高春梅,張中發(fā),張 碩 (.上海海洋大學海洋生態(tài)與環(huán)境學院,上海 20306；2.上海海洋大學海洋環(huán)境監(jiān)測與評價中心,上海 20306；3.上海海洋大學海洋科學學院,上海 20306；4.大洋漁業(yè)資源可持續(xù)開發(fā)省部共建教育部重點實驗室,上海 20306；5.國家遠洋漁業(yè)工程技術研究中心,上海 20306)

磷是海洋生態(tài)系統(tǒng)中生物生長所必需的重要生源要素之一,也是反映水體富營養(yǎng)化水平的主要因子[1].在海洋環(huán)境中,總磷的含量高達3.25×1018g,其中顆粒物中(包括沉積物)磷約為3.13×1018g,占總磷的 96.2%,由此可知海洋沉積物是磷的主要儲備庫[2].磷在沉積物與水體界面的遷移轉(zhuǎn)化過程和交換機制中受到磷的不同形態(tài)的影響[3-4],因此,研究沉積物中磷的含量及其形態(tài)分布特征對于了解和掌握沉積物–水界面磷的循環(huán)過程、交換和補充機制及預測沉積物潛在的供磷能力顯得尤為重要[5].而沉積物中能夠供給生物利用的有效磷僅占總磷的一部分,它的含量大小能夠在一定程度上反映局部海域的水體營養(yǎng)狀態(tài)和衡量初級生產(chǎn)力的大小[5],同時也能影響海洋生態(tài)系統(tǒng)中浮游植物的生物量和群落結(jié)構[6].因此,通過研究沉積物磷的形態(tài),分析其生物有效性也是十分必要的.

海州灣地處我國黃海中部,是暖溫帶海洋季風氣候區(qū)向北亞熱帶海洋氣候區(qū)的過渡地帶,其海產(chǎn)經(jīng)濟生物種類繁多,海洋環(huán)境質(zhì)量優(yōu)良,是我國近海比較有特點的海灣之一[7].目前,關于海州灣海域磷方面已有部分研究報道,在對海州灣磷和沉積物的交換量的研究中,結(jié)果顯示該調(diào)查區(qū)域磷酸鹽在春季表現(xiàn)為由水體向沉積物中遷移,而夏季和秋季則表現(xiàn)為由沉積物向水體中釋放,其交換速率處于中等水平;同時也有研究指出,生物擾動和微生物的分解作用是影響該過程的重要因素;水體中的磷濃度是評價水體富營養(yǎng)化的主要指標之一,有研究發(fā)現(xiàn)海州灣南部近岸海域營養(yǎng)鹽結(jié)構主要以磷限制和硅限制為主,其潛在富營養(yǎng)化評價也表明該海域主要以磷限制和中度富營養(yǎng)化水平為主[8-11].但是關于海州灣柱狀沉積物磷方面的研究鮮有報道,而柱狀沉積物磷的垂直分布情況能夠記錄研究海域內(nèi)的環(huán)境條件變化,意義十分重大[12].因此,本文采用改進后的SEDEX法[13-14],針對該海域表層和柱狀沉積物磷的形態(tài)進行了測定,探究沉積物中磷的水平和垂直分布特征,并對磷的生物有效性進行了分析,以期為進一步研究該海域磷營養(yǎng)鹽的補充和轉(zhuǎn)化機制及后續(xù)生態(tài)環(huán)境保護措施的實施提供參考.

1 材料與方法

1.1 樣品采集及預處理

圖1 海州灣采樣站位Fig.1 Sampling station in Haizhou Bay

于 2016年 10月在連云港海州灣海域(34°52′52″～35°7′23″N、119°31′12″～119°43′41″E)共設置了 12個采樣站位,分別為 RA1、RA2、RA3、RA4、RA5、RA6、RA7、RA8、RA9、RA10、CA1和CA2(其中RA表示在魚礁區(qū)采樣站位,CA表示在對照區(qū)采樣站位),具體站位分布如圖 1所示.所有站位均用抓斗式采泥器采集表層沉積物,并選取 5個具有代表性的站位用柱狀采泥器采集柱狀沉積物樣品(站位選擇分別為魚礁區(qū)和自然環(huán)境下的對照區(qū),并按照離岸遠近布設了5個站位).沉積物樣品冷凍保存帶回實驗室進行分析,柱狀沉積物樣品按1cm每層的厚度進行分層,經(jīng)冷凍干燥后,磨碎并過100目篩,用于測定磷的形態(tài).

