渤海氮磷营养盐的循环和收支
海水样品中氮磷营养盐的保存技术
海水样品中氮磷营养盐的保存技术作者：郑向荣，吴新民，郗艳娟，等来源：《河北渔业》 2012年第9期郑向荣1，吴新民1，郗艳娟1，马胜有2，穆柯馨1，王真真1（1.河北省海洋与水产科学研究院，河北省海洋渔业资源与环境重点实验室，河北秦皇岛066200；2.河北省水产养殖病害防治监测总站，石家庄 050011）由于海水所含物质的复杂性，水体中的营养盐随时受到各种物理、化学过程的影响，水解、吸附、沉降、微生物利用以及藻类吸收等活动使得采集的水样中氮、磷、硅的含量随时发生着变化。
为了使测得数据尽量真实反映出水体营养盐的本来状况，最理想的方法是在采样现场对水样进行快速测定，但是实际工作中客观条件很难达到现场分析的要求：一方面，由于野外实验条件限制，大多数情况下不能携带分析仪器到现场进行测定，必须将水样保存带回实验室分析；另一方面，由于采样地点与实验室的距离以及交通工具所限，运送过程需要时间较长。
因此，选择合适的保存方法和技术，能在较长时间内保持样品中目标成分的浓度和化学形态不发生变化，或尽量少变化，成为环境工作者和海洋化学家关注的焦点。
多年来，为了不同的研究目的，国内外海洋化学家尝试了各种保存技术对不同类型水样的稳定作用。
虽然保存方法不尽相同，但都着眼于杀死或抑制样品中的微生物活动，以停止或减少细菌等对营养元素的利用，从而达到有效保护样品的目的。
主要的方法有：低温冷藏、超低温冷冻以及添加各种保护剂（如酸、碱、氯仿、氯化汞等）。
本文概括介绍近年来国内外学者在海水样品保存技术方面的研究进展。
1冷藏保存水样低温保存（一般在0～4 ℃）可大大延缓微生物繁殖所引起的变化，降低化学反应速度，防止组分的分解和沉淀产生，减少组分的挥发、溶解和物理吸附；减慢生物化学作用。
2001年Cardolinski等[1]报道了用4 ℃冷藏保存盐度为34‰的高盐海水，总氧化态氮（硝酸盐和亚硝酸盐）28 d以后才有显著的减小，同样样品在-20 ℃、-80 ℃、以及4 ℃＋少量氯化汞条件下保存效果更好。
渤海湾西南部典型站位营养盐限制特性的加富培养实验研究
渤海湾西南部典型站位营养盐限制特性的加富培养实验研究穆迪;李清雪;陶建华;赵海萍;聂红涛【摘要】In October 2010, nutrient enrichment experiments were conducted at a sampling station in the south-western Bohai Bay to determine the limiting nutrient and to investigate the ecological responses of the phytoplankton to the different N/P ratios and different ways of nitrate additions under controlled conditions. The initial concentrations of dissolved inorganic nitrogen (DIN), phosphate, silicate and chlorophyll a were 20.68μmol/L, 0.24μmol/L, 4.58 μmol/L, and 1.05 μg/L, respectively and the phytoplankton cell density was 1080 cells/L The results showed that among the groups of single nutrient addition, the phytoplankton in group 1-3 (group with P addition) showed the most significant growth. The maximum concentration of chlorophyll a of group 1-3 reached 2.48 times of that of group 1-1 (group without nutrient addition) and reached 48 % of that of group 1-5 (group with N,P,Si addition). The maximum cell