大亚湾溶解氧分布特征及环境影响因子研究

孟雪娇，欧阳通，徐汉文

（1.国家海洋局汕尾海洋环境监测中心站，广东　汕尾516600；2.厦门大学　环境与生态学院，福建　厦门　361000）

大亚湾溶解氧分布特征及环境影响因子研究

孟雪娇1，欧阳通2，徐汉文1

（1.国家海洋局汕尾海洋环境监测中心站，广东汕尾516600；2.厦门大学环境与生态学院，福建厦门361000）

基于2004-2010年间大亚湾海域的环境监测数据，分析了溶解氧的水平分布特征、年际变化规律及主要环境影响因子。分析结果表明，表层溶解氧水平分布均匀，底层浓度梯度明显，城镇入海口和大亚湾核电站附近溶解氧含量较低；表层溶解氧逐年变化不大，底层的年际变化较为显著，大亚湾中央位置溶解氧的年际变化幅度较大；经与各环境因子进行相关性分析得知无机氮是影响溶解氧变化的主要环境因子，二者呈负相关。

大亚湾；溶解氧；分布特征；影响因子

大亚湾海域是多种名贵鱼类的产卵、繁殖、索饵和育肥场所，又是广东主要经济水产种类的密集分布区和捕捞区［1］。海洋溶解氧水平不仅是衡量水体自净能力的一个重要指标，也反映了海洋生物的生长状况和海水的环境质量［2-3］，其含量的高低对海洋渔业有着重大影响［4-6］。众多学者对大亚湾海区的温跃层、水动力、生物等方面研究也较多［7-10］，或者对东海、黄海、珠江口、长江口等海域溶解氧的分布特征研究较多［11-17］，而针对大亚湾海区溶解氧的变化特征及影响因子的研究相对较少。本文以2004-2010年间对大亚湾海域进行的海洋监测为依据，分析了溶解氧含量的分布特征，并探讨其与多个主要环境因子之间的相关性，为大亚湾海域管理及海洋开发利用提供科学依据。

1　数据来源与调查方法

本文数据时间跨度为2004-2010年之间，来源于每年8月份开展的多个航次外业调查及实验室分析结果。调查站位共27个（见图1），采用有机玻璃采水器进行表、底（离底0.5 m）层海水水样的采集，并测定溶解氧、温度、盐度、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、氨氮、无机磷及叶绿素a等要素；溶解氧样品采集后立即用自动加液器依次注入氯化锰溶液和碱性碘化钾溶液进行固定，充分摇匀，待沉淀完全后立即带回实验室，用碘量滴定法进行测定，无法立即分析的样品放于冰箱内冷藏保存，采集12 h内完成水样的测定分析工作。采样方法和测定方法严格按照《海洋调查规范》（GB/T 12763-2007）和《海洋监测规范》（GB 17378-2007）进行。

图1　调查站位分布图

2　结果与分析

2.1溶解氧时空分布特征

2.1.1水平分布特征根据调查周期中最后一年夏季（2010年8月）的监测结果，所得大亚湾溶解氧水平分布特征见图2。

图2　大亚湾溶解氧含量水平分布图

由图可见，大亚湾表层溶解氧整体上分布较为均匀，霞涌镇入海口附近（DS18号站）和核电站南部（DS2号站）溶解氧值相对较低，澳头湾内（DS11号站）溶解氧含量最高；底层海水溶解氧值出现了明显的梯度分布趋势，溶解氧值随着离岸距离的增加而降低，溶解氧高值区位于北部海域近岸区，低值区出现在核电站东面海域，且一直延伸至湾口，最低值出现在核电站东北向（DS5号站），仅为1.48 mg/L。根据Gray 2002年研究，4 mg/L为造成非脊椎动物及非鲑鳟鱼类易急性死亡的极限值［16］，由此可见，此片海域已极不适宜生物存活。通过对比底层溶解氧和叶绿素a的监测数据，发现二者的变化趋势极为相似，因此推断，由于底层近岸区域浮游植物的大量生长，其光合作用释放出了的大量氧气，提高了近岸海水溶解氧的含量，使近岸溶解氧明显高于大亚湾湾口的浓度值。

2.1.2年际变化规律选取2004-2010年间DS2（大亚湾核电厂附近）、DS16（大亚湾中央位置）、DS20（平海发电厂附近）三个典型站位以及各站年平均浓度作图（见图3），对溶解氧的年际变化规律进行对比分析。

图3　大亚湾溶解氧含量年际变化图

由图可见，2004-2010年间，各典型站表层水溶解氧的浓度年际变化不大，均保持在一定水平内上下浮动，且与年平均浓度差别不大。位于大亚湾核电厂附近的DS2号站变化幅度最大，2010年的溶解氧浓度值降幅接近3 mg/L；底层溶解氧的年际变化幅度明显强于表层，可见表底层水交换强度不大。在所有监测年份中，2006年溶解氧值降至最低，经2007年逐渐回升后于2008年达到最高值，而后又降低。在所有选取的站点中，位于大亚湾中央位置的DS16号站为溶解氧年际变化幅度最大的站点（高低值之差达4.5 mg/L），表明即使在水交换相对畅通的中央位置，底层溶解氧的年际变化依然很大，由此判断大亚湾海域与外海的水交换弱，不利于对湾内的耗氧状况进行及时补充。

