劉 軍, 臧家業(yè), 冉祥濱, 韋欽勝, 孫 濤, 車 宏, 汪 魯, 劉 瑋

(國家海洋局 第一海洋研究所 生態(tài)研究中心, 山東 青島 266061)

乳山灣外低氧海域沉積物中有機(jī)碳、氮、磷及其形態(tài)特征分析

劉 軍, 臧家業(yè), 冉祥濱, 韋欽勝, 孫 濤, 車 宏, 汪 魯, 劉 瑋

(國家海洋局 第一海洋研究所 生態(tài)研究中心, 山東 青島 266061)

根據(jù)2009年8月在乳山灣及其毗鄰海域的綜合調(diào)查, 分析了該海域表層沉積物中有機(jī)碳、氮、磷含量及其組成形態(tài)的變化, 初步探討了影響底質(zhì)理化參數(shù)變化的原因及對(duì)乳山灣外近岸底層低氧形成的影響。結(jié)果表明, 乳山灣外近海為粉砂質(zhì)岸灘, 以細(xì)顆粒為主; 底質(zhì)中有機(jī)碳含量介于 0.49%～0.93%,平均值為 0.69%; 總氮含量介于 382～1 020 mg/kg,平均值為 671 mg/kg; 可溶性總氮含量介于23.0～60.0 mg/kg,平均值為44.0 mg/kg, 其中可溶性有機(jī)氮和氨氮分別占可溶性總氮的58.8%和38.8%;總磷含量介于138～769 mg/kg,平均值為356 mg/kg, 有機(jī)磷是占有絕對(duì)優(yōu)勢的磷形態(tài)(62.5%)。研究區(qū)域沉積物中總氮和灣內(nèi)相當(dāng), 有機(jī)碳、總磷含量普遍低于乳山灣內(nèi), 但均明顯高于南黃海區(qū)域, 且呈還原性狀態(tài)。調(diào)查區(qū)域內(nèi)沉積物中相對(duì)較高的有機(jī)碳、氮、磷可能是在潮流作用下乳山灣與外海的物質(zhì)交換所致, 其耗氧過程是導(dǎo)致底層溶解氧虧損的重要原因, 值得進(jìn)一步關(guān)注。

乳山灣; 低氧區(qū); 沉積物; 有機(jī)碳、氮磷; 形態(tài)分析

碳(C)、氮(N)、磷(P)是海洋生物生長所必需的營養(yǎng)元素, 其含量及形態(tài)在一定程度上影響著海洋生物的種群發(fā)育及生長[1-2]。沉積物對(duì)上覆水體中N、P含量有一定的緩沖作用, 同時(shí)也是海水中N、P的重要來源之一[3-4]。不同形態(tài)的 N、P具有不同的地球化學(xué)行為和生物有效性, 某些形態(tài)的 N、P, 在物理化學(xué)及生物等因素的作用下, 可通過解析、溶解、還原等過程釋放到水中, 并轉(zhuǎn)化為生物可利用的形態(tài), 從而成為影響水域營養(yǎng)狀況及誘發(fā)富營養(yǎng)化的重要因素[5-6]。海洋沉積中有機(jī)碳的堆積在碳、氮、磷的收支循環(huán)中具有重要意義[7], 同時(shí)反映了該海域生產(chǎn)力狀況。因此, 研究沉積物中 N、P、有機(jī)碳的形態(tài)、分布特征是進(jìn)一步研究它們在海洋生態(tài)系統(tǒng)中作用的前提。