density of phytoplankton of group 1-3 reached 1.66 times of that of group 1-1 and reached 72 % of that of group 1-5. These results indicated a possible P limitation. The experiment with different N/P ratios revealed an increased growth of phytoplankton under low N/P ratios with an optimum range of 5-15, which was less than the global level-the Redfield ratio of 16. The results also revealed an increased growth of phytoplankton under continuous addition conditions, which may imply the significant impact of low level continuous nitrogen pollution load and an underestimation ofthe growth potential using the ordinary method.%2010年10月,对渤海湾西南部海域典型站位表层水体进行了模拟现场的营养盐加富培养实验.初始状态下,培养水样中溶解无机氮浓度为20.68μmol/L,磷酸盐浓度0.24 μmol/L,硅酸盐浓度4.58 μmol/L,叶绿素a浓度为1.05 μg/L.浮游植物细胞密度为1 080 cells/L.通过改进实验设计,研究了该水样的营养盐限制类型、水样中浮游植物对不同氮磷比以及不同硝酸盐添加方式的生态响应.实验结果表明,在单一添加营养盐的各组中,添加磷酸盐的1-3组叶绿素a浓度和浮游植物细胞密度的增长状况最显著,1-3组叶绿素a浓度峰值为空白对照组1-1组的2.48倍,达到营养盐全加组1-5组同期浓度的48％,其细胞密度峰值为1-1组的1.66倍,达到1-5组间期密度的72％,该水样为磷限制.在实验条件下,浮游植物的增长在总体上随着氮磷比的降低而增大,最适宜的氮磷比为5-15左右.略低于Redfield比值16.硝酸盐的连续性添加比一次性添加更有利于浮游植物的生长,暗示了低浓度长期持续性氮污染可能会比高浓度冲击性氮污染更有效地刺激浮游植物的增长,从而造成更严重的生态问题,而此时用以往的一次性添加培养实验可能会低估浮游植物的增长潜力.【期刊名称】《海洋通报》【年(卷),期】2012(031)006【总页数】9页(P680-688)【关键词】渤海湾;浮游植物;营养盐限制;氮磷比;添加方式【作者】穆迪;李清雪;陶建华;赵海萍;聂红涛【作者单位】河北工业大学海水资源高效利用化工技术教育部工程研究中心,天津300130;河北工程大学分析测试中心,河北邯郸056038;天津大学环境科学与工程学院,天津300072;河北工程大学分析测试中心,河北邯郸056038;天津大学环境科学与工程学院,天津300072【正文语种】中文【中图分类】Q948.8近年来，随着一些海域富营养化和赤潮问题的加剧，以及利用海洋生物泵吸收CO2缓解温室效应问题的升温，营养盐对于浮游植物的限制作用再次成为海洋学研究的热点（刘慧等，2002）。
莱州湾虎头崖养殖水域氮、磷营养盐的组成分布与季节变化
莱州湾虎头崖养殖水域氮、磷营养盐的组成分布与季节变化根据2012年5、8、10月对莱州湾虎头崖养殖海域的3次监测资料，分析了该海域海水中DIN和PO4-P的组成分布和季节性变化情况，并对N/P和营养化程度进行了评价。
结果表明，虎头崖养殖区内营养盐浓度高于周边海域，DIN浓度季节性变化较大，呈V字形变化，PO4-P浓度较低，是富营养化主要限制因素，高氮海区传入和养殖区浮游植物的大量繁殖是发生营养盐季节性变化的主要因素。
标签：莱州湾；养殖水域；氮；磷莱州虎头崖养殖区位于莱州湾东部太平湾内，是我国重要的鱼虾产卵场之一，也是全国主要的养殖海区，主要养殖品种为海湾扇贝，2012年总养殖面积3100公顷，养殖产量1.2万吨[1]。