1.2 分析與測定

參照 Aspila等[15]的方法對表層和柱狀沉積物樣品中總磷(TP)和無機磷(IP)進行測定.TP采用高溫灰化法:稱取3份0.15g沉積物平行樣品置于瓷坩堝中,放入馬弗爐內(nèi)550℃下灰化2h,冷卻后轉(zhuǎn)移到 50mL離心管中,加入 1mol/L鹽酸19.5mL,然后在室溫下振蕩24h后離心,用磷鉬藍法測定提取液中 TP的含量;IP用 19.5mL鹽酸(1mol/L)振蕩16h后離心,測定提取液中IP的濃度.TP和IP的濃度差值即為有機磷(OP)的含量.

圖2 磷形態(tài)提取方法示意Fig.2 The schematic diagram of phosphorus form extraction method

磷的形態(tài)提取方法采用改進后的 SEDEX法[13-14],該方法將磷的形態(tài)分為不穩(wěn)態(tài)磷及鐵結(jié)合態(tài)磷(Fe-P)、自生鈣結(jié)合態(tài)磷(ACa-P)、原生碎屑磷(DAP)和有機磷(OP).其中 Fe-P的測定采用Mg(OH)2共沉淀法[16],其余3種形態(tài)磷的測定方法參照《海洋調(diào)查規(guī)范2007》中的磷鉬藍分光光度法[17]進行測定.磷形態(tài)的具體提取步驟如圖2所示.

沉積物的粒度測定:利用馬爾文MS200激光粒度儀對沉積物干樣的粒徑組分及其構成比例進行測定,然后進行粒度分級.

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析方法

采用ArcGIS、Excel等軟件進行繪圖和數(shù)據(jù)處理,應用SPSS20.0軟件對實驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和分析,并采用 Pearson相關系數(shù)法對常規(guī)理化指標和形態(tài)磷之間進行相關性分析.

2 結(jié)果與討論

2.1 表層沉積物磷的含量及其分布

圖3 表層沉積物各形態(tài)磷的平面分布Fig.3 Horizontal distribution of phosphorus forms in surface sediments

表層沉積物中TP的含量為0.340～0.445mg/ g,最大值 0.445mg/g出現(xiàn)在 CA1處,最小值0.340mg/g出現(xiàn)在RA9處.從圖3(a)中可以看出,由灣內(nèi)向灣外延伸,TP含量呈現(xiàn)出逐漸減少的趨勢.由于海州灣屬于典型的半開闊海灣,南部沿岸有多條河流注入,包括工、農(nóng)業(yè)發(fā)展以及沿岸居民所產(chǎn)生的生活廢水等[18];此外,海州灣的潮流屬于正規(guī)半日潮,實測潮流的流向基本為西南–東北流向,漲潮期間為西南,落潮期間則為東北,流速由北向南逐漸減弱[19],不利于沉積物中 TP向灣外輸運.綜上所述,陸源輸入物質(zhì)難以向外海輸送,因此造成離岸越近,TP的含量越高的趨勢.IP的含量為0.271～0.350mg/g,最 大 值0.350mg/g出現(xiàn)在CA1,最小值0.271mg/g出現(xiàn)在RA9.由圖 3(b)可知,除去 CA1和 RA9,其他站位IP分布較為均勻,且由海岸向外海逐漸減少,在最遠處最小,離岸最近處達到最大.

Fe-P是指與 Fe的氧化物或氫氧化物(如水鐵礦,纖鐵礦,針鐵礦等)發(fā)生共沉淀的磷酸鹽,它可以指示磷的來源并作為環(huán)境污染程度的標志,這在表層沉積物中體現(xiàn)的更為明顯[13].本次調(diào)查海域 Fe-P的含量為 0.003～0.055mg/g,最大值0.055mg/g出現(xiàn)在CA1,最小值0.003mg/g出現(xiàn)在RA9,整體分布趨勢為近岸高、遠岸低,具體變化特征如圖 3(c)所示;OP為有機磷,本研究中將連續(xù)提取法最后一步得到的殘渣經(jīng)過處理后測定出來的磷值作為惰性有機磷.從圖 3(f)可以看出OP的平面分布特征為從內(nèi)向外逐漸遞減,含量變化范圍為 0.051～0.088mg/g,在 CA1站位處有最大值 0.088mg/g,在 RA7站位處有最小值0.051mg/g.Fe-P和 OP的變化趨勢具有一致性,說明陸源輸入是表層沉積物中Fe-P和OP的主要來源,同時,從粒徑組成的測定結(jié)果來看,由于近岸沉積物粘土級含量高于遠岸,而粘土級沉積物對Fe-P和OP的吸附能力較強,這也可能是導致這種變化趨勢的原因之一.

