陳月紅，石曉勇，3，韓秀榮，李鴻妹

（1.中國海洋大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，山東 青島 266100；2.中國海洋大學(xué) 海洋化學(xué)理論與工程技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266100；3.國家海洋局海洋減災(zāi)中心，北京 100194）

由于地域環(huán)境條件的特殊性及海域富營養(yǎng)化程度的加劇，近年來閩浙沿岸海域赤潮頻發(fā)（姚煒民等，2007；龍華等，2005）。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2001-2010年福建沿海共發(fā)生161 起赤潮事件，其中東海原甲藻（Prorocentrum donghaiense）為引發(fā)赤潮最多的生物（李雪丁，2012）。另外，有毒的米氏凱倫藻（Karenia mikimotoi）赤潮在該海域也頻繁發(fā)生，如2012年春季暴發(fā)的米氏凱倫藻赤潮，累計(jì)面積323 km2，導(dǎo)致海水養(yǎng)殖區(qū)貝類，特別是鮑魚大量死亡，造成經(jīng)濟(jì)損失達(dá)20 多億元（國家海洋局，2012）。赤潮的暴發(fā)是多種環(huán)境因子綜合作用的結(jié)果，與光照、溫度和富營養(yǎng)化等因子密切相關(guān)（Anderson et al，2002；Xu et al，2010；韓秀榮等，2003；趙水東等，2006；孫百曄 等，2008），但一般認(rèn)為充足的營養(yǎng)鹽是引起有害赤潮暴發(fā)的重要因素之一（張傳松等，2007；洛昊 等，2013；

Li et al，2014）。

目前對于閩浙沿岸營養(yǎng)鹽的研究大多集中在局部海域。例如，陳雷等（2010）對樂清灣富營養(yǎng)化狀況及其成因進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，樂清灣水體處于嚴(yán)重富營養(yǎng)化狀態(tài)，其原因主要是陸源和水產(chǎn)養(yǎng)殖的輸入。鄭小宏（2010）對閩江口海域氮、磷營養(yǎng)鹽的分布狀況及富營養(yǎng)化特征等進(jìn)行了初步的分析與研究，結(jié)果表明，其營養(yǎng)鹽平面分布特征呈近岸高外海低的趨勢，閩江口海域具有磷限制潛在性富營養(yǎng)化特征。姚煒民等（2007）對2005年5月30日發(fā)生在浙江近海海域的米氏凱倫藻赤潮進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測分析，發(fā)現(xiàn)富營養(yǎng)化是赤潮發(fā)生的基本條件，適宜的氣溫及良好的海況是赤潮維持的重要因素。但對于閩浙沿岸整個(gè)海域的營養(yǎng)鹽時(shí)空分布特征，尤其是赤潮暴發(fā)前后的營養(yǎng)鹽變化情況，近年來鮮有報(bào)道。

本文主要通過2013年赤潮發(fā)生前后，對閩浙沿岸四個(gè)時(shí)間段現(xiàn)場調(diào)查數(shù)據(jù)的分析，研究和探討了營養(yǎng)鹽濃度水平、分布特征以及赤潮生消過程對營養(yǎng)鹽濃度變化的影響。同時(shí)，結(jié)合溫度、鹽度和葉綠素等相關(guān)因子，對典型斷面營養(yǎng)鹽分布的影響因素進(jìn)行了分析。以期掌握該海域的營養(yǎng)鹽水平，并為研究閩浙沿岸赤潮發(fā)生機(jī)理提供必要的科學(xué)基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 調(diào)查站位設(shè)計(jì)

現(xiàn)場調(diào)查于2013年4月24日-5月23日在閩浙沿岸進(jìn)行，共設(shè)ZE，F(xiàn)A，F(xiàn)B，F(xiàn)C，F(xiàn)D 5 個(gè)斷面（圖1）。共進(jìn)行了4 個(gè)航段的現(xiàn)場調(diào)查，時(shí)間分別為4月24日-28日，5月6日-8日，5月12日-14日及5月19日-23日，以下分別簡稱4月下旬、5月上旬、5月中旬和5月下旬，調(diào)查船只為“潤江一號”海洋科學(xué)考察船。

