中国主要河口海湾富营养化特征及差异分析

李俊龙,郑丙辉,张铃松,金小伟,胡序朋,刘 方,邵君波(.中国环境监测总站,国家环境保护环境监测质量控制重点实验室,北京 0002；2.中国环境科学研究院,环境基准与风险评估国家重点实验室,北京0002；.浙江省舟山海洋生态环境监测站,浙江 舟山 6000)



中国主要河口海湾富营养化特征及差异分析

李俊龙1,2,郑丙辉2*,张铃松1,2,金小伟1,胡序朋3,刘 方1,邵君波3(1.中国环境监测总站,国家环境保护环境监测质量控制重点实验室,北京 100012；2.中国环境科学研究院,环境基准与风险评估国家重点实验室,北京100012；3.浙江省舟山海洋生态环境监测站,浙江 舟山 316000)

摘要：针对我国65个沿海河口海湾,基于自然地理数据及2007～2012年水质监测数据,采用箱须图法、聚类分析、相关性分析和主成分分析等方法,探讨河口海湾间富营养化特征、差异性及主要原因.结果表明,大型河口海湾的富营养化状态指标值相对较高,但河口海湾间富营养化响应指标值存在一定差异.DIN、P O43--P和COD是河口海湾富营养化特征的第1主成分,DO和Chl-a是第2主成分,盐度、水深、潮差和面积等是第3主成分,河口海湾水体Chl-a浓度与TN入海量(P<0.01)、DIN(P<0.01)、PO43--P(P<0.05)、流量(P<0.01)、温度(P<0.05)呈显著性正相关,同时与潮差(P<0.05)和盐度(P<0.01)和DO(P<0.01)呈显著性负相关.表明营养盐入海量增多是引起河口海湾一系列富营养化症状的主要因素,但河口海湾自然属性会调节其富营养化状态,造成系统间响应特征的差异.潮差小于2.5m的河口海湾,其营养盐转化效率明显高于潮差大于2.5m的河口海湾.说明河口海湾潮差可通过改变水体滞留时间、垂直混合和光照条件等,调节浮游植物生物量对营养盐的敏感性.此外,与外海的水体交换,海洋生物的捕食,及其他形态营养盐的供给等作用,也会影响河口海湾水体Chl-a的水平.人类活动带来的营养盐输入,以及河口海湾特有的自然属性,共同决定了其富营养化特征的差异和程度.

关键词：河口海湾；富营养化；差异分析；敏感性

∗ 责任作者, 研究员, zhengbh@craes.org.cn

近20年来,我国营养盐入海通量持续升高,沿岸海域特别是河口海湾富营养化程度比较严重,其导致一系列的生态系统异常响应,包括赤潮频发、底层水体缺氧、沉水植物消亡、营养盐的循环与利用效率加快等.整个河口海湾生态系统,也会伴随着富营养化的发展,呈现生物多样性下降、生物群落结构趋于单一和生态系统趋于不稳定等现象[1].河口海湾富营养化的产生,通常与水体营养盐浓度的升高有关[2-3],同时叶绿素a(Chl-a)、水生植物(包括高等水生植物和浮游植物)的初级生产力等生物学或生态学指标,可直接反映富营养化程度[4-6].但即使在相同营养盐负荷条件下,由于河口海湾地理、水文和环境等独特属性,不同河口海湾间的初级生产力响应指标(生物量和Chl-a浓度)也存在明显差异,生态系统甚至会出现优势种群的变化[7].已有研究发现,美国Chesapeake湾的浮游植物似乎比Delaware湾和Hudson河口能够吸收更多的营养盐负荷[8].无论在冬季还是夏季,排入大量氮肥的法国Brest湾和Morlaix湾的Chl-a浓度都没有明显变化[9].在我国,尽管长江口具有较高的营养盐浓度,但是由于表层水体透明度较差等因素影响,导致其浮游植物生长受到抑制,生物量达不到与营养盐相应的水平,反而在营养盐浓度较低的外海区经常暴发大规模赤潮[10].近些年,秦皇岛北戴河毗邻海域营养盐浓度并不异常,却连续暴发微藻赤潮.造成这些现象异化的原因,主要是河口海湾间营养盐的利用效率存在差异,通常与河口海湾的流量、水深、面积、温度和浑浊度等地理和环境因素有关[11].如在烟台四十里湾发现,大量降水和高温成为浮游植物快速生长的触发条件[12].美国Maine湾西南部海域的潮汐作用增强了水体混合,使海湾内营养盐和浮游植物浓度升高[13].这些河口海湾剧烈变化的化学和生态特征,使人们认识河口海湾的富营养化问题更加困难,其中浮游植物生物量、生长的控制和调节因素始终是研究的焦点.

