福建省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站 郭 偉

尤溪河某河段表觀耗氧量與營(yíng)養(yǎng)鹽相關(guān)性研究*

福建省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站 郭 偉

通過對(duì)尤溪河有代表性的5個(gè)斷面進(jìn)行采樣分析，結(jié)果表明，表觀耗氧量與水體流動(dòng)性和藻類有關(guān)，而且表層表觀耗氧量和總磷呈顯著正相關(guān)，表層△CP/△CAOU的比率為1∶292，比Redfield的理論值（1∶276）小，底層表觀耗氧量和總磷呈負(fù)相關(guān)。

表觀耗氧量 營(yíng)養(yǎng)鹽 相關(guān)性 尤溪河

有氧呼吸生物對(duì)水體中溶解氧的依賴性最強(qiáng)，水生生物要進(jìn)行呼吸作用，其中的微生物對(duì)有機(jī)物的耗氧分解，均需消耗大量的溶解氧。水體中溶解氧的來(lái)源主要有兩方面：一是水氣交換，一是浮游植物的光合作用[1]。若水體中營(yíng)養(yǎng)鹽過剩，浮游植物大量繁殖，將會(huì)引發(fā)水華的發(fā)生，阻礙深層水體溶解氧的補(bǔ)充，導(dǎo)致水體中溶解氧含量的降低。可見，水體中溶解氧和營(yíng)養(yǎng)鹽作為環(huán)境因子互相關(guān)聯(lián)，它們之間的關(guān)系將會(huì)影響著相應(yīng)水生生態(tài)系統(tǒng)的變化[2]。

表觀耗氧量 (Apparent Oxygen Utilization，AOU)由飽和溶解氧與觀測(cè)溶解氧差值表示，它不僅與營(yíng)養(yǎng)元素、生物耗氧循環(huán)變化有關(guān)，而且與水體垂直、水平交換有關(guān)[1]。AOU與硝酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽、有機(jī)碳礦物化作用以及浮游植物生物多樣性和生物量等存在顯著線性相關(guān)和比例關(guān)系[2]。關(guān)于表觀耗氧量與營(yíng)養(yǎng)鹽之間的關(guān)系，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有一些研究，但是多集中在河口、海灣水域，對(duì)淡水水域相應(yīng)的研究未見報(bào)道。本文針對(duì)尤溪口水域表觀耗氧量與營(yíng)養(yǎng)鹽之間的關(guān)系進(jìn)行初步研究，為環(huán)境管理提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 采樣點(diǎn)位

本研究根據(jù)斷面特征，并結(jié)合水體陸源污染以及養(yǎng)殖情況在尤溪河部分?jǐn)嗝孢M(jìn)行點(diǎn)位布設(shè)。具體監(jiān)測(cè)斷面見圖1。

圖1 監(jiān)測(cè)斷面示意圖

1.2 表觀耗氧量的計(jì)算方法

表觀耗氧量的計(jì)算公式：

表觀耗氧量被認(rèn)為是由浮游植物的光合作用或有機(jī)物的分解作用造成[3]，而浮游植物的生長(zhǎng)又與水體中營(yíng)養(yǎng)鹽的含量有關(guān)，因此，可以得出表觀耗氧量與營(yíng)養(yǎng)鹽之間具有一定的相關(guān)關(guān)系。海洋中光合作用和氧化作用的化學(xué)方程式如下：

根據(jù)Redfield等人提出的這個(gè)計(jì)算模式，理論上可以得出每生成1個(gè)磷原子和1個(gè)氮原子分別需要消耗276個(gè)氧原子和17.2個(gè)氧原子。

1.3 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法

表觀耗氧量和營(yíng)養(yǎng)鹽的相關(guān)性和回歸分析采用 SPSS 17.0軟件完成。

2 結(jié)果與討論

2.1 表觀耗氧量與溶解氧分布特征

由表1可知，在5個(gè)斷面中，尤溪口前和尤溪口兩個(gè)斷面的溶解氧較低，表觀耗氧量也較大，主要是由于該斷面河道變寬，水體流動(dòng)性較差，浮游生物以及陸地污染源匯集導(dǎo)致。林業(yè)檢查站的表觀耗氧量較小，可能是由于該斷面的外來(lái)污染源較少而且水體交換能力強(qiáng)。尤溪口斷面有的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位表現(xiàn)為表觀產(chǎn)氧量，主要是由于該斷面藻類豐富，產(chǎn)氧量大于耗氧量，經(jīng)監(jiān)測(cè)，該斷面的葉綠素a最大為50.5mg/L，均值達(dá)到37.1mg/L。除了永德信斷面，其余斷面均有監(jiān)測(cè)點(diǎn)位表現(xiàn)為表觀產(chǎn)氧量，經(jīng)監(jiān)測(cè)，永德信斷面葉綠素a均值為1.38mg/L，最大值為 3.7mg/L，說明該斷面藻類較少，產(chǎn)氧量較少，因此均表現(xiàn)為表觀耗氧量。

