涠洲岛海域营养盐变化特征与评价*

黄晓煦，徐轶肖，张 腾，雷 富**，梁千千，陈丽雯，戴圣生

(1.广西科学院北部湾海洋研究中心，广西近海海洋环境科学重点实验室，广西海洋天然产物与组合生物合成化学重点实验室，广西南宁 530007；2.南宁师范大学，北部湾环境演变与资源利用教育部重点实验室，广西地表过程与智能模拟重点实验室，广西南宁 530001；3.广西科学院，广西南宁 530007)

0 引言

涠洲岛位于广西北部湾的中部，是北部湾中最大的岛屿。涠洲岛地处亚热带海洋性季风气候区，有着多样的火山熔岩、奇特的海蚀海积地貌，其附近海域存在色彩斑斓的活珊瑚，珊瑚的总覆盖率为17.5%-19.5%[1]。涠洲岛海域海洋物种丰富，近几年来每年都有不少的布氏鲸在涠洲岛和斜阳岛附近海域活动、捕食，是我国难得有大型鲸类频繁活动的近海海域。涠洲岛作为4A级旅游风景区，游客众多，但当地居民和游客的生活生产废水排放给附近海域的环境保护带来一定压力，且排放的废水以营养盐成分居多。营养盐是浮游植物生长和繁殖的必要元素，其成分与含量是浮游植物群落变化和赤潮暴发的物质基础。因此，监测调查涠洲岛海域的营养盐变化对掌握海域水环境营养状况与趋势具有重要意义。已有研究对涠洲岛营养盐含量变化与赤潮发生机理进行分析[2-6]。其中，韩丽君等[6]分析涠洲岛近10年邻近海域海水中营养盐的组成和变化特征，认为无机氮和活性磷酸盐浓度的季节变化特征均为冬季>秋季>夏季，硅酸盐各季节浓度差别不大，无机氮年际变化幅度比较大，整体上呈现上升趋势。邱绍芳等[5]分析认为赤潮发生的原因很可能与地理环境有关：北海陆岸的大量有机污染物质被输送至岛内，而南湾港内的水交换条件较差，被污染的海水逐渐富营养化，为赤潮生物提供了适宜的生长环境。赤潮期水域的溶解氧、化学需氧量、浊度、无机氮、叶绿素a浓度等明显高于非赤潮期。李小敏等[3]研究2004年涠洲岛附近海域发生的一次小规模红海束毛藻赤潮，结果表明此次赤潮发生与海水富营养化无关，而是一次非富营养化引发的赤潮，可能与海洋水文特征的不规则变化有关。可见，引发赤潮的机理和水体营养的变化既复杂又多样化，值得从不同的角度探究。本研究基于2018-2019年在涠洲岛海域的采样调查数据，分析涠洲岛海域营养盐成分比例、浓度与时空变化趋势，研究海域的营养状况与趋势，并对海域生态进行健康评价。

1 材料与方法

1.1 调查站位与时间

在广西涠洲岛海域(图1)布设8个站位进行4个季度的采样调查，时间分别为2018年9月、2018年12月、2019年3月、2019年6月，频率为每3个月一次。

▲Station

1.2 调查项目

1.3 评价方法

1.3.1 水质评价

采用《海水水质标准》[8]作为评价标准，单项水质评价采用单项标准指数法，其公式为

(1)

1.3.2 富营养化评价

(2)

其中，E为富营养化指数，E值越高，富营养化程度越严重。根据《海水水质标准》，调查海域海水水质可划分为贫营养化(E<1.0)、轻度富营养化(1.0≤E<2.0)、中度富营养化(2.0≤E<5.0)、重富营养化(5.0≤E<15)和严重富营养化(E≥15) 5个程度。

1.3.3 相关性分析

利用IBM SPSS STATISTICS 23.0软件包中Correlate分析(Pearson)变量的关联性，在N个变量下，0.01

2 结果与分析

2.1 溶解无机氮成分和比例

2.2 营养盐浓度变化

涠洲岛邻近海域水温均较高，为18-31℃，海水温度季节性变化明显；而盐度、pH值季节变化不大，其值分别为31-32、8.2-8.01；DO与COD在夏季浓度较高，DO含量为6 560-8 136 μg/L，平均为7 431 μg/L；COD含量为220-870 μg/L，平均为452 μg/L；均属于第一类海水水质标准，COD以第一类海水水质标准进行评价分析，单项标准指数Ai为0.11-0.44。

表1 各站位不同季节与含量

2.3 营养盐时空变化

2.4 富营养化评价

海域的富营养化指数为0.016-0.26 (图2)，春、夏季浓度变化趋势明显，春季在年际变化中富营养化指数整体处于全年最高，并在W2站位达到最高值0.26。该站位处于涠洲岛的东面海域，富营养化指数为0.016-0.26，随着营养盐浓度的变化而有所波动，该站位在春、夏、秋等季节的富营养化指数相对其他站位来说较高。除W2站位外，各站位的富营养化程度相对较低且相对稳定。涠洲岛整体海域富营养化指数均小于1，表明该海域营养状况为贫营养。

图2 各站位富营养化指数的年际变化

3 讨论

整体上涠洲岛海域水环境质量现状良好，北部湾湾内饵料丰富，有着健全的食物链，而近年来大型布氏鲸频繁出现在涠洲岛海域也反映出其良好的水质状态，水域环境健康给海洋生物创造了良好的生存环境。

4 结论

根据2018-2019年在涠洲岛海域的采样调查，得到以下结论:

(3)海水中的营养盐极易受生物活动和水文状况的影响，输入与消耗也会改变营养盐分布状况。因此，展开持续的海域环境调查监测可为赤潮的发生提供参考信息。