鄭洋，倪建宇，林鐘揚(yáng)，章偉艷，李元超

(1.國家海洋局第二海洋研究所 杭州 310012； 2.浙江省地質(zhì)調(diào)查院 杭州 311203;3.海南省海洋與漁業(yè)科學(xué)院 ?？?570125)

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海南省三亞市亞龍灣珊瑚礁區(qū)水體環(huán)境特征研究*

鄭洋1，倪建宇1，林鐘揚(yáng)2，章偉艷1，李元超3

(1.國家海洋局第二海洋研究所 杭州 310012； 2.浙江省地質(zhì)調(diào)查院 杭州 311203;3.海南省海洋與漁業(yè)科學(xué)院 海口 570125)

根據(jù)2011-2014年亞龍灣水體中營養(yǎng)元素的調(diào)查資料，分析了亞龍灣水體營養(yǎng)元素的分布和變化特征，探討了亞龍灣水體環(huán)境的變化趨勢。結(jié)果表明，歷年來，亞龍灣水體中無機(jī)氮的含量在0.76～40.6 μmol/L之間變化；磷酸鹽的含量為低于檢測限至0.13 μmol/L之間變化，且有逐年降低的趨勢；硅酸鹽的含量在0.78～8.86 μmol/L之間變化，且總體上含量穩(wěn)定，無明顯的年際變化；總氮的含量在0.98～49.6 μmol/L之間，而總磷的含量在0.11～0.43 μmol/L之間變化，并有逐年升高的特點(diǎn)。由于浮游植物也可以利用有機(jī)氮和磷來進(jìn)行初級生產(chǎn)，因此，水體中有機(jī)質(zhì)的污染應(yīng)引起重視。同時，依據(jù)海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，亞龍灣水體符合國家一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，水質(zhì)較好，可滿足珊瑚礁的生長要求。

亞龍灣；營養(yǎng)鹽；水體環(huán)境；珊瑚礁

珊瑚礁作為熱帶亞熱帶海區(qū)特有的生物群落，由于受全球氣候變化以及人類活動的影響，全球珊瑚礁生態(tài)體系目前處于急劇衰退的境況，而導(dǎo)致其衰退的原因，除了全球氣候變暖，化石燃料燃燒釋放的二氧化碳導(dǎo)致的海洋酸化外，人類活動的增加對珊瑚礁的影響也不容忽視，這其中人類活動導(dǎo)致的近岸水體的富營養(yǎng)化對珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的影響日趨嚴(yán)重，使得珊瑚礁生態(tài)發(fā)生改變，伴生的藻類旺發(fā)而使珊瑚礁退化和衰亡[1-2]。

海南省三亞市是我國近岸海域珊瑚礁的主要分布區(qū)之一，位于三亞市東南的亞龍灣為一半月形海灣，灣內(nèi)分布有大量的珊瑚礁，每年吸引著大量的游客。近年來，由于三亞市經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人為活動的加劇，特別是旅游業(yè)的迅猛發(fā)展，生活污水的排放與日俱增，近海海域生態(tài)環(huán)境受到了前所未有的壓力，亞龍灣的珊瑚礁群也由于人類活動的干擾和海洋污染，逐年退化，因此，了解該海域水體的環(huán)境特征，對評估珊瑚礁的現(xiàn)狀和恢復(fù)具有重要的意義。前人對亞龍灣的水體環(huán)境開展了一些工作[3-5]，但缺乏長時間的監(jiān)測工作，基于此，我們從2011年開始對亞龍灣珊瑚礁區(qū)的水體環(huán)境開展了現(xiàn)場調(diào)查工作，以期為該海區(qū)珊瑚礁的保護(hù)提供基礎(chǔ)資料。