ACa-P 是指自生鈣磷,Ruttenberg[20]、Frankowski[21]等按鈣磷的來源,將其分為自生鈣磷(ACa-P)和原生碎屑磷(DAP),其中 ACa-P主要是指自身成因和生物成因的自生磷灰石磷以及與自生碳酸鈣共沉淀的磷(包括水體中的生物殘骸)[13,22].調(diào)查區(qū)域 ACa-P 的含量為 0.050～0.105mg/g,最大值 0.105mg/g出現(xiàn)在 CA2,最小值0.050mg/g出現(xiàn)在RA3,呈現(xiàn)出近岸高,遠岸低的特點,如圖 3(d)所示.孟佳等[23]對北黃海表層沉積物的研究結(jié)果顯示,ACa-P的分布趨勢為由近岸到海域中央濃度逐漸降低,說明海洋表層沉積物的自生鈣磷主要來自海洋浮游生物,這與本次調(diào)查的研究結(jié)果相一致.DAP是指原生碎屑磷,主要來源于流域內(nèi)風化侵蝕產(chǎn)物中磷灰石礦物晶屑等,它能夠反映流域內(nèi)侵蝕速率的大小以及侵蝕程度的強弱[24].本次調(diào)查海域內(nèi) DAP的含量為0.192～0.236mg/g,最大值 0.236mg/g出現(xiàn)在 RA2,最小值0.192mg/g出現(xiàn)在RA4,整體來看,由近及遠表現(xiàn)為逐漸增大的變化趨勢,如圖 3(e)所示.張晉華[25]指出DAP主要是來自于火成巖、變成巖等礦物,隨著顆粒物粒徑的增大,其含量增高,本次粒徑調(diào)查結(jié)果中較大顆粒(粗粉砂、細砂和中砂)主要存在于離岸較遠處,其平面分布與DAP相似,這表明沉積物中DAP的平面分布特征與粒徑有關.

2.2 柱狀沉積物中磷的含量及其分布

Fe-P在5個采樣站位由上至下的平均含量分 別 為 :RA3[(0.058±0.001)mg/g]＞RA9[(0.057±0.001)mg/g]＞RA5[(0.041±0.000)mg/g]＞RA4[(0.0 40±0.000)mg/g]＞CA2[(0.015±0.000)mg/g], 如 圖4(a)所示,Fe-P在 5個站位處由上至下均出現(xiàn)輕微增長,其中在 RA9處變化幅度較大,這可能與該海域溶解氧含量較高和樣品層次較淺有關,在本次調(diào)查中該海域的沉積物樣品垂直深度最多20cm,最少的CA2處僅12cm,同時現(xiàn)場測溶解氧發(fā)現(xiàn)其含量較高,這可能使得沉積物中鐵磷礦物的還原過程受到一定的抑制,因此Fe-P的含量在此種情況下變化幅度不大.

由圖4(b)可知,5個站位的ACa-P含量由表層至深層呈現(xiàn)出遞增的趨勢,其中在RA4處變化幅度相對較大,這可能和ACa-P是來自沉積物早期成巖過程中內(nèi)生過程形成或生物成因而產(chǎn)生的自生鈣磷有關,由于微生物大多數(shù)存在于底泥表層,而微生物呼吸的CO2對ACa-P有較強的溶出作用,因此導致了表層ACa-P含量要高于底層ACa-P含量[5].各站位的垂直平均含量分別為:RA3[(0.123±0.002)mg/g]＞RA9[(0.100±0.002)mg/g]＞RA4[(0.098±0005)mg/g]＞RA5[(0.095±0.005) mg/g]＞CA2[(0.086±0.003)mg/g].

