摘要：文章根據(jù)2018—2019年樂清灣海域春季、夏季、秋季、冬季的海洋環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，對海域中營養(yǎng)鹽溶解無機(jī)氮（DIN）和活性磷酸鹽（DIP）的時(shí)空分布特征進(jìn)行了分析，采用單因子指數(shù)法、富營養(yǎng)化指數(shù)法及潛在性富營養(yǎng)化模式對該海域的污染程度、富營養(yǎng)化程度及營養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)進(jìn)行了評價(jià)。結(jié)果表明：樂清灣海域營養(yǎng)鹽濃度上存在季節(jié)差異，DIN 平均濃度秋季gt;夏季gt;春季gt;冬季，DIP平均濃度秋季gt;冬季=春季gt;夏季?？臻g分布上，DIN 濃度整體呈現(xiàn)由灣口區(qū)向?yàn)稠敳恐饾u上升的趨勢，而DIP濃度4個(gè)季節(jié)分布趨勢各不相同。DIN 的分布格局主要受陸源輸入、海水養(yǎng)殖、工程建設(shè)等因素的影響。DIP的分布格局主要受海水養(yǎng)殖、沉積物釋放、電廠溫排水等因素的影響。單因子指數(shù)法評價(jià)結(jié)果表明，樂清灣海域4個(gè)季節(jié)大部分調(diào)查站位營養(yǎng)鹽濃度不符合第二類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和第四類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，主要集中在灣頂部和灣中部。富營養(yǎng)指數(shù)法評價(jià)結(jié)果顯示，樂清灣海域全年均處于不同程度的富營養(yǎng)化狀態(tài)，秋季最為嚴(yán)重。潛在性富營養(yǎng)化模式分析表明，該海域大部分調(diào)查站位N/P比普遍大于Redfield比值（16），春季和夏季水體以磷限制狀態(tài)為主，秋季和冬季水體以無限制狀態(tài)為主。

關(guān)鍵詞：樂清灣;溶解無機(jī)氮;活性磷酸鹽;時(shí)空分布;富營養(yǎng)化

中圖分類號：X55;P7 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1005-9857（2024）09-0121-12

0 引言

營養(yǎng)鹽是構(gòu)成海洋生態(tài)系統(tǒng)重要的化學(xué)物質(zhì)，是浮游植物生長和繁殖的物質(zhì)基礎(chǔ)，是衡量海水富營養(yǎng)化程度的重要標(biāo)志[1]。海灣是近岸獨(dú)特的水動力環(huán)境，其水體交換能力相對較弱，受人類干擾活動影響較大[2]。隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，大量污染物（如氮、磷等）不斷進(jìn)入海灣中，超出海灣的自凈能力，引起水體富營養(yǎng)化，造成水體水質(zhì)惡化、藻類水華、底棲生物棲息地?fù)p害、水域生態(tài)系統(tǒng)失衡等問題[3-4]。其中水體富營養(yǎng)化已經(jīng)成為重點(diǎn)關(guān)注的環(huán)境問題，因此針對海灣水體調(diào)查研究，了解其污染狀況，對海灣污染治理、可持續(xù)開發(fā)利用等工作具有十分重要的意義。

樂清灣是浙江南部一個(gè)半封閉性海灣，同時(shí)也是浙江省重點(diǎn)海水養(yǎng)殖基地。灣內(nèi)注入了清江、甌江、靈溪等30多條河流[5]。近年來，由于環(huán)樂清灣海洋經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，受工農(nóng)業(yè)廢水和海水養(yǎng)殖、漩門灣工程及填海造地等因素的影響[6]，海域內(nèi)水質(zhì)不斷惡化，富營養(yǎng)化程度日益嚴(yán)重。相關(guān)研究表明[7]，入灣河流、沿灣排污口和海水養(yǎng)殖自身污染是引起樂清灣富營養(yǎng)化的主要因素。其中入灣河流年徑流總量約10.3億m3，氮和磷年入灣通量分別達(dá)4120t/a與154.5t/a（樂清灣周邊縣市社會調(diào)訪數(shù)據(jù)），是導(dǎo)致樂清灣水域富營養(yǎng)化的重要因素。沿灣排污口向?yàn)硟?nèi)直接排放的工業(yè)廢水量約300萬t/a，也給樂清灣帶來了大量有機(jī)物和營養(yǎng)污染物。養(yǎng)殖業(yè)迅速發(fā)展，網(wǎng)箱殘餌、養(yǎng)殖生物糞便和排泄物的釋放，圍塘養(yǎng)殖廢水的排放等帶來的氮、磷污染則進(jìn)一步加重了樂清灣水體的富營養(yǎng)化程度。目前，關(guān)于樂清灣海域環(huán)境的研究多側(cè)重于沉積物重金屬污染[8-9]和水質(zhì)質(zhì)量評價(jià)[10-11]，但對樂清灣海域營養(yǎng)鹽變化特征的研究較少。本文根據(jù)2018年5月（春季）、8月（夏季）、11月（秋季）和2019年2月（冬季）對樂清灣海域進(jìn)行4個(gè)航次的海洋環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，采用單因子指數(shù)法和富營養(yǎng)化指數(shù)法對樂清灣海域營養(yǎng)鹽的時(shí)空變化及富營養(yǎng)化情況進(jìn)行分析，以期為下一步科學(xué)管理提供科學(xué)依據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 調(diào)查站位

