三门湾表层沉积物总氮等含量变化与分析

2015-06-13李铁军郭远明蔡惠文鲍静姣

浙江海洋大学学报(自然科学版) 2015年3期

李铁军，郭远明，蔡惠文，薛彬，金雷，鲍静姣

（1.浙江省海洋水产研究所，农业部重点渔场渔业资源科学观测实验站，浙江省海洋渔业资源可持续利用技术研究重点实验室，浙江舟山 316021；2.浙江海洋学院海洋科学与技术学院，浙江舟山 316022）

海洋沉积物是城市、工业、农业、各种娱乐活动所产生的污染物的最终沉降地[1]。当沉积物中污染物质的含量达到一定水平时，其势必对上覆水质及底栖生物产生影响，从而影响整个海洋生物链及生态环境系统的变化。沉积物中的污染物可以被生物利用，并在生物体内累积，人类、底栖生物、野生动植物直接或间接或者通过食物链与沉积物接触，就将面临有害污染物的威胁，健康就会受到影响。沉积物污染会导致近海底栖生物数量的急剧减少。例如，在我国的椒江口、锦州湾、杭州湾、象山港，美国的波士顿港口、五大湖流域由于工业的快速发展及没有及时合理的治理，导致沉积物中积累了大量的有毒污染物，最终导致近岸海域局部“荒漠化”。在某种程度上，可以说沉积物污染已经成为制约海岸带地区经济发展的重要因素。通过调查沉积物污染物质的时空分布特征、浓度、化学形态，可以为治理评价沉积物污染及上覆水体污染提供科学依据[2]。

三门湾是浙江的典型海湾，随着经济的快速发展，港口物流、石油化工和各类电站的建设等对三门湾生态环境造成巨大的压力，给海洋管理带来巨大挑战。近年来，三门湾已成为学者研究的热点区域，发表了大量的研究论文，但这些论文大多关注海域生态环境[3]、浮游生物[4]、浅海底栖动物[5]、潮间带生物[6-8]等，对沉积物污染特征研究较少[9-10]。随着近年来工业污染物排放、围垦造地、围塘养殖等人为活动影响的加剧，其沉积物总氮等含量在人为干扰情况下是如何变化不得而知。为了解三门湾沉积物总氮等含量的变化，与上世纪80年代的结果进行比较分析，掌握25年来该区域沉积物总氮等含量的时空变化，于2012年2月、5月、8月和11月对三门湾17个站位进行了采样调查,分析结果可为三门湾海洋生态环境地球化学评价与污染防治，发展近海养殖业等提供可行的基础资料，为政府制定沿海滩涂和近海资源的开发利用，以及海洋渔业经济结构调整和区划等宏观决策提供科学根据。

1 材料与方法

1.1 研究区域

三门湾地处浙江中部，该海域受江浙沿岸流水系影响和控制，同时又受外海黑潮暖流干支和外海水系的边缘的影响。湾内海岸线曲折，饵料生物丰富，养殖业和捕捞业发达，是多种河口和近海生物栖息、生长、繁殖的良好场所。海水年平均温度17.8℃，且具有比较明显的季节变化特点，夏高冬低，最高相差20℃。三门湾为正规半日潮港湾，平均潮差约为4.3 m，最大潮差达到7.8 m[11]。

1.2 研究方法

选择具有代表性的17个站位（其中2月12个）（图1），于 2012年2月、5月、8月和 11月进行沉积物采样。监测项目包括:微生物（粪大肠菌群、细菌总数）、硫化物、有机碳、总氮、总磷。样品的采集、贮存、运输和预处理及其实验室内的分析测定均按《海洋调查规范》[12]和《海洋监测规范》[13]中规定的方法进行。各监测项目的分析方法见表1。

图1 三门湾沉积物调查站位Fig.1 The location map of survey sits in Sanmen bay

表1 沉积物中微生物等监测项目分析方法Tab.1 The surface sediments microbial analysis methods

1.3 数据分析

本研究选用单因子指数法评价沉积物质量现状。标准指数采用如下公式进行计算：

Si、j=Ci、j/Csi。

式中：Ci、j表示沉积物评价因子i在第j取样点的实测浓度值，mg/L；Csi表示沉积物评价因子i的评价标准，mg/L。

1.4 评价标准

粪大肠菌群、硫化物和有机碳采用GB18668-2002《海洋沉积物质量》[14]（表2）进行评价，总氮、总磷选用“第二次全国海洋污染基线调查技术规程”指定沉积物标准[15]（表3）进行评价。

表2 GB18668-2002《海洋沉积物质量》部分标准Tab.2 Marine Sediment Quality of national standard(GB18668-2002)