乳山灣鄰近海域?yàn)┩繌V闊, 水深較淺, 是十分重要的海水養(yǎng)殖區(qū)。乳山灣養(yǎng)殖業(yè)及工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展導(dǎo)致排海的有機(jī)物量顯著增加, 極大地影響了該海域海洋環(huán)境質(zhì)量狀況[8]。已有研究表明, 養(yǎng)殖區(qū)氮、磷含量明顯高于非養(yǎng)殖區(qū)[9-10], 底質(zhì)環(huán)境也呈現(xiàn)弱還原性[11]。大量有機(jī)質(zhì)和還原性物質(zhì)在一系列生物、化學(xué)過程后消耗了底層的大量氧氣, 這也使得乳山灣水體溶解氧濃度顯著較低[12-13], 在夏季最低值僅為3.21mg/L(飽和度為35.5%), 遠(yuǎn)低于溶解氧的理論的飽和濃度。缺氧現(xiàn)象的存在, 對(duì)其海區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定有著重要影響, 同時(shí), 由于表層沉積物的氧化性環(huán)境遭到破壞, 這可能顯著影響該海域物質(zhì)形態(tài)和循環(huán)過程。本研究根據(jù)2009年8月份在乳山灣及其毗鄰海域的綜合調(diào)查, 分析了該海域表層沉積物氮、磷、碳的形態(tài)分布特征, 并結(jié)合溶解氧調(diào)查資料, 分析了該海域表層沉積物中有機(jī)碳、氮、磷含量及其組成形態(tài)的變化, 初步探討了影響底質(zhì)理化參數(shù)變化的原因及對(duì)乳山灣外近岸底層低氧形成的影響, 旨在豐富和加深對(duì)低氧水域生物地球化學(xué)過程的認(rèn)識(shí), 以期為近海海洋環(huán)境管理和保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 站點(diǎn)布設(shè)

本次調(diào)查于2009年8月在山東煙臺(tái)乳山灣口及其鄰近海域(36.2°～37°N, 120.9°～ 122.25°E)進(jìn)行。調(diào)查水域的平均水深約為15 m, 共設(shè)有47個(gè)站位, 主要進(jìn)行了水文、氣象水體化學(xué)和生物等參數(shù)的調(diào)查,并在其中23個(gè)站位采集了表層沉積物, A、E站位位于灣口, 其他位于灣口外鄰近水域。采樣站位見圖 1。

圖1 乳山灣及其鄰近海域采樣站位Fig. 1 Location of study area and sampling stations

1.2 樣品采集與分析

1.2.1 樣品采集

用蚌式采泥器采集表層沉積物, 除去上覆水,用塑料勺子挖取表層泥土于樣品袋, 密封后冷凍(-20℃)儲(chǔ)存。返回實(shí)驗(yàn)室后用冷凍干燥儀(德國,Christ 公司, CT ALPHA 2-4/LSC)干燥樣品, 研磨,過80目篩, 用于燒失率、總有機(jī)碳、總氮、總磷、有機(jī)磷、可溶性有機(jī)氮等測定。另取部分已混勻的樣品用于含水率、粒度的測定。

1.2.2 樣品分析方法

按照《海洋監(jiān)測規(guī)范》(GB 17378-2007)中規(guī)定以及相關(guān)文獻(xiàn)方法進(jìn)行分析處理, 總氮、總磷、有機(jī)磷、可溶性有機(jī)氮提取所用試劑純度均為優(yōu)級(jí)純, 并測定提取液空白。

含水率、燒失率基于差重法(GB/T 12763.8-2007),粒度采用激光粒度儀(英國, Malvern公司, Mastersizer 2000)。總有機(jī)碳采用重鉻酸鉀氧化-還原容量法(GB 17378.5-2007)?？偟捎脡A性過硫酸鉀氧化法,預(yù)處理依據(jù)《海洋調(diào)查規(guī)范》(GB/T 12763.8-2007),可溶性總氮(TSN)、氨氮(NH4-N)、硝氮(NO3-N)和亞硝氮(NO2-N)預(yù)處理[14]后用連續(xù)流動(dòng)分析儀(SKALAR San++)測定, TSN與可溶性無機(jī)氮( NH4-N、NO3-N、NO2-N之和)的含量之差即為可溶性有機(jī)氮(SON)的含量。總磷(TP)、無機(jī)磷(IP)預(yù)處理后用磷鉬蘭法測定[15-17], 差值即為有機(jī)磷(OP)。DO在現(xiàn)場用Winkler法測定（《海洋監(jiān)測規(guī)范》GB 17378.4-2007), COD按照GB 17378.4-2007規(guī)定的方法測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 表層沉積物特征

2.1.1 粒度

粉砂為研究區(qū)域主要的控制粒級(jí), 其含量變化范圍為 53.8%～82.9%,平均值為 71.0%, 除了 B2和D6站位, 其余站位粉砂的含量均超過60%。黏土是該區(qū)沉積物次優(yōu)勢組分, 平均值為 19.9%, 其中有 9個(gè)站位含量超過 20%。砂組分含量的均值為 9.1%,B2站位砂含量高達(dá)32.3%。所測站位均未檢出礫級(jí)組分。綜上所述, 乳山灣外近海為粉砂質(zhì)岸灘, 且以細(xì)顆粒為主。