圖1 調(diào)查站位及赤潮發(fā)生區(qū)域

1.2 樣品采集與測定

調(diào)查過程中應(yīng)用YSI 現(xiàn)場測定海水的溫度、鹽度和葉綠素參數(shù)。使用30 L Niskin 采水器采集水樣，經(jīng)GF/F 濾膜（450 ℃灼燒）過濾后，在船上實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行營養(yǎng)鹽的分析測定，并用國家海洋局第二海洋研究所生產(chǎn)的營養(yǎng)鹽標(biāo)準(zhǔn)系列制定工作曲線。其中，亞硝酸鹽（NO2-N）采用重氮-偶氮分光光度法，硝酸鹽（NO3-N）采用鎘-銅還原法，氨氮（NH4-N） 采用次溴酸鈉氧化法，磷酸鹽（PO4-P）采用磷鉬藍(lán)分光光度法，硅酸鹽（SiO3-Si） 采用硅鉬藍(lán)分光光度法（Grasshoff et al，1999）。NO3-N、NO2-N、NH4-N、PO4-P、SiO3-Si的檢出限分別為：±0.02、±0.02、±0.1、±0.02、±0.2 μmol/L。溶解無機(jī)氮（DIN）的濃度為NO3-N、NO2-N 和NH4-N 三者之和。

2 結(jié)果與討論

2.1 調(diào)查海域各項(xiàng)營養(yǎng)鹽的濃度

表1 列出了調(diào)查海域4 個(gè)時(shí)間段表、中、底層海水中，各項(xiàng)營養(yǎng)鹽的平均濃度及其變化范圍。整個(gè)調(diào)查期間，各時(shí)間段表層海水中DIN 和PO4-P的平均濃度均超過國家一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（DIN：14.29 μmol/L；PO4-P：0.48 μmol/L） （國家環(huán)境保護(hù)局，1997），但個(gè)別站位DIN 和PO4-P 的濃度超過國家三類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。隨著赤潮的暴發(fā)和維持，表層DIN 和PO4-P 的平均濃度呈逐漸下降的趨勢。調(diào)查海域表層SiO3-Si 的平均濃度為（23.51±12.32） μmol/L，各時(shí)間段出現(xiàn)波動性變化，但總體變化不大。表層DIN/P 比值平均為（23.85±9.54），整體呈現(xiàn)先升高后逐漸降低的趨勢。

2.2 調(diào)查海域營養(yǎng)鹽的平面分布

調(diào)查海域表層各項(xiàng)營養(yǎng)鹽分布整體呈現(xiàn)近岸高，遠(yuǎn)海低的趨勢（圖2）。4月下旬，各項(xiàng)營養(yǎng)鹽濃度南、北部差異不大，其分布明顯受到長江沖淡水和閩浙沿岸流等陸源輸入的影響（張慧 等，2011）。近岸側(cè)DIN、PO4-P 和SiO3-Si 濃度分別達(dá)到31 μmol/L、1.4 μmol/L、42 μmol/L 以上（圖2），均高于國家三類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。至調(diào)查海域的外海側(cè)時(shí)，表層DIN、PO4-P 和SiO3-Si 濃度分別降低至11 μmol/L、0.6 μmol/L、12 μmol/L?？傮w來說，調(diào)查海域水體處于富營養(yǎng)化狀態(tài)，豐富的營養(yǎng)鹽為該海域甲藻赤潮的暴發(fā)奠定了最基本的物質(zhì)基礎(chǔ)。

5月上旬至5月中旬，東海原甲藻赤潮暴發(fā)，發(fā)生區(qū)主要在調(diào)查海域北部（圖1）。此時(shí)調(diào)查海域DIN 和PO4-P 的分布特征已由與岸線基本平行，轉(zhuǎn)變?yōu)橐燥w云江口和閩江口（方倩，2008；劉述錫等，2014；鄭小宏，2010） 為高值中心的扇狀分布。調(diào)查海域SiO3-Si 的濃度則略有上升，但閩江口近岸局部海域SiO3-Si 的濃度上升至77.75μmol/L。