表3 第二次全国海洋污染基线调查技术规程"沉积物部分标准Tab.3 The second national baseline survey of Marine pollution technical specifications-sediment standard

2 结果与分析

2.1 三门湾沉积物总氮等时空分布与污染特征

三门湾表层沉积物中粪大肠菌群、细菌总数、硫化物、有机碳、总氮、总磷的含量见表4和表5。结合图1进行分析，微生物（粪大肠菌群、细菌总数）、硫化物、有机碳、总氮、总磷含量湾顶和湾口无明显差别，部分参数湾口含量略低；从季节变化看，粪大肠菌群含量2月最高，比其他月份大10倍甚至更多。细菌总数含量8月最高，比其他月份大10倍甚至更多。硫化物含量8月最低。有机碳含量2月最高，11月最低。总氮含量8月最高。总磷含量2月较低。

2.2 三门湾沉积物质量现状评价

粪大肠菌群、硫化物和有机碳含量按海洋沉积物质量（GB18668-2002）一类标准进行评价，其中，粪大肠菌群含量基本满足海洋沉积物质量（GB18668-2002）一类标准。硫化物含量各季节均远小于海洋沉积物质量（GB18668-2002）一类标准。有机碳含量均满足海洋沉积物质量（GB18668-2002）一类标准。总氮、总磷含量按“第二次全国海洋污染基线调查技术规程”指定沉积物标准进行评价，其中，总氮含量2月、5月和11月除个别站外基本能满足相应标准，8月除个别站位外均不满足相应标准。总磷含量均能满足相应标准。

表4 三门湾沉积物含量（1）Tab.4 Contents of surface sediments of the Sanmen bay(1)

表5 三门湾沉积物含量（2）Tab.5 Contents of surface sediments of the Sanmen bay(2)

3 讨论

海洋沉积物总氮等含量与人类活动密切相关，利用长时间尺度的对比对进一步了解沉积物中污染物与人类活动的相关性具有重要意义。

2002年、2012年沉积物中总氮、总磷、有机碳和硫化物含量见表6。从表6可以看出，2012年调查结果与10年前相比，总氮平均含量下降了42.0%，总磷平均含量下降了18.8%，说明三门湾富营养化程度在降低。有机碳平均含量上升了84.3%，硫化物平均含量上升了166.0%，与三门湾开发活动进一步加大有关。

表6 2002年和2012年沉积物中总氮等含量Tab.6 Contents of total nitrogen in the surface sediments 2002&2012

与《中国海湾志》（1992）报道的1987年调查结果[17]比较，25年来三门湾沉积物中有机碳平均含量升高了约107%，总氮和总磷平均含量分别下降了约15%和8%。沉积物中有机碳含量的升高与人类开发活动密切相关，随着开发强度的增大而增加，总氮和总磷含量则是先升高、后降低，比25年前略低，可能与氮、磷等污染物排放的控制有关。

[1]Hazardous Substance Research Center in American[R].Annual Report,2001:1-10.

[2]邹建军,李双林,程新民.近岸海域的沉积物污染研究[J].海洋地质动态,2004,20(8):5-9.

[3]施晓来,叶新荣.三门湾蛇潘海域环境质量现状评价[J].东海海洋,2000,18(4):16-21.

[4]徐晓群,曾江宁,陈全震,等.浙江三门湾浮游动物优势种空间生态位[J].应用生态学报,2013,24(3):818-824.

[5]廖一波,寿鹿,曾江宁,等.三门湾大型底栖动物时空分布及其与环境因子的关系[J].应用生态学报,2011,22(9):2 424-2 430.

[6]范明生,邵晓明,蔡如星,等.象山港、三门湾潮间带生态学研究Ⅰ:种类组成与分布[J].东海海洋,1996,14(4):27-34.

[7]邵晓明,蔡如星,王海明,等.象山港、三门湾潮间带生态学研究Ⅱ:数量组成与分布[J].东海海洋,1996,14(4):35-41.

[8]邵晓明,蔡如星,王海明.象山港、三门湾潮间带生态学研究Ⅲ:群落结构[J].东海海洋,1996,14(4):41-47.

[9]李铁军,刘士忠,郭远明,等.三门湾沉积物重金属污染及其潜在生态危害评价[J].浙江海洋学院学报:自然科学版,2011,30(4):318-321.

[10]杨丹,沈奕红,姚龙奎,等.三门湾近五十年来富营养化的沉积记录[J].沉积学报,2011,29(2):346-353.

[11]许建平,杨士英.三门湾海洋生态环境概述[J].能源工程,1992(2):28-30.

[12]国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.海洋调查规范[S].北京:中国标准出版社,2008.