高元鵬, 姚 鵬, 米鐵柱, 陳洪濤, 張欣泉, 于志剛

(1. 中國海洋大學 化學化工學院, 山東 青島 266100; 2. 中國海洋大學 環(huán)境科學與工程學院,山東 青島266100)

小清河口的葉綠素a及理化環(huán)境因子的分布特征和統(tǒng)計分析

高元鵬1, 姚 鵬1, 米鐵柱2, 陳洪濤1, 張欣泉1, 于志剛1

(1. 中國海洋大學 化學化工學院, 山東 青島 266100; 2. 中國海洋大學 環(huán)境科學與工程學院,山東 青島266100)

根據(jù)2002年6月對小清河口及毗鄰海域進行的一次大面調(diào)查資料, 對葉綠素a、營養(yǎng)鹽、溶解氧、化學耗氧量等環(huán)境因子的空間分布特征進行了研究, 分析了各環(huán)境參數(shù)之間的相關(guān)性。結(jié)果表明,研究區(qū)域沒有明顯的層化現(xiàn)象, 各參數(shù)的垂直分布都比較均勻。各環(huán)境參數(shù)在河口內(nèi)外的分布情況具有顯著差異。河口內(nèi)為高溫、低鹽、高營養(yǎng)鹽、低溶解氧、高化學耗氧量和高葉綠素a, 河口外則與此相反。在河口外, 硝酸鹽由于受到黃河水輸入的影響而比河口內(nèi)濃度更高, 這使得河口外磷限制情況加劇而硅限制情況減輕。除亞硝酸鹽外, 各參數(shù)均表現(xiàn)出良好的相關(guān)性。河口內(nèi)豐富的營養(yǎng)鹽使得浮游藻類過度繁殖, 水體葉綠素a含量平均達到8.0 mg/m3, 而河口外葉綠素a含量只有1.5 mg/m3。溶解氧在河口外海域平均值為3.5 mg/L, 而在河口內(nèi)卻低于2.0 mg/L, 處于低氧狀態(tài), 河口內(nèi)最上游的站位表層達到了無氧狀態(tài), 是營養(yǎng)鹽和有機物的雙重污染促使了這種情況的發(fā)生。

小清河口; 葉綠素a; 溶解氧; 營養(yǎng)鹽; 缺氧

海洋浮游藻處于海洋食物鏈(網(wǎng))的低端, 是海洋生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)者, 在海洋生物群落結(jié)構(gòu)中具有舉足輕重的作用。海洋浮游藻依靠葉綠素來進行光合作用, 將太陽能轉(zhuǎn)化為化學能, 以供細胞生長繁殖所需。葉綠素 a在所有浮游藻細胞中的存在使其成為衡量海洋浮游藻生物量的重要指標。

影響海洋浮游藻生物量的理化環(huán)境因子主要包括溫度、鹽度、營養(yǎng)鹽和一些痕量的無機元素如鐵、銅等。此外諸如浮游動物攝食、潮汐、徑流、降雨等生物、水文、氣象條件對浮游藻的分布也有重要影響。在人類活動的影響下, 近岸的河口和海岸帶區(qū)域環(huán)境狀況正在發(fā)生著深刻的變化。其中, 營養(yǎng)鹽濃度和結(jié)構(gòu)的改變所引起的一系列海洋生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的變化已引起越來越多的重視[1-6]。陸源營養(yǎng)鹽輸入的變化改變了水體中固有的營養(yǎng)鹽組成結(jié)構(gòu),海洋浮游藻的群落結(jié)構(gòu)也隨之發(fā)生變化, 一些藻類過度繁殖, 消耗了營養(yǎng)鹽, 表層溶解氧產(chǎn)量增加, 但同時也使得水體混濁度增加, 進入真光層的陽光減少, 限制了底層藻類的光合作用, 使其產(chǎn)氧量降低;藻類生產(chǎn)力提高使得浮游動物等的食物增加, 生長加快而增加氧氣消耗; 死亡的藻類碎屑和陸源輸入的有機物沉入水體底層, 微生物的分解作用也使得氧的消耗增加; 沉積物表層的硫細菌分解有機物的副產(chǎn)物硫化氫以及水體中本身的還原物質(zhì)被氧化也消耗了表層水體中的氧, 最終使得整個水體都呈缺氧狀態(tài), 個別區(qū)域甚至會出現(xiàn)無氧的情況[7]。一般來說, 水體中溶解氧小于 2 mg/L時, 依賴氧氣生存的魚類等生物就難以在其中存活, 整個生境就會遭到破壞。