国内部分学者已对不同区域湖泊和水库的富营养化效应及驱动要素差异性进行了探索[14-16],然而对于全国大尺度河口海湾富营养化区域差异,相关研究资料还较少.我国约有200多个河口海湾,其环境条件多样,具有独特的循环、复杂地形、大尺度水平和垂直梯度,以及河海边界迥异的时空动力学等特性[17].随着近些年资源破坏和环境污染,这些河口海湾中的很多已处于富营养化状态.在入海营养盐负荷持续高压的背景下,河口海湾赤潮、绿潮等环境问题早已超越局部和“点源”的范围,大时空尺度的富营养化问题越来越受到关注.因此,以我国大尺度空间范围的河口海湾为对象,研究自然和人为因素对其富营养化特别是Chl-a的影响方向与作用强度,比较其富营养化特征及差异性,有助于认识我国河口海湾的富营养化特征.

1 材料与方法

1.1 资料来源

结合全国环境监测系统的入海河流监测现状,将流入同一河口海湾的多个河流断面通量进行归并.进一步剔除入海径流量极小、监测数据和物理特征资料不完整的部分河口海湾,最终确定65个河口海湾作为研究对象,见表1.河口海湾水质、入海河流水质监测数据来自全国沿海74个环境监测站101个入海口断面、260个沿岸点位2007～2012年的监测结果,见表2.入海河流径流量主要引用各地水文站结果,部分为环境监测站同步实测结果.采样、分析和评价时均采用国家标准[18-19].海湾的深度、面积等数据引自《中国海湾志》[17],其他部分河口范围和面积根据下述方法确定:河长400km以上的大径流入海河口,根据淡盐水混合及环流特征,通过Kriging插值生成盐度等值线,以盐度30‰确定海陆分界线;河长400km以下的小径流入海河口,根据几何形态法和地貌沉积法[20]确定海陆分界线.河口面积以国家测绘局认定的标准化1:10万电子地图为底图,WGS_1984_ARC_System_Zone_01为坐标系统,在ArcMap10.0中划定河口范围,通过Calculate Geometry计算获得.

表1　主要河口海湾名录Table 1 List of main estuaries in China

1.2 数据处理和分析

(1)箱须图法(Box and Whisker Plot)

箱须图利用数据中的5个统计量:最小值、第25 百分位数、中位数、第75 百分位数与最大值,来反映一组或多组连续型定量数据的集中和离散趋势.其能客观地反映水质指标变化情况和分布结构,并进行多批数据的比较和分析[21].使用Origin 8.0统计软件对各河口海湾2007～ 2012年的水质数据进行箱须图分析.

(2)聚类分析、相关性分析和主成分分析

聚类分析通过建立模糊相似矩阵,运用相似系数法进行标定.性质越接近的样本,相似系数越接近于1或-1;彼此无关的样本相似系数则接近于0[22].相关性分析通过计算河口海湾的Chl-a、面积、水深、潮差、流量、温度、盐度、溶解氧(DO)、溶解态无机氮(DIN)、悬浮物、活性磷酸盐(PO43--P)和化学需氧量(COD)所对应的偏相关系数并作显著性检验,观察Chl-a与其他指标之间的关系.主成分分析法是在尽可能保留原有信息量的前提下,用较少的维度去描述原来的数据信息,通过降维以构建少数几组起主导作用、互不相关的主成分,从而避免由于指标数据间错综复杂的相关性而导致分析困难的问题.文中均采用SPSS17.0软件对原始数据进行聚类分析、相关性分析和主成分分析[23].

