大鹏湾海水中氮和磷的分布变化

大鹏湾海水中氮和磷的分布变化周毅频;李绪录;夏华永【摘要】依据香港特别行政区环境保护署于1999-2007年106个航次的调查资料,结合国家海洋局南海分局于1998-2007年10个航次的调查资料,简要描述和分析大鹏湾海水中可溶性无机氮(DIN)和可溶性无机磷(DIP)含量的多年平均分布变化.结果表明,DIN和DIP含量均夏、冬季较高,而春、秋季较低；受香港和深圳等陆源排放影响,四季吐露港西部和沙头角海区域的DIN和DIP含量普遍比其他区域高；夏季南澳养殖场附近水域的DIN也明显较高,可能与养殖场的饵料投放有关.大鹏湾海水中平均氮磷原子比大于16,而DIN和DIP的平均含量分别为0.069和0.009 mg/L.夏季,由于外海高盐水的入侵,底层水中DIN和DIP含量明显高于表层.9a调查期间,大鹏湾香港海区海水中DIN和DIP含量的年际变化呈较明显下降趋势,而氮磷原子比的年际变化则呈上升趋势.【期刊名称】《广东海洋大学学报》【年(卷),期】2011(031)003【总页数】6页(P50-55)【关键词】大鹏湾;海水;可溶性无机氮(DIN);可溶性无机磷( DIP)【作者】周毅频;李绪录;夏华永【作者单位】中国科学院南海海洋研究所,广东广州510301;国家海洋局南海工程勘察中心,广东广州510300;国家海洋局南海工程勘察中心,广东广州510300【正文语种】中文【中图分类】X145大鹏湾是南海北部一个由南向北偏西嵌入陆地约18 km 的半封闭海湾，西邻珠江口，东接大亚湾，隶属于香港特别行政区和深圳市。

周边陆地为丘陵低山，东、北海岸较平直，西海岸曲折。

沿岸河流短小，滩涂面积少，海域面积约为320 km2。

水深从东北向西南逐渐变深，在大鹏湾西南部和赤门海峡最深，达22 m。

氮和磷是生态系统的主要生源元素，在食物链的传递过程中完成无机物至有机物的不断循环，也是影响全球碳循环和气候变化的重要环节[1]。

在河口和海湾水域，其分布变化在物理方面与沿海城市污水排放、地面径流和大气等的入海通量，以及海洋中潮流、上升流和涡动扩散等作用有关，在化学方面与水体中氧化、还原反应，以及浮游生物的生长繁殖、生物的分泌排泄物和死亡生物碎屑的氧化分解再生等因素密切相关。

而这些水域富营养化现象屡有发生，甚至引发赤潮或贫氧现象，直接影响生态环境的质量和生物资源[2-4]。

有关氮和磷的生物地球化学循环一直为人们所重视[5-6]。

学者们已在大鹏湾的局部水域作了这方面的调查研究[7-13]。

本文依据香港特别行政区环境保护署《林蕴盈博士号》船于1999—2007年每月一个航次16 个站的调查资料和国家海洋局南海分局于2006年7月、2006年12月、2007年4月及2007年10月各一个航次3 个站（B14—B16）的调查资料，并结合1998年4月及8月两个航次5 个站（J27—J31）的第二次全国海洋环境污染基线调查资料和2001—2007年每两年一个航次1 个站（J29）的全国海洋环境污染监测网监测调查资料，探讨大鹏湾海水中可溶性无机氮（DIN）和可溶性无机磷（DIP）含量多年的平均分布变化。

各调查站位见图1。

图1 大鹏湾水质调查站位Fig.1 Investigation sites in the seawaters in Mirs Bay●，香港海区调查站；▲，深圳海区调查站；----，分界线1 方法1.1 采样香港特别行政区环境保护署的海水样品由计算机控制的多瓶式采样器采集，而国家海洋局南海分局的样品用颠倒采水器采集。

一般采集表、中、底层。

表层指海表面下1 m 的水层；中层指水深一半的位置；底层指距海底1 m 的水层。

水深＜4 m 时，只采集表层；水深≥4 m 而＜6 m 时，仅采集表、底层。

1.2 测量表1列出海水样品中DIN 和DIP 的测量方法。

表1 大鹏湾海水中DIN 和DIP 的测量方法Tab.1 Measurement methods for DIN and DIP in the seawaters in Mirs Bay海区要素不确定度实验室测量方法氨氮±0.005 ASTM D3590-89 B(流动注射分析法)香亚硝酸盐±0.002 APHA 20ed.4500-NO2-B(流动注射分析法)港硝酸盐±0.002APHA 20ed.4500-NO3-F ＆ I(流动注射分析法)DIP ±0.002 ASTM D515-88 B(流动注射分析法)氨氮±0.002 次溴酸盐氧化法[14]深亚硝酸盐±0.001 萘乙二胺分光光度法[14]圳硝酸盐±0.002 锌镉还原比色法[14]DIP ±0.002 抗坏血酸还原磷钼蓝法[14]1.3 计算ρ(DIN)＝ρ(NH3-N)＋ρ(NO2-N)＋ρ(NO3-N)。