按照優(yōu)勢組分定名的原則(謝帕德命名法), 研究區(qū)域的沉積物類型主要有砂質(zhì)粉砂(ST)、粉砂(T)和黏土質(zhì)粉砂(YT)三種。從圖2可以看出, 砂質(zhì)粉砂主要分布在乳山灣內(nèi)及近岸海域, 黏土質(zhì)粉砂主要分布在乳山灣外海以及B6、C3、C5、D2附近海域,其余區(qū)域以粉砂為主。黏土的高值區(qū)主要分布在D2、D4站位和遠(yuǎn)岸海域。砂組分的高值主要分布于乳山灣灣口和西側(cè)近岸?？傮w來說, 研究區(qū)域沉積物類型從近岸到外海呈帶狀分布, 近岸沉積物粒度明顯大于遠(yuǎn)岸。

圖2 沉積物類型分布及砂、粉砂、黏土百分含量分布圖Fig. 2 Distributions of sediment types and sand, silt and clay percentages

2.1.2 含水率、燒失率

研究區(qū)域表層沉積物含水率的變化范圍為26.2%～55.6%, 平均值為39.5% (表1), 其中最大值出現(xiàn)在B6站位, B4和D4站位次之, C1站位最小; 燒失率變化范圍為1.7%～17.5%, 平均值為6.4%(表1),其中最大值出現(xiàn)在A3站位, D6站位次之, E7站位最小。從整體上看, 含水率有從近岸到外海逐漸增大的趨勢, 這與粒度從近岸到外海逐漸變化趨勢相一致;燒失率沒有明顯的變化趨勢。

2.2 有機(jī)碳、氮、磷形態(tài)及分布特征

2.2.1 沉積物中的有機(jī)碳

研究區(qū)域表層沉積物TOC變化范圍為0.49%～0.93%, 平均值為0.69%(表2)。從調(diào)查數(shù)據(jù)看, 乳山灣鄰近海域底層沉積物有機(jī)碳變化幅度較大, 最大值為最小值的1.9倍。

圖 3反映了所調(diào)查站位 TOC的平面分布特征,可以看出, B4、E5站位含量最高, A5、E3站位次之;TOC在E站位出現(xiàn)最小值, A6、C1站位次之?？傮w來看, 研究區(qū)域表層沉積物中TOC的含量在灣口附近及外海較低, 中部區(qū)域相對(duì)較高。

2.2.2 沉積物中氮的含量

研究區(qū)域表層沉積物 TN 的變化范圍為 446～1 020 mg/kg, 平均值為685 mg/kg, 可溶性總氮的變化范圍為 23.0～60.0 mg/kg, 平均值為 44.0 mg/kg,SON的濃度相對(duì)較低, 變化范圍為 9.0～42.6 mg/kg,平均值為25.8 mg/kg;-N和-N平均含量分別為17.0 mg/kg和1.10 mg/kg, 其中SON和NH4-N分別占可溶性總氮的 56.7%和 40.6%(表 2), 是該海域表層沉積物中可溶性氮的主要存在形式, 這可能是由于表層沉積物中有機(jī)物質(zhì)的含量較高的原因。另外, TN和SON都在A1、B4、B6站位含量較高, E3、E5、C7含量較低, 且SON、-N與TSN呈較強(qiáng)的正相關(guān)關(guān)系(r=0.965,P＜0.01,n=22, [SON]=0.825 ×[TSN]-10.4;r=0.635,P＜0.01,n=22, [-N]=0.175×[TSN]+9.35), 同時(shí)-N和SON也存在線性相關(guān)關(guān)系(r=0.4118,P＜0.01,n=22, [-N] =0.133×[SON]+13.6), 表明該區(qū)域SON含量與氨氮有著密切的聯(lián)系, 其可能是-N的主要來源之一。

表1 乳山灣及外海表層沉積物粒度、含水率、燒失率分析結(jié)果(%)Tab. 1 Granularity, moisture content and ignition loss in sediment(%)

表2 乳山灣及外海表層沉積物碳、氮、磷分析結(jié)果Tab. 2 Concentrations of carbon, nitrogen and phosphorus in sediment