表1 2013年閩浙沿岸調(diào)查海域各類營養(yǎng)鹽的變化范圍和平均濃度（單位：μmol·L-1）

5月下旬東海原甲藻赤潮進(jìn)入消散期，各營養(yǎng)鹽分布整體表現(xiàn)出明顯北低南高的特點(diǎn)。調(diào)查海域南部靠近閩江口處，受陸源輸入等影響，近岸側(cè)DIN 和PO4-P 濃度高值沒有太大變化。而北部海域由于受甲藻赤潮消耗的影響，表層各項(xiàng)營養(yǎng)鹽濃度均大幅下降，其中，PO4-P 濃度下降幅度最大，飛云江口近海海域PO4-P 高值中心消失，外海側(cè)PO4-P 的濃度已降低至0.4 μmol/L 以下。同樣，北部近岸側(cè)DIN 的濃度由26 μmol/L 下降至16 μmol/L左右，外海側(cè)濃度下降至6 μmol/L 左右。表層SiO3-Si 的濃度也出現(xiàn)明顯下降，北部近岸側(cè)最高值由42 μmol/L 降低至24 μmol/L 左右，可能是由于硅藻生物量增殖回升所致?？傊?jīng)過甲藻赤潮的消耗，調(diào)查海域北部已處于相對較低的營養(yǎng)鹽水平。

2.3 赤潮生消過程中營養(yǎng)鹽的變化特征

根據(jù)生物調(diào)查結(jié)果，4月下旬調(diào)查期間，僅FA、FB 斷面外側(cè)暴發(fā)東海原甲藻赤潮，密度超過106cell/L。之后5月份的3 次調(diào)查期間，F(xiàn)A、FB和ZE 斷面均暴發(fā)東海原甲藻赤潮，具體情況見表2，其中5月下旬調(diào)查結(jié)果顯示，該區(qū)域葉綠素濃度雖未降至海區(qū)的正常水平（圖3a），但是已經(jīng)有下降趨勢，而且整個(gè)海面能聞到腐敗的氣味，因此已處于東海原甲藻赤潮消散期。為了了解赤潮生消過程與營養(yǎng)鹽濃度變化的關(guān)系，本文選擇赤潮區(qū)域站位（圖1 中陰影部分），結(jié)合葉綠素?cái)?shù)據(jù)，討論了各營養(yǎng)鹽隨時(shí)間的變化趨勢。

圖2 2013年調(diào)查海域表層營養(yǎng)鹽平面分布

赤潮區(qū)域表層DIN 和PO4-P 的平均濃度隨著赤潮發(fā)生、維持及消亡呈持續(xù)下降的趨勢（圖3b-3c）。4月下旬，大面積赤潮暴發(fā)前期，赤潮區(qū)域表層DIN 和PO4-P 的平均濃度均相對較高，分別達(dá)20.58 μmol/L 和0.88 μmol/L，超過國家一類海水水質(zhì)。2001年和2009年春季該海域的歷史調(diào)查結(jié)果顯示，DIN 的濃度為10 μmol/L 左右，PO4-P的濃度為0.2 μmol/L 左右，均顯著低于本次調(diào)查結(jié)果（高生泉等，2004；黃江嬋，2011）。但是赤潮暴發(fā)的海域并不是調(diào)查海域營養(yǎng)鹽濃度最高的海域，而且最早暴發(fā)赤潮的站位均位于調(diào)查海域的外側(cè)，因此，營養(yǎng)鹽不是本次赤潮暴發(fā)的唯一因素。隨著赤潮的暴發(fā)和維持，赤潮區(qū)域DIN 和PO4-P的平均濃度持續(xù)下降，至5月下旬時(shí)，DIN 和PO4-P 的平均濃度分別降低至6.79 μmol/L 和0.41 μmol/L。而非赤潮站位FB3 站位的營養(yǎng)鹽濃度前后變化不大，即DIN 的濃度由25.84 μmol/L變?yōu)?2.44 μmol/L，PO4-P 的濃度由1.09 μmol/L 變?yōu)?.06 μmol/L（圖4）。

