游建勇，楊玉香，陳乃華

（福建省平潭環(huán)境監(jiān)測中心站，福建 平潭 350400）

近些年每年4～6月，福建平潭海域都會出現(xiàn)“藍眼淚”現(xiàn)象，吸引了眾多游客，成為當?shù)卣魍频穆糜纹放?，從而受到人們的關注?！八{眼淚”是由大量聚集的夜光藻受到干擾時生物發(fā)光形成的，福建沿海每年從4月進入赤潮高發(fā)期，5～6月達到峰值，7月之后迅速減少[1]，其中福建海域中平潭島海域發(fā)生夜光藻的頻次更為突出[2]。但是，夜光藻藻華是目前世界上分布最為廣泛的有害藻華之一，可對當?shù)丨h(huán)境與經(jīng)濟造成了不同程度的負面效應[3,4]，有效監(jiān)測和預警夜光藻群落變化，防控夜光藻“藍眼淚”轉(zhuǎn)變?yōu)橐构庠宄喑?，不僅一定程度上減少災害危害，對海洋生態(tài)環(huán)境健康維護和當?shù)氐暮Ｑ蠼?jīng)濟有著重要的現(xiàn)實意義[5]。

現(xiàn)今，夜光藻藻華暴發(fā)機理尚不明確，對夜光藻的相關研究主要針對藻華現(xiàn)象的原位分析，重點關注水溫、氣溫、風向、風力、日照、潮汐和涌流等水文氣象條件對藻華生消的影響[3,6-9]。氮、磷等營養(yǎng)鹽是海洋生物生長所必需的營養(yǎng)元素，同時營養(yǎng)過剩也可導致海水富營養(yǎng)化和藻類暴發(fā)等環(huán)境問題[8]。目前，涉及平潭周邊海域的營養(yǎng)鹽及富營養(yǎng)化的研究較少，對重點時期重點海域開展針對性、持續(xù)性的調(diào)查研究更少。本文結(jié)合福建省海洋與漁業(yè)局赤潮監(jiān)測預警信息，在4～6月赤潮暴發(fā)期和7～8月非暴發(fā)期分別對平潭周邊近岸海域開展水質(zhì)調(diào)查跟蹤監(jiān)測，通過研究分析不同時期氮、磷營養(yǎng)鹽變化規(guī)律及特征、營養(yǎng)鹽限制狀況及主要環(huán)境因子間的相關性，為探究相關水質(zhì)特征下夜光藻“藍眼淚”及赤潮生消過程提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 點位布設

共布設4個點位，詳見圖1。其中東側(cè)海壇灣內(nèi)點位“藍眼淚”現(xiàn)象出現(xiàn)次數(shù)較多；南側(cè)為海壇海峽通道；西側(cè)靠近竹嶼湖及竹嶼灣口，容易受到養(yǎng)殖活動、陸源輸入及圍填海的影響；北側(cè)靠近福清灣外海，容易受到外海海流影響。

圖1 平潭近岸海域調(diào)查點位示意圖

1.2 采樣與監(jiān)測

采樣所需的所有器材、采樣及現(xiàn)場監(jiān)測均按照GB 17378.3—2007《海洋監(jiān)測規(guī)范 第3部分：樣品采集、貯存與運輸》規(guī)定的方法進行處理；溶解態(tài)無機氮（DIN）為硝態(tài)氮（NO3--N）、亞硝態(tài)氮（NO2--N）和銨態(tài)氮（NH4+-N）之和，溶解態(tài)活性磷酸鹽（DIP）和NO3--N、NO2--N和NH4+-N的樣品在實驗室使用0.45 μm醋酸纖維濾膜過濾后使用SAN++的連續(xù)流動比色法測定，方法檢出限均為0.001 mg/L；化學需氧量（COD）采用堿性高錳酸鉀法測定；葉綠素a（Chl-a）選用分光光度法測定。全部分析過程按照GB 17378.4—2007《海洋監(jiān)測規(guī)范 第4部分：海水分析》及HJ 442.3—2020《近岸海域環(huán)境監(jiān)測技術規(guī)范 第三部分 近岸海域水質(zhì)監(jiān)測》規(guī)定的方法及要求開展，測試結(jié)果符合樣品質(zhì)控要求。

