观耗氧量与营养盐之间具有一定的相关关系。海洋中光合作用和氧化作用的化学方程式如下：

根据Redfield等人提出的这个计算模式，理论上可以得出每生成1个磷原子和1个氮原子分别需要消耗276个氧原子和17.2个氧原子。

1.3 监测数据统计方法

表观耗氧量和营养盐的相关性和回归分析采用 SPSS 17.0软件完成。

2 结果与讨论

2.1 表观耗氧量与溶解氧分布特征

由表1可知，在5个断面中，尤溪口前和尤溪口两个断面的溶解氧较低，表观耗氧量也较大，主要是由于该断面河道变宽，水体流动性较差，浮游生物以及陆地污染源汇集导致。林业检查站的表观耗氧量较小，可能是由于该断面的外来污染源较少而且水体交换能力强。尤溪口断面有的监测点位表现为表观产氧量，主要是由于该断面藻类丰富，产氧量大于耗氧量，经监测，该断面的叶绿素a最大为50.5mg/L，均值达到37.1mg/L。除了永德信断面，其余断面均有监测点位表现为表观产氧量，经监测，永德信断面叶绿素a均值为1.38mg/L，最大值为 3.7mg/L，说明该断面藻类较少，产氧量较少，因此均表现为表观耗氧量。

表1 各监测断面表观耗（产）氧量和溶解氧数值统计表

2.2 表观耗氧量与总磷的相关性

对5个断面的表观耗氧量和总磷进行回归分析，见式（1）和式（2）。表层表观耗氧量和总磷相关性较显著（P＜0.05），并且呈正相关；底层表观耗氧量和总磷相关性不显著（P＜0.05），呈负相关。底层表观耗氧量与总磷之间的相关性还需要深入研究。研究断面表层表观耗氧量与总磷之间测直线斜率为3.421，即可以得到△CP/△CAOU的比率为1∶292，比Redfield的理论值（1∶276）小。

表层表观耗氧量与总磷的相关性如下：

底层表观耗氧量与总磷的相关性如下：

本文对国内外海域表观耗氧量与磷酸盐相关性分析结果进行收集和整理（见表 2）。国内一些研究表明，河口区域表观耗氧量与磷酸盐的比值均高于Redfield理论比值，而辽河口、夏季渤海以及流沙湾区域表观耗氧量与总磷的比值低于理论比值，这可能是由于河口区域受陆地污染源以及生物活动有机质分解影响，导致表观耗氧量与磷酸盐的比值较高；而辽河口、夏季渤海和流沙湾区域微生物活跃，分解有机磷消耗大量氧，以及大型藻类吸收营养盐同时释放出氧气等，因而造成表观耗氧量与磷酸盐的比值较低。国外一些研究表明，海域表观耗氧量与营养盐的比值都低于或接近于Bedfield理论比值。尤溪河表观耗氧量和总磷的比值也低于Redfield理论比值，可能是由于尤溪河流域受陆源营养盐影响较小，藻类较丰富，释放大量的氧气，因而导致其表观耗氧量与总磷的比值较低。

表2 国内外不同海域表观耗氧量与磷酸盐之间的比值

3 结论

（1）尤溪河河道变宽，水体流动性较差的尤溪口和尤溪口前两个断面表观耗氧量较大，而林业检查站由于水体交换能力较强，故表观耗氧量较小。尤溪口断面有的监测点位由于叶绿素a浓度较高，藻类丰富，因此表现为表观产氧量，而永德信断面叶绿素a浓度较低，藻类较少，因此均表现为表观耗氧量。

（2）研究断面表层表观耗氧量和总磷之间相关性显著，并且呈正相关；底层表观耗氧量和总磷之间相关性不显著，呈负相关。表层△CP/△CAOU的比率为 1∶292，比 Redfield的理论值（1∶276）小。

[1] 石强.渤海溶解氧和表观耗氧量季节循环时空模态与机制[J].海洋湖沼通报, 2015,38（1）:175-186.

[2] 谢群，张瑜斌, 孙省利, 等.流沙湾海域表观耗氧量和营养盐相关性分析[J].环境科学导刊，2012,31（2）:1-6.

[3] Redfield A C,Ketchum B H,Richards F A.The influence of organism on the composition seawater[J].The Sea,1963(2):26-77.

福建省环保科技计划项目（2014R003）。