以2012年进行的3个航次的监测资料为根据，研究了氮、磷营养盐的组成分布和季节变化情况，并探讨了N/P和营养化情况，旨在为海洋环境保护、赤潮灾害防控、虎头崖海水养殖布局优化等提供科学依据和基础数据。
1 采样与分析方法1.1 采样站位及时间2012年的5月（枯水期）、8月（丰水期）、10月（平水期）对莱州湾虎头崖海域布设9个站位进行了3个航次的监测。
1.2 采样及测定方法水样采用卡盖氏采水器采集，水样采集后迅速4℃下冷藏，样品处理及分析方法均按照国家标准《海洋监测规范-4：海水分析》（GB19378.4-2007）进行。
2 结果与讨论2.1 氮、磷营养盐的浓度组成和平面分布海水中的DIN和PO4-P是浮游植物生长繁殖最重要的营养物质，其主要来源于陆源性径流输入和海洋生物体分解，在海水中溶解态无机氮（DIN）主要是以N03-N、NH3-N、N02-N三种形式存在[2]。
5月海水DIN浓度在0.431～0.670mg/L，平均值0.531mg/L，N03-N、NH3-N、N02-N在DIN中所占的比例分别为87.3%，9.2%，3.5%，呈现南高、北低，由近岸向外海逐渐降低的分布趋势。
PO4-P浓度在0.00235～0.00537mg/L，平均值0.00299mg/L，呈现以养殖区为中心向四周逐渐降低的变化态势。
初夏渤海湾初级生产力分布特征及影响因素
１７ 期
张海波 等：初夏渤海湾初级生产力分布特征及影响因素
６４１７
ｔｈｅ ｂａｙ． Ｃｈｌ ａ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｒａｎｇｅｄ ｆｒｏｍ １．２７ ｔｏ ２０．８２ ｍｇ ／ ｍ３， ａｎｄ ｄｅｃｌｉｎｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｏ ｔｈｅ ｂｏｔｔｏｍ ａｎｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｎｅａｒｓｈｏｒｅ ｔｏ ｏｆｆｓｈｏｒｅ． Ｉｎ ｔｈｅ ｃｏａｓｔａｌ ｈｉｇｈ⁃Ｔ ａｎｄ ｌｏｗ⁃Ｓ ｚｏｎｅ， ｎｕｔｒｉｅｎｔｓ ｆｒｏｍ ｒｉｖｅｒ ｒｕｎｏｆｆ ａｎｄ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｈｉｇｈｅｒ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｐｈｙｔｏｐｌａｎｋｔｏｎ ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ ｔｈｕｓ Ｃｈｌ ａ ｗａｓ ｆｏｕｎｄ ａｓ ｈｉｇｈ ａｓ （８．３７ ± ２．９０） ｍｇ ／ ｍ３ ｏｎ ａｖｅｒａｇｅ， ａｎｄ ２７．５％ ｏｆ ｔｈｅ ｓａｍｐｌｅｓ ｗｉｔｈ Ｃｈｌ ａ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ １０ ｍｇ ／ ｍ３ｗｅｒｅ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｌａｙｅｒ， ｐｒｏｂａｂｌｙ ｓｕｇｇｅｓｔｉｎｇ ｔｈｅ ｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ａｎ ａｌｇａｌ ｂｌｏｏｍ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ａｓ ｓｕｍｍｅｒ ｐｒｏｇｒｅｓｓｅｓ． Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅｌｙ， Ｃｈｌ ａ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｔｈｅ ｃｅｎｔｒａｌ ａｒｅａ ａｎｄ ｍｏｕｔｈ ｏｆ ｔｈｅ ｂａｙ ｗｅｒｅ ｍｕｃｈ ｌｏｗｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｏｓｅ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏａｓｔａｌ ｚｏｎｅ， ｐｒｏｂａｂｌｙ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ ａｎｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓ． Ｔｈｅ ＰＰ ｗａｓ ｅｓｔｉｍａｔｅｄ ｔｏ ｂｅ ｆｒｏｍ ４４．