圖4 沉積物各站位形態(tài)磷的垂向分布Fig.4 Vertical distribution of morphological phosphorus in columnar sediments of each site

DAP在無機磷中占比最高,從表層隨深度增加呈現(xiàn)遞減趨勢,在 RA9處變化幅度最大,這可能是隨著深度增加,沉積物中DAP的礦化作用較為強烈,導致其含量逐漸降低[5].從 5個站位的垂直含量平均值來看,各站位之間的差異性較為顯著,其具體平均值分別為:RA5[(0.270±0.004)mg/g]＞RA4[(0.233±0004)mg/g]＞CA2[(0.215±0.004)mg/g]＞RA9[(0.194±0.005)mg/g]＞RA3[(0.153±0.0 10)mg/g].如圖 4(c)所示,從平面分布中可以看出,其變化趨勢大致呈現(xiàn)為由近及遠先變大后變小,DAP是礦物風化的產(chǎn)物,伴隨著河流沖刷,沉積物中的DAP被帶到離岸較遠處逐漸積累,而在離岸較遠處,由于沖刷作用的減弱,導致 DAP含量又逐漸降低,這也說明陸源輸入導致大量DAP輸入海域的可能性較低.

OP的含量在不同站位的垂向變化趨勢大致相同,自上而下均表現(xiàn)出輕微程度的增加,其中在 RA4處變化幅度較大.從圖 4(d)中可以看出,在5個站位中OP的最小值均出現(xiàn)在表層,這可能是由于相對底層沉積物來說,位于水–沉積物交換界面的表層沉積物具有良好的氧氣富足環(huán)境,從而導致有機磷的礦化作用較為強烈,因此出現(xiàn)了表層OP的濃度普遍低于深層OP濃度的現(xiàn)象.

由圖 4(e)可知,在 CA2處,TP的含量從上至下增加的趨勢十分平緩,而在其他站位則幅度較大,且其最大值基本處于 16cm左右.各站位的垂直平均濃度為:RA5[(0.549±0.004)mg/g]＞ RA4[(0.486±0.003)mg/g]＞RA3[(0.436±0.004)mg/g]＞RA9[(0.427±0.003)mg/g]＞CA2[(0.395±0.004)mg/g],可以看出,各站位的TP含量均大于CA2處,這在一定程度上說明了陸源輸入對該海域沉積物中垂向TP變化的影響較小,引起TP垂向變化趨勢的主要成因可能是在魚礁區(qū)實施的人工魚礁投放措施以及海水養(yǎng)殖等活動,導致魚礁區(qū)內(nèi)的水生生物以及藻類等數(shù)量增多,對上層底泥中磷的消耗相對較大.IP在各站位的變化和 TP具有很好的一致性,這與數(shù)據(jù)顯示的IP是TP的主要形式相吻合,同時也說明了其主要控制因素大致相同,具體變化趨勢如圖4(f)所示.

本次在調(diào)查區(qū)域共采集了 5個站位(RA3、RA4、RA5、RA9和CA2)的柱狀沉積物樣品,數(shù)據(jù)結(jié)果顯示,在各個站位的 TP(由改進后的SEDEX法各形態(tài)磷相加得出)中,以無機磷IP為主,在IP中又以DAP為主要形式,DAP平均占比分別為 35.42%(RA3)、49.54%(RA5)、48.24%(RA4)、45.33%(RA9)和 54.57%(CA2),Fe-P 占比最小,分別為 13.43%(RA3)、7.52%(RA5)、8.28%(RA4)、13.32%(RA9)和 3.81%(CA2).Fe-P可以在一定程度上反映出調(diào)查海域的環(huán)境污染情況,從圖4可以看出,在本次研究區(qū)域的5個柱狀沉積物站位中,Fe-P在所有形態(tài)磷中占比最小,說明海州灣并未出現(xiàn)嚴重的污染現(xiàn)象.段翠蘭等[26]對江蘇省海洋環(huán)境調(diào)查研究表明,海州灣海域仍有赤潮、土壤鹽漬化、海洋垃圾等環(huán)境污染現(xiàn)象發(fā)生, 而在該海域?qū)嵤┤斯~礁建設后,展衛(wèi)紅等[27]研究表明,人工魚礁的投放對于海域生態(tài)環(huán)境有所改善,營養(yǎng)鹽結(jié)構更加合理,生物多樣性增加.本次調(diào)查結(jié)果也能在一定程度上說明海州灣調(diào)查海域的生態(tài)環(huán)境更趨良好.