從營養(yǎng)鹽比值來看，調(diào)查初期（4月下旬），浮游植物生物量相對較低，赤潮區(qū)域表層DIN/P 比值平均為23.51，此氮磷比值較適宜東海原甲藻的生長（Li et al，2009；趙水東等，2006）。隨著東海原甲藻赤潮的暴發(fā)，DIN/P 比值除5月上旬有小幅增加外，整體呈現(xiàn)下降趨勢（圖3d），這可能是由于赤潮生物對不同種類營養(yǎng)鹽的吸收速率不同造成的（張傳松等，2008）。DIN/P 比值在5月上旬有小幅度上升，可能是由于此時(shí)陸源輸入的影響，且由于氮肥流失的影響，使近岸水體中DIN 含量增加，導(dǎo)致表層DIN/P 比值上升（李京 等，2009）。5月下旬甲藻赤潮消散期，DIN/P 比值下降至16.65，說明東海原甲藻在增殖過程中對DIN 的吸收速率相對較快，即氮鹽濃度的高低對東海原甲藻的生長影響較大（陳翰林等，2006；張傳松等，2008）。同時(shí)，低氮磷比不利于甲藻的生長，甲藻赤潮開始處于消散期，這也與張傳松等的研究結(jié)果是一致的（張傳松等，2008）。

由于甲藻對硅酸鹽基本不吸收，加上其有來源補(bǔ)充的影響（齊繼峰，2014），因此4月下旬至5月中旬，赤潮區(qū)域表層SiO3-Si 的濃度分別為25.02 μmol/L，25.92 μmol/L 和25.26 μmol/L，變化范圍不大。5月中旬后，SiO3-Si 的濃度開始出現(xiàn)下降趨勢，可能是由于東海原甲藻赤潮開始消散，硅藻生物量開始增殖回升所致。

表2 2013年閩浙沿岸調(diào)查海域赤潮發(fā)生情況

圖3 赤潮區(qū)域表層葉綠素及營養(yǎng)鹽變化

2.4 典型斷面（FA）各要素分布狀況

FA 斷面位于福寧灣外，處于調(diào)查海域中部，且為本次東海原甲藻赤潮發(fā)生區(qū)，故選取FA 斷面對整個(gè)調(diào)查期間各要素分布情況進(jìn)行系統(tǒng)分析，以初步說明FA 斷面營養(yǎng)鹽分布狀況及其影響因素（圖5）。

圖4 非赤潮站位FB3 表層葉綠素及營養(yǎng)鹽變化

春季海水溫度的垂向分布一般由無層化或弱層化的冬季型轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)層化的夏季型（朱德弟等，2009）。從FA 斷面的溫度垂向剖面看，4月下旬至5月下旬期間（圖5a），海水受熱增溫，上層水溫逐漸升高，垂直混合慢慢減弱，導(dǎo)致5月下旬開始出現(xiàn)溫躍層，但不是很明顯（齊繼峰，2014）。而鹽度僅開始出現(xiàn)層化的趨勢（圖5b），可能是由于斷面鹽躍層的形成滯后于溫躍層所致（鮑獻(xiàn)文等，2009）。4月下旬，東海原甲藻赤潮首先在外側(cè)站暴發(fā)，葉綠素高值區(qū)出現(xiàn)在外海的表層。隨后，葉綠素濃度高值區(qū)逐漸向近岸靠近（圖5c）。