小清河口位于渤海萊州灣西部, 受渤海環(huán)流、黃河和小清河等周邊河流的多重影響, 已成為萊州灣主要污染物質(zhì)石油類和COD的主要來源之一, 其輸入萊州灣的污染物已超過萊州灣區(qū)域污染物總?cè)牒Ａ康?/3[12]。對此區(qū)域以及毗鄰的萊州灣, 已有多個方面的較多的研究[7-12]。本文主要從葉綠素a的分布入手, 結(jié)合對溶解氧、營養(yǎng)鹽等理化環(huán)境因子的分析,以期對河口低溶解氧現(xiàn)象獲得進一步的認識, 為了解低溶解氧的形成機理和調(diào)控機制奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

2002年6月租用當?shù)貪O船(魯壽0956號)在萊州灣小清河口水域進行了一個航次的大面調(diào)查。共布設(shè)了34個站點, 其中N1至N5站布在河道內(nèi), 其余站點在河口海域(圖 l)。并同時在小清河下游支脈溝舟橋和清河舟橋采集水樣進行對比。

采水器經(jīng)1：5 HCl浸泡, 以去離子水洗凈。根據(jù)深度的不同, 深度5 m以下站點(C6、E2、E3、E4、F2、F3、G2、G3、N5)采集表、中、底層水樣, 5 m以上站點均取表底兩層。DO樣品經(jīng)現(xiàn)場固定, 回岸上實驗室后立即測定, 其余水樣裝入5 L塑料桶, 現(xiàn)場加入氯仿(5 mL/L), 回岸上實驗室后用0.45 μm醋酸纖維濾膜(預先用1：1 000 HCl浸洗, 并以去離子水洗至中性)過濾, 過濾后的樣品中加 HgCl2避光保存,用于營養(yǎng)鹽測定; 濾膜對折后用鋁箔包裹裝入封口袋中, 冷凍保存, 用于葉綠素a測定。取250 mL樣品裝入聚乙烯瓶中, 帶回實驗室后測定COD。溫度、鹽度和深度數(shù)據(jù)由CTD采集獲得。

1.2 樣品分析

DO采用Winkler碘量法測定[13], 氧飽和度計算所用氧溶解度系采用聯(lián)合國教科文組織出版的國際海洋學常用表中的數(shù)值, 并根據(jù)現(xiàn)場溫度、鹽度進行了校正[14]。COD采用堿性高錳酸鉀法測定[13]。營養(yǎng)鹽的分析方法如下[15-16]： 溶解無機磷(PO4-P)的測定采用磷鉬藍比色法; 活性硅酸鹽(SiO3-Si)采用硅鉬藍比色法; 硝酸氮(NO3-N)采用鎘-銅還原法; 亞硝酸氮(NO2-N)采用重氮偶氮法; 氨氮采用次溴酸鈉氧化法,各方法的相對標準偏差均小于 5%。葉綠素a的測定采用改進后的熒光光度法[15]。

圖1 小清河口采樣站位圖Fig. 1 Sampling Stations in the Xiaoqing River Estuary

2 結(jié)果與討論

表 1給出了調(diào)查期間萊州灣小清河口及毗鄰海域表、底兩層的葉綠素a及環(huán)境因子的平均值及變化范圍。因為河口內(nèi)、外數(shù)值相差較大, 所以將站位分為兩部分： 河口內(nèi)(N1-N5, A1)和河口外(其余站位)。

