柘林湾养殖区氮、磷季节分布特征及富营养化评价

黎素菊，洪捷娴，陈树鹏

（潮州市海洋预报预警中心，广东 潮州 521000）

柘林湾位于广东省潮州市南部，地处东经116°53′～117°04′，北纬23°29′～23°38′，三面陆域环抱，南面有南澳岛作为抵御风浪的第一道屏障，因有着天然的避风屏障，海水养殖发展蓬勃，已经成为广东省12个重点海水养殖海湾之一。但是随着海水养殖规模的不断扩大，在1997年底发生了大规模赤潮[1]，对柘林湾的海水生态环境造成了极大的影响。

自柘林湾发生赤潮后，对其海域的营养盐含量、氮磷分布、富营养化评价等的研究越来越来多，如：朱小山等[2]根据柘林湾1999年10月－2000年9月的监测数据，对柘林湾海域氮磷的分布特征和来源进行了研究，结果表明，柘林湾处于重度富营养化状态，柘林湾海域氮磷呈现出西、北海域高于东、南海域，近岸大于离岸的分布特征，主要来源是陆源入海排污及海水养殖自身污染；杜虹等[3]根据2001年7月－2002年7月柘林湾的生态调查数据，以化学需氧量、无机氮、活性磷酸盐、叶绿素-a为评价指标，对柘林湾的富营养化状况进行了评价，结果显示，柘林湾海水达到中度富营养化状态；彭璇等[4]根据2011年8月的调查数据，分析了柘林湾海水营养盐含量的空间分布特征并进行了评价，结果表明，柘林湾氮、磷营养盐分都呈现出从西北部向东南部递减的变化趋势。但现有的研究缺少对柘林湾氮、磷营养盐长期季节变化的研究。本研究根据2013年－2018年柘林湾养殖区9个监测站位连续6年的监测数据，分析海域中氮、磷含量季节分布特征，并对富营养化状况进行分析评价，以期为柘林湾的合理开发利用和生态环境保护提供基础研究数据以及技术支撑。

1 材料与方法

1.1 站位布设及监测频率

2013年－2018年对柘林湾养殖区海域水环境进行调查监测，共布设了9个调查站位，调查时间为每年的5月、8月、10月，对应春季、夏季、秋季。

1.2 样品采集与分析

现场采集各个监测站位的表层水，样品采集和分析处理严格依据《海洋监测规范》（GB/T 17378-2007）进行，化学需氧量（COD）使用碱性高锰酸钾法，活性磷酸盐(P04-P)测定使用磷钼蓝分光光度法，氨-氮（NH3-N）使用次溴酸盐氧化法，硝酸盐氮（NO3-N）使用镉柱还原法，亚硝酸盐氮（NO2-N）使用萘乙二胺分光光度法，无机氮（DIN）是氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的总和。

1.3 评价方法

1.3.1 单因子污染指数

根据《潮州市海洋功能区划（2013－2020年）》，柘林湾养殖区海水执行《海水水质标准》（GB 3097-1997）第二类海水水质标准，其中活性磷酸盐（以P计）≤0.030 mg/L,无机氮（以N计）≤0.30 mg/L，水质单因子污染指数（Pi）评价公式如下：

式中Ci为污染物i的浓度（mg/L）,Si为污染物i的限值标准。Pi≤1.0表示水域未受该因子污染，Pi＞1.0表明该水域已受到该因子污染，Pi越大则污染程度越大。

1.3.2 超标率

式中Mover为Pi＞1.0的超标站位，Mt为总站位数。

1.3.3 富营养指数

使用较为常用的富营养指数[5]（E）来评价柘林湾养殖区的富营养化状况，富营养化公式为：

式中COD、P04-P、DIN分别为化学需氧量、活性磷酸盐、无机氮的含量,单位为mg/L；E≥1，则水体呈富营养化状态；1＜E≤3为轻度富营养化；3＜E≤9为中度富营养化；E＞9为重度富营养化，E值越大说明海域海水富营养化程度越高。

2 结果与讨论

2013年－2018年柘林湾养殖区海水氮、磷含量的检测结果见表1。从表1可知，2013年－2018年，柘林湾养殖区海水中的活性磷酸盐含量为0～0.234，连续6年的调查监测数据都存在超标的情况，最小超标率为11.11%，最大超标率为100%，都是发生在秋季，最大污染指数为4.2，劣于第四类海水水质标准；无机氮含量为0.009～1.160，除2014年夏季没有出现超标外，其他调查年份均有出现超标，最大超标率为100%，主要发生在秋季，最大污染指数为3.1，劣于第四类海水水质标准。

表1 2013年－2018年柘林湾养殖区海水氮、磷含量检测结果（mg/L）

2.1 柘林湾养殖区海水氮、磷含量的季节分布特征

柘林湾养殖区海水氮、磷含量的季节分布见图1、图2。

图1 2013年－2018年柘林湾养殖区氮含量季节分布图

图2 2013年－2018年柘林湾养殖区磷含量季节分布图

从图1和图2 可知，2013年－2018年，柘林湾养殖区海水氮、磷含量在春、秋两季含量较高，夏季含量较低，总体上氮、磷含量的季节分布特征由小到大依次为夏季、秋季、春季。潮州市属亚热带海洋性季节气候，年平均雨量1685.8毫米，降水分配不均匀，北多南少，夏秋多雨，可见柘林湾养殖区海水氮、磷含量受降雨产生的陆源入海排污影响比较小，这可能与柘林湾周边入海河流少，只有黄冈河一条入海河流有关。柘林湾养殖区海水氮、磷含量的季节分布特征与不同季节浮游植物生长过程中对氮、磷的吸收有关系。海水养殖生产过程中排放的氮、磷等营养物质也会引起海水中氮、磷含量的升高，柘林湾养殖区海水氮、磷含量季节分布特征与海水养殖的季节性生产也有一定的关系。

2.2 柘林湾海水养殖区富营养化评价

2013年－2018年柘林湾养殖区富营养化评价见表2。从表2可知，2013年－2018年，柘林湾养殖区除了2014年夏季和2015年秋季没有发生富营养化外，其他年度的调查季节均发生了富营养化，都是中度富营养化以上，而且有越来越严重的趋势。重度富营养化发生最多的季节是春季和秋季，夏季较少。富营养化指数最高值出现在2018年的春季，达到31.55。柘林湾海水养殖区富营养化的季节分布特征与氮、磷含量的季节分布特征一致。

表2 2013年－2018年柘林湾养殖区富营养化评价

3 结论

分析2013年－2018年柘林湾养殖区海域水环境进行调查监测的数据资料，可以得出以下结论：

(1)柘林湾养殖区海水氮、磷污染较为严重，部分调查站位的活性磷酸盐和无机氮超过第四类海水水质标准。氮、磷季节分布特征为夏季＜秋季＜春季，受降雨产生的陆源入海排污影响比较小，主要与不同季节浮游植物生长过程中对氮、磷的吸收以及海水养殖的季节性生产有关。

(2)柘林湾海水养殖区富营养状况严重，且呈现出越来越严重的趋势，重度富营养化发生最多的季节是春季和秋季。

(3)柘林湾海水养殖区富营养化的季节分布特征与氮、磷含量的季节分布特征一致。