圖3 有機(jī)碳的平面分布Fig. 3 Horizontal distribution of total organic carbon

從不同N形態(tài)的平面分布圖可以看出, TN在E1站位出現(xiàn)最大值, B6和F4站位次之, SON在A1站位出現(xiàn)最大值, B4和B6站位次之(圖4)?？傮w來說,乳山灣沉積物中不同N形態(tài)的含量呈現(xiàn)東部水域較西部水域低的特點(diǎn)。

2.2.3 沉積物中磷的含量

研究區(qū)域表層沉積物總磷的變化范圍為 138～769 mg/kg, 平均值為372 mg/kg; 有機(jī)磷變化范圍為 4～661 mg/kg, 平均值為 247 mg/kg; OP占TP的百分含量變化為 3.0%～87.8%, 平均值為 62.5%(表2)。從中可以看出有機(jī)磷是該海域表層沉積物中磷的主要存在形式。TP與OP極顯著相關(guān)性(r=0.983,P＜0.01,n=22, [OP]=1.02×[TP]-115)。表明該區(qū)域具有較高的初級(jí)生產(chǎn)力, 生物有機(jī)質(zhì)是構(gòu)成 TP的重要來源。

圖5是TP、OP的平面分布特征, 可以看出, TP在F4站位含量最高, A3、C3、F2次之; OP在F4站位含量最高, C3、F2次之; 不同磷形態(tài)均在C5站位出現(xiàn)最小值?？傮w來說, 乳山灣沉積物中不同P形態(tài)的含量具有明顯的地域特征, TP和OP的高值區(qū)主要集中在乳山灣灣口以外附近, 而到了外海TP、OP含量則逐漸減小。

3 討論

3.1 影響有機(jī)碳、氮和磷分布的因素

乳山灣鄰近水域泥沙主要來源于乳山河、鋸河的河流輸送[18]。根據(jù)孫永根等的研究[19], 乳山灣內(nèi)河流帶來的泥沙大部分由落潮流帶出灣外, 在其口門附近沉積形成落潮流三角洲。表層沉積物在海水的動(dòng)力作用下, 不斷受到侵蝕、沖刷、搬運(yùn), 由岸向外海輸送。在沉積物輸送過程中, 較粗顆粒的砂質(zhì)粉砂較容易在近岸沉積, 粉砂其次; 黏土質(zhì)粉砂淤積一般在離岸較遠(yuǎn)的水域沉積。漸次變化的沉積環(huán)境是導(dǎo)致泥沙類型分布的主要原因。

圖4 總氮、可溶性有機(jī)氮的平面分布Fig. 4 Horizontal distributions of total nitrogen and soluble organic nitrogen

圖5 總磷、有機(jī)磷的平面分布Fig. 5 Horizontal distributions of total phosphorus and organic phosphorus

通常而言, 有機(jī)碳一般富集于細(xì)顆粒沉積物中,但該區(qū)域TOC分布與沉積物粒度并沒有發(fā)現(xiàn)明顯的相關(guān)關(guān)系, 這可能與研究區(qū)域特殊的沉積環(huán)境(包括陸源輸入、海洋自生以及復(fù)雜的水動(dòng)力輸送等)有關(guān)。整個(gè)調(diào)查區(qū)域有機(jī)碳含量均低于海洋沉積物質(zhì)量(GB 18668-2002)標(biāo)準(zhǔn)第 I 類規(guī)定; 相對(duì)于養(yǎng)殖業(yè)較為發(fā)達(dá)的乳山灣灣內(nèi)而言, 研究區(qū)域內(nèi)有機(jī)碳含量普遍較低[11], 但明顯高于南黃海區(qū)域[20], 這說明乳山灣外海沉積物中有機(jī)物含量受到一定程度上的人文活動(dòng)影響。由于人類活動(dòng)的增加, 養(yǎng)殖業(yè)急劇發(fā)展等因素, 導(dǎo)致近海有機(jī)物含量升高, 增加的有機(jī)物的可能使底質(zhì)有機(jī)物含量增加。在2009年的調(diào)查中,乳山灣口 COD 濃度(0.71～1.77 mg/L)明顯高于歷史同期[8], 這也從一個(gè)側(cè)面表明乳山灣養(yǎng)殖業(yè)及工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展導(dǎo)致排海有機(jī)物的量顯著增加, 并可能導(dǎo)致調(diào)查區(qū)域有機(jī)物含量進(jìn)一步升高。統(tǒng)計(jì)分析顯示, 燒失率與有機(jī)碳之間存在正相關(guān)關(guān)系(r=0.551,P＜0.01,n=22), 這表明生物沉積作用可能是該海域碳的重要來源之一。