７９ ｔｏ ７９２．７３ ｍｇ Ｃ ｍ－３ ｄ－１， ｗｉｔｈ ａ ｍｅａｎ ｖａｌｕｅ ｏｆ （１４４．１３±１３７．７９） ｍｇ Ｃ ｍ－３ ｄ－１． Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｂｙ ｈｉｇｈ ｐｈｙｔｏｐｌａｎｋｔｏｎ ｂｉｏｍａｓｓ ａｎｄ ｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔ ｎｕｔｒｉｅｎｔｓ， ＰＰ ａｌｓｏ ｅｘｈｉｂｉｔｅｄ ａ ｄｅｃｌｉｎｉｎｇ ｔｒｅｎｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｃｏａｓｔ ｔｏｗａｒｄｓ ｔｈｅ ｏｆｆｓｈｏｒｅ． Ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｉｎｄｅｘ ｗａｓ ｅｓｔｉｍａｔｅｄ ｔｏ ｂｅ ｆｒｏｍ ０．７９ ｔｏ ５．９０ ｍｇ Ｃ ／ （ ｍｇ Ｃｈｌ ａ·ｈ） ｗｉｔｈ ａ ｍｅａｎ ｖａｌｕｅ ｏｆ （３．４０±１．３３） ｍｇ Ｃ ／ （ ｍｇ Ｃｈｌ ａ·ｈ） ． Ｄｅｐｔｈ⁃ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｐｒｉｍａｒｙ ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ （ ∑ＰＰ） ｏｆ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｃｏｌｕｍｎ ｗａｓ ａｌｓｏ ｅｓｔｉｍａｔｅｄ ａｎｄ ｉｔ ｒａｎｇｅｄ ｆｒｏｍ ５６．８８ ｔｏ ７７２．３１ ｍｇ Ｃ ｍ－２ ｄ－１， ｗｉｔｈ ａ ｍｅａｎ ｖａｌｕｅ ｏｆ （２３２．２６±１２６．４７） ｍｇ Ｃ ｍ－２ ｄ－１． Ｉｔ ｗａｓ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ∑ＰＰ， ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｂｙ Ｃｈｌ ａ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏａｓｔａｌ ｚｏｎｅ， ｓｈｏｗｅｄ ｈｉｇｈ⁃ｖａｌｕｅ ｓｔａｔｉｏｎｓ ｏｆｆ ｔｈｅ Ｈａｉｈｅ Ｒｉｖｅｒ ａｎｄ Ｈｕａｎｇｈｕａ Ｄｒａｉｎａｇｅ Ｒｉｖｅｒ Ｅｓｔｕａｒｙ． Ｆｕｒｔｈｅｒ， ｉｎ ｔｈｅ ｃｅｎｔｒａｌ ａｒｅａ ａｎｄ ｔｈｅ ｍｏｕｔｈ ｏｆ ｔｈｅ ｂａｙ， ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｃｙ （ ｔｈｅ ｅｕｐｈｏｔｉｃ ｌａｙｅｒ ｗａｓ ｄｅｅｐｅｒ） ， ∑ＰＰ ｓｈｏｗｅｄ ｓｅｖｅｒａｌ ｈｉｇｈ⁃ｖａｌｕｅ ｓｔａｔｉｏｎｓ．
海洋生态系统中的营养盐循环研究
海洋生态系统中的营养盐循环研究海洋生态系统中的营养盐循环一直以来都是生态学和地球科学领域的研究热点之一。
营养盐的循环对于海洋生物的生长和繁殖起着至关重要的作用。
在本文中，我们将探讨海洋生态系统中的营养盐循环过程及其对生态系统的影响。
一、营养盐循环过程1. 源头输入海洋中的主要营养盐包括氮、磷、硅等元素。
这些元素主要通过陆地的径流、河流和大气降水等方式输入到海洋中。
当降水或河流带来含有营养盐的水体进入海洋时，营养盐会与海水混合，并被分散到整个海洋环境中。
2. 生物摄取海洋中的浮游植物和浮游动物是营养盐的主要摄取者。
浮游植物通过光合作用吸收海水中的二氧化碳和营养盐，并将其转化为有机物质。
而浮游动物则通过摄食浮游植物或其他浮游动物，摄取其中的营养盐。
3. 生物降解在海洋中，有大量的有机物质被生物降解，其中包含了大量的有机氮、有机磷等营养盐。
这些有机物质可以来自于死亡的浮游植物和动物的残骸，以及其他生物的排泄物。
这些有机物质经过生物降解过程后，会释放出相应的营养盐。
4. 沉积作用随着时间的推移，海洋底部会逐渐沉积大量的有机物质。
这些有机物质中含有丰富的营养盐，如有机碳、有机氮和有机磷等。