樣品采集站位共設(shè)計(jì)20個(gè)（圖1），分別對樂清灣海域的灣頂部、灣中部和灣口區(qū)[12]不同位置布設(shè)站位進(jìn)行分析，其中，灣頂部（Y01、Y02、Y03、Y04、Y05），灣中部（Y06、Y07、Y08、Y09、Y10、Y11、Y12），灣口區(qū)（Y13、Y14、Y15、Y16、Y17、Y18、Y19、Y20）。

1.2 樣品采集與分析

采集的海水樣品保存、處理和測定均按照《海洋調(diào)查規(guī)范》（GB/T12763—2007）[13]和《海洋監(jiān)測規(guī)范》（GB17378—2007）[14]執(zhí)行，采樣層次依據(jù)水深而定，當(dāng)水深小于10m 時(shí)，采集表層水樣;當(dāng)水深介于10～25m 時(shí)，采集表層和底層水樣。具體調(diào)查指標(biāo)及分析方法如表1所示。

1.3 評價(jià)方法

1.3.1 單因子指數(shù)法

海域水質(zhì)采用單因子指數(shù)法（Singlefactorpollutionindex）評價(jià)[15]，其計(jì)算公式為：

1.3.2 富營養(yǎng)化指數(shù)法

海域富營養(yǎng)化程度采用富營養(yǎng)化指數(shù)法（Eutrophicationindex，EI）評價(jià)[18]，其計(jì)算公式為：

1.3.3 潛在性富營養(yǎng)化模式

海域營養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)采用郭衛(wèi)東等[19]提出的潛在性富營養(yǎng)化模式評價(jià)，營養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)分級標(biāo)準(zhǔn)如下：若N/P比gt;30則表明水體處于磷限制狀態(tài);若N/P比lt;8則表明水體處于氮限制狀態(tài);若8lt;N/P比lt;30則表明水體處于無限制狀態(tài)。

1.4 數(shù)據(jù)處理方法

使用Arcgis10.8繪制調(diào)查站位圖以及各指標(biāo)空間分布圖，圖表利用Origin2021 處理，并運(yùn)用SPSS26.0對變量進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 營養(yǎng)鹽的時(shí)空分布特征

2.1.1 溶解無機(jī)氮（DIN）

DIN包括 NH4+ -N、NO2- -N 和 NO3- -N。樂清灣海域4個(gè)季節(jié)的DIN 的空間分布特征如圖2所示，樂清灣DIN 濃度的變化范圍為0.40～1.95mg/L，均值（0.84±0.28）mg/L。從時(shí)間上來看，DIN 濃度呈現(xiàn)明顯的季節(jié)變化：秋季（0.94±0.16）mg/Lgt; 夏季（0.86±0.42）mg/Lgt; 春季（0.81±0.02）mg/Lgt;冬季（0.76±0.10）mg/L。樂清灣冬季進(jìn)入枯水期而使入海徑流量減少[20]，向海灣輸入的污染物也減少，此外，冬季周邊地區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動減少排污下降，導(dǎo)致冬季DIN 濃度達(dá)到最低值[21]。秋季DIN 濃度最高，因?yàn)榇藭r(shí)水溫下降，海水中浮游植物減少且大型藻類已經(jīng)收獲，對營養(yǎng)鹽的吸收率降低[22]。

