陳松泉

湄洲灣近岸海域營養(yǎng)鹽時(shí)空變化規(guī)律分析及對(duì)策建議

陳松泉

（福建省近岸海域環(huán)境監(jiān)測站，福建 莆田 351100）

近年來，在國家政策的支持下，沿海城市經(jīng)濟(jì)社會(huì)迅猛發(fā)展，然而近岸海域生態(tài)環(huán)境問題間接影響當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展。該文通過統(tǒng)計(jì)2010-2014年福建近岸海域環(huán)境監(jiān)測站對(duì)湄洲灣海域的監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析湄洲灣近岸海域氮磷的時(shí)空分布規(guī)律。評(píng)價(jià)結(jié)果表明，①無機(jī)氮濃度呈逐年上升的趨勢，濃度由灣內(nèi)向?yàn)惩鉁p少，DIN平水期＜豐水期＜枯水期，溶解無機(jī)氮以NO3-N為主；②磷酸鹽的超標(biāo)多出現(xiàn)于枯水期，北岸濃度低于南岸。

湄洲灣近岸海域 無機(jī)氮 活性磷酸鹽 時(shí)空變化

湄洲灣位處于臺(tái)灣海峽西岸，福建省沿海中部，莆田市秀嶼區(qū)、仙游縣以及泉港區(qū)交匯處，是典型的深入內(nèi)陸的半封閉式狹長海灣，包括北岸的秀嶼港區(qū)、楓亭作業(yè)區(qū)和三江口港區(qū)，湄洲灣中段的東吳港區(qū)以及南岸的湄洲島作業(yè)區(qū)，水域面積達(dá)516 km2，其中肖厝港和斗尾港是“中國少有，世界不多”的多泊位天然深水良港[1]。

隨著沿岸區(qū)域經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和海上養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展，港口區(qū)域污染物、生活污水、入海工農(nóng)業(yè)廢水過量排放，導(dǎo)致近岸海域氮磷過剩。此外海洋工程建筑物和圍海造地也越來越多，給海域帶來了前所未有的環(huán)境壓力[2]。污染物排入湄洲灣后，由于湄洲灣屬于半封閉狹長海灣，水力動(dòng)力不強(qiáng)，導(dǎo)致污染物擴(kuò)散不夠及時(shí)，經(jīng)過一系列的物理、化學(xué)、生物反應(yīng)，導(dǎo)致湄洲灣海域生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境質(zhì)量受到了日益嚴(yán)重的考驗(yàn)[3]。

本文統(tǒng)計(jì)2010-2014年福建近岸海域環(huán)境監(jiān)測站對(duì)湄洲灣海域監(jiān)測的數(shù)據(jù)，分析湄洲灣近岸海域營養(yǎng)鹽的時(shí)空分布規(guī)律，為今后環(huán)境管理部門提供相應(yīng)政策與理論支持。

1 監(jiān)測站位設(shè)置及監(jiān)測方法

統(tǒng)計(jì)湄洲灣近岸海域2010－2014年，每年3期（豐水期、平水期和枯水期），設(shè)置6個(gè)站位（詳見圖1），監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)。監(jiān)測方法參照《海洋調(diào)查規(guī)范》（GB17378.4—1998）進(jìn)行[4]，詳細(xì)分析無機(jī)氮（硝酸鹽氮(NO3-N)、亞硝酸鹽氮(NO2-N)、氨氮(NH4-N)）、活性磷酸鹽(PO4-P)濃度時(shí)空變化規(guī)律。

圖1 湄洲灣近岸海域水質(zhì)監(jiān)測站位

2 湄洲灣近岸海域營養(yǎng)鹽時(shí)空分布

2.1 湄洲灣近岸海域DIN的時(shí)空分布特征

2.1.1湄洲灣近岸海域DIN的時(shí)間分布特征

2010－2014年湄洲灣近岸海域6個(gè)監(jiān)測站的DIN濃度（詳見圖2~圖4），DIN濃度范圍為0.02~0.5716 mg/L，絕大多數(shù)站位濃度值小于0.3 mg/L，根據(jù)《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB3097-1997）[5]，屬于二類水質(zhì)。豐水期：2010－2011年各站位的DIN濃度呈減少趨勢，2011－2014年DIN濃度呈現(xiàn)逐年上升趨勢，表明近年來隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，沿海工農(nóng)業(yè)和海上養(yǎng)殖業(yè)增多，工業(yè)園區(qū)大量的工業(yè)廢水以及生活污水等排入湄洲灣近岸海域，導(dǎo)致營養(yǎng)鹽氮的增多。圖3與圖2相比較可見，枯水期水質(zhì)相比于同年的豐水期要差，2010－2012年DIN的濃度較低，2013－2014年濃度急劇增加。平水期的變化趨勢類似于枯水期。