这些有机物质通过沉积作用，进一步影响着海洋底部的生态系统。
二、营养盐循环对生态系统的影响1. 海洋生物生长营养盐的循环对海洋生物的生长起着至关重要的作用。
浮游植物需要充足的养分来进行光合作用，从而实现生长。
充足的氮、磷等营养盐可以促进浮游植物的繁殖，进而为整个海洋食物链的形成提供基础。
2. 海洋酸化通过摄取二氧化碳，海洋中的浮游植物能够吸收大量碳元素，并将其转化为有机物质。
然而，随着全球气候变化和海洋酸化程度的加深，海洋中的二氧化碳浓度不断上升，影响了浮游植物对营养盐的吸收能力。
这也会对整个营养盐循环过程产生一系列的影响。
3. 海洋富营养化现象过量的营养盐输入可能导致海洋富营养化现象的发生。
当余额营养盐（如氮、磷）的输入过多时，浮游植物和浮游动物数量会急剧增加，形成大规模的藻华。
海水样品中氮磷营养盐的保存技术
作者简介:郑向荣(1963-),女,河北沧州人,高级工程师,主要研究领域为近岸海域海渔业环境监测、评估与修复,海洋生态灾害监测及防治等。
E -mail:qhdzhengxiangr@doi:10.3969/j.issn.1004-6755.2012.09.016海水样品中氮磷营养盐的保存技术郑向荣,吴新民,郗艳娟,穆柯馨,王真真(河北省海洋与水产科学研究院,河北省海洋渔业资源与环境重点实验室,河北秦皇岛066200) 由于海水所含物质的复杂性,水体中的营养盐随时受到各种物理、化学过程的影响,水解、吸附、沉降、微生物利用以及藻类吸收等活动使得采集的水样中氮、磷、硅的含量随时发生着变化。
为了使测得数据尽量真实反映出水体营养盐的本来状况,最理想的方法是在采样现场对水样进行快速测定,但是实际工作中客观条件很难达到现场分析的要求:一方面,由于野外实验条件限制,大多数情况下不能携带分析仪器到现场进行测定,必须将水样保存带回实验室分析;另一方面,由于采样地点与实验室的距离以及交通工具所限,运送过程需要时间较长。
因此,选择合适的保存方法和技术,能在较长时间内保持样品中目标成分的浓度和化学形态不发生变化,或尽量少变化,成为环境工作者和海洋化学家关注的焦点。
多年来,为了不同的研究目的,国内外海洋化学家尝试了各种保存技术对不同类型水样的稳定作用。
虽然保存方法不尽相同,但都着眼于杀死或抑制样品中的微生物活动,以停止或减少细菌等对营养元素的利用,从而达到有效保护样品的目的。
主要的方法有:低温冷藏、超低温冷冻以及添加各种保护剂(如酸、碱、氯仿、氯化汞等)。
本文概括介绍近年来国内外学者在海水样品保存技术方面的研究进展。
1 冷藏保存水样低温保存(一般在0~4℃)可大大延缓微生物繁殖所引起的变化,降低化学反应速度,防止组分的分解和沉淀产生,减少组分的挥发、溶解和物理吸附;减慢生物化学作用。
2001年Cardo⁃linski 等[1]报道了用4℃冷藏保存盐度为34‰的高盐海水,总氧化态氮(硝酸盐和亚硝酸盐)28d 以后才有显著的减小,同样样品在-20℃、-80℃、以及4℃+少量氯化汞条件下保存效果更好。
渤海沉积物中氮的形态及其在循环中的作用
NO3 -N 与沉积物含水率呈较好的正相关关系而 与 NH4 -N 无相关性说明，吸附的 NO3- 来自上覆水 体，而并非沉积物本身或由 NH4+ 硝化而来，因而水 体 NO3- 的浓度及其分布状况是控制吸附 NO3 -N 分 布的主要因素。本文研究取样时间在夏末秋初，此 时水中溶解氧因夏季生物生命活动旺盛被大量消 耗， 使表层沉积物呈缺氧状态
图1
Fig. 1
取样站位图
高 。 ( 3 ) IMOF-N 在 0 ~ 26. 95 !g / g 之 间， 平均 7. 54 !g / g， 占 TN 的 0. 42% 。 NH4 -N 和 NO3 -N 平均分别为 4. 74 !g / g 和 2. 81 !g / g。 IMOF-N 在潮河口和蓬莱连线的方向 呈现一高值区，此外在秦皇岛附近海域也出现高值 分布。 渤海湾和莱洲湾大部分地区均为低值区。( 4 ) OSF-N 在 74. 7 ~ 1 036. 3 !g / g 之 间 ， 平 均 466. 7 占 TN 的 26. 45% 。受众多环境因素影响， 其 !g / g， 分布较为复杂。 其分 布在近岸高于远岸， 泥质沉积物高于砂质沉积物。
图2
Fig. 2
各形态氮分级浸取示意图
SeguentiaI extraction process of nitrogen
!"