由于水深較淺(平均 5.5 m), 小清河口及毗鄰海域水體混合較均勻, 無論是河口內(nèi)還是河口外, 表、底兩層各環(huán)境要素的平均值均非常接近, 沒有明顯的層化現(xiàn)象。但是, 在大面分布上河口內(nèi)、外卻有較大差異, 河口內(nèi)的溫度、COD、SiO3-Si、PO4-P、NO2-N、NH4-N、DIN和 Chl-a要高于河口外, 相差由幾倍到一百多倍不等。從鹽度上來看, 河口外鹽度均在30以上且變化不大, 表明主要受到海水的影響;河口內(nèi)除 A1站外均在 30以下, 且從上游至下游逐漸增加, 說明河流的影響占主要地位。A1站底層鹽度達到 31.80, N2-N5站底層鹽度也比表層高 2～3,表明在河口區(qū)域可能存在一個鹽度楔, 高鹽的水體先從底部侵入河口。

溫度的平均值在河口內(nèi)是底層高于表層, 而在河口外則是表層高于底層。呈現(xiàn)這種特點的還有鹽度、DO和氧飽和度。COD、SiO3-Si、 PO4-P平均值在河口內(nèi)是表層高于(或等于)底層, 而在河口外則相反。NO3-N 和Si/N平均值無論在河口內(nèi)還是河口外均是表層低于底層, 其余的參數(shù)(NO2-N、NH4-N、DIN、N/P和Chl-a)則是底層低于表層。

2.1 溫度和鹽度

圖2給出了小清河口及毗鄰海域水溫在表、底層的分布。表、底層有基本相同的分布趨勢, 均是灣邊沿向灣中部遞減, 且分布較為均勻。鹽度在表、底層的分布趨勢比較一致(圖 3), 和溫度的分布相反,是從灣邊沿向灣中央逐漸升高。在河口內(nèi)鹽度明顯低于河口外, 最低是N1站底層的4.70, 這主要是由于小清河的淡水輸入所致。

2.2 DO、氧飽和度和COD

圖4～6分別給出DO、氧飽和度和COD在表、底層的分布。DO在河口外的表、底層比較接近, 而在河口內(nèi), 表層略低于底層, 說明表層消耗要高于底層。在河口內(nèi)最上游的N1站, 表層 DO為 0, 底層也只有 0.06 mg/L, 溶解氧含量極低, 基本呈現(xiàn)無氧狀態(tài)。從N1站向下游, 溶解氧含量逐漸增大, 除了 A1站底層達到 3.00 mg/L外, 河口內(nèi)站點表、底層溶解氧均小于 2.10 mg/L, 平均為 1.12 mg/L,表明河口內(nèi)水體溶解氧含量處于低氧狀態(tài)。而在河口外溶解氧分布比較均勻, 含量在 3.13～3.74 mg/L之間, 結(jié)合氧飽和度的數(shù)據(jù)來看, 河口內(nèi)表層氧飽和度平均只有19.2%, 氧含量離飽和狀態(tài)相差甚遠。

表1 葉綠素a及環(huán)境因子的平均值及變化范圍Tab. 1 Mean values and variation ranges of Chl-a and other environmental parameters

圖2 表、底層水溫(℃)分布Fig. 2 Distributions of temperature in the Xiaoqing River Estuary

圖3 表、底層鹽度分布Fig. 3 Distributions of salinity in the Xiaoqing River Estuary

圖4 表、底層溶解氧分布Fig. 4 Distributions of DO in the Xiaoqing River Estuary

圖5 表、底層氧飽和度分布Fig. 5 Distributions of oxygen saturation in the Xiaoqing River Estuary

COD的分布與 DO和氧飽和度的正好相反, 在河口外 COD值較低, 平均在 1.53 mg/L, 而河口內(nèi)COD值平均達到14.46 mg/L。從河口向外COD逐漸降低, 在研究區(qū)域中部達到最低, 然后向灣中央方向略有增高趨勢。這種分布形式在河口外底層表現(xiàn)的要比表層明顯。