由于沿岸人類活動(dòng)的加劇, 乳山灣養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展, 導(dǎo)致水體中氮、磷濃度升高, 這可能導(dǎo)致沉積物中氮、磷含量增加。乳山灣外近海沉積物中總氮和灣內(nèi)相當(dāng), 總磷濃度相對(duì)于南黃海偏高, 這表明濱岸養(yǎng)殖業(yè)在很大程度上影響了沉積物中氮、磷的含量, 并可能對(duì)近岸環(huán)境產(chǎn)生較大地影響。調(diào)查區(qū)域還受到黃海冷水團(tuán)和潮汐作用的共同影響[19,21],這種影響可在一定程度上致使潮水?dāng)y帶的灣內(nèi)物質(zhì)在調(diào)查區(qū)域淤積, 從而致使沉積物中有機(jī)碳、氮和磷濃度偏高。

表 3列出了研究區(qū)域表層沉積物中不同形態(tài)氮、磷和有機(jī)碳的平均含量與其他海域相比較的情況。從表中可以看出： 研究區(qū)域內(nèi)有機(jī)碳、總磷含量普遍低于乳山灣內(nèi), 總氮和灣內(nèi)相當(dāng), 有機(jī)碳、總氮、總磷明顯高于南黃海區(qū)域。就乳山灣及其鄰近海域而言, 高值區(qū)主要集中在乳山灣近岸, 低值區(qū)則主要分布在外海和灣口處。造成上述差異的可能原因是： 一方面受陸源輸入的影響,近岸海域受陸地影響較大, 陸地輸送的氮、磷營養(yǎng)鹽負(fù)荷較高, 顯著影響了近岸海域營養(yǎng)鹽生物地球化學(xué)過程, 相對(duì)于灣外開闊水域而言, 灣內(nèi)較為封閉的環(huán)境不利于氮、磷的排出; 其二是靠近灣內(nèi)養(yǎng)殖區(qū),養(yǎng)殖密度大, 貝類濾食大量有機(jī)顆粒物質(zhì), 產(chǎn)生大量糞便, 在潮水的作用下, 灣內(nèi)物質(zhì)被排入到灣口及外海[19], 并在外海積累, 從而加重了該區(qū)域站位底質(zhì)沉積物中各形態(tài)N、P和TOC的含量,使之明顯高于南黃海水域。由此可得, 養(yǎng)殖、乳山灣與外海的物質(zhì)交換對(duì)乳山灣及其鄰近水域各形態(tài)N、P和TOC的含量影響較大。

表3 研究區(qū)域沉積物中氮、磷、有機(jī)碳平均值與其他區(qū)域比較Tab. 3 Comparison of nitrogen, phosphorus and organic carbon in sediment of different sea areas

3.2 有機(jī)碳的物源分析

在海洋沉積物研究中經(jīng)常用碳、氮比的大小來判斷有機(jī)物的來源, 即海生來源還是陸生來源。C/N(原子比)大于 12 的劃為陸源有機(jī)物,C/N小于 8的劃為海源有機(jī)物[25], C/N越大陸源輸入的有機(jī)質(zhì)成分就越大。分析結(jié)果表明, 所有站位 C/N值均大于8, 說明研究區(qū)域沉積物中有機(jī)物主要受沿岸的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及乳山灣海水養(yǎng)殖的影響。參照錢君龍、賈國東等利用 C/N值估算總有機(jī)碳中水生有機(jī)碳和陸源有機(jī)碳的方法[26-27], 則 TOC、TN、海洋自生有機(jī)碳(CW)和陸源有機(jī)碳(CL)有如下關(guān)系：

求解上述方程組可得到海洋自生有機(jī)碳和陸源有機(jī)碳的含量。其中陸源輸入有機(jī)碳的含量變化范圍為0.23%～0.81%, 平均值為 0.49%, 陸源輸入有機(jī)碳占總有機(jī)碳的百分含量變化范圍為 39%～89%, 平均值為69%, 除了B6站位, 所有站位有機(jī)碳的陸源輸入含量均比海洋自生有機(jī)碳大(圖 6), 說明沉積物有機(jī)碳主要來源于陸源輸入。