2 營養(yǎng)鹽時空分布規(guī)律

2.1 無機氮時空分布特征

周邊海域亞硝酸鹽氮（NO2--N）、硝酸鹽氮（NO3--N）、氨氮（NH4+-N）及溶解態(tài)無機氮（DIN）等跟蹤監(jiān)測結(jié)果詳見圖2。

圖2 被研究海域周邊無機氮時空分布特征

周邊海域暴發(fā)期NO2--N含量均為西側(cè)較高，其他海域含量都處于較低水平，而且分布較均勻。其中暴發(fā)期NO2--N濃度平均值西側(cè)＞南側(cè)＞東側(cè)＞北側(cè)。周邊海域非暴發(fā)期的NO3--N平均濃度西側(cè)較高，其他海域含量都處于較低水平，而且分布較均勻。暴發(fā)期NO3--N平均濃度西側(cè)最高，東部最低，平均值西側(cè)＞南側(cè)＞北側(cè)＞東側(cè)，且濃度高值較集中地出現(xiàn)在西側(cè)，各點位的平均濃度均大于非暴發(fā)期。

周邊海域非暴發(fā)期的NH4+-N平均濃度東側(cè)較高，其他海域含量都處于較低水平，整體分布較均勻。暴發(fā)期NH4+-N平均濃度東側(cè)最高，南側(cè)最低，平均值東側(cè)＞西側(cè)＞北側(cè)＞南側(cè)，NH4+-N含量整體呈現(xiàn)中部東西兩側(cè)向南北逐漸遞減的趨勢。因夜光藻可通過脫氨基將氨貯存于酸性液泡中[10]，其暴發(fā)常導致該海域氨含量升高，故周邊海域暴發(fā)期的氨氮均值均高于非暴發(fā)期。

DIN 為NO2--N、NO3--N和NH4+-N“三氮”之和。周邊海域暴發(fā)期DIN平均濃度東西兩側(cè)較高，南北兩側(cè)海域含量都處于較低水平，平均值東側(cè)＞西側(cè)＞南側(cè)＞北側(cè)。DIN含量整體呈現(xiàn)中部東西側(cè)向南北逐漸遞減的趨勢，且東西側(cè)海域均出現(xiàn)不同程度的水質(zhì)為劣四類的情況，劣四類比例均為50%。夜光藻體內(nèi)含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，每天排泄大量的氨和活性磷酸鹽到上層海水中加速其他藻類的生長繁殖[10]。尤其在夜光藻暴發(fā)期，排泄的N和P能大部分滿足甚至超過浮游植物（硅藻）繁殖的需求[11]，周邊海域的監(jiān)測結(jié)果也顯示暴發(fā)期間DIN始終保持在較高水平。而非暴發(fā)期的周邊海域DIN含量東側(cè)較高，其他海域都處于較低水平，整體分布較均勻，均符合二類海水水質(zhì)標準。

2.2 無機氮形態(tài)結(jié)果分析

無機氮的形態(tài)比例可以很好地揭示海洋中氮的來源，以陸源輸入為主的硝態(tài)氮為海域新生氮，海洋生物代謝產(chǎn)生的氨氮為海域再生氮[12]。生活污水和工業(yè)、養(yǎng)殖廢水等含氮污染物排入近岸海域后，部分在好氧微生物的作用下轉(zhuǎn)化為硝氮，同時也有部分被反硝化細菌轉(zhuǎn)化為亞硝氮或氨氮。

周邊的海域調(diào)查結(jié)果顯示：東西南北側(cè)暴發(fā)期硝態(tài)氮占無機氮的比例分別為27%、63%、60%和54%，非暴發(fā)期為44%、55%、40%和40%。暴發(fā)期氨氮占無機氮的比例分別為67%、34%、36%和37%，非暴發(fā)期為47%、36%、44%和47%。調(diào)查海域的無機氮的不同形態(tài)平均占比如圖3所示，各個時期和點位的無機氮各形態(tài)占比均有不同，整體上無機氮主要形態(tài)為硝態(tài)氮，其次是氨氮，亞硝氮相對占比最小。不同形態(tài)氮的組成與海洋生物群的攝食、繁殖，沉積物中不同形態(tài)氮的釋放及陸地入海徑流有關。亞硝氮在周邊海域的占比在非暴發(fā)期（4～6月）均大于暴發(fā)期（7～8月），可能是受海水溫度和氣溫影響，反硝化細菌的活動加強有關。岳新利[13]等認為再生氮-銨鹽是影響無機氮鹽變化的主要原因，其濃度變化與浮游生物高度一致。氨氮在各時期的占比變化也一定程度上驗證了該結(jié)論。