2.3 沉積物中生物有效磷的含量及分布

生物有效磷(BAP)是指沉積物中潛在的可被水生生物利用的活性磷含量,它是能以溶解態(tài)的磷酸鹽釋放出來,并被水生生物所利用的那部分磷的含量[28].目前,生物有效磷尚未有統(tǒng)一界定,不同學者對生物有效磷的種類劃分還不盡相同.根據(jù)調(diào)查海域的實際情況,本文將不穩(wěn)態(tài)磷及鐵結(jié)合態(tài)(Fe-P)以及有機磷(OP)作為潛在的生物有效磷,根據(jù)實測結(jié)果計算出 BAP的含量及BAP在TP(由改進后的SEDEX法各形態(tài)磷相加得出)中所占比例,從而初步分析該海域內(nèi)磷的釋放風險.

2.3.1 表層沉積物中的生物有效磷 由表1可知,本研究海域表層沉積物中的 BAP含量為0.069～0.143mg/g,平均值為 0.092mg/g;在 TP(由改進后的 SEDEX法各形態(tài)磷相加得出)中所占的百分比為 19.44%～32.66%,平均百分比為24.17%.表層 BAP含量分布如圖 5所示,表層BAP大致呈現(xiàn)近岸高,遠岸低的趨勢.在 CA1處生物有效磷濃度最高,所占總磷比例也最高,可能是由于近岸區(qū)域靠近入海河流,受到漁業(yè)捕撈、生活用水以及工農(nóng)業(yè)用水排污的影響較大[29],所以造成CA1處的TP(由改進后的SEDEX法各形態(tài)磷相加得出)和 BAP均達到最大值.根據(jù)數(shù)據(jù)顯示,BAP占TP(由改進后的SEDEX法各形態(tài)磷相加得出)的平均百分比為 24.17%,換言之,在本次調(diào)查海域,僅有24.17%的磷會在適宜的環(huán)境條件下釋放出來從而被水生生物所利用,再加上Fe-P的濃度也較小,說明磷的釋放風險較小,海洋生態(tài)環(huán)境得到了一定的改善.

表1 表層沉積物中BAP含量及占比Table 1 The content and proportion of BAP in surface sediment

圖5 表層沉積物中BAP含量的平面分布Fig.5 Plane distribution of BAP content in surface sediments

2.3.2 柱狀沉積物中的生物有效磷 本次調(diào)查共選取5個站位采集了柱狀底泥樣品,這5個站位柱狀沉積物的 BAP含量為 0.062～0.217mg/g,百分比為 16.11%～43.54%,魚礁區(qū)(RA)處站位各層沉積物中BAP/TP(TP由改進后的SEDEX法各形態(tài)磷相加得出)值總體上大于對照區(qū)(CA),這說明了人工魚礁的投放與生物有效磷具有一定的關系,能在一定程度上促進沉積物與水體中磷的交換過程,而BAP/TP平均值為30.77%,說明有大約 30%的潛在生物有效磷會在環(huán)境條件適宜情況下釋放出來繼而被生物所利用.由圖 6可知,BAP的含量變化較大,特別是在RA4和RA9處,總體上表現(xiàn)為由上至下逐漸遞增、然后又逐漸遞減的變化趨勢,最大值出現(xiàn)在12～16cm柱層內(nèi),最小值出現(xiàn)在表層1～4cm之間.

圖6 柱狀沉積物中BAP含量的垂向分布Fig.6 Vertical distribution of BAP content in columnar sediments

本次秋季海州灣調(diào)查區(qū)域底層沉積物中溶解氧的含量較高,最大值為 9.530mg/L,這使得底泥隨深層增加,鐵磷礦物的還原過程受到一定的減弱甚至抑制,因而 Fe-P含量出現(xiàn)輕微增長;由于OP的來源主要由陸源輸入和海洋中的浮游生物殘骸兩部分組成,海州灣海域秋冬季東北西南向流較強,沉積物以向岸堆積為主,同時由于其沿岸有 17條河流注入[19],因此在一定程度上說明該海域 OP的主要來源為陸源物質(zhì)輸入.本研究認為,在 BAP的垂向分布中,其變化主要受到Fe-P和OP的控制,再加上海區(qū)水文條件及礦物組成等環(huán)境的影響,使得BAP的垂向分布特征如圖6所示.