#""$ 年
图3
fig. 3
各形态氮平面分布
Distribution of nitrogen forms
等值线单位：a ~ c 为 !g / gg e 为 mg / g。
2. l. 2 氮形态分布的控制因素 沉积物中氮的形态分布受众多沉积环境因素的 影响， 包括沉积物含水率 ( ! ) 、 氧化还原环境 p~ 值、
海洋生态动力学模型在海洋生态保护中的应用
第29卷第1期海洋通报V ol. 29, No. 1 2010年02月MARINE SCIENCE BULLETIN Feb. 2010海洋生态动力学模型在海洋生态保护中的应用樊娟1，刘春光1，冯剑丰1，王君丽1，彭士涛1,2 （1南开大学环境科学与工程学院环境污染过程与基准教育部重点实验室，天津 300071；2. 交通部天津水运工程科学研究院，300456）摘要：介绍了海洋生态动力学模型的基本组成和分类。
从初级生产力模拟、生态系统过程模拟和生态影响评价模拟三方面阐述了生态动力学模型在海洋生态保护中的应用，最后总结了海洋生态动力学模型研究中亟待解决的问题。
关键词：海洋生态动力学模型；初级生产力模拟；生态系统过程模拟；生态影响评价模拟；海洋生态保护中图分类号：P735 文献标识码：A 文章编号： 1001-6932(2010)01-0078-07Application of marine ecological dynamic modelto marine ecological protectionFAN Juan1, LIU Chun-guang1, FENG Jian-feng1, WANG Jun-li1, PENG Shi-tao1,2（1．College of Environmental Science and Engineering, Nankai University Key Laboratory of Pollution Processes and Environmental Criteria, Ministry of Education, Tianjin 300071, China; 2. Tianjin Research Institute of Waterborne Transportation Engineering, Tianjin 300456, China）Abstract: Basic composition and classification of marine ecological dynamic model were demonstrated in this review.The model application on the marine ecological protection was elucidated in three sections: primary productionsimulation, ecosystem process simulation, and ecological impact assessment simulation. Emerging concern problemsin this field were discussed as well.Keywords: marine ecological dynamic model; primary production simulation; ecosystem process simulation;ecological impact assessment simulation; marine ecological protection海洋生态动力学模型自20世纪40年代产生以来，一直被认为是除了现场调查和模拟实验（包括实验室模拟和现场模拟）之外研究海洋生态系统的一种有效方法[1,2]。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
游动物生物量 ( Z) 、水下光强 ( I) 等作为强迫输 消耗.
入. 营养盐循环概念模型为 :营养盐为浮游植物 所吸收 ,又通过浮游植物的呼吸释放 ,死亡的浮 游植物一部分沉降到水底构成水底碎屑 ,另一 部分成为水体颗粒物的一部分 ;浮游动物摄食 浮游植物同化为自身生物量 ,通过死亡和排粪 也成为水体颗粒物的一部分 ,通过排泄形成溶 解有机物 ;水体有机物和水底碎屑 ,通过矿化过
dNut rient dt
= 水平对流 (ADV E)
+
垂直扩散
+
浮
由各海区营养盐年循环可见 (图 1) ,无机 氮和活性磷酸盐都经历了春夏的减少和秋冬的 补充 ,但磷酸盐的再生和补充非常弱 ,年底并没
游植物摄食 ( U P TA) + 浮游植物代谢 ( REL E) 有恢复到年初水平 ,磷酸盐的再生弱是该模式
5’的水平网格上 ,垂直分为 10 层 ,其层厚分别 浓度很快增加. 营养盐的消耗期从 4 月到 9 月 ,
为 3m ×6 ,5m ×2 ,10m 和 27m ,较细的上层划 莱州湾由于黄河的输入 ,氮的消耗期从 4 月到 8
分使模式可以分辨季节跃层的变化. 由分层平 月. 9 月到来年的 3 月为积累期.