1 樣品采集和分析

由于人類活動輸入的大量營養(yǎng)物質(zhì)導(dǎo)致近岸水體富營養(yǎng)化，使得珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的藻類旺發(fā)，擠占珊瑚的生長空間并使環(huán)境惡化，導(dǎo)致珊瑚礁的退化和死亡，因此，我們重點(diǎn)關(guān)注亞龍灣水體的營養(yǎng)狀態(tài)。自2011年冬季開始至2014年冬季，每年大致在相同的季節(jié)，我們對亞龍灣的水體中氮、磷和硅等營養(yǎng)元素開展了系統(tǒng)的現(xiàn)場調(diào)查，用于分析的水樣采用顛倒式采水器采集，海水樣品經(jīng)0.45 μm醋酸纖維濾膜過濾后分析，2014年的采樣站位分析見圖1。

圖1 2014年11月亞龍灣采樣站位分布示意圖

海水中硝酸鹽、亞硝酸鹽、磷酸鹽和硅酸鹽的測定，依據(jù)《海水化學(xué)要素調(diào)查》(GB/T 12763.4-2007)[6]進(jìn)行分析；海水中總氮和總磷的測定則采用Valderrama[7]的過硫酸鉀氧化法進(jìn)行，氧化劑由過硫酸鉀、硼酸和氫氧化鈉組成。分析過程為在裝有50 mL海水樣品的玻璃瓶中，加入7 mL氧化劑，旋緊瓶蓋，混勻后放入醫(yī)用高壓消毒鍋內(nèi)，保持溫度在110～120℃，壓力為1.2～1.3 kg/cm2下消解30 min；冷卻至室溫后，將樣品定量轉(zhuǎn)移到25 mL比色管中，并依據(jù)《海水化學(xué)要素調(diào)查》在7230G型分光光度計上分別測定水樣中的硝酸鹽和磷酸鹽。采用甘氨酸和甘油磷酸鈉按一定比例配成的混合溶液，對該方法的氧化率和分析精度進(jìn)行檢驗(yàn)，經(jīng)試驗(yàn)，氧化效率可達(dá)93%以上，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差磷為±8%，氮小于4.5%。

2 結(jié)果與討論

海水中的氮、磷、硅等元素被統(tǒng)稱為無機(jī)營養(yǎng)鹽，是光合作用過程中浮游植物攝取的主要養(yǎng)分和構(gòu)成植物的重要組成部分，也是植物新陳代謝的重要能源。而珊瑚礁水體的富營養(yǎng)化主要是由大量陸地來源的富含這些營養(yǎng)物質(zhì)的水體輸入造成的，因此水體中上述營養(yǎng)物質(zhì)的分布特征對評價珊瑚礁的生存環(huán)境是十分重要的。

2.1 無機(jī)氮的分布

水體中的溶解無機(jī)氮主要以硝酸鹽、亞硝酸鹽和銨鹽的形式存在，其中銨鹽和亞硝酸鹽為有機(jī)質(zhì)氧化分解過程中的中間產(chǎn)物，在氧化環(huán)境中可快速地轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，因此，水體中溶解無機(jī)氮主要以硝酸鹽的形式存在。分析結(jié)果顯示：

2011年冬季，水體中無機(jī)氮的含量表層為6.46～10.89 μmol/L，平均值為8.04 μmol/L；底層為6.27～15.33 μmol/L，平均值為9.31 μmol/L。盡管表層水體和底層水體無機(jī)氮的平均含量相近，但底層水體中無機(jī)氮的含量變化范圍較大?？臻g分布上，表層水體的高值出現(xiàn)在野豬島附近，而底層則出現(xiàn)在近岸，可能和沿岸分布的酒店排污有關(guān)。

2012年，水體中無機(jī)氮的含量在2.56～4.80 μmol/L之間，平均值為4.14 μmol/L；空間分布上高值主要出現(xiàn)在觀光點(diǎn)如浮潛船、野豬島附近。

2013年水體中的無機(jī)氮含量變化范圍較大，在1.25～40.6 μmol/L之間，平均值為20.0 μmol/L，也遠(yuǎn)高于2011年和2012年的含量，但空間分布上與歷年的相似，主要位于人類活動較多的地區(qū)。