DIN濃度變化規(guī)律：平水期＜豐水期＜枯水期，這種特征主要受灣內(nèi)物理化學(xué)變化、生物反應(yīng)以及外源輸入的影響?？菟谟捎诖髿?、水溫溫度較低，微生物、浮游動(dòng)植物等生物活性有所下降，灣內(nèi)的浮游植物變少，對(duì)氮的消耗利用減少，大部分無機(jī)氮未被及時(shí)利用，被大量積累，此時(shí)動(dòng)植物的尸體未能及時(shí)分解，也是氮濃度增加的原因?？菟冢?1月份）水體垂直溫差增大，即為上下水層的溫差大，溫差大使得上下水層對(duì)流加強(qiáng)，擴(kuò)散動(dòng)力變大，從上層水層溶出的氮元素在水中擴(kuò)散加快，因此枯水期水體中無機(jī)氮的濃度比豐水期高。豐水期水體中無機(jī)氮多是由于地表徑流帶入海灣內(nèi)氮元素。平水期水溫度高，光照時(shí)間長，適宜浮游植物大量繁殖，為滿足自身的生長繁殖。吸收大量的氮元素，使得水體中的氮濃度較少。平水期：遠(yuǎn)岸監(jiān)測5#、6#站位的含氮量極低，受到陸源徑流輸入（即為陸地排放隨著河流排入海灣）的影響小。

圖2 2010-2014年豐水期湄洲灣海域無機(jī)氮濃度時(shí)間分布

圖3 2010-2014年枯水期湄洲灣海域無機(jī)氮濃度時(shí)間分布

圖4 2010-2014年平水期湄洲灣海域無機(jī)氮濃度時(shí)間分布

2.1.2湄洲灣近岸海域DIN的空間分布

2010－2011年期間，豐水期和平水期的數(shù)據(jù)差異性明顯，而枯水期各站位的濃度基本持平（詳見圖5~圖7）。結(jié)合時(shí)間分布可知，枯水期大氣溫度、水溫較低，微生物等對(duì)氮的分解利用不完全以及海洋中較多生物體尸體的分解不徹底。從2012年起，近岸監(jiān)測的1#、2#、3#站位濃度顯著增加，在同年內(nèi)基本高于其他站位，沿海的工業(yè)污水，居民增加帶來的大量生活污水是重要因素。近年遠(yuǎn)洋漁業(yè)和海上養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展，導(dǎo)致4#、5#、6#站位DIN濃度日趨增加。2014年枯水期4#站位監(jiān)測結(jié)果異常，DIN濃度高達(dá)0.57 mg/L，屬于四類水質(zhì)。4#站位靠近旅游景點(diǎn)湄洲島，也是各種船舶出入湄洲島的必經(jīng)之路，旅游業(yè)帶來的大量居民生活污水和工業(yè)污水使得該站位的DIN濃度異常，該站位水質(zhì)波動(dòng)較大，受到人為因素的影響最為直觀，需要管理部門加強(qiáng)監(jiān)管。

圖5 2010-2014年豐水期湄洲灣海域無機(jī)氮濃度空間分布

圖6 2010-2014年枯水期湄洲灣海域無機(jī)氮濃度空間分布

圖7 2010-2014年平水期湄洲灣海域無機(jī)氮濃度空間分布

2.2 湄洲灣近岸海域的PO4-P的時(shí)空分布特征

2.2.1湄洲灣近岸海域PO4-P的時(shí)間分布

2010－2014年湄洲灣近岸海域6個(gè)監(jiān)測站位的磷酸鹽濃度的范圍為0.001~0.06 mg/L，多個(gè)站位濃度小于0.030 mg/L，屬于二類水質(zhì)（詳見圖8~圖10）。豐水期：磷酸鹽的波動(dòng)變化不大，水質(zhì)無超二類?？菟诘谋O(jiān)測結(jié)果與豐水期大為不同，共計(jì)30個(gè)監(jiān)測結(jié)果中，磷酸鹽超標(biāo)有9個(gè)，所占比例30.0%。2010年超標(biāo)的僅有1個(gè)（同一年豐水期的監(jiān)測共6個(gè)站位，即為6個(gè)監(jiān)測結(jié)果），到2011年突然變?yōu)?個(gè)站位超標(biāo)，整個(gè)枯水期處于磷酸鹽超標(biāo)的狀態(tài)。2013年亦有3個(gè)站位磷酸鹽超標(biāo)，2014年與之相比有所下降，只有1個(gè)站位處于超標(biāo)狀態(tài)。平水期：磷酸鹽的濃度較少，基本無超標(biāo)現(xiàn)象，其中5#站位在2012－2013年期間均未檢出，表明水質(zhì)良好，但總體上磷酸鹽呈現(xiàn)逐年上升的趨勢。

綜上所述，磷酸鹽的超標(biāo)多數(shù)出現(xiàn)在枯水期，平水期也會(huì)有個(gè)別出現(xiàn)，而豐水期水質(zhì)整體良好。由于枯水期水溫低，微生物的生物活性較低，不能及時(shí)降解水體中的磷酸鹽，使磷酸鹽造成富集。逐年對(duì)比可知，磷酸鹽濃度整體呈現(xiàn)上升趨勢，水質(zhì)在二、三類之間波動(dòng)。