2.3 營養(yǎng)鹽

圖7～圖12給出了溶解態(tài)營養(yǎng)鹽(PO4-P、SiO3-Si、NO3-N、NO2-N 和NH4-N)和DIN在表、底層的分布。

小清河口及毗鄰海域磷酸鹽由河口內(nèi)向河口外是迅速降低的, 在河口外整體分布較均勻, 平均為0.24 μmol/L, 范圍在 0.11～0.54 μmol/L 之間, 在研究區(qū)域北部和東部各有一個低磷酸鹽“水舌”向中部伸展。在河口內(nèi)磷酸鹽平均含量接近 20 μmol/L,最高達到48.39 μmol/L, 且底層的磷酸鹽含量均比表層的低, 這可能是因為鹽水楔的存在使得表層受陸源輸入的影響比底層大。清河舟橋采樣點的磷酸鹽含量是 24.31μmol/L, 和河口內(nèi)相比并不是最高, 說明在清河舟橋以下, 小清河還有別的磷酸鹽輸入源。而支脈溝的磷酸鹽含量只有 0.84 μmol/L, 說明支脈溝不是磷酸鹽主要輸入源。

圖6 表、底層化學耗氧量分布Fig. 6 Distributions of COD in the Xiaoqing River Estuary

圖7 表、底層磷酸鹽分布Fig. 7 Distributions of phosphate in the Xiaoqing River Estuary

圖8 表、底層硅酸鹽分布Fig. 8 Distributions of silicate at Xiaoqing River Estuary

圖9 表、底層硝酸鹽分布Fig. 9 Distributions of nitrate in the Xiaoqing River Estuary

圖10 表、底層亞硝酸鹽分布Fig. 10 Distributions of nitrite in the Xiaoqing River Estuary

圖11 表、底層氨氮分布Fig. 11 Distributions of ammonia in the Xiaoqing River Estuary

硅酸鹽的分布和磷酸鹽類似, 均是河口內(nèi)明顯高于河口外, 但是和磷酸鹽不一樣的是, 在河口外只在研究區(qū)域東部有一個明顯的低硅酸鹽“水舌”向中部延伸, 且表層比底層表現(xiàn)明顯。支脈溝和清河舟橋的硅酸鹽含量分別是 98.35 μmol/L和 300 μmol/L, 均較河口更高。

硝酸鹽和亞硝酸鹽在河口內(nèi)平均含量比較接近,但是在河口外硝酸鹽含量是亞硝酸鹽的近10倍, 而且硝酸鹽含量是河口外比河口內(nèi)高, 亞硝酸鹽則相反。硝酸鹽從河口內(nèi)向河口外逐漸升高, 這很大程度上是因為高硝酸鹽含量的黃河水影響的緣故。亞硝酸鹽的分布特點也是從河口內(nèi)向河口外逐漸升高,并在研究區(qū)域北部形成一個高值區(qū), 但是和硝酸鹽不同的是, 在河口外研究區(qū)域從東南部向西北方向有一個不很規(guī)則的低亞硝酸鹽“水舌”, 阻斷了從河口向外亞硝酸鹽含量增大的梯度, 這可能是逆時針運動的渤海環(huán)流的影響所致。硝酸鹽和亞硝酸鹽在支脈溝和清河舟橋的含量均較其在河口內(nèi)表層的平均值小, 這進一步說明了在研究區(qū)域陸源輸入的硝酸鹽和亞硝酸鹽對此區(qū)域的貢獻甚小, 對此區(qū)域影響最大的是黃河。

圖12 表、底層溶解無機氮分布Fig.12 Distributions of DIN in the Xiaoqing River Estuary

氨氮的分布和磷酸鹽大致相似, 均是在研究區(qū)域北部和東部各有一個低含量“水舌”向中部伸展。在河口內(nèi)、外, 氨氮的含量相差近千倍。河口內(nèi)表層平均含量達到了 650 μmol/L, 而在清河舟橋含量更是高達1 000 μmol/L, 表明小清河是河口氨氮最主要的來源。在河口外, 氨氮含量迅速降低, 在研究區(qū)域東部G2站表層, 降到了最低, 只有1.13 μmol/L。

在大部分站點 DIN的主要成分是氨氮, 氨氮占DIN的平均百分含量達到了60 %, 在近岸的站點尤其高, 河口內(nèi)更是接近100 %, 在河口外離岸較遠的站點, 硝酸鹽占DIN的比例上升, 在G2站表層達到了80 %。