從空間上來看，樂清灣海域DIN 濃度整體呈現(xiàn)由灣口區(qū)向?yàn)稠敳恐饾u上升的趨勢。相關(guān)研究表明[23]，灣頂部的漩門灣工程改變了樂清灣潮汐水動力系統(tǒng)和水體交換，水體交換周期由原來的7～10d延緩到41～90d，導(dǎo)致海水自凈能力減弱。同時(shí)網(wǎng)箱養(yǎng)殖、貝類養(yǎng)殖均較集中于灣頂部和灣中部[24]，導(dǎo)致灣頂部和灣中部的DIN 濃度較高。春季高值區(qū)出現(xiàn)在清江河口（Y04），清江流經(jīng)農(nóng)田、城市工業(yè)區(qū)等，大量氮源污染物通過河流進(jìn)入海灣。夏季高值區(qū)出現(xiàn)在灣頂部（Y01、Y02、Y03），這與此處為灘涂養(yǎng)殖區(qū)域及溫嶺排污口有關(guān)[25]。

2.1.2 活性磷酸鹽（DIP）

樂清灣海域4個(gè)季節(jié)的DIP的空間分布特征如圖3 所示。樂清灣海域DIP 濃度變化范圍為0.012～0.098mg/L，均值為（0.062±0.022）mg/L。從時(shí)間上來看，DIP濃度呈現(xiàn)明顯的季節(jié)變化：秋季（0.078±0.013）mg/Lgt;冬季（0.061±0.021）mg/L=春季（0.061±0.026）mg/Lgt;夏季（0.047±0.017）mg/L。研究表明，東海經(jīng)常處于磷限制狀態(tài)[26]，樂清灣及其鄰近海域沉積物DIP釋放風(fēng)險(xiǎn)比較大。樂清灣秋季和冬季風(fēng)力相對較強(qiáng)，大風(fēng)期間水體紊動強(qiáng)烈，含沙量增大，懸浮沉積物釋放強(qiáng)度大，此外，秋季和冬季是浮游植物的繁殖消亡過程，使得有機(jī)質(zhì)耗氧而分解產(chǎn)生了DIP[27]，但冬季人類活動減少，排污降低導(dǎo)致秋季DIP濃度相對較高。夏季樂清灣受到臺灣暖流和浙閩沿岸流的影響，導(dǎo)致夏季的DIP濃度最低，這與劉俊峰等[28]的研究結(jié)果相一致。

從空間上來看，DIP4個(gè)季節(jié)分布趨勢各不相同，春季高值區(qū)出現(xiàn)在灣口區(qū)，可能是受甌江口徑流的影響[29]，此外，該區(qū)域是樂清灣南口來沙和甌江北口輸入泥沙的主要淤積場所[25]，水體較淺，因此沉積物釋放也是此處出現(xiàn)高值的原因之一。該季節(jié)其他高值區(qū)均出現(xiàn)在灣內(nèi)近岸處，說明受到沿岸城市污水排放的影響較大。在小門島（Y13、Y14）附近出現(xiàn)一個(gè)低值區(qū)，由于這里靠近與外海水體交換的通道，水體交換能力較強(qiáng)，污染物擴(kuò)散速度也較快。夏季高值區(qū)出現(xiàn)在灣中部（Y06、Y07、Y08），這可能與兩座電廠（華能玉環(huán)電廠和浙能樂清電廠）有關(guān)。Zhu等[30]研究表明，電廠溫排水導(dǎo)致海域內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)的速度加快，沉積鹽在此逐漸積累。秋季樂清灣大部分海域DIP濃度維持在較高水平，變化趨勢不明顯。說明樂清灣受到徑流輸入的影響較小，主要來源于沿岸城市的污水排放、海水養(yǎng)殖和底質(zhì)中的沉積物釋放。冬季樂清灣DIP分布與DIN 分布相似，呈現(xiàn)由灣口區(qū)向?yàn)稠敳恐鸩缴仙内厔?，說明冬季樂清灣DIP與DIN 或有相同的污染來源。