2.2影响溶解氧变化的环境因子

采用统计分析软件SPSS10.0，将调查结果通过逐步回归法进行多元线性回归分析，研究溶解氧与环境因子的关系，初步判断影响溶解氧变化的环境因子。作为变量的海水环境因子包括：表、底层的溶解氧、盐度、温度、溶解态无机氮（IN）、无机磷（IP）、叶绿素a的浓度、温度差及盐度差；溶解氧、温、盐的表底层间浓度差以△表示，如△DO=DOsurf-DObott，△S，△T以此类推。无机氮的总含量由亚硝酸盐（NO-2）、硝酸盐（NO-3）、氨氮（NH+4）的含量加和表示，即IN=NO-2+NO-3+NH+4。

2.2.1表、底层溶解氧与环境因子的关系对表、底层溶解氧及各环境因子进行双变量相关分析，结果见表1。

表1　溶解氧与环境因子的相关系数

可见，表层溶解氧仅与无机氮呈显著负相关（相关系数为-0.422），通过了0.05的显著性检验。将无机氮分为亚硝酸盐、硝酸盐、氨氮对溶解氧进行多元回归，仅亚硝酸盐进入回归方程（y=6.602-100.915x亚硝酸），影响率为31.0%。底层溶解氧与水温呈正相关（相关系数为0.630）、与盐度呈负相关（相关系数为-0.607）、与无机氮呈负相关（相关系数为-0.607），均通过了0.01的显著性检验。通过在控制其余环境因子不变的前提下，进行偏变量统计分析结果发现，溶解氧与水温的相关系数从0.630锐降至0.278，未满足0.01的显著性检验。综合考虑水温与盐度的显著相关性（相关系数为-0.602），经分析可得溶解氧与水温的相关性为间接相关，是通过盐度这个中间因素而建立了表面联系，因此不予考虑。

为进一步考察水温、盐度及无机氮对溶解氧浓度的影响度，使用多元回归模型进行分析，以步进法作为回归方式，最后只有无机氮、盐度进入回归模型，所得回归方程yDO=31.048-22.025xIN-0.765x盐度。若将无机氮分为亚硝酸盐、硝酸盐、氨氮对溶解氧进行多元回归，则氨氮被剔除，所得回归方程yDO= 23.158-24.942x硝酸盐-0.522x盐度-120.983x亚硝酸盐，三个因子对溶解氧的影响率为82.0%。

2.2.2表底层溶解氧浓度差与盐度差、温度差、无机氮差的关系经过双变量及偏变量的综合分析发现，△DO与△T呈现显著正相关（相关系数为0.651），与△IN呈现显著负相关（相关系数为-0.596），均通过了0.01显著性检验。采用步进法进行多元回归模型分析，发现两个因子均进入模型分析所得的回归方程（y=-0.283+0.301x△T-13.717x△IN），影响率为54.4%。

根据以上线性回归相关性分析可初步判断，影响大亚湾海水溶解氧变化的主要环境因子为无机氮的含量，呈现负相关。理论上，由于海水中无机氮含量逐渐增大，营养盐的硝化作用会进一步加强，进而引起海水中溶解氧的消耗，与相关性分析得出的两者之间呈现负相关性结论一致。

3　结论

本文以2004-2010年间大亚湾海域海洋环境监测的数据为依托，分析了大亚湾溶解氧的水平分布特征及年际变化规律，并对影响溶解氧的主要环境因子进行了探讨。分析结果表明：

（1）表层溶解氧水平分布均匀，底层出现明显的浓度梯度，最低值（1.48 mg/L）出现在大亚湾核电站东北向。表层溶解氧逐年变化不大，基本保持在一定范围内上下浮动，底层溶解氧年际变化明显增强，2006年溶解氧浓度最低（3.25 mg/L），2008年溶解氧值升为最高（6.80 mg/L），大亚湾中央位置溶解氧年际变化幅度最大（高低值之差约4.5 mg/L），可推断出大亚湾海域与外海的水交换弱，不足以及时弥补底层溶解氧耗氧现状。

（2）无机氮、盐度、温度对溶解氧变化均有一定影响。其中，无机氮是影响溶解氧的主要环境因子，二者呈现负相关（相关系数为-0.607），可见沿岸含氮废水的排入将在很大程度上影响海水中溶解氧含量的变化。

致谢：感谢大亚湾项目多个航次调查期间所有外业调查及实验室分析人员。

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Study on the Distribution Characteristics of Dissolved Oxygen and Its Environmental Impact Factors in the Daya Bay，Guangdong Province，China

MENG Xue-jiao1，OUYANG Tong2，XU Han-wen1
1.Shanwei Marine Environmental Monitoring Center Station，State Oceanic Administration，Shanwei 516600，Guangdong Province，China；
2.College of the Environment and Ecology，Xiamen University，Xiamen 361000，Fujian Province，China

On the basis of the monitoring data obtained in the Daya Bay from 2004 to 2010，this paper analyzes the horizontal and temporal distribution，inter-annual change and major impact factors of dissolved oxygen（DO）.It is discovered that the distribution of DO in the surface layer is relatively even，while DO in the bottom layer has obvious concentration gradient.The level of DO is relatively low near the town estuary and the Daya Bay Nuclear Power Plant.The inter-annual change of DO is small in the surface layer，but obvious in the bottom layer，with the maximum value appearing in the central water of the Daya Bay.Furthermore，it is proved that DO and inorganic nitrogen show a great negative correlation through correlation analysis on various environmental impact factors.

Daya Bay；dissolved oxygen；distribution characteristics；impact factor

X834；P714+.4

A

1003-2029（2016）03-0098-04

10.3969/j.issn.1003-2029.2016.03.019

2015-09-18

国家海洋局南海分局海洋科学技术局长基金资助项目（1365）；国家海洋局汕尾海洋环境监测中心站创新基金资助项目（2012）

孟雪娇（1984-），女，硕士，工程师，主要从事海洋环境监测、海洋污染等研究。E-mail:xueming1187@163.com