表2　65个河口海湾主要指标范围Table 2 Statistics parameters of main indicator in estuaries

(3)富营养化指数计算

富营养化指数EI最早在日本使用,后由我国学者研究渤海湾富营养化问题时进行了修订[24]:

式中:DIP代表PO43--P,当EI≥1表示水体处于富营养化状态,EI值越大表示富营养化程度越严重.

2 结果与分析

2.1 基于地理特性的河口海湾聚类分析

以65个河口海湾为对象,将面积、水深、潮差、流量、温度和盐度等6个指标作为变量,利用R聚类进行变量的降维处理,可以得到聚类分析树形图,见图1.取标尺为20,则所有河口海湾可分为两类,其中辽东湾、渤海湾、莱州湾和长江口作为第1类,从规模和水体物理特性上代表了我国大型河口海湾的特点;第2类在标尺为10的尺度上可再细分,杭州湾和珠江口作为一类,从规模和水体物理特性上代表了中型河口海湾的特点,其他河口海湾则代表了我国小型河口海湾的特点.为便于分析和比较,可将杭州湾和珠江口也纳入大型河口海湾范畴.经统计,6个大型河口海湾平均面积约为其他小型河口海湾的50倍,平均水深超出约6m,平均潮差高出约3.4m,平均流量是小型河口海湾的43倍,平均水温约低0.4 ℃,平均盐度约低7.4 ‰,说明大型与小型河口海湾的地理和物理特征总体上存在较大差异.

图1　河口海湾聚类分析Fig.1 The clustering analysis of estuaries

2.2 河口海湾富营养化状态指标比较

图2的EI指数显示,大型河口海湾中,渤海湾、长江口、杭州湾和珠江口富营养化水平较高,EI指数远大于1.0;小型河口海湾中,钦州湾、闽江口、胶州湾、温州湾、北排河口、大辽河口、福清湾、海河口、辽河口和泉州湾等EI指数>1.0,富营养化水平明显高于其他河口海湾.图3中,河口海湾的DIN浓度超标最多,有21个超出《海水水质标准》25]Ⅱ类标准(0.450mg/L);PO43--P浓度超标其次,有10个超出《海水水质标准》Ⅱ类标准(0.030mg/L); OD浓度超标最少,所有河口海湾均达到《海水水质标准》Ⅱ类标准(3.0mg/L).相比较而言,大型河口海湾富营养化状态指标总体高于小型河口海湾,DIN、PO43--P和COD平均浓度分别高了184.0％,80.1％ 和34.9％.其中,长江口、杭州湾和珠江口DIN浓度明显较高,平均浓度分别达到1.713,0.776和 0.905mg/L;杭州湾PO43--P浓度最高,平均浓度达到0.050mg/L.小型河口海湾中,海河口DIN浓度最高,平均浓度达到0.884mg/L;福清湾PO43--P浓度最高,平均浓度达到0.035mg/L.

图2　2007～2012年65个河口海湾富营养化指数的变化Fig.2 The variation characteristics of eutrophication index in the estuaries from 2007 to 2012　横坐标对应表1中河口海湾序号;水平线代表EI=1.0,超过1.0即为富营养化;垂直线左侧为大型河口海湾,右侧为小型河口海湾

图3　2007～2012年65个河口海湾富营养化状态指标DIN、PO43--P、COD的变化Fig.3 The variation characteristics of DIN, PO43--P and COD in the estuaries from 2007 to 2012　水平线代表海水水质标准Ⅱ类浓度;垂直线含义同上