edu. cn ; 21 青岛海洋大学物理海洋实验室) 摘要 :近年来无机氮与活性磷酸盐已成为渤海主要的污染物质. 为了解氮 、磷营养盐的循环规律 ,建立了一个生 物 、物理耦合的三维生态模型 ,模拟了渤海氮磷营养盐循环 ,估算了它们的收支情况. 渤海营养盐浓度从春季到夏 季下降 ,秋季到冬季上升 ,4～9 月为消耗期 ,10～3 月为补充期. 磷酸盐冬季最高值位于渤海湾 ,辽东湾西北部全 年都维持了比较高的浓度 ;无机氮的高值区始终位于莱州湾黄河口附近. 光合作用和呼吸作用是营养盐最大的源 和汇 ,碎屑的矿化可以补充光合作用消耗的营养盐的 30 %. 河流输入每年可以补充 P 0155 ×103t 和 N 5217 × 103t . 关键词 :渤海 ;生态模型 ;年循环 ;营养盐收支 中图分类号 : P73112 文献标识码 :A 文章编号 :025023301 (2002岸台站云量等每 30min 计算一 > 7mmol ·m - 3 ) , 5mmol ·m - 3 等 值 线 北 推 到
次. 生态模型的时间步长为 900s.
3815°N ,中央海区大部分为 3mmol ·m - 3 (中部
2 结果与讨论
平均含量为 312mmol ·m - 3) ,整个海区营养盐
为 6 个初始箱 ,根据 1982205～1983205 调查资 首先表现为氮限制 ,9 月份后 ,随着 P 的大量消
料 ,给出各箱浮游植物生物量 、磷酸盐浓度 、无 耗和黄河补充了大量的无机 N ,呈现 P 限制. 辽
机氮浓度初始值[9 ,10 ] ,给定 1982 年 12 个月各 东湾和渤海中部情况和渤海湾基本相同.
+ 浮游动物排泄 ( EXCR) + 水体再生 ( REMW) 固有的缺陷[8 ] . 无机氮的浓度除渤海湾外基本
+ 水底再生 ( REMD) + 河流输入 ( R IVR) (1) 恢复到年初水平 ,很大程度上是由于黄河的补
生态模式与物理输运模式均离散于 5’× 充 ,其中莱州湾和中央海区受影响最大 ,8 月后
第 23 卷第 1 期 2002 年 1 月
环 境 科 学 ENV IRONM EN TAL SCIENCE
Vol. 23 ,No. 1 Jan. ,2002
渤海氮磷营养盐的循环和收支
赵亮1 ,魏皓1 ,2 ,冯士 1 ,2 (11 青岛海洋大学物理海洋研究所 ,青岛 266003 , E2mail : zhaol99 @mail. ouqd.
2. 53 2. 70 0. 94 0. 91
2. 45 2. 02 0. 97 0. 91
2. 18 1. 92 1. 17 1. 04
4. 23 3. 94 0. 68 0. 73
1. 94 3. 21 1. 00 1. 02
程使水体营养盐得到补充 ,未及矿化的水体颗 粒物也沉到水底成为水底碎屑.