圖3 被研究海域無機氮的不同形態(tài)氮的平均組成

2.3 活性磷酸鹽時空分布特征

周邊海域活性磷酸鹽（PO43--P）跟蹤監(jiān)測結(jié)果統(tǒng)計值見圖4。

圖4 被研究海域活性磷酸鹽時空分布特征

2022 年平潭周邊近岸海域暴發(fā)期內(nèi)PO43--P濃度平均值東側(cè)＞南側(cè)＞西側(cè)＞北側(cè)，各點位水平差異較大，部分點位多次超過四類或劣四類標準；非暴發(fā)期總體上整個海域PO43--P含量較低且穩(wěn)定，均符合二類海水水質(zhì)標準。

3 營養(yǎng)鹽限制及富營養(yǎng)化水平分析

3.1 營養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)特征及時空變化

可以通過氮和磷2種元素的比值（N/P）來衡量這2種元素對水體富營養(yǎng)化的貢獻，其是考察海水中營養(yǎng)鹽濃度結(jié)構(gòu)的重要指標[14]。氮磷比通過對浮游植物種群結(jié)果的影響，進而影響整個生態(tài)系統(tǒng)[15]。一般情況下，浮游植物按照N∶P比值（摩爾比）為16∶1的比例吸收海水中的氮、磷元素，過高或過低地偏離這個比值均會引起浮游植物的正常生長受到限制而成為限制因子，當N∶P＞16∶1時，水體為磷限制；當N∶P＜16∶1時，水體為氮限制；16∶1稱為Redfield比值[16]。

被研究海域的氮磷比時空分布特征統(tǒng)計值見圖5，可以看出研究海域N/P比的各點位各時期差異性較大，暴發(fā)期整體變化范圍在8～890之間，非暴發(fā)期整體變化范圍在2～266之間。從平均值上看，除南側(cè)海域非暴發(fā)期表現(xiàn)為氮限制外，其他海域的所有時期及點位的N/P比均大于Redfield比值，營養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)均呈現(xiàn)為相對磷限制和氮過剩的狀態(tài)，表明活性磷酸鹽可能成為該海域浮游植物生長的主要限值因子之一，其中氮磷比最高值出現(xiàn)在暴發(fā)期的東側(cè)。相關研究表明含磷用品的被限制及氮肥施用導致豐水期時入海排放表現(xiàn)出高氮低磷的特征，從而使周邊海域出現(xiàn)氮磷比高值[17]，因此控制陸域入海氮源污染極為重要。

圖5 被研究海域氮磷比時空分布特征

3.2 富營養(yǎng)化水平

3.2.1 富營養(yǎng)化指數(shù)

富營養(yǎng)化指數(shù)評價法以GB/T 12763.9—2007《海洋調(diào)查規(guī)范 第9部分：海洋生態(tài)調(diào)查指南》為依據(jù)，選取的評價指標主要是COD、DIN、DIP，其計算公式如下：

式⑴中，當富營養(yǎng)化指數(shù)E≥1時，則表示海域水體已呈富營養(yǎng)化狀態(tài)。E值越高，富營養(yǎng)化程度也越嚴重。調(diào)查海域的富營養(yǎng)化水平的時空變化如圖6所示。

圖6 富營養(yǎng)化指數(shù)E值時空分布特征

周邊海域暴發(fā)期的E平均值東側(cè)最高，南側(cè)最低，平均值東側(cè)＞西側(cè)＞南側(cè)＞北側(cè)，且均大于非暴發(fā)期E值。其中多數(shù)點位及時段的E值大于1。非暴發(fā)期的各點位平均E值均小于1，未達到富營養(yǎng)化水平。

