谷文艷, 陳洪濤, 姚慶禎, 張曉琳

(中國海洋大學化學化工學院，山東 青島 266100)

黃河下游溶解態(tài)營養(yǎng)鹽季節(jié)變化及入海通量研究*

谷文艷, 陳洪濤**, 姚慶禎, 張曉琳

(中國海洋大學化學化工學院，山東 青島 266100)

黃河；營養(yǎng)鹽；濃度；月際變化；通量

河流輸送是河口及近海營養(yǎng)鹽的主要來源，其在營養(yǎng)要素的生物地球化學循環(huán)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。營養(yǎng)鹽輸送量主要取決于河流向河口輸送的水沙通量以及與此兩載體相關(guān)聯(lián)的氮、磷和硅的含量[1]，而河流中營養(yǎng)鹽的來源與它們的季節(jié)變化以及水情要素有關(guān)[2]。營養(yǎng)鹽通過地表徑流向海洋的輸入有利于維持海洋初級生產(chǎn)力，但營養(yǎng)鹽過剩則會產(chǎn)生富營養(yǎng)化現(xiàn)象，導致浮游植物異常繁殖，因此關(guān)注主要無機營養(yǎng)鹽氮、磷和硅的輸送通量變化對渤海生態(tài)環(huán)境所造成的影響具有重要意義。

黃河以其泥沙多，河道善淤、善決、善徙而著稱于世，巨量泥沙和營養(yǎng)物質(zhì)隨河流輸入渤海，對渤海的營養(yǎng)狀況產(chǎn)生直接的影響。近幾十年來，受人類活動影響，黃河流域的營養(yǎng)鹽含量呈上升趨勢[3-6]。但是在自然因素與經(jīng)濟的發(fā)展以及不斷增長的人口壓力等社會因素的共同影響下，近年來黃河入海水沙通量銳減[7-9]，嚴重影響了河口及近海生態(tài)環(huán)境[10-12]。近年來渤海的生態(tài)環(huán)境發(fā)生了巨大變化[13-19]，赤潮頻發(fā)、水質(zhì)惡化、海洋生態(tài)系統(tǒng)失衡、漁業(yè)資源衰退等海洋生態(tài)問題日益嚴重。

已有不少學者對黃河下游及鄰近海域營養(yǎng)鹽及其分布情況進行過研究[20-25]，對黃河下游歷史數(shù)據(jù)的研究發(fā)現(xiàn)，數(shù)十年來黃河營養(yǎng)鹽含量顯著升高[26-28]，這可能會對河口及渤海海洋環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定產(chǎn)生重要的影響[18,26]。本研究系統(tǒng)分析了2010年4月—2011年3月期間黃河下游利津站溶解態(tài)營養(yǎng)鹽及入海通量的變化情況，有助于全面了解人類活動影響下黃河營養(yǎng)鹽變化及對渤海生態(tài)系統(tǒng)的影響，并為相關(guān)研究開展提供營養(yǎng)鹽基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，豐富已有的關(guān)于黃河下游營養(yǎng)鹽分布及形成機制的認識，為流域和河口環(huán)境問題的解決提供科學依據(jù)。

1 采樣及分析方法

1.1 采樣站位

2010年4月—2011年3月期間，每月20日前后在黃河利津大橋下游約20km的浮橋上平均取5個點采集樣品，將5個采樣點觀測數(shù)據(jù)的平均值作為每次觀測的結(jié)果。采樣地點位于黃河下游的利津水文站附近，距河口104km，以下無重大工業(yè)和生活污水排入。

1.2 樣品處理及測定方法

2 結(jié)果與討論

2.1 黃河下游營養(yǎng)鹽的季節(jié)變化

2010年4月—2011年3月黃河利津站流量的變化范圍為62—1 850 m3/s。從圖1可以看出，黃河下游徑流主要集中在7～10月，占全年水量的72.8%，其他月份入海水量較少。

圖1 2010年4月—2011年3月黃河利津流量變化

湖北華貴為提高產(chǎn)品生產(chǎn)率和質(zhì)量投入了大量資金，研發(fā)設(shè)計了多項擁有專利的生產(chǎn)機械與技術(shù)，實現(xiàn)了生產(chǎn)自動化、機械化、標準化。從選品到生產(chǎn)，嚴格把控分級切割、清洗、冷卻、包裝殺菌等每一個步驟，保證每一環(huán)節(jié)的專業(yè)化、標準化生產(chǎn)。湖北華貴的產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)管嚴格，2016年通過了HACCP質(zhì)量體系認證。除此之外，湖北華貴擴大產(chǎn)品市場供應多樣性和提高品牌附加值的意識強烈，不斷向綠色產(chǎn)品方向拓展。

黃河流域水體中溶解態(tài)磷的主要來源包括農(nóng)業(yè)施肥、城市污水及大氣干濕沉降等[20]。2010年4月—2011年3月黃河下游磷酸鹽的濃度在7～10月存在相對的高值，這可能是因為豐水期黃河高含量的懸浮物中攜帶的磷發(fā)生解吸作用[36-37]導致的。

黃河流域中磷酸鹽濃度與中國的其他河流及全球未受污染的河流相近，這歸因于磷酸鹽在大量懸浮顆粒物上的吸附[32-34]。

圖2 2010年4月—2011年3月黃河下游各形態(tài)氮濃度月際變化

圖3 2010年4月—2011年3月黃河下游磷酸鹽濃度月際變化

圖4 2010年4月—2011年3月黃河下游硅酸鹽濃度月際變化

與位于寒冷干燥的北方的其他河流(如大遼河、淮河)相比，黃河流域的硅酸鹽含量較高，而與長江、珠江的含量水平相近，這主要是由于較強的化學風化作用所致[32]。

2.2 黃河下游水體中營養(yǎng)鹽含量與徑流量的關(guān)系

表1 2010年4月—2011年3月黃河下游營養(yǎng)鹽含量與徑流量的相關(guān)性

注：*表示在0.05水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)；樣本數(shù)為12。*said it had significant correlation at the 0.05 level (double side);Sample of 12.