2.3 河口海湾富营养化响应指标比较

由图4可见,大型河口海湾Chl-a浓度水平明显高于小型,前者平均浓度高出后者123.0％;而DO浓度水平大型河口海湾略低于小型,前者平均浓度低于后者2.0％.这与河口海湾状态指标DIN、PO43--P和COD反映的富营养化水平相一致,河口海湾营养盐浓度水平越高,将引起浮游植物生物量增多,其生物碎屑沉降后,进一步降解导致底层水体溶解氧浓度降低.同时注意到,虽然长江口、杭州湾的Chl-a平均浓度分别达到10.870, 13.388µg/ L;DO平均浓度分别达到7.465, 7.860mg/L,但是与其EI指数所反映的富营养化水平并不匹配.反而是EI指数较低的渤海湾和珠江口Chl-a浓度相对更高,分别为18.283, 17.600µg/L;DO浓度更低,分别为7.598, 6.061mg/L.这种现象也存在于其他河口海湾,例如胶州湾和乳山湾的EI指数在小型河口海湾中并非最高,但Chl-a平均浓度分别达到26.257, 16.363µg/L;DO平均浓度分别为8.302, 7.948mg/L.同时,部分河口海湾悬浮物含量与Chl-a等指标的变化呈现相反趋势,如杭州湾、大辽河口和辽河口Chl-a浓度较低,其悬浮物含量明显高于其他河口海湾,分别达到692.2,305.8, 515.1mg/L,说明悬浮物对浮游植物吸收利用营养盐起到一定程度的抑制作用.

图4　2007～2012年65个河口海湾富营养化响应指标Chl-a、DO和悬浮物(SS)的变化Fig.4 The variation characteristics of Chl-a, DO and suspended substance (SS) in the estuaries from 2007 to 2012　(a)中水平线代表Chl-a浓度为5 µg/L; (b)中水平线代表海水水质标准Ⅱ类浓度;垂直线含义同上

3 讨论

3.1 影响河口海湾富营养化程度的主要因素

2007～2012年水质监测数据显示,我国河口海湾的营养物质水平和富营养化程度表现出较明显的多样性.这一方面受沿岸开发强度、污染源输入规模、管理模式等人为因素的影响;另一方面可能与河口海湾自身的地貌形态、水动力条件、水交换周期等自然因素有关[26].河口海湾是流域物质的归宿,流域人类活动导致的生态环境变化通常在河口海湾表现出来.比较发现,我国大型河口海湾DIN,PO43--P和COD等富营养化状态指标明显高于小型,主要因为前者对流域污染物的受纳量远高于后者.近些年,我国环渤海、长江三角洲和珠江三角洲等地区经济社会发展迅速,入海流域成为陆源污染物排海的主要通道.根据2007～2012年各污染物入海量年均值的统计,排入大型河口海湾的TN、总磷(TP)和高锰酸盐指数(CODMn)入海量,分别达到2.13×106,2.08× 105,2.5×106t/a,占到65个河口海湾入海总量的84.2％、90.8％和76.0％,见图5.人类活动产生的大量营养盐通过流域进入海域,为河口海湾水体浮游植物生长提供了丰富的物质基础,从而成为富营养化程度加重的根源.

图5　2007～2012年65个河口海湾入海断面TN、TP和CODMn排海量的年均值Fig.5 The annual average value of TN, TP and CODMnin the 65estuaries from 2007 to 2012 The vertical line represents as before　垂直线含义同上

表3　河口海湾各指标主成分贡献率Table 3 The principal component contribution rate of each indicator