3.2.2 Chl-a的時空分布規(guī)律

調(diào)查周邊海域葉綠素a（Chl-a）的統(tǒng)計結(jié)果見圖7?？傮w上調(diào)查期間調(diào)查海域的Chl-a波動較大，暴發(fā)期海水Chl-a含量較高，非暴發(fā)期次之，其中暴發(fā)期Chl-a值東側(cè)＞北側(cè)＞南側(cè)＞西側(cè)。調(diào)查海域葉綠素a濃度過高的原因是浮游植物大量暴發(fā)，海水生產(chǎn)力高所致，特別是“藍眼淚”暴發(fā)期間，Chl-a最大值出現(xiàn)在東側(cè)，達到了21.3 μg/L。

圖7 Chl-a時空分布特征

3.2.3 營養(yǎng)鹽與其他因子間的相關關系

調(diào)查周邊海域營養(yǎng)鹽指標和其他因子的Spearman相關性統(tǒng)計結(jié)果見表1和表2。由表中可知暴發(fā)期和非暴發(fā)期的DIN、DIP、COD和Chl-a之間均未表現(xiàn)明顯的相關性，DIN和DIP等因子均不能單純成為浮游植物生長繁殖的主要控制因素。富營養(yǎng)化指數(shù)E值與DIN及DIP含量呈極顯著正相關，說明調(diào)查海域富營養(yǎng)化程度主要受無機氮和活性磷酸鹽含量的控制。暴發(fā)期間E值和Chl-a含量呈極顯著正相關，驗證了浮游植物大量生長繁殖需要消耗大量的營養(yǎng)物質(zhì)。

表1 營養(yǎng)鹽與相關因子相關性系數(shù)（暴發(fā)期）

表2 營養(yǎng)鹽與相關因子相關性系數(shù)（非暴發(fā)期）

4 結(jié)論

通過在4～6月赤潮暴發(fā)期和7～8月赤潮非暴發(fā)期分別對平潭周邊近岸海域開展水質(zhì)調(diào)查跟蹤監(jiān)測，研究分析氮、磷營養(yǎng)鹽變化規(guī)律、營養(yǎng)鹽限制狀況及主要環(huán)境因子間的相關性，得出以下結(jié)論：

1 ）周邊海域亞硝酸鹽氮（NO2--N）、硝酸鹽氮（NO3--N）、氨氮（NH4+-N）及溶解態(tài)無機氮（DIN）的不同時期分布差異較大，總體上平均濃度暴發(fā)期大于非暴發(fā)期，含量整體呈現(xiàn)中部東西側(cè)向南北逐漸遞減的趨勢。因夜光藻暴發(fā)常導致氨含量升高，暴發(fā)期各點位的氨氮均值均高于非暴發(fā)期。各個時期和點位的無機氮各形態(tài)占比均有不同，整體上以硝態(tài)氮為無機氮的主要形態(tài)，其次是氨氮，亞硝氮相對占比最小。

2 ）非暴發(fā)期，DIN和DIP都處于較低水平，整體分布較均勻，均符合二類海水水質(zhì)標準。暴發(fā)期海域的水質(zhì)均不同程度地因DIN和DIP含量偏高而出現(xiàn)四類或劣四類水質(zhì)的狀況。

3 ）研究海域N/P比的各點位各時期差異性較大，暴發(fā)期整體變化范圍在8～890之間，非暴發(fā)期整體變化范圍在2～266之間。從平均值上看，調(diào)查海域的大部分N/P比均大于Redfield比值，營養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)均呈現(xiàn)為相對磷限制和氮過剩的狀態(tài)，表明活性磷酸鹽可能成為該海域浮游植物生長的主要限制因子之一。周邊海域暴發(fā)期的富營養(yǎng)化指數(shù)E均高于非暴發(fā)期，且東西兩側(cè)的富營養(yǎng)化程度較嚴重，雖然DIN、DIP和Chl-a之間均未表現(xiàn)明顯的相關性，但富營養(yǎng)化指數(shù)E值與DIN及DIP含量呈極顯著正相關，說明調(diào)查海域富營養(yǎng)化程度主要受無機氮和活性磷酸鹽含量的控制。

4 ）相關部門可通過定點監(jiān)測營養(yǎng)鹽指標及浮游生物種群變化，融合暴發(fā)期周邊海域氮磷比及無機氮組成特征及演變規(guī)律等信息，結(jié)合水文及氣象等條件，評估夜光藻“藍眼淚”向夜光藻赤潮發(fā)展的趨勢，提高藍眼淚預測概率，為夜光藻赤潮預警和濱海旅游的“藍眼淚”預報服務提供支持。