2014年水體中無機(jī)氮的含量偏低，其含量在0.76～3.40 μmol/L之間，平均值為2.03 μmol/L，空間分布上，其高值出現(xiàn)在亞龍河口。

依據(jù)所有站位測定的平均值來看，亞龍灣監(jiān)測范圍的水體中無機(jī)氮的含量自2011以來總體呈下降趨勢，水體無機(jī)氮的含量除了2013年高于一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的14.3 μmol/L外，其余年份都優(yōu)于一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，而2013年的異常高值可能和當(dāng)年觀測時期和其他年份的相比較晚以及當(dāng)年的氣候特征有關(guān)(圖2)。

2.2 磷酸鹽

磷酸鹽是水體中浮游植物初級生產(chǎn)的限制性營養(yǎng)元素之一，分析結(jié)果顯示，2011年冬季，亞龍灣水體中磷酸鹽的含量表層為0.06～0.13 μmol/L，平均值為0.11 μmol/L；底層為0.06～0.15 μmol/L，平均值為0.11 μmol/L?？臻g分布上，表層水體的高值主要沿岸分布，而底層水體的高值出現(xiàn)在浮潛船和碼頭附近。

2012年，水體中磷酸鹽的含量在0.00～0.04 μmol/L之間，平均值為0.02 μmol/L，低于2012年一個量級；空間分布上高值主要出現(xiàn)在海灣中部水體，但總體偏低。

2013年12月，水體中磷酸鹽的含量在0.00～0.11 μmol/L之間，平均值為0.03 μmol/L；空間分布上，水體中磷酸鹽的高值出現(xiàn)在外圍水體中。

2014年11月水體中的磷酸鹽的含量在0.00～0.02 μmol/L之間，平均值為0.01 μmol/L，空間分布上，高值區(qū)出現(xiàn)在碼頭附近。

依據(jù)所有站位測定的平均值來看，亞龍灣監(jiān)測范圍的水體中磷酸鹽的含量自2011年以來呈快速下降的趨勢，水體中磷酸鹽的含量都優(yōu)于一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的0.48 μmol/L(圖3)。

圖3 2011-2014年亞龍灣水體中磷酸鹽的年度變化

2.3 硅酸鹽

分析結(jié)果顯示，2011年冬季，亞龍灣水體中硅酸鹽的含量表層為2.06～8.86 μmol/L，平均值為5.23 μmol/L；底層為0.78～8.86 μmol/L，平均值為5.46 μmol/L。盡管表層和底層水體的平均值之間差異較小，但空間分布上，表層水體的高值出現(xiàn)在海底世界的碼頭附近，而底層水體高值的范圍要廣的多。

2012年，水體中硅酸鹽的含量在4.39～7.49 μmol/L之間，平均值為5.97 μmol/L，和2011年的相當(dāng)；空間分布上高值主要出現(xiàn)在海底世界的碼頭到野豬島附近。

2013年水體中硅酸鹽的含量在3.22～8.86 μmol/L之間，平均值為5.59 μmol/L；空間分布上高值出現(xiàn)在近岸。

2014年水體中硅酸鹽的含量在2.93～5.93 μmol/L之間，平均值為3.52 μmol/L，顯著低于歷年的含量，空間分布上，高值區(qū)出現(xiàn)在亞龍河口。

依據(jù)所有站位測定的平均值來看，亞龍灣監(jiān)測范圍的水體中硅酸鹽的含量在2011—2013年，總體趨于穩(wěn)定，2014年有所下降，但總體變化不大。由于水體中的硅酸鹽主要來自陸源風(fēng)化，而亞龍灣周邊高地為花崗巖，可提供大量的硅酸鹽風(fēng)化產(chǎn)物，因此，亞龍灣水體中的硅酸鹽含量較為穩(wěn)定(圖4)。

圖4 2011-2014年亞龍灣水體中硅酸鹽的年度變化

2.4 總氮

分析結(jié)果顯示，2011年冬季，亞龍灣水體中總氮的含量表層為26.0～48.6 μmol/L，平均值為34.4 μmol/L；底層為24.4～44.9 μmol/L，平均值為32.7 μmol/L。都顯著高于無機(jī)氮的含量?？臻g分布上，表層水體的高值主要分布在碼頭附近，而底層水體的高值則出現(xiàn)的浮潛船和碼頭附近。