2.4 柱狀沉積物各形態(tài)磷與粒徑的相關性分析沉積物中磷的形態(tài)分布不僅與物質(zhì)來源有關,而且還受到沉積物所處的氧化還原環(huán)境、有機質(zhì)含量及其礦化強度、沉積物的粒度分級及其沉積速率等因素的影響[30].本文依據(jù)《海洋調(diào)查規(guī)范 2007》[17],借助激光粒度儀對各沉積物干樣進行粒徑檢測,然后將沉積物中各磷形態(tài)的濃度值與顆粒物不同粒徑所占的百分比含量之間進行 Pearson相關性分析,結(jié)果如表 2所示.

表2 柱狀沉積物形態(tài)磷與粒徑間的相關性分析Table 2 The correlation analysis between phosphorus forms and particle size in columnar sediment

由表 2可知,柱狀沉積物各形態(tài)磷與粒徑之間的相關性較為顯著.秋季海州灣主潮流流向以東北–西南流向為主,結(jié)合圖1和表2分析,Fe-P和OP與不同粒徑間的相關性也由相關性較小變?yōu)轱@著性相關,在離岸最遠的RA9處則均為極顯著性相關,這說明海州灣潮流可能是影響Fe-P和OP與不同粒徑相關性平面分布的重要因素.而在RA4、RA5、RA9站位處,以細粉砂為分界線,粒度分級較大的顆粒物與Fe-P以及OP呈現(xiàn)出極顯著負相關(P<0.01),粒度分級較小的顆粒物與Fe-P以及OP呈現(xiàn)出極顯著正相關(P<0.01),說明弱吸附性磷和鐵結(jié)合態(tài)磷以及有機磷主要存在于較小粒徑的顆粒物中,這是由于弱吸附性磷和鐵結(jié)合態(tài)磷以及有機磷均為沉積物中易被吸附解析的形態(tài)磷,顆粒物小但具有較大比表面積,因此可以較容易與沉積物中的有機質(zhì)、營養(yǎng)鹽等發(fā)生吸附作用,這與于子洋[31]、魏俊峰[32]等的研究結(jié)果相一致.ACa-P隨粒徑的相關性也與Fe-P和OP相似,在粒徑較小的顆粒物中反而存在較多,而DAP則剛好相反,從表2中可以看出,多數(shù)情況下 DAP與較粗顆粒物(＞16μm)成正比,與較細顆粒物(<16μm)成反比,說明 DAP主要存在于粗顆粒物中,產(chǎn)生這種分布特征的原因可能與海州灣調(diào)查海域內(nèi)的沉積物物質(zhì)組成以及水溫、鹽度等因素有關,本文研究的相關性結(jié)果和曲璇瑛等[33]在萊州灣海域的研究結(jié)果類似.BAP與粒徑相關性的分布具有一定的差異性,在平面分布上,BAP與 CA2處的粒徑顯著性相關,在RA4、RA5、RA9 處為極顯著性相關,同時,RA4、RA5和 RA9處 BAP與粒徑較小的顆粒物(<16μm)成正比,而與粒徑較大的顆粒物(＞16μm)成反比;而在 RA1處所表現(xiàn)出的相關性較低,這說明人工魚礁建設和不同粒徑的物理化學性質(zhì)等會在一定程度上影響到 BAP與粒徑的相關性.從表 2中可以發(fā)現(xiàn),所有形態(tài)磷與粗砂均未表現(xiàn)出顯著的正相關性或者負相關性,說明在本次研究的沉積物中粗砂在磷的循環(huán)過程中參與程度低.

研究結(jié)果表明,本次調(diào)查海域的磷的總體狀況良好,總磷、無機磷以及各形態(tài)磷的含量均比較正常,BAP的潛在釋放風險較小,水體產(chǎn)生富營養(yǎng)化的可能性較低,為了進一步維護海域生態(tài)良好發(fā)展,應當適當進行人工魚礁的投放,以增加海域的生態(tài)多樣性,同時也應加強對海產(chǎn)品養(yǎng)殖的控制,對養(yǎng)殖活動產(chǎn)生的廢棄物妥善處理,避免過度養(yǎng)殖和海洋垃圾引起水體生態(tài)環(huán)境惡化.