圖8 2010-2014年豐水期湄洲灣海域磷酸鹽濃度時(shí)間分布

圖9 2010-2014年枯水期湄洲灣近岸海域磷酸鹽濃度時(shí)間分布

圖10 2010-2014年平水期湄洲灣近岸海域磷酸鹽濃度時(shí)間分布

2.2.2湄洲灣海域 PO4-P的空間分布

從圖11~圖13可知，磷酸鹽濃度峰值多數(shù)位于3#站位，3#濃度高于同屬于近岸監(jiān)測的1#、2#站位，即為湄洲灣南岸濃度高于北岸。2010－2011年期間，1#、2#、3#、4#站位的磷酸鹽濃度高于5#、6#站位，受陸源輸入量及人類活動(dòng)的影響。2012－2014年期間，5#、6#站位的磷酸鹽濃度增加，與DIN濃度變化趨勢相同。近年來造船業(yè)大力發(fā)展，海洋活動(dòng)范圍變大，遠(yuǎn)洋捕魚等活動(dòng)對(duì)遠(yuǎn)洋的生態(tài)環(huán)境造成了一定的影響。分析可知，豐水期和平水期各站位的磷酸鹽差異性明顯，從圖12可知，同年間數(shù)據(jù)差異性微小。2011年枯水期1#站位的磷酸鹽為0.06mg/L，水質(zhì)為劣四類，磷酸鹽嚴(yán)重超標(biāo)，同年的其它站位如2#、3#、6#站位磷酸鹽均超標(biāo)。分析可知，2011年起，湄洲灣沿海地區(qū)遷入很多大型企業(yè)，灣內(nèi)淺海、海灘、河灘、湖灘等近年來水產(chǎn)養(yǎng)殖快速發(fā)展。伴隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，污染物大量的產(chǎn)生以及不恰當(dāng)?shù)呐欧藕筒豢茖W(xué)的開發(fā)利用水體資源，對(duì)海域環(huán)境質(zhì)量以及生態(tài)系統(tǒng)造成破壞。

圖11 2010-2014年豐水期湄洲灣近岸海域磷酸鹽濃度空間分布

圖12 2010-2014年枯水期湄洲灣近岸海域磷酸鹽濃度空間分布

圖13 2010-2014年平水期湄洲灣近岸海域磷酸鹽濃度空間分布

3 結(jié)論

統(tǒng)計(jì)2010－2014年福建省湄洲灣近岸海域6個(gè)監(jiān)測站位數(shù)據(jù)，分析湄洲灣海域氮磷營養(yǎng)鹽的時(shí)空分布規(guī)律，結(jié)果如下：

①DIN濃度范圍為0.02~0.5716 mg/L。比較得出無機(jī)氮逐年上升的趨勢，由灣內(nèi)向?yàn)惩鉂舛葴p少。DIN濃度變化：平水期＜豐水期＜枯水期，主要受灣內(nèi)物理化學(xué)變化、生物反應(yīng)以及外源輸入的影響。

②PO4-P濃度范圍為0.001~0.06 mg/L，多個(gè)站位濃度小于0.030 mg/L，屬于二類水質(zhì)。磷酸鹽超標(biāo)呈現(xiàn)常態(tài)化，且多出現(xiàn)在枯水期。磷酸鹽的峰值多數(shù)位于3#站位，3#站位濃度高于1#、2#站位，即湄洲灣南岸濃度高于北岸。

4 建議

隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，近岸海域開發(fā)密集、強(qiáng)度大和人類活動(dòng)影響，受污染程度越靠近陸地區(qū)域越明顯，主要是陸源污染物輸入、海水養(yǎng)殖增加，致使氮磷增加。今后環(huán)境管理工作應(yīng)堅(jiān)持陸海統(tǒng)籌、河海兼顧原則，抓好陸源氮磷排放；漁業(yè)部門應(yīng)加強(qiáng)近岸養(yǎng)殖業(yè)管控，合理規(guī)劃“禁養(yǎng)區(qū)清退、可養(yǎng)區(qū)升級(jí)改造”，提高海上養(yǎng)殖總體效益，發(fā)展科學(xué)合理海洋生態(tài)養(yǎng)殖。

[1] 莆田統(tǒng)計(jì)年鑒-2014[EB/OL].http://www.putian.gov.cn/tjnj/pttjnj-2014.htm.

[2] 陳敏, 藍(lán)東兆, 任建業(yè), 等. 2008年廣西北侖河口海域水質(zhì)狀況評(píng)價(jià)[J]. 海洋湖沼通報(bào), 2012, (1):110-115.

[3] 歐陽玉蓉, 王翠. 廈門灣海域營養(yǎng)鹽時(shí)空分布與富營養(yǎng)化狀況分析[J]. 福建農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2014, 29(1): 88-93.

[4] 國家海洋局.海洋監(jiān)測規(guī)范:GB 17378-1998[S]. 北京: 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 1998.

[5] 海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn):GB3097-1997[S]. 1997.

P734.4+4

A

1673-8683(2020)01-0035-04