3.3 碳、氮、磷形態(tài)分布特征與低氧區(qū)沉積環(huán)境的相互影響

根據(jù)2009年8月份調(diào)查獲得的乳山灣外近海溶解氧(DO)的濃度分布(圖 7)發(fā)現(xiàn)： 8月份底層溶解氧最低濃度僅為 3.21mg/L(飽和度： 35.5%), 存在溶解氧低值區(qū), 其中低值主要分布在A5、C2、F2站位附近, 調(diào)查水域表、底層溶解氧差值(ΔDO)的平均值為0.42 mg/L, 而在 DO低值區(qū)站位 ΔDO均超過 1.0 mg/L, 最大值為3.89 mg/L。然而相關(guān)分析表明, 表、底層 ΔDO與 COD無顯著的相關(guān)關(guān)系, 這表明水柱內(nèi)化學(xué)氧化作用有限, 那么不難推出底泥耗氧過程是導(dǎo)致該海域底層低氧的重要原因。處于底層溶解氧相對(duì)低值區(qū)(DO＜5 mg/L)的站位 TOC含量相對(duì)較高, 原因是： 一方面, 從自生有機(jī)碳分布可以看出(圖 6), 自生有機(jī)碳高值區(qū)處在溶解氧相對(duì)低值的區(qū)域(A5、F2站位), 其平均值為0.24%; 除高值以外的其他站位平均值為 0.20%, 這說明低氧區(qū)具有較高的有機(jī)碳積累(陸源以及自生作用); 另一方面, 低氧的存在降低了沉積物中有機(jī)質(zhì)的氧化分解。研究區(qū)域表層沉積物的氧化還原電位偏低(-168～75 mV,平均值為-96 mV), 呈現(xiàn)還原環(huán)境[28]; 乳山灣及其鄰近水域內(nèi)表層沉積物主要以快速的化學(xué)耗氧為主[13],耗氧物質(zhì)可能有鐵、錳和硫等無機(jī)物質(zhì)的貢獻(xiàn), 其也在一定程度上減少了表層有機(jī)質(zhì)的消耗, 致使乳山灣鄰近海域表層沉積物中的N、P主要以有機(jī)形態(tài)存在。通過分析沉積物氨氮和硝氮比值(NH4： NO3)還發(fā)現(xiàn), 在底層溶解氧低值區(qū)站位A5、F2氨氮和硝氮的比值最高, 分別為20、21, 平均值為16, 這是因?yàn)楹Ｑ蟪练e物中氮的存在形態(tài)與沉積物所處的微環(huán)境有極其重要的關(guān)系, 在缺氧條件下, 由于硝化作用的停止及氨氮的不斷生成, 致使還原條件下沉積物中可溶性氨氮含量比氧化環(huán)境下的高[29]。調(diào)查區(qū)域內(nèi)沉積物中相對(duì)較高的有機(jī)碳、氮、磷可能是在潮流作用下乳山灣與外海的物質(zhì)交換所致, 其耗氧過程也可能是導(dǎo)致底層溶解氧虧損的重要原因, 值得進(jìn)一步關(guān)注。

圖6 海洋自生和陸源輸入有機(jī)碳的含量分布Fig. 6 Distributions of total organic carbon form land and sea

圖7 乳山灣鄰近海域8月表、底層溶解氧的平面分布Fig. 7 Horizontal distributions of dissolved oxygen at the surface and bottom water layers in August in the Rushan Bay

4 結(jié)論

(1)乳山灣鄰近海域的底質(zhì)沉積物類型主要砂質(zhì)粉砂、粉砂和黏土質(zhì)粉砂三種,乳山灣外近海為粉砂質(zhì)岸灘, 以細(xì)顆粒為主。研究區(qū)域表層沉積物含水率的變化范圍為26.2%～55.6%, 平均值為28.6%, 燒失率變化范圍為1.7%～17.5%, 平均值為6.4%。

(2)沉積物中有機(jī)碳含量介于0.49%～0.93%,平均值為 0.69%; 總氮含量介于 382～1 020 mg/kg, 平均值為 671 mg/kg; 可溶性總氮含量介于 23.0～60.0 mg/kg,平均值為44.0 mg/kg, 在其中可溶性有機(jī)氮和氨氮分別占可溶性總氮的58.8%和38.8%; 總磷含量介于 138～769 mg/kg, 平均值為 356 mg/kg, 有機(jī)磷是占有絕對(duì)優(yōu)勢的磷形態(tài)(62.5%)。