3 結(jié)論

3.1 通過對海州灣表層沉積物磷形態(tài)的研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn)本次調(diào)查海域表層沉積物中磷的存在特征為總磷中以無機磷為主要形態(tài),而無機磷中又以原生碎屑磷為主.

3.2 選取5個站位進行柱狀沉積物磷形態(tài)的研究,結(jié)果顯示,TP和IP的垂直分布趨勢均為隨深度增加而逐漸增加,這可能主要與人工魚礁的投放和漁業(yè)養(yǎng)殖活動有關;Fe-P和OP可能由于溶解氧含量較高的關系而呈現(xiàn)出隨深度增加而輕微增長的趨勢;表層微生物的呼吸作用可能是導致ACa-P的含量隨深度增加而逐漸增多的重要因素;DAP呈現(xiàn)出由表層至深層含量逐漸降低的趨勢,這可能和 DAP的礦化作用有關.在垂向含量分布中各形態(tài)磷的大小依次為 TP＞IP＞DAP＞ACa-P＞OP＞Fe-P.

3.3 將Fe-P和OP作為BAP來研究,從BAP在TP(由改進后的SEDEX法各形態(tài)磷相加得出)中的占比結(jié)果可看出,表層 BAP/TP值為 19.44%～32.66%,柱狀BAP/TP值為16.11～ 43.54%,RA處站位中各層沉積物BAP/TP值基本均大于CA處,這說明人工魚礁區(qū)由于生物資源增加而對磷的消耗能在一定程度上促進沉積物與水體中磷的交換過程.

3.4 從柱狀沉積物各形態(tài)磷與粒徑的相關性結(jié)果來看,Fe-P、OP和ACa-P與較小顆粒為顯著或極顯著正相關,與較大顆粒為顯著或極顯著負

相關,DAP則與較大顆粒表現(xiàn)出了極顯著正相關,與較小顆粒表現(xiàn)出顯著負相關,而BAP與顆粒物粒徑的相關性則具有一定的差異性.

參考文獻：

[1]張小勇,楊 茜,孫 耀,等.桑溝灣養(yǎng)殖海域柱狀沉積物中磷的賦存形態(tài)和生物有效性 [J]. 漁業(yè)科學進展, 2013,34(2):36-44.

[2]宋金明.黃河口鄰近海域沉積物中可轉(zhuǎn)化的磷 [J]. 海洋科學,2000,24(7):42-45.

[3]Andrieux F, Aminot A. A two-year survey of phosphorus speciation in the sediments of the Bay of Seine (France) [J].Continental Shelf Research, 1997,17(10):1229-1245.

[4]Sundby B, Gobeil C, Silverberg N, et al. The Phosphorus Cycle in Coastal Marine Sediments [J]. Hydrobiologia, 1993,253(1):320-320.

[5]張小勇,楊 茜,孫 耀,等.黃東海陸架區(qū)沉積物中磷的形態(tài)分布及生物可利用性 [J]. 生態(tài)學報, 2013,33(11):3509-3519.

[6]宋國棟,劉素美,張國玲.黃東海表層沉積物中磷的分布特征 [J].環(huán)境科學, 2014,35(1):157-162.

[7]張明亮.連云港海州灣人工魚礁建設淺論 [J]. 海洋開發(fā)與管理, 2008,25(5):123-126.

[8]韓照祥,王 超,朱 圳,等.海州灣及其臨近海域沉積物-水界面的磷形態(tài)特征與動力學 [J]. 環(huán)境科學與技術, 2012,35(11):12-15.

[9]汪艷雯,岳欽艷,劉 慶,等.山東省南四湖底泥中磷的形態(tài)分布特征 [J]. 中國環(huán)境科學, 2009,29(2):125-129.

[10]謝 冕.海州灣南部近岸海域氮、磷營養(yǎng)鹽變化規(guī)律及營養(yǎng)鹽限制狀況 [D]. 青島:國家海洋局第一海洋研究所, 2013.

[11]高春梅,鄭伊汝,張 碩.海州灣海洋牧場沉積物-水界面營養(yǎng)鹽交換通量的研究 [J]. 大連海洋大學學報, 2016,31(1):95-102.