2012年，水體中總氮的含量在13.0～29.9 μmol/L之間，平均值為20.7 μmol/L；空間分布上高值主要出現(xiàn)碼頭和排污口附近。

2013年12月，總氮的含量為0.98～49.6 μmol/L之間，平均值為15.3 μmol/L，變化較大；空間分布上，高值區(qū)分布在西排附近。

2014年11月，總氮的含量為11.8～22.4 μmol/L之間，平均值為14.5 μmol/L；空間分布上，高值區(qū)出現(xiàn)在西排附近。

依據(jù)所有站位測定的平均值來看，亞龍灣監(jiān)測范圍的水體中總氮的含量自2011年以來總體呈下降趨勢(圖5)。

2.5 總磷

分析結(jié)果顯示，2011年冬季，亞龍灣水體中總磷的含量表層為0.11～0.30 μmol/L，平均值為0.20 μmol/L；底層為0.11～0.30 μmol/L，平均值為0.19 μmol/L。顯著高于無機(jī)磷的含量；空間分布上，表層水體的高值主要沿岸分布，而底層水體的高值出現(xiàn)在野豬島和碼頭附近。

2012年，水體中總磷的含量在0.01～0.12 μmol/L之間，平均值為0.07 μmol/L，低于2012年一個量級；空間分布上高值主要出現(xiàn)在碼頭和浮潛船附近。

2013年12月總磷的含量在0.07～0.43 μmol/L，平均值為0.27 μmol/L；空間分布上，水體中總磷的高值海灣的中部。

2014年11月總磷的含量在0.18～0.33 μmol/L，平均值為0.25 μmol/L。空間分布上，高值區(qū)出現(xiàn)在碼頭和浮潛船附近。

依據(jù)所有站位測定的平均值來看，亞龍灣監(jiān)測范圍的水體中總磷的含量除了2012年的含量較低外，其他年份的含量都較高，且有緩慢升高的趨勢(圖6)。鐘鴻干等[5]在對亞龍灣的監(jiān)測中也測定到2013年全年亞龍灣水體中總磷的含量在0.23～0.90 μmol/L之間變化，全年平均值可達(dá)0.35 μmol/L，和我們的觀察結(jié)果一致。

圖6 2011-2014年亞龍灣水體中總磷的年度變化

3 結(jié)論

根據(jù)2011—2014年亞龍灣水體中營養(yǎng)元素的調(diào)查資料，分析了亞龍灣水體營養(yǎng)元素的分布和變化特征，探討了亞龍灣水體環(huán)境的變化趨勢。結(jié)果表明，歷年來，亞龍灣水體中無機(jī)氮的含量在0.76～40.6 μmol/L之間變化；磷酸鹽的含量為低于檢測限至0.13 μmol/L之間變化，且有逐年降低的趨勢；硅酸鹽的含量在0.78～8.86 μmol/L之間變化，且總體上含量穩(wěn)定，無明顯的年際變化；總氮的含量在0.98～49.6 μmol/L之間；而總磷的含量在0.11～0.43 μmol/L之間變化，并有逐年升高的特點(diǎn)。由于浮游植物也可以利用有機(jī)氮和磷來進(jìn)行初級生產(chǎn)，因此，水體中有機(jī)質(zhì)的污染應(yīng)引起重視。

亞龍灣珊瑚礁周圍水體的環(huán)境狀況較為穩(wěn)定，水體營養(yǎng)狀態(tài)適宜，依據(jù)海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，亞龍灣水體符合國家一類海水，水質(zhì)較好，可滿足珊瑚礁的生長要求。

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國家海洋局海洋公益性行業(yè)科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目“近岸典型珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)技術(shù)示范研究”(201105012).

F592.7;P74

A

1005-9857(2015)09-0103-04