2.2 營養(yǎng)鹽濃度與鹽度的關(guān)系

鹽度在海水中被廣泛用作識別污染物對陸源的響應(yīng)程度的重要指標(biāo)。隨著鹽度的增加，海水中污染物的濃度逐漸降低，說明污染物濃度的分布規(guī)律是由海水的稀釋擴(kuò)散過程所決定的[31]。為了探究營養(yǎng)鹽濃度與鹽度的關(guān)系，本文將營養(yǎng)鹽濃度與鹽度進(jìn)行了Pearson 相關(guān)性分析。由表2可知，春季和夏季除 NH4+ -N 外，鹽度與其他指標(biāo)均無顯著相關(guān)關(guān)系，說明海域營養(yǎng)鹽分布受控于多因素（如河流輸入、工農(nóng)業(yè)污水、海水養(yǎng)殖以及生物吸收利用等）共同作用的復(fù)雜過程。秋季和冬季NH4+-N、NO3--N 及 DIN 均呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)關(guān) 系，說 明 樂 清 灣 秋 季 和 冬 季 NH4+ -N、NO- 3 -N和DIN 主要以徑流輸入或污水排放為主。但NO- 2 -N 卻與鹽度呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)關(guān)系，牛淑杰等[32]研究表明，當(dāng)出現(xiàn)NO- 2 -N 隨鹽度增加而增加的異常特征時(shí)可能與灣內(nèi)進(jìn)行大規(guī)模養(yǎng)殖及投放大量餌料有關(guān)，微生物活動或浮游植物的排泄死亡分解過程會增加NO- 2 -N 的濃度。DIP僅在冬季與鹽度呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，而在其他季節(jié)無顯著相關(guān)性，表明DIP 的補(bǔ)充并非主要來自陸源輸入，可能還受沉積物釋放、微生物活動、外海高鹽水入侵等因素的綜合影響。

2.3 營養(yǎng)鹽單因子指數(shù)評價(jià)

樂清灣海域DIN 和DIP的單因子指數(shù)評價(jià)結(jié)果如表3所示，DIN 和DIP超出第二類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的比例分別為100%和96%，DIN 和DIP超出第四類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的比例分別為99%和66%，說明DIN 污染比DIP污染更嚴(yán)重。主要原因：一是由于含高氮的肥料在農(nóng)業(yè)中使用，導(dǎo)致氮污染加重。二是由于含磷用品的生產(chǎn)和使用受到限制，使陸源磷排放量減少[33]。

從時(shí)間上來看，污染程度：秋季gt;冬季gt;春季gt;夏季。夏季樂清灣受到臺灣暖流和浙閩沿岸流的影響，沖淡了海域營養(yǎng)鹽的含量，加上浮游植物大量繁殖，吸收了海水中的營養(yǎng)鹽，因此夏季營養(yǎng)鹽的含量最低。秋季水溫下降，浮游植物數(shù)量減少，消耗營養(yǎng)鹽能力減弱;大量養(yǎng)殖生物殘餌、代謝物、生物尸骸氧化分解產(chǎn)物等使得水體富含大量營養(yǎng)鹽，這與張美等[34]在浙江梅山灣研究的結(jié)果相似。從空間上來看（圖4），污染較為嚴(yán)重的調(diào)查站位相對集中在灣頂部和灣中部。樂清灣海域?yàn)稠敳亢蜑持胁渴苋祟惢顒佑绊戯@著，接納了大量的工農(nóng)業(yè)廢水及生活污水;此外越靠近灣外與外海，水體交換能力相對越強(qiáng)，因此灣口區(qū)污染程度遠(yuǎn)小于灣頂部和灣中部。

2.4 富營養(yǎng)化狀況評價(jià)

樂清灣海域富營養(yǎng)化指數(shù)空間分布如圖5所示，樂清灣海域4個(gè)季節(jié)的EI范圍為0.46～31.43，均值為（10.21±8.35）。整體來說，樂清灣海域富營養(yǎng)化程度比較嚴(yán)重，全年均處于不同程度的富營養(yǎng)化狀態(tài)，4 個(gè)季節(jié)富營養(yǎng)化程度：秋季（16.278±8.50）gt;冬季（10.27±7.60）gt;夏季（8.58±8.50）gt;春季（5.743±4.53）。春季海水養(yǎng)殖開始活躍，但投喂餌料較少，加之水溫升高，浮游植物增多，吸收了大量的氮磷營養(yǎng)鹽，使春季富營養(yǎng)化程度最低。夏季是海水養(yǎng)殖的關(guān)鍵季節(jié)[35]，需要大量地投喂餌料，并且夏季降水多，導(dǎo)致大量陸源污染物進(jìn)入海洋;但是樂清灣夏季受到臺灣暖流和浙閩沿岸流的影響，使得營養(yǎng)鹽含量降低，從而導(dǎo)致夏季的富營養(yǎng)化程度低于秋季和冬季。秋季樂清灣DIN 濃度和DIP濃度顯著高于其他季節(jié)，進(jìn)而導(dǎo)致秋季富營養(yǎng)化程度最為嚴(yán)重。冬季水溫低，降水少，污染物自凈消除能力低，因此冬季富營養(yǎng)化程度相對比較嚴(yán)重。樂清灣海域富營養(yǎng)化分布特征除春季外，整體上呈現(xiàn)灣口區(qū)向?yàn)稠敳恐饾u上升的趨勢。春季富營養(yǎng)化嚴(yán)重區(qū)域主要出現(xiàn)在灣內(nèi)西岸，西岸人類活動較為頻繁以及匯集了徑流量大的河流（清江、甌江），導(dǎo)致西岸富營養(yǎng)化較為嚴(yán)重。結(jié)合DIN 空間分布（圖2）和DIP空間分布（圖3）可以發(fā)現(xiàn)，樂清灣海域出現(xiàn)富營養(yǎng)化嚴(yán)重區(qū)域與DIN 高濃度區(qū)域的分布位置基本一致，說明DIN 是影響樂清灣海域富營養(yǎng)化的重要因素之一。