[12]Liu S M, Zhang J, Li D J. Phosphorus cycling in sediments of the Bohai and Yellow Seas [J]. Estuarine Coastal & Shelf Science,2004,59(2):209-218.

[13]朱媛媛.東、黃海沉積物中各形態(tài)磷的分布特征及其生物地球化學初步研究 [D]. 青島:中國海洋大學, 2009.

[14]Anderson L D, Delaney M L. Sequential Extraction and Analysis of Phosphorus in Marine Sediments: Streamlining of the SEDEX Procedure [J]. Limnology & Oceanography, 2000,45(45):509-515.

[15]Aspila K I, Agemian H, Chau A S. A semi-automated method for the determination of inorganic, organic and total phosphate in sediments. [J]. Analyst, 1976,101(1200):187-197.

[16]Huerta-Diaz M A, Tovar-Sánchez A, Filippelli G, et al. A combined CDB-MAGIC method for the determination of phosphorus associated with sedimentary iron oxyhydroxides [J].Applied Geochemistry, 2005,20(11):2108-2115.

[17]GB12763.4–2007 海洋調(diào)查規(guī)范 [S].

[18]謝 冕.海州灣南部近岸海域氮、磷營養(yǎng)鹽變化規(guī)律及營養(yǎng)鹽限制狀況 [D]. 青島:國家海洋局第一海洋研究所, 2013.

[19]朱孔文,孫滿昌,張 碩.海州灣海洋牧場,人工魚礁建設 [M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社, 2010:23-24.

[20]Ruttenberg K C. Development of a sequential extraction method for different forms of phosphorus in marine sediments [J].Limnology & Oceanography, 1992,37(7):1460-1482.

[21]Frankowski L, Bola?ek J, Szostek A. Phosphorus in Bottom Sediments of Pomeranian Bay (Southern Baltic–Poland) [J].Estuarine Coastal & Shelf Science, 2002,54(6):1027-1038.

[22]王雨春,馬 梅,萬國江,等.貴州紅楓湖沉積物磷賦存形態(tài)及沉積歷史 [J]. 湖泊科學, 2004,16(1):21-27.

[23]孟 佳,姚慶禎,陳洪濤,等.北黃海表層沉積物中顆粒態(tài)磷的形態(tài)分布 [J]. 環(huán)境科學, 2012,33(10):3361-3367.

[24]ZHENGLibo, YE Ying, ZHOUHuaiyang. Phosphorus forms in sediments of the East China Sea and its environmental significance [J]. Journal of Geographical Sciences, 2004,14(1):113-120.

[25]張晉華.長江口及其鄰近海域沉積物中磷形態(tài)的研究 [D]. 青島:中國海洋大學, 2014.

[26]段翠蘭,黃春貴,樊祥科,等.近年來江蘇省海洋環(huán)境質(zhì)量狀況[J]. 環(huán)境研究與監(jiān)測, 2013,26(3):66-70.

[27]展衛(wèi)紅,許祝華,姜 玲.人工魚礁建設對海州灣海域水質(zhì)改善的作用分析 [J]. 海洋開發(fā)與管理, 2016,33(9):104-108.

[28]Reynolds C S, Davies P S. Sources and bioavailability of phosphorus fractions in freshwaters: a British perspective [J].Biological Reviews, 2001,76(1):27-64.

[29]高春梅,朱 珠,王功芹,等.海州灣海洋牧場海域表層沉積物磷的形態(tài)與環(huán)境意義 [J]. 中國環(huán)境科學, 2015,35(11):3437-3444.

[30]Bo?ena Graca, Jerzy Bola?ek. Forms of phosphorus in sediments from the Gulf of Gdańsk [J]. Applied Geochemistry, 1998,volume 13(13):319-327.

[31]于子洋,杜俊濤,姚慶禎,等.黃河口濕地表層沉積物中磷賦存形態(tài)的分析 [J]. 環(huán)境科學, 2014,35(3):942-950.

[32]魏俊峰,陳洪濤,劉月良,等.2008年調(diào)水調(diào)沙期間黃河下游懸浮顆粒物中磷的賦存形態(tài) [J]. 環(huán)境科學, 2011,32(2):368-374.

[33]曲瑛璇,盛彥清,丁超鋒,等.海岸帶表層沉積物中磷的地球化學特征 [J]. 中國環(huán)境科學, 2014,34(1):246-252.