人为因素和自然因素通常协同作用,进而影响河口海湾的富营养化进程.除污染物入海量外,河口海湾的自然属性也是影响其生态状况的重要因素,并能很大程度上调节部分河口海湾的富营养化特征,造成系统间的差异.河口海湾富营养化指标间具有较强的相关性,Bartlett球度检验相伴概率为0,小于显著性水平0.05.表4主成分分析显示,前3个主成分累计贡献率达65.709％,能够代表河口海湾富营养化相关指标的大部分信息.图5主成分旋转因子载荷表明,在第1主成分中,DIN、PO43--P和COD值较大;在第2主成分中,DO和Chl-a值较大;而第3主成分中,盐度、水深、潮差和面积的值较大.3个主成分相互独立,揭示了不同的富营养化影响因素:第1主成分的贡献率为34.653％,是河口海湾富营养化的主导影响因素,代表了水体营养盐水平;第2主成分的贡献率为18.847％,是河口海湾富营养化的重要影响因素,代表了藻类的生长状况及对水质的间接影响;第3主成分的贡献率达到12.209％,是河口海湾富营养化的较重要影响因素,代表了河口海湾物理属性对富营养化过程的作用.总之,人为因素是造成河口海湾富营养化的主因,但也不能忽视自然因素对河口海湾富营养化过程的影响.

图6　河口海湾各指标旋转因子载荷Fig.6 The load chart of each indicator in the estuary

3.2 影响河口海湾水体Chl-a浓度的主要因素

表4中,Chl-a浓度与面积、水深、潮差、流量、温度、盐度、DO、DIN、悬浮物、PO43--P、COD等指标进行相关性分析发现,Chl-a与部分指标间存在较强的相关性,其中与流量(P<0.01)、温度(P<0.05)、DIN(P<0.01)、PO43--P(P<0.05) 和TN入海量(P<0.01)呈显著性正相关,而与潮差(P<0.05)、盐度(P<0.01)和DO(P<0.01)呈显著性负相关.这反映了Chl-a浓度主要与河口海湾水体的物理和化学等影响因素有关,营养盐尤其是氮入海量的增多是河口海湾浮游植物生物量显著升高的根源.在富营养化过程中,营养盐输入量的增加能够造成一系列复杂的响应特征.首先是引发浮游植物的过度生长,甚至可能暴发有毒和有害赤潮等严重的环境问题.随后,藻类死亡碎屑和有机物会大量向水体底层转移,从而增加底栖动植物的食物和养分.同时,由于沉降到底层的有机物分解以及底栖动物的繁殖和生长,也会消耗大量的DO.当河口海湾区域垂直对流弱和水交换不良时,底层水体DO的消耗量会超过供应量,从而造成DO浓度的降低.Chl-a与盐度呈显著性负相关,主要是因为Chl-a与盐度的空间分布特征密切相关.河口海湾水体Chl-a随水体盐度分布状况相反,通常是近岸浓度高而远岸浓度低,因此近岸浮游植物生物量一般也高于远岸海域.

表4　河口海湾Chl-a与物理属性、环境因子的相关系数矩阵Table 4 The correlation coefficient matrix of Chl-a, physical attributes and environmental factors