受生物及水文因素的影響，F(xiàn)A 斷面DIN 和PO4-P 隨時(shí)間呈現(xiàn)不同的分布態(tài)勢。調(diào)查初期，兩者垂直分布較為均勻，受河流輸入和福寧灣養(yǎng)殖業(yè)的影響（劉煒等，2008），近岸側(cè)濃度高，外海側(cè)濃度較低。隨著赤潮在表層的暴發(fā)和向岸邊的推移，近岸海域表層DIN 和PO4-P 的濃度明顯降低，其中，F(xiàn)A3 站位表層DIN 的濃度由25.5 μmol/L 左右降低至5.2 μmol/L 以下， PO4-P 的濃度由0.78 μmol/L 左右降低至0.42 μmol/L 以下（圖5de）。同時(shí)，由于生物生長吸收DIN 和PO4-P 的比例高于16 ∶1，導(dǎo)致FA3 站位表層DIN/P 比值呈下降趨勢（由35 左右降低至12 以下） （圖5f）。另外，隨著時(shí)間的推移，DIN 和PO4-P 斷面分布在中下層逐漸呈現(xiàn)一定的層化結(jié)構(gòu)，這是由于溫躍層的阻擋，使底層營養(yǎng)鹽難以輸送到上層而在此積累（韋欽勝等，2011；Molfino et al，1990；Cerme?o et al，2008）。

圖5 FA 斷面各相關(guān)參數(shù)剖面分布比較

另外，5月份調(diào)查期間，F(xiàn)A 斷面的外側(cè)底層PO4-P 濃度均相對較高，尤其是5月上旬，在斷面底層明顯有高PO4-P 的外海高鹽水入侵。進(jìn)一步分析表明，在我國浙閩兩省的東海陸架西部海域和黑潮之間的陸架區(qū)域，終年存在著具有高鹽特性的北向臺灣暖流，大致沿50～150 m 等深線北上，而且在4-9月份的暖半年，主要來源于臺灣海峽（齊繼峰，2014），具有高溫、高鹽和高營養(yǎng)鹽的特點(diǎn)（圖6）。臺灣暖流向東海輸送的DIN 與長江沖淡水相當(dāng)，但輸送的PO4-P 卻比后者高8～17 倍，因此臺灣暖流輸入的PO4-P 是東海海域磷酸鹽限制的重要補(bǔ)充（石曉勇等，2003）。

圖6 調(diào)查海域的海流分布圖

3 結(jié)論

（1）調(diào)查海區(qū)營養(yǎng)鹽平面分布特征主要表現(xiàn)為近岸高、遠(yuǎn)海低的特點(diǎn)，調(diào)查海域表層DIN 和PO4-P 高值區(qū)出現(xiàn)在飛云江口和閩江口近海海域，調(diào)查海域北部受東海原甲藻赤潮影響，表層各項(xiàng)營養(yǎng)鹽均大幅下降，赤潮暴發(fā)使整個(gè)海區(qū)各項(xiàng)營養(yǎng)鹽分布表現(xiàn)出北低南高的特點(diǎn)。

（2）調(diào)查海域營養(yǎng)鹽水平相對較高，赤潮區(qū)域營養(yǎng)鹽水平及結(jié)構(gòu)的變化與赤潮的發(fā)生、發(fā)展及消散有密切的聯(lián)系，本次調(diào)查結(jié)果說明東海原甲藻在增殖過程中對DIN 的吸收速率相對較快，且低氮磷比不利于甲藻的生長。

（3）春季水體升溫，溫躍層開始形成，加上表層水體中甲藻赤潮對營養(yǎng)鹽的消耗等使FA 斷面營養(yǎng)鹽分布出現(xiàn)躍層。由于受河流輸入和福寧灣養(yǎng)殖業(yè)的影響，DIN 和PO4-P 的斷面分布整體呈近岸高，外海低的趨勢。另外，臺灣暖流輸送的PO4-P是東海磷酸鹽的重要補(bǔ)充?？傊能S層、生物作用、陸源輸入及臺灣暖流等是影響春季FA 斷面營養(yǎng)鹽分布的主要因素。

致謝：國家海洋局第二海洋研究所陸斗定研究員、廈門大學(xué)高亞輝教授提供了生物資料，國家海洋局第二海洋研究所管衛(wèi)兵研究員提供了溫度、鹽度和葉綠素資料，“潤江一號”調(diào)查船全體人員為調(diào)查工作提供了大量幫助和支持，謹(jǐn)致謝忱。

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