表1 各監(jiān)測(cè)斷面表觀耗（產(chǎn)）氧量和溶解氧數(shù)值統(tǒng)計(jì)表

2.2 表觀耗氧量與總磷的相關(guān)性

對(duì)5個(gè)斷面的表觀耗氧量和總磷進(jìn)行回歸分析，見式（1）和式（2）。表層表觀耗氧量和總磷相關(guān)性較顯著（P＜0.05），并且呈正相關(guān)；底層表觀耗氧量和總磷相關(guān)性不顯著（P＜0.05），呈負(fù)相關(guān)。底層表觀耗氧量與總磷之間的相關(guān)性還需要深入研究。研究斷面表層表觀耗氧量與總磷之間測(cè)直線斜率為3.421，即可以得到△CP/△CAOU的比率為1∶292，比Redfield的理論值（1∶276）小。

表層表觀耗氧量與總磷的相關(guān)性如下：

底層表觀耗氧量與總磷的相關(guān)性如下：

本文對(duì)國(guó)內(nèi)外海域表觀耗氧量與磷酸鹽相關(guān)性分析結(jié)果進(jìn)行收集和整理（見表 2）。國(guó)內(nèi)一些研究表明，河口區(qū)域表觀耗氧量與磷酸鹽的比值均高于Redfield理論比值，而遼河口、夏季渤海以及流沙灣區(qū)域表觀耗氧量與總磷的比值低于理論比值，這可能是由于河口區(qū)域受陸地污染源以及生物活動(dòng)有機(jī)質(zhì)分解影響，導(dǎo)致表觀耗氧量與磷酸鹽的比值較高；而遼河口、夏季渤海和流沙灣區(qū)域微生物活躍，分解有機(jī)磷消耗大量氧，以及大型藻類吸收營(yíng)養(yǎng)鹽同時(shí)釋放出氧氣等，因而造成表觀耗氧量與磷酸鹽的比值較低。國(guó)外一些研究表明，海域表觀耗氧量與營(yíng)養(yǎng)鹽的比值都低于或接近于Bedfield理論比值。尤溪河表觀耗氧量和總磷的比值也低于Redfield理論比值，可能是由于尤溪河流域受陸源營(yíng)養(yǎng)鹽影響較小，藻類較豐富，釋放大量的氧氣，因而導(dǎo)致其表觀耗氧量與總磷的比值較低。

表2 國(guó)內(nèi)外不同海域表觀耗氧量與磷酸鹽之間的比值

3 結(jié)論

（1）尤溪河河道變寬，水體流動(dòng)性較差的尤溪口和尤溪口前兩個(gè)斷面表觀耗氧量較大，而林業(yè)檢查站由于水體交換能力較強(qiáng)，故表觀耗氧量較小。尤溪口斷面有的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位由于葉綠素a濃度較高，藻類豐富，因此表現(xiàn)為表觀產(chǎn)氧量，而永德信斷面葉綠素a濃度較低，藻類較少，因此均表現(xiàn)為表觀耗氧量。

（2）研究斷面表層表觀耗氧量和總磷之間相關(guān)性顯著，并且呈正相關(guān)；底層表觀耗氧量和總磷之間相關(guān)性不顯著，呈負(fù)相關(guān)。表層△CP/△CAOU的比率為 1∶292，比 Redfield的理論值（1∶276）小。

[1] 石強(qiáng).渤海溶解氧和表觀耗氧量季節(jié)循環(huán)時(shí)空模態(tài)與機(jī)制[J].海洋湖沼通報(bào), 2015,38（1）:175-186.

[2] 謝群，張瑜斌, 孫省利, 等.流沙灣海域表觀耗氧量和營(yíng)養(yǎng)鹽相關(guān)性分析[J].環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊，2012,31（2）:1-6.

[3] Redfield A C,Ketchum B H,Richards F A.The influence of organism on the composition seawater[J].The Sea,1963(2):26-77.

福建省環(huán)保科技計(jì)劃項(xiàng)目（2014R003）。