① Water discharge

2.3 黃河下游營養(yǎng)鹽的入海通量

表2列出了2010年4月～2011年3月期間黃河下游水體中各形態(tài)營養(yǎng)鹽的入海通量，其計算公式如下[43]：

Qi=Ci˙qi，

(1)

Q=∑Qi(i=4,5,6,......12,1,2,3)。

(2)

其中：Qi為營養(yǎng)鹽入海月通量(t/m);Ci為營養(yǎng)鹽含量(μg/L)；qi為黃河下游月徑流量(109m3)；Q為營養(yǎng)鹽入海年通量(t/a)。

從表2中可以看出，黃河下游營養(yǎng)鹽的入海通量隨季節(jié)有明顯變化，最高值均在2010年7、8月，最低值均出現(xiàn)在2011年2月。

表2 2010年4月～2011年3月黃河下游各形態(tài)營養(yǎng)鹽通量

注：表中溶解無機氮通量均以N計,磷酸鹽均以P計,硅酸鹽以Si計。Flux of Dissolved inorganic nitrogen are calculated in N, phosphate in P, silicate in Si in the table.

表3是2010年4月—2011年3月期間黃河下游營養(yǎng)鹽入海通量與徑流量的相關(guān)關(guān)系。從表中可以看出，各營養(yǎng)鹽入海通量與徑流量間均存在顯著的正相關(guān)關(guān)系，說明影響黃河下游營養(yǎng)鹽入海通量的主要因素是流量而非營養(yǎng)鹽濃度。這種河流輸送營養(yǎng)鹽通量主要取決于徑流量的現(xiàn)象在九龍江河口和長江口也有報道[45-46]。

表3 2010年4月～2011年3月黃河下游營養(yǎng)鹽月入海通量與徑流量的相關(guān)性

注：**表示在0.01水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)，*表示在0.05水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)；樣本數(shù)為12。said it had significant correlation at the 0.01 level (double side),*said it had significant correlation at the 0.05 level (double side);Sample of 12.

① Water discharge

3 結(jié)論

(1)溶解無機氮的季節(jié)變化明顯，表現(xiàn)為枯水期含量較高，豐水期含量較低；磷酸鹽的變化與其相反；硅酸鹽一年中最大濃度出現(xiàn)在9月，為受降水影響而流量較大的月份。

(2)磷酸鹽濃度與徑流量顯著正相關(guān)，硅酸鹽濃度與流量存在一定的正相關(guān)關(guān)系；而溶解無機氮與徑流不存在相關(guān)關(guān)系。

(4)豐水期黃河向渤海輸送的溶解無機氮、磷酸鹽及硅酸鹽是全年輸送通量的主要貢獻者，營養(yǎng)鹽通量的主要控制因素是徑流量。

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責任編輯 徐 環(huán)

Seasonal Variation and Fluxes of Dissolved Nutrients in the Lower Reaches of the Huanghe

GU Wen-Yan, CHEN Hong-Tao, YAO Qing-Zhen, ZHANG Xiao-Lin

(College of Chemistry and Chemical Engineering, Ocean University of China, Qingdao 266100, China)

The monthly variations and fluxes of dissolved inorganic nutrients were studied, based on continuously observation data in the lower main channel of the Huanghe (Lijin station) during the period from April，2010 to March，2011.The results showed that concentrations ranged from 190.4 to 361.3 for dissolved inorganic nitrogen(DIN),177.1 to 332.5 μmlo/L for nitrate,0.74 to 13.81 μmol/L for nitrite, 2.27 to 26.44 μmol/L for ammonia nitroge,with averages of 277.5,269.3,4.90 and 5.26 μmol/L,respectively.Concentrations of phosphateand silicateranged from 0.027 to 0.138 μmlo/Land from 92.5 to 146.0 μmol/L,with averages of 0.094 and 118.1 μmol/L respectively. The concentrations of DIN were lower in the flood season than those in the dry season,whilewas opposite.was the predominant species of DIN and fluxes ofwere the main contributors of DIN transport fluxes from the river into the Bohai. The concentrations ofhad positive linear correlation with fresh water discharge. Nutrient fluxes in the flood season were the main contributors to the annual loads and nutrient transport patterns highly depended on freshwater discharge.

Huanghe; nutrients; concentration; monthly variation; flux

國家自然科學基金項目(41276070)資助 Supported by Natural Science Foundation of China(41276070)

2015-08-20;

2015-12-11

谷文艷(1989-)，女，碩士生。E-mail:avagwy@163.com

** 通訊作者： E-mail:chenht@mail.ouc.edu.cn

P734.4+4

A

1672-5174(2017)03-074-07

10.16441/j.cnki.hdxb.20150293

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