Chl-a浓度与河口海湾潮差呈显著负相关,表明潮差是影响浮游植物生物量的重要因素.当营养盐入海量一定时,河口海湾水体滞留时间越长,浮游植物生长对营养盐的转化利用效率越高[27].采用潮差等于2.5m对河口海湾进行分类发现,尽管其Chl-a和营养盐都呈显著性正相关,且与COD和悬浮物不存在显著性关系,但是河口海湾间的富营养化特征存在一定差异,见图7.当潮差<2.5m时,Chl-a与DIN、PO43--P的线性关系分别为y = 3.89 + 9.57x (R = 0.774,P<0.01)和y = 2.40+ 324.5x(R = 0.638, P<0.01);当潮差>2.5m时,Chl-a 与DIN、PO43--P的线性关系分别为y = 3.20 + 3.67x (R = 0.586, P<0.01)和y = 2.85 + 92.6x (R = 0.480, P<0.01).前者比后者表现出更强的敏感性,其营养盐利用效率更高.这与潮汐作用对浮游植物生长过程影响有关.潮汐产生的机械能是水体垂直混合改变光照条件的重要驱动力,而很多河口海湾水体的垂直混合时间只有5h[28],明显少于浮游植物的裂殖时间及细胞生理调节时间,光照条件的波动比细胞生理调整速度更快[29].潮差较大的河口海湾,垂直混合作用时间较短,其浮游植物细胞主要反映了光照波动状态,并反馈影响了浮游植物的生物量和物种组成.当潮差变小时,水体透明度变大,能提高原光限制性浮游植物的营养盐利用效率,使Chl-a浓度持续升高[30].此外,水柱分层作用对水底边界层的完整性也很重要[31].大潮期时,潮差较大的河口海湾混合过程愈发增强,减少了藻类在透光层的滞留时间,导致光合作用及Chl-a浓度降低.因此,伴随潮汐混合的增强及分层作用的减弱,潮差较大的河口海湾浮游植物生物量往往出现减少的现象.另外,潮汐作用还可通过影响悬浮泥沙的输运和累积,调整水柱中的光可利用性,对浮游植物动力学产生影响.通常,潮汐驱动的再悬浮作用被认为是控制河口海湾悬浮颗粒物变化的主要机制[32].半日周期涨、落潮流的泥沙侵蚀和输运作用,对于潮差较大河口海湾是相当重要的,其最大浑浊带是一个长期的发展过程.相比而言,潮差较小河口海湾的最大浑浊带则主要与河流汛期情况有关,其泥沙负荷往往比大型河口海湾系统低一个量级[33].因此,在长江口和杭州湾等浑浊区,尽管水体可利用营养盐浓度达到一定水平,但由于泥沙引起大时空尺度水体浑浊,限制了水体的真光层,所以阻碍了藻类生物量达到其最大潜力值. 4

图7　不同潮差河口海湾Chl-a与DIN、PO43--P、COD和SS的关系Fig.7 The relationship between Chl-a, DIN, PO43--P and SS in different estuaries

3.3 影响河口海湾水体Chl-a浓度的其他因素

近海中的平流、对流以及上升流,能使河口海湾与外海水体产生强烈的交换作用,从而引起营养盐和Chl-a浓度明显变化.台湾暖流的Chl-a浓度相对较低,其次表层的营养盐不能在夏季真光层被浮游植物吸收利用,经过强烈的垂直混合后,这些被保存的营养盐可能作为长江口的重要补充[34].

部分河口海湾的Chl-a浓度还与海洋生物的捕食作用息息相关,尤其是莱州湾、长江口和杭州湾等潮差较大的河口海湾,潮间带往往会成为Chl-a的汇和氨氮的源.当涨潮时,由于这些河口海湾底栖生物的捕食作用,水体Chl-a在此过程中产生了亏损,造成Chl-a浓度降低;而当退潮时,由于沉积物生物地球化学作用在此过程中释放了氨氮,造成水体氨氮浓度升高[35-37].由此可见,潮间带浮游植物生物量和营养盐吸收效率越高,越有利于营养盐保存和在沉积物中的积累,一定程度上能削弱河口海湾的富营养化.

另外,某些河口海湾其他形态的营养物质也会明显影响Chl-a浓度.从河口海湾向外海输运过程中,DIN通过生物地球化学过程转化为DON的速率,远大于DON转化为DIN的速率[38].例如,我国珠江口外海以有机氮为主,其比例甚至能占到总氮的80％[39].这种现象在世界其他河口海湾也较常见,部分河口海湾有机态营养盐成分占多数,浮游植物的生长似乎更依赖于循环性营养盐[40],同时也发现部分河口海湾的Chl-a与DSi之间显著性正相关,TN相比DIN能更好的解释Chl-a浓度的变化[41-42].

影响河口海湾富营养化特征尤其是营养盐转化效率的原因是复杂的,要准确解释这种差异性,必须综合考虑各种影响因素的协同作用.同时,对于河口海湾富营养化程度的评价,其指标选择、阈值类型及时空代表性非常重要.为构建科学、合理的河口海湾富营养化评价方法,有必要在传统富营养化指数法的基础上,进一步考虑营养盐转化效率差异的影响.