2.4 葉綠素a

小清河口表、底層葉綠素a平面分布分別如圖13所示。葉綠素a的含量在表層略高于底層, 但是分布趨勢一致, 均是在河口內(nèi)、河口外北部形成高值區(qū), 在河口外南部含量較低。河口內(nèi)的平均含量是河口外的5～6倍。河口內(nèi)表層的平均含量接近9 mg/m3,在支脈溝, 葉綠素a含量最高, 高達 28.8mg/m3, 在清河舟橋也超過了 20 mg/m3, 說明在河道內(nèi)藻類繁殖過盛, 而在河口外北部的高值區(qū), 葉綠素a含量只有2～3 mg/m3, 河口外平均只有1.5 mg/m3。

2.5 N1-G3“斷面”

圖13 表、底層葉綠素a(mg/m3)分布Fig. 13 Distributions of Chl-a in the Xiaoqing River Estuary

為了更好的說明葉綠素a與環(huán)境因子從河口內(nèi)向河口外的變化趨勢, 選取 N1-N5、A1、B1、C3、D4、E3、F3和G3共12個站點組成N1-G3“斷面”,并選擇DO作為參比。從圖14可以看出葉綠素a和DO在從河口內(nèi)向河口外的過程具有截然相反的趨勢。DO從河口內(nèi)向河口外方向迅速升高, 出了河口之后, 升高趨勢有所減緩, 而葉綠素a則是從河口內(nèi)的高濃度向外迅速降低, 在河口外趨于穩(wěn)定。

圖14 葉綠素a與DO在N1-G3斷面變化曲線Fig. 14 Distributions curves of Chl-a and DO at N1-G3 section

2.6 相關(guān)分析

使用SPSS軟件, 將所有站位葉綠素a濃度與理化環(huán)境因子作了相關(guān)性分析。結(jié)果表明, 除了亞硝酸鹽之外, 葉綠素a與各環(huán)境因子以及各環(huán)境因子之間均表現(xiàn)出不同程度的相關(guān)性(表2)。葉綠素a與鹽度、DO、氧飽和度和硝酸鹽表現(xiàn)出顯著的負相關(guān), 和溫度、COD、硅酸鹽、磷酸鹽和氨氮、DIN則表現(xiàn)出顯著的正相關(guān)。葉綠素a和硅酸鹽、磷酸鹽的顯著正相關(guān)表明這兩種營養(yǎng)鹽是浮游藻類生長的控制因素。此外, 氮磷比和硅氮比的數(shù)據(jù)也表明, 在研究區(qū)域內(nèi), 磷和硅為限制元素, 在河口內(nèi)硅限制情況重一些, 而河口外磷限制情況重一些。葉綠素a和硝酸鹽之間雖然也是顯著的負相關(guān), 但是不如鹽度顯著, 這可能是因為在河口外硝酸鹽受黃河水的影響較大。

