春秋季南排河附近海域无机氮分布及变化特征探讨

刘淑君,李建敏,冯春辉,殷丽娜,刘 超

(国家海洋局 北海海洋工程勘察研究院,山东 青岛266061)

南排河位于河北省黄骅市东部,位于渤海经济圈的中心位置,东临渤海,北依京津,南接黄骅大港,周边以海洋捕捞、水产养殖、海洋运输等为经济支柱,在发展海洋经济的同时,也给南排河海域带来了一定程度的污染,给周边的环境带来了压力。其中以无机氮的污染尤为突出。

近年来,有关无机氮污染的研究屡见不鲜,主要集中在河口及近岸海域[1-6],而对于南排河海域无机氮污染的研究却很少,本文以2012—2016年在南排河海域进行的无机氮环境质量跟踪监测数据为基础,研究了南排河海域春秋季无机氮的分布特征以及变化,以期为南排河海域环境质量状况及环境保护提供数据支撑。

1 材料和方法

1.1 调查区域

本文采用2012-10,2013-04,2014-09,2015-09,2016-06在该海域进行的跟踪监测资料,调查范围为117°36'～117°54'E,38°21'～38°39'N,共设26个站位(图1),现场采集表层水样,用0.45μm醋酸纤维滤膜过滤水样,分别测定硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、氨氮的质量浓度。

1.2 实验方法

测定亚硝酸盐和铵盐质量浓度的实验方法采用《海洋监测规范:第4部分 海水分析》[7](GB 17378.4—2007)中的萘乙二胺分光光度法和次溴酸盐氧化法;测定硝酸盐质量浓度的实验方法采用《海洋调查规范:第4部分 海水化学要素调查》(GB/T 12763.4—2007)[8]中的锌-镉还原法。

图1 调查站位图Fig.1 Surveying stations

亚硝酸盐氮的测定:1)每个站位各移取50.0 m L已过滤水样于比色管中;2)各加入1.0 m L磺胺溶液(10 g/L),混匀,放置5 min;3)再各加入1.0 m L盐酸萘乙二胺溶液(1 g/L),放置15 min;4)在波长543 nm下,测定吸光值。

硝酸盐氮的测定:1)每个站位各移取25.0 m L已过滤水样于比色管中;2)向每个比色管中加入5.0 cm×3.0 cm,纯度为99.99%的锌卷;3)加入0.5 m L的氯化镉溶液,迅速放到振荡器上,振荡10 min,振荡后将锌卷取出;4)各加入0.5 m L磺胺溶液(10 g/L),混匀,放置5 min;5)再各加入0.5 m L盐酸萘乙二胺溶液(1 g/L),放置15 min;6)在波长543 nm下,测定吸光值。

氨氮的测定:1)每个站位各移取50.0 m L已过滤水样于比色管中;2)各加入5 m L次溴酸钠溶液5.0 m L;3)各加入5.0 m L磺胺溶液(2 g/L),混匀,放置5 min;4)再各加入1.0 m L盐酸萘乙二胺溶液(1 g/L),放置15 min;5)在波长543 nm下,测定吸光值。

2 结果与讨论

2.1 质量浓度

南排河海域无机氮质量浓度5次调查结果如下:2012-10变化范围为201.5～403.7μg/L,平均值为(339.1±46.5)μg/L;2014-09变化范围为167.9～287.3μg/L,平均值为(246.6±31.3)μg/L;2015-09变化范围为259.1～290.8μg/L,平均值为(275.8±7.4)μg/L;2013-04变化范围为139.8～251.5μg/L,平均值为(213.9±26.7)μg/L;2016-06变化范围为203.9～256.4μg/L,平均值为(229.5±14.0)μg/L(表1、图2)。

2013-04调查为4月底至5月初取样,2016-06调查为6月取样,由于2016年调查较接近春季,且温度变化不大,为了便于对比本实验,把2016-06调查归于春季调查。春季无机氮平均质量浓度变化范围为213.9～229.5μg/L,2016-06和2013-04该海域无机氮质量浓度相近。秋季无机氮平均质量浓度变化范围为246.6～339.1μg/L(表1、图2),2012-10该调查海域的无机氮质量浓度值较其他年份明显要高,且变化范围大,主要是因为2012年雨水偏多,大量的地表污染物随雨水流入近海,造成无机氮出现高值,其中1,2号站和19号站分别位于调查区域最外侧的西北和东南侧,水质状况较好,其余23个站的无机氮质量浓度达到300μg/L以上。2015-09和2014-09该海域无机氮质量浓度接近;从季节变化上看,该海域秋季无机氮质量浓度高于春季。

表1 无机氮质量浓度Table 1 Concentrations of inorganic nitrogen

2.2 分布特征

2.2.1 春季分布特征

2013-04无机氮质量浓度平面分布北部站位区域的质量浓度值较低,沿站位向南依次增高,没有明显的高值中心,2016-06无机氮质量浓度分布比较均匀,出现了多个高值中心,中心区域最大值为256.4μg/L(图3)。总体来看,春季无机氮分布较均匀,基本呈现近岸质量浓度高、离岸远的质量浓度低的规律。

图3 无机氮春季分布特征(μg/L)Fig.3 Distribution characteristics of inorganic nitrogen in spring(μg/L)

2.2.2 秋季分布特征

2012-10质量浓度平面分布呈现扇形分布规律,主要与南排河的径流有关,最大值达到403.7μg/L,总体上呈现近岸较高,离岸远海域质量浓度较低的趋势;2014-09平面分布与2012-10的分布规律相似,最大值区域有所偏移,离岸更近,最大值为287.3μg/L,2015-09平面分布呈现了明显的高值中心,集中在站位的中部区域,中心最大值达到290.8μg/L,较2014-09有所增加,站位南部区域和北部区域值较低(图4)。总体来看,秋季存在明显高值中心,主要集中于调查区域的近岸一侧,向西北、东南一侧降低。

图4 无机氮秋季分布特征(μg/L)Fig.4 Distribution characteristics of inorganic nitrogen in autumn(μg/L)

3 结 论

基于2012—2016年南排河海域无机氮跟踪监测数据,研究了该海域春秋季无机氮质量浓度的变化及分布:

1)从季节变化上看,该海域秋季无机氮浓度高于春季;

2)从分布特征来看,秋季存在明显高值中心,主要集中于调查区域的近岸一侧,向西北、东南一侧降低;春季无机氮分布较均匀。基本呈现近岸浓度高,远岸质量浓度低的规律。主要与本区及邻域、县市的工业、生活污水的排放,水产养殖饵料投放等人为活动有关。

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[8] National Technical Comnittees of Ocean Standardization.Marine survey specification:Part 4 Survey of seawater chemical factors:GB/T 12763.4-2007[S].Beijing:China Standard Press,2007.全国海洋标准化技术委员会.海洋调查规范:第4部分 海水化学要素调查:GB/T 12763.4-2007[S].北京:中国标准出版社,2007.