2.5 營養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)分析

水體N/P比是衡量海域營養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)的重要指標(biāo)，Redfield等[36]研究指出浮游植物吸收利用營養(yǎng)物質(zhì)最適宜的N/P比為16，如若偏離這一比值，浮游植物的生長就會受到不足營養(yǎng)成分的限制[37]。由N/P比分析結(jié)果（圖6）可知，樂清灣春季N/P比值范圍為14.099～107.39，均值為（34.97±20.17）;夏季N/P 比值范圍為13.19～86.14，均值為（43.34±17.45）;秋季N/P 比值范圍為20.38～35.12，均值為（27.21±4.41）;冬季N/P比值范圍為18.28～48.86，均值為（30.35±8.69）。樂清灣海域N/P 比普遍大于Redfield比值（16），春季和夏季大部分調(diào)查站位N/P 比接近或高于30，表現(xiàn)為廣泛處于磷限制狀態(tài);而秋季和冬季大部分調(diào)查站位則處于無限制狀態(tài)。劉慧等[38]、蔣紅等[39]研究表明，中國河口海灣呈現(xiàn)DIN 濃度升高、初級生產(chǎn)力由氮限制轉(zhuǎn)向磷限制的趨勢，本文研究結(jié)果與之一致。為避免樂清灣海域水體過度富營養(yǎng)化，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制氮輸入量，適當(dāng)控制磷輸入量。

3 結(jié)論

（1）樂清灣海域營養(yǎng)鹽濃度上存在季節(jié)差異，DIN 濃度的變化范圍為0.40 ～1.95 mg/L，均值（0.84±0.28）mg/L，秋季gt; 夏季gt; 春季gt; 冬季。DIP濃度變化范圍為0.012～0.098mg/L，均值為（0.062±0.022）mg/L，秋季gt;冬季=春季gt;夏季?？臻g分布上，DIN 整體呈現(xiàn)由灣口區(qū)向?yàn)稠敳恐饾u上升的趨勢。DIP4 個(gè)季節(jié)分布趨勢各不相同。DIN 的分布格局主要受徑流輸入、海水養(yǎng)殖、工程建設(shè)等因素的影響。DIP的分布格局主要受陸源輸入、海水養(yǎng)殖、沉積物釋放、電廠溫排水等因素的影響。

（2）樂清灣海域4個(gè)季節(jié)大部分調(diào)查站位營養(yǎng)鹽濃度不符合第二類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和第四類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，DIN 污染狀況較嚴(yán)重，主要與含氮的肥料使用增加以及含磷用品受到使用限制等因素有關(guān)。從時(shí)間上看，因受到臺灣暖流和浙閩沿岸流的影響，夏季污染程度最輕;因受到浮游植物減少及有機(jī)質(zhì)分解的影響，秋季污染程度最嚴(yán)重。從空間上來看，超標(biāo)嚴(yán)重的調(diào)查站位相對集中在灣頂部和灣中部，這與人類活動及水體交換等因素有關(guān)。

（3）樂清灣海域富營養(yǎng)化現(xiàn)象比較嚴(yán)重，全年均處于不同程度的富營養(yǎng)化狀態(tài)，4個(gè)季節(jié)富營養(yǎng)化程度為：秋季gt;冬季gt;夏季gt;春季。樂清灣海域出現(xiàn)富營養(yǎng)化嚴(yán)重區(qū)域與DIN 高濃度區(qū)域的分布位置基本一致，說明DIN 是影響樂清灣海域富營養(yǎng)化的重要因素之一。

（4）樂清灣海域整個(gè)水體的N/P 比普遍大于Redfield比值（16），春季和夏季水體表現(xiàn)為廣泛的磷限制狀態(tài)，秋季和冬季水體則以無限制狀態(tài)為主，為避免樂清灣海域水體過度富營養(yǎng)化，控制氮污染的同時(shí)應(yīng)密切監(jiān)控磷污染水平。

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