2.7 回歸分析

為了進一步明確DO、葉綠素和營養(yǎng)鹽之間的關(guān)系, 使用Origin軟件對研究區(qū)域海水的DO與浮游藻類葉綠素a以及氨氮與葉綠素a進行了多元回歸分析(圖15, 圖16)。結(jié)果表明： 葉綠素a與DO和氨氮的關(guān)系取決于它們的濃度。當DO＞3 mg/L時, 葉綠素a值在1.5 mg/m3附近振蕩, 與DO沒有明顯的關(guān)系。當DO＜3 mg/L時, 葉綠素a與DO之間具有二次拋物線關(guān)系, 隨著DO的升高, 葉綠素a含量逐漸下降。對于氨氮, 情況正好相反, 當其濃度小于 25 μmol/L時, 葉綠素a在1.5 mg/m3附近振蕩, 與其沒有明顯的關(guān)系。當其濃度大于25 μmol/L時, 葉綠素a與之具有二次拋物線關(guān)系, 葉綠素a含量隨著氨氮濃度的升高而升高。這是氧的產(chǎn)生與消耗之間矛盾運動的結(jié)果。海水中的 DO主要來源于大氣中氧氣的溶解和海洋浮游以及底棲藻類的光合作用, 此外河流輸入、外海交換和大氣濕沉降也能帶來一部分DO, 消耗的途徑有水體中氧向大氣的擴散、細菌的分解作用、水體中亞硫酸鹽、硫化物、亞鐵鹽和氨類等還原性物質(zhì)被氧化、碳氫化合物、脂肪、蛋白質(zhì)等有機化合物的微生物降解等[17-19], 但是消耗途徑的建立以及產(chǎn)氧與耗氧誰占優(yōu)勢很大程度上取決于外部條件。當浮游藻類豐度較小時, 表層海水產(chǎn)氧也少, 所產(chǎn)的氧幾乎全被海水吸收, 消耗的途徑?jīng)]有完全建立, 氧含量迅速增加直至達到飽和狀態(tài),多余的氧通過擴散進入大氣; 在合適的營養(yǎng)鹽條件下, 浮游藻類豐度增加甚至過量繁殖, 表層產(chǎn)氧也較多, 但是由于好氧細菌對死亡藻體的分解作用、硫細菌分解副產(chǎn)物硫化氫的氧化以及大量有機污染物的降解等消耗途徑的建立, 大量消耗了 DO, 使得水體中DO不升反降, DO的平衡被打破。只要有營養(yǎng)鹽輸入, 藻類就會生長繁殖, 久而久之, 產(chǎn)生的氧不足以抵消消耗的氧, DO含量逐漸降低直至水體中沒有DO存在。因此, 小清河口低溶氧的問題根源在于富營養(yǎng)化。

表2 調(diào)查期間葉綠素a與環(huán)境因子的Pearson相關(guān)系數(shù)(雙尾檢驗)Tab. 2 Pearson correlations (two tailed) between Chl-a and other environmental parameters

圖15 葉綠素a與DO的回歸分析Fig. 15 Regression analysis of Chl-a and DO

圖16 葉綠素a與氨氮的回歸分析Fig. 16 Regression analysis of Chl-a and NH4-N

2.8 低氧區(qū)的形成

一般來說, DO＜2 mg/L為低氧, 在某些系統(tǒng)內(nèi)DO ＜3 mg/L即視為低氧[20]。在研究區(qū)域河口內(nèi)站點大部分DO值在2 mg/L以下, 明顯處于低氧狀態(tài)。分析結(jié)果還顯示河口內(nèi)低氧的情況很大程度上是由于營養(yǎng)鹽和有機物的雙重污染引起的, 但是這種情況為什么僅限在河口內(nèi)呢？為什么沒有在河口外海域也形成一個如墨西哥灣或長江口外那樣的低氧區(qū)呢？在墨西哥灣北部的大陸架發(fā)現(xiàn)的大面積底層低氧區(qū)形成的主要原因在于通過密西西比-阿查法拉亞系統(tǒng)(Mississippi-Atchafalaya system)輸入的營養(yǎng)鹽的增加[21], 而在長江口外海域溫鹽躍層的存在是形成低氧海區(qū)底層氧虧損的主要原因, 長江徑流攜帶的氮、磷污染物輸入只是為氧虧損水域表層浮游植物的生長提供豐富的營養(yǎng)鹽, 起到了加劇該水域氧虧損的作用[22]。由此可見, 河口外海域低氧區(qū)的形成的主要原因既可能是富營養(yǎng)化, 也可能是水體層化作用。在小清河口外海域水層較淺, 水體混合均勻,又有渤海環(huán)流和黃河水的雙重影響, 沒有層化現(xiàn)象存在, 同時小清河徑流量也有限, 徑流帶來的營養(yǎng)物質(zhì)迅速地被稀釋, 對外海的影響力不夠, 所以并沒有形成河口外海域底層的低氧區(qū)。而在小清河口內(nèi), 陸地徑流輸入是占主要地位的, 徑流帶來的高營養(yǎng)鹽和高有機污染物一方面使藻類過量繁殖產(chǎn)氧增加, 另一方面也使微生物分解活動和還原物質(zhì)氧化作用加劇, 耗氧速度也提高, 兩相比較, 耗氧占盡優(yōu)勢, 最終形成河口內(nèi)低氧環(huán)境。