(3)研究區(qū)域沉積物中總氮和灣內(nèi)相當(dāng), 有機(jī)碳、總磷含量普遍低于乳山灣內(nèi), 但均明顯高于南黃海區(qū)域, 且呈還原性狀態(tài)。有機(jī)碳、氮和磷的分布及形態(tài)特征與陸源輸入、濱海養(yǎng)殖和潮汐密切相關(guān), 其耗氧過程可能對(duì)近岸水體底層溶解氧濃度產(chǎn)生重要影響。

[1] Hecky R E, Kilham P. Nutrient limitation of phytoplankton in freshwater and marine environments： A review of recent evidence on the effects of enrichment[J].Limnology and Oceanography, 1988, 3： 796-822.

[2] Fielding P J, Damstra J, Branch G M. Benthic diatom biomass, production and sediment chlorophyll in Langebaan Lagoon, South Africa[J]. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 1988, 27： 413-426.

[3] Zabel M, Dahmke A, Schulz H D. Regional distribution of diffusive phosphate and silicate fluxes through the sediment-water interface： The eastern south Atlantic[J].Deep-Sea Research, 1998, 1(45)： 277-300.

[4] Ulloa O, Pantoja S. The oxygen minimum zone of the eastern South Pacific[J]. Deep-Sea Research II, 2009,56： 987-991.

[5] Conley D L, Paerl H W, Howarth R W, et al. Controlling eutrophication： nitrogen and phosphorus[J]. Science, 2009, 323(20)： 1014-1015.

[6] Wu F, Guo W D, Zheng P R, et a1. Distribution of phosphorus species in sediments of mariculture waters in Sandu Bay[J]. Marine Environmental Science, 2005,24(4)： 24-27.

[7] Middelburg J J, Levin L A. Coastal hypoxia and sediment biogeochemistry[J]. Biogeosciences, 2009, 6：1273-1293.

[8] 馬紹賽, 趙俊, 周詩賚, 等. 乳山灣水化學(xué)環(huán)境[J].海洋水產(chǎn)研究, 1996, 17(1)： 63-70.

[9] 王迪迪, 孫耀, 石曉勇, 等. 乳山灣東流區(qū)沉積物中氮形態(tài)的分布特征[J]. 海洋環(huán)境科學(xué), 2009, 28(6)：639-642.

[10] 王迪迪, 孫耀, 石曉勇, 等. 乳山灣東流區(qū)沉積物中不同形態(tài)磷的分布特征[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2008, 28(5)：2417-2423.

[11] 辛福言, 崔毅, 陳聚法, 等. 乳山灣表層沉積物質(zhì)量現(xiàn)狀及其評(píng)價(jià)[J]. 海洋水產(chǎn)研究, 2004, 25(6)： 42-46.

[12] 崔毅, 馬紹賽, 陳碧鵑, 等. 乳山灣生物理化環(huán)境現(xiàn)狀研究[J]. 中國水產(chǎn)科學(xué), 1999, 6(4)： 76-80.

[13] 冉祥濱, 臧家業(yè), 韋欽勝, 等. 乳山灣口及其鄰近海域溶解氧分布特征及影響因素研究[J].海洋學(xué)報(bào),2011, 33 (4)： 173-180.

[14] 林素梅, 王圣瑞, 金相燦, 等. 湖泊表層沉積物可溶性有機(jī)氮含量及分布特性[J].湖泊科學(xué)[J], 2009,21(5)： 623-630.

[15] Aspila K I, Agemian H, Chan A S Y. A semi-automatic method for the determination of inorganic, organic and total phosphate in sediments[J]. Analyst, 1976, 101：187-197.

[16] 曹文卿, 劉素美. 東、黃海柱狀沉積物中有機(jī)磷與無機(jī)磷的含量與分布研究[J].中國海洋大學(xué)學(xué)報(bào), 2010,40(1)： 069-074.

[17] Parsons T R, Maita Y, Lalli C M. A manual of chemical and biological methods for seawater analysis[M]. UK：Pergamon Press, 1984.

[18] 《中國海灣志》編纂委員會(huì). 中國海灣志第四分冊[M]. 北京： 海洋出版社, 1993.

[19] 孫永根, 吳建政, 朱龍海, 等. 乳山灣泥沙運(yùn)移趨勢及蝕淤分析[J]. 海洋地質(zhì)動(dòng)態(tài), 2007, 23(4)： 26-31.