4 结论

4.1 流域人类活动带来的营养盐入海是造成河口海湾富营养化的主要因素,而河口海湾的自然属性也会很大程度上调节其富营养化状态.在河口海湾富营养化特征的3个主成分中,DIN、PO43--P和COD是最主要的,其次是DO和Chl-a,然后是盐度、水深、潮差和面积等.

4.2 营养盐入海量增多是造成河口海湾一系列富营养化症状的共性原因,但河口海湾间富营养化的响应特征存在差异.影响河口海湾水体Chl-a浓度的主要因素,除了与TN入海量(P< 0.01)、DIN (P<0.01)、PO43--P(P<0.05)、流量(P<0.01)、温度(P<0.05)呈显著性正相关外,同时还与潮差(P<0.05)和盐度(P<0.01)和DO(P<0.01)呈显著性负相关.潮差小于2.5m的河口海湾,其营养盐转化效率明显高于潮差大于2.5m的河口海湾.说明河口海湾潮差可通过改变水体滞留时间、垂直混合和光照条件等,调节浮游植物生物量对营养盐的敏感性.

4.3 此外,河口海湾与外海的水体交换,海洋生物的捕食,及其他形态营养盐的供给等作用,也会影响河口海湾富营养化特征特别是水体Chl-a的浓度.要准确评价河口海湾的富营养化程度,应在传统富营养化指数法的基础上,综合考虑各种影响因素的差异和协同作用.

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Eutrophication characteristics and variation analysis of estuaries in China.

LI Jun-long1,2, ZHENG Bing-hui2*, ZHANG Ling-song1,2, JIN Xiao-wei1, HU Xu-peng3, LIU Fang1, SHAO Jun-bo3(1.State Environmental Protection Key Laboratory of Quality Control in Environmental Monitoring, China National Environmental Monitoring Center, Beijing 100012, China；2.State Key Laboratory of Environmental Criteria and Risk Assessment, Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China；3.Zhoushan Marine Ecological Environmental Monitoring Station, Zhoushan 316000, China). China Environmental Science, 2016,36(2)：506～516

Abstract：Eutrophication characteristics and variations were analyzed using four main statistical methods of box-plot analysis, cluster analysis, correlation analysis and principal component analysis, which were conducted based on natural geographic data and water quality monitoring data of 65 estuaries from 2007 to 2012 years in China. The results showed there was significant difference in eutrophication response indicators between the large-scale estuaries and small-scale estuaries. The eutrophication states of large-scale estuaries were more serious. It was also showed DIN, PO43--P and COD were the first principal component of eutrophication characteristics, followed as DO and Chl-a for second, and Depth, Tidal and Area for third. In addition, there was significant positive correlation between the Chl-a and TN input (P<0.01), DIN (P<0.01), PO43--P (P<0.05), inflow (P<0.01) and temperature (P<0.05), while there was significant negative correlation between chlorophyll a and tidal (P<0.05), salinity (P<0.01) and DO (P<0.01) in estuaries. It indicated the increase in nutrient input was the main factor which resulted in eutrophication symptoms. However, eutrophication state would be adjusted by typological factors and lead to different response characteristics among estuaries. The nutrient conversion efficiencies of estuarine tidal below 2.5m were higher than the ones above 2.5m. It is implied the eutrophication susceptibility to nutrient load could be regulated by changing water residence time, vertical mixing and light conditions. Furthermore, the Chl-a concentration were also influenced by water exchange with offshore area,book=507,ebook=190biological predation and other nutrient forms supply in estuary. The differences and extent of eutrophication among estuaries were determined synthetically by nutrient inputs from human activities, as well as natural attributes of the estuary.

Key words：estuary；eutrophication；variation analysis；susceptibility

作者简介：李俊龙(1982-)男,山东平度人,工程师,博士,主要从事水环境科学研究.发表论文20余篇.

基金项目：国家环境保护公益性行业科研专项项目(201309008)

收稿日期：2015-07-10

中图分类号：X524

文献标识码：A

文章编号：1000-6923(2015)02-0506-11