3 結(jié)論

在研究區(qū)域內(nèi), 河口內(nèi)和河口外的情況具有顯著差異。小清河口內(nèi)營養(yǎng)鹽含量豐富, 氨氮是小清河主要的溶解無機氮形式, 含量是河口外的近百倍,磷、硅的含量也比河口外高幾十倍; 在河口外, 硝酸鹽由于受到黃河水輸入的影響而比河口內(nèi)豐富, 這使得河口外磷限制情況加劇和硅限制情況減輕。河口內(nèi)豐富的營養(yǎng)鹽使得浮游藻類過度繁殖, 水體葉綠素a含量平均達到8 mg/m3, 河口外的葉綠素a含量則只有1.5 mg/m3。溶解氧在河口外海域平均值為3.5 mg/L, 而在河口內(nèi)卻低于2 mg/L, 處于低氧狀態(tài),最上游的N1站表層則到了無氧狀態(tài), 是營養(yǎng)鹽和有機物的雙重污染促使了這種情況的發(fā)生。

[1]沈志良. 膠州灣營養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)的長期變化及其對生態(tài)環(huán)境的影響[J]. 海洋與湖沼, 2002, 33(3)： 322-331.

[2]劉東艷, 孫軍, 錢樹本, 等. 膠州灣浮游植物研究-Ⅱ環(huán)境因子對浮游植物群落結(jié)構(gòu)變化的影響[J]. 青島海洋大學學報自然科學版, 2002, 32(3)： 415-421.

[3]Justic D, Rabalais N N, Turner R E, et al. Changes in nutrient structure of river-dominated coastal waters：stoichiometric nutrient balance and its consequences.Estuarine[M]. UK.： Coastal and Shelf Science, 1995：339-356.

[4]Philippart C J M, Cadee G C, van Raaphorst W, et al.Long-term phytoplankton-nutrient interactions in a shallow coastal sea： Algal community structure, nutrient budgets, and denitrification potential[J]. Limnology and Oceanography, 2000, 45(1)： 131-144.

[5]Yu Zhigang, Mi Tiezhu, Yao Qingzheng, et al. The nutrients concentration and the changes in decade-scale in the central Bohai Sea[J]. Acta Oceanologica Sinica,2001, 20(1)： 65-75.

[6]陳尚, 朱明遠, 馬艷, 等. 富營養(yǎng)化對海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響及其圍隔實驗研究[J]. 地球科學進展, 1999,14(6)： 571-576.

[7]馬建新, 鄭振虎, 李云平, 等. 萊州灣浮游植物分布特征[J]. 海洋湖沼通報, 2002, 4： 63-67.

[8]王俊, 李洪志. 渤海近岸葉綠素和初級生產(chǎn)力研究[J]. 海洋水產(chǎn)研究, 2000, 23(1)： 23-28.

[9]米鐵柱, 于志剛, 姚慶禎, 等. 春季萊州灣南部溶解態(tài)營養(yǎng)鹽研究[J]. 海洋環(huán)境科學, 2001, 20(3)： 14-18.

[10]高會旺, 吳德星, 白潔, 等. 2000年夏季萊州灣生態(tài)環(huán)境要素的分布特征[J]. 中國海洋大學學報, 2003,33(2)： 185-191.

[11]孫軍, 劉東艷, 柴心玉, 等. 萊州灣及濰河口夏季浮游植物生物量和初級生產(chǎn)力的分布[J]. 海洋學報,2002, 24(5)： 81-90.

[12]童鈞安. 萊州灣主要污染物來源及分布特征[J]. 黃渤海海洋, 1994, 12(4)： 16-20.

[13]國家海洋局. 海洋監(jiān)測規(guī)范[M]. 北京： 海洋出版社,1991.

[14]UNESCO. International oceanographic tables[R]. Paris：NIO-UNESCO, Vol. 2.1973.

[15]Parsons TR, Maita Y, Lalli CM, et al. A manual of chemical and biological methods for seawater analysis[M]. New York： Pergamon Press, 1984.

[16]Grasshoff K, Ehrhardt M, Kermling K, et al. Methods of seawater analysis：secondWeinheim： revised and extended edition[M]. Weinheim： Verlag Chemie, 1983.