[20] 陳建芳, 金海燕, 劉小涯, 等. 黃海和東海沉積物有機(jī)質(zhì)活性及營養(yǎng)鹽再生潛力初探[J].地球化學(xué), 2005,34(4)： 387-394.

[21] 于非, 張志欣,刁新源, 等. 黃海冷水團(tuán)演變過程及其與鄰近水團(tuán)關(guān)系的分析[J]. 海洋學(xué)報(bào), 2006, 28(5)：26-34.

[22] 宋金明, 李學(xué)剛, 邵君波, 等. 南黃海沉積物中氮、磷的生物地球化學(xué)行為[J].海洋與湖沼, 2006, 37(4)：370-376.

[23] 呂桂才, 張哲, 王江濤, 等. 山東南部近海沉積物中碳、氮、磷的分布特征[J]. 海洋科學(xué), 2010, 34(9)： 1-4.

[24] 馮強(qiáng), 劉素美, 張經(jīng). 黃、渤海區(qū)沉積物中磷的分布[J].海洋環(huán)境科學(xué), 2001, 20(2)： 24-27.

[25] Milliman J D, Xie Q C, Yang Z S. Transport of particulate organic carbon and nitrogen from the Yangtze river to the ocean [J]. American Journal of Science,1984, 284： 824-834.

[26] 錢君龍, 王蘇明, 薛斌, 等. 湖泊沉積研究中一種定量估算陸源有機(jī)碳的方法[J]. 科學(xué)通報(bào), 1997, 42(15)：1655-1658.

[27] 賈國東, 彭平安, 傅家謨, 等. 珠江口近百年來富營養(yǎng)化加劇的沉積記錄[J]. 第四季研究, 2002, 22(2)：158-165.

[28] 侯保榮, 郭公玉, 馬士德, 等. 海洋腐蝕環(huán)境理論及其應(yīng)用[M]. 北京： 科學(xué)出版社, 1999： 85.

[29] Hansen L S, Blackburn T H. Aerobic and anaerobic minerlization of organic material in marine sediment microcosms[J] Marine Ecology Progress Series, 1991,75： 283-291.

Characteristics of different forms of nitrogen and phosphorus and organic carbon in the sediments of low-oxygen zones in adjacent Rushan Bay

LIU Jun, ZANG Jia-ye, RAN Xiang-bin, WEI Qin-sheng, SUN Tao, CHE Hong,WANG Lu, LIU Wei

(Research Center for Marine Ecological Environment of The First Institute of oceanography, State Oceanic Administration, Qingdao 266061, China)

Mar.,21,2011

Rushan Bay; low-oxygen zones; sediment; organic carbon, nitrogen and phosphorus; form analysis

A comprehensive survey of Rushan Bay and its adjacent area was carried out in August, 2009. The content and forms of organic carbon, nitrogen and phosphorus in surface sediments were analyzed. Fine sediment is the major components of the sediment in this area. The contents of organic carbon, total nitrogen and phosphorus in the marine sediments range from 0.49% to 0.93%, from 382 to 1020 mg/kg and from 138 to 769 mg/kg, with their average value of 0.69%, 671 mg/kg and 356 mg/kg, respectively. In addition, dissolved organic and ammonia nitrogen account for 58.8% and 38.8% of the total dissolved nitrogen. The organic phosphorus is the dominant part of the total phosphorus (62.5%). The concentration of total nitrogen is equal to that in Rushan Bay, The organic carbon and phosphorus concentrations are lower than those in Rushan Bay, but higher than those in the South Yellow Sea.The relatively high content of organic carbon, nitrogen and phosphorus in the sediments might due to the material exchange between Rushan Bay and the open seas. The sediment oxygen consumption may be the major cause of loss of dissolved oxygen in the bottom water, which needs further research.

P76

A

1000-3096(2012)07-0070-09

2011-03-21;

2011-04-29

中國近海海洋綜合調(diào)查與評(píng)價(jià)專項(xiàng)課題(908-01-BC14)

劉軍(1985-), 男, 湖北宜昌人, 碩士研究生, 主要從事水環(huán)境化學(xué)研究, 電話： 13953244600, E-mail： liu009liu@sina.com; 臧家業(yè),通信作者, E-mail： zjy@fio.org.cn

(本文編輯：康亦兼)