1.4 数据收集与处理香港特别行政区环境保护署的资料为电子版报表数据，共4 872 组。

国家海洋局南海分局的全国海洋环境污染监测网监测调查资料为纸质报表数据，其余调查资料均为电子版报表数据，共72组。

数据来源可靠，但所有数据均未作一致性检验。

依据各调查期间所有测量数据，取各要素各站全层（包括表层、中层和底层）每月多年的平均值，并选取1、4、7 和10月份代表冬、春、夏和秋季来分析和讨论它们的水平分布季节变化；取各要素表层、中层和底层各月多年的平均值来分析和讨论它们的年变化；取各个要素全层各航次的平均值来分析和讨论它们的年际变化。

需要说明的是，由于南海分局的观测数据较零星，仅限用于补充分析和讨论DIN和DIP 水平分布的季节变化；J27—J31站只有4 和8月份的数据，B14—B16 站只有4、7、10 和12月份的数据，故对J27—J31 站取8月份代表夏季，而对B14—B16 站取12月份代表冬季。

另外，对不同实验室的不同方法未作比对验证。

2 结果与讨论2.1 DIN、DIP 的时空分布为便于说明DIN 和DIP 含量的水平分布，对数据进行分区统计，结果列于表2。

2.1.1 DIN 分布图2表示春、夏、秋、冬季各代表月大鹏湾海水（表、中、底层）DIN 含量多年平均的水平分布。

由图2和表2可见，冬季DIN 含量在吐露港西部和沙头角海水域较高，而在湾的中部水域较低，变化范围为0.034～0.252 mg/L，平均0.077 mg/L；春季DIN 含量的水平分布基本保留冬季的特征，但含量较低，变化范围为0.009～0.141 mg/L，平均0.047 mg/L；夏季DIN 含量在南澳养殖场、吐露港西部和小梅沙附近水域较高，在湾的中央至湾口西部水域较低，变化范围为0.022～0.127 mg/L，平均0.064 mg/L；秋季DIN 含量在吐露港水域较高，在湾的东北部沿岸较低，变化范围为0.011～0.103 mg/L，平均0.045 mg/L。

图2 大鹏湾海水DIN 含量(mg/L)多年平均的水平分布Fig.2 Horizontal distribution of multi-year average DIN content in seawater in Mirs Bay表2 大鹏湾各区域海水中各季多年DIN 和DIP 含量Tab.2 Multi-year average DIN and DIP contents in each season in seawater in various zones of Mirs Bay1）代表月：春季4月；夏季除深圳海域为7 或8月外，其余海域7月；秋季10月；冬季除深圳海域为12月外，其余海域1月。

2）区域：深圳海域包括J27—J31 和B14—B16 站，共8 个站；沙头角海域包括MM1 站，共1 个站；吐露港—赤门海峡海域包括TM2—TM8 站，共7 个站；大鹏湾主区包括MM2—MM7、MM16 和MM17 站，共8 个站季节1）区域2）测样数ρ(DIN)/(mg/L) ρ(DIP)/(mg/L)深圳海域21 0.024±0.016 0.002±0.001春沙头角海域24 0.143±0.103 0.010±0.006季吐露港—赤门海峡海域 1690.063±0.050 0.009±0.005大鹏湾主区192 0.049±0.035 0.008±0.005深圳海域36 0.045±0.039 0.005±0.005夏沙头角海域26 0.065±0.051 0.008±0.005季吐露港—赤门海峡海域170 0.081±0.071 0.013±0.009大鹏湾主区 2160.059±0.053 0.011±0.008深圳海域9 0.013±0.005 0.002±0.001秋沙头角海域26 0.057±0.044 0.007±0.005季吐露港—赤门海峡海域169 0.072±0.061 0.007±0.006大鹏湾主区213 0.037±0.023 0.007±0.005深圳海域 90.048±0.007 0.004±0.003冬沙头角海域27 0.198±0.094 0.015±0.007季吐露港—赤门海峡海域168 0.100±0.107 0.008±0.004大鹏湾主区 2160.051±0.031 0.009±0.005图3示大鹏湾香港海区海水中DIN多年各月均值的年变化和各航次均值的年际变化。

从图3(a)可见，表层DIN 含量1—5月逐渐降低，之后除6月和9月两次升高外，基本保持较低水平，在10—12月又逐渐升高；底层DIN 含量在1—5月变化不大，5—6月急速升高，6—9月略有波动但保持较高水平，9—10月又急速降低，10—12月恢复平稳。

DIN 含量除在12月至次年2月表层略高于底层外，基本是底层高于表层。

大鹏湾香港海区海水中DIN 含量的年际变化则呈下降趋势[图3(b)]。

图3 大鹏湾香港海区海水DIN 含量的变化Fig.3 Variations of DIN contents in seawater of Hongkong zone in Mirs Baya: 多年各月均值的年变化；b: 航次均值的年际变化a:Yearly variation of multi-year average each month；b:Interannual variation of the cruising average2.1.2 DIP 分布图4表示春、夏、秋、冬季各代表月大鹏湾海水中DIP 含量多年平均的水平分布。