[17]崔毅, 宋云利, 楊琴芳, 等. 渤海溶解氧的時空變化與環(huán)境因子和浮游植物的關(guān)系初探[J]. 海洋水產(chǎn)研究, 1993, 14： 113-118.

[18]彭云輝, 陳玲娣. 珠江河口水域溶解氫與硝酸鹽、Chla及硝酸鹽與磷酸鹽的關(guān)系[J]. 海洋學報, 1994,16(1)： 136-141.

[19]丘耀文, 王肇鼎. 珠江口伶何洋水域溶解氫特征[J].熱帶海洋, 1994, 13(2)： 99-102.

[20]National Oceanic and Atmospheric Administration(NOAA). Oxygen Depletion in Coastal Waters[C]//Nancy N. Rabalais. NOAA’s State of the Coast Report,Silver Spring. MD： NOAA. 1998 (on-line).

[21]Turner R E, Rabalais N N. Coastal eutrophication near the Mississippi river delta[J]. Nature, 1994, 368：619-621.

[22]李道季, 張經(jīng), 吳瑩, 等. 長江口外氧的虧損[J]. 中國科學D輯, 2002, 32(8)： 686-694.

Chlorophyllaand other environmental parameters in the Xiaoqing River Estuary, Laizhou Bay: spatial distributions and statistical analysis

GAO Yuan-peng1, YAO Peng1, MI Tie-zhu2, CHEN Hong-tao1, ZHANG Xin-quan1,YU Zhi-gang1
(1. College of Chemistry and Chemical Engineering, Ocean University of China, Qingdao 266100, China; 2. College of Environmental Science and Engineering, Ocean University of China, Qingdao 266100, China)

Apr., 24, 2010

Xiaoqing River Estuary; chlorophylla; dissolved oxygen; nutrient; hypoxia

Based on the observations from Jun. 6 to 7, 2002 in the Xiaoqing River Estuary, Laizhou Bay, Bohai, the spatial distributions and statistical correlations of chlorophylla(Chl-a) and other environmental parameters, such as nutrient, dissolved oxygen (DO), chemical oxygen demand (COD), were analyzed. Regression analysis of Chl-awith DO and nutrients was performed to better understand their relationships. The research area is quite shallow, the water body is mixed equably, and there is no obvious stratification. So all parameters were well distributed vertically; however, the horizontal distributions of each parameter within and out of the estuary were significantly different. The levels of temperature, nutrients (except nitrate and nitrite), COD and Chl-awere relatively higher within the Xiaoqing River Estuary, whereas salinity and DO were lower. The nitrate out of the estuary was more abundant than that within the estuary because of the input of the Yellow River, and it intensified the phosphorous limitation and reduced the silicate limitation out of the estuary. Except nitrite, all parameters showed good correlations with each other. There were negative correlations between Chl-aand DO or nitrate, and positive correlations between Chl-aand phosphorous, silicate or ammonia. Regression analysis showed that the relationships between Chl-aand DO and ammonia were concentration-dependent. When the DO was higher than 3mg/L or the ammonia was higher than 25μmol/L the Chl-ahad a square parabolic correlation with either of them, and there was no obvious relationship found when the DO and ammonia were at lower concentrations. The phytoplankton multiplied excessively because of high nutrient levels in the estuary, and the mean Chl-acontent in the water was up to 8mg/m3. However,the mean Chl-aout of he estuary was only 1.5 mg/m3because of the phosphorous limitation. The mean value of DO out of the estuary was 3.5mg/L, but within the estuary it was lower than 2mg/L (there was no DO at the surface layer of most upriver station). Hypoxia happened within the estuary, which was triggered by the co-pollution of nutrients and organic pollutants.

X832

A

1000-3096(2011)07-0071-11

2010-04-24;

2010-06-28

國家水體污染控制與治理科技重大專項項目(2008ZX07526-003); 山東省自然科學基金項目(Y2008E06)

高元鵬(1977-), 男, 山東平度人, 碩士研究生, 研究方向為海洋生物地球化學, E-mail： gypabc@ouc.edu.cn; 陳洪濤, 通信作者,E-mail： chenht@ouc.edu.cn

康亦兼)