1期
环 境 科 学
79
不同 ,因而在 1998 年 Moll 建立的磷循环模型
模拟的渤海及 4 个区域年平均营养盐浓度
( ECOHAM1) 的基础上[8 ] ,笔者加入了一个简 与 1982 年～ 1983 年观测[1 ] 基本吻合 ,仅中央
单的氮循环模型. 模 型 包 含 浮 游 植 物 生 物 量 海区无机氮浓度偏大 (表 1) . 莱州湾无机氮偏
根据 1998 年中德渤海生态系统综合调查 , 渤海不同区域的氮磷比各不相同 3 . 近岸区域和 黄河口附近氮磷比大于 16 ( Redfield 数) ,其他 区域氮磷比则小于 16. 不同区域氮磷限制关系
基金 项 目 : 国 家 自 然 科 学 基 金 资 助 项 目 ( 497901001 , 49576298)
211 渤海氮磷营养盐浓度的年循环
都比较高. 到 5 月由于浮游植物的生长 ,营养盐
80
环 境 科 学
23 卷
浓度下降 ,近岸地区下降很快 ,渤海中部变化比 较平稳 ,下降比较慢. 中部靠近莱州湾比较高 , 主要是水平输运的影响 ,根据计算结果 ,4 月莱 州湾对流是向外输运的. 8 月随着浮游植物的 消耗利用 ,营养盐含量进一步降低 ,达到了一年 的最低点 ,渤海中部仅为 1mmol ·m - 3 左右 ,由
均的三维斜压模式 HAMSOM ,在 1982 年每天
通过计算结果可看出 ,光和营养盐限制在
4 次的气象条件和开边界 5 个分潮强迫下 ,以 1982 年的变化规律 ,冬季由于光照不足 ,呈现
360s 时间步长计算瞬时流动 ,进行天平均获取 光限制 ,随着光照增强 ,营养盐限制变强 ,在渤
生态模型中的对流与湍流扩散数据. 将渤海分 海湾表现为 N 限制. 而在莱州湾 ,营养盐限制
Annual Cycle and Budgets of Nutrients in the Boha i Sea
Zhao Liang1 , Wei Hao1 ,2 , Feng Shizuo1 ,2 (1. Institute of Physical Oceanography , Ocean University of Qingdao ,
渤海地处温带 ,平均水深 18m ,面积约 717 ×104km2 ,是我国最大的内海 ,近年来渤海营养 盐结构发生了很大变化. 无机氮含量增加 ,而无 机磷含量却降低了[1] ,营养盐比例的改变引起 浮游植物群落结构的变化. 渤海初级生产力下 降[2 ] ,但是局部海域富营养化加重 ,有害藻华频 发. 了解氮 、磷营养盐的循环规律 ,认识生物过 程与物理过程对海域营养盐收支的贡献 ,对于 环境治理有重要的意义.
对于营养盐循环与收支 ,可以从观测数据 出发分析研究[3 ,4 ] ,也可用模型研究[5 ,6 ] . 然而 以生态 模 型 研 究 营 养 盐 循 环 收 支 可 以 更 加 全 面 ,因为模型中不仅包含了各种通量 ,而且考虑 了各种过程的相互作用和时空变化. 本文建立
一个基于氮 、磷循环与物理模型 ( HAMSOM) [7 ] 耦合的三维生态动力学模型 ,用于考察渤海无 机氮 、活性磷酸盐的年循环规律 ,估算渤海营养 盐的收支和季节变化. 1 模式简介
箱的浮游动物生物量 、透明度和水温作为强迫 , 212 营养盐分布的变化
再将箱内值插值到网格上. 模式中仅考虑黄河
模拟的营养盐水平分布与观测符合较好.
的输入 ,根据 1982 年每天的径流量和平均营养 氮的分布见图 2a ,2 月莱州湾 、渤海湾西岸和辽
盐浓度[11 ]计算黄河对营养盐的输入. 太阳辐射 东湾北岸氮含量比较高 ,其中莱州湾最高 (平均
( A ) 、磷酸盐浓度 ( PHO) 、无机氮浓度 (D IN) 和 高而无机磷偏低 ,主要是由于黄河的影响 ,黄河
沉积物中的碎屑浓度 ( D) 4 个生态变量 ,物理场 输入大量的无机氮 ,一方面使得无机氮的浓度
(余流场和湍粘性系数) 、海水透明度 、水温 、浮 升高 ,另一方面氮的大量输入使得磷被大量地
表 1 观测与模拟的年平均营养盐浓度的比较/ mmol·m - 3 Table 1 Annual mean nutrient concentrations (observed and simulated)
营养盐 渤海 辽东湾 渤海湾 莱州湾 中央海区
无机氮 ( D IN) 无机磷 ( PHO)
观测 模拟 观测 模拟
于黄河的输入 (1982208 流量占全年的 1/ 3) ,河 口区无机氮浓度 > 7mmol·m - 3 . 随着矿化过程 的进行 、河流输入和层化的消失 ,10 月营养盐 回升 ,莱州湾西岸浓度 > 5mmol·m - 3 ,渤海中部 相比最低 ,但也为 115～215mmol·m - 3 . P的分布见图2 b ,2月莱州湾 、渤海湾北 、
作者简介 :赵 亮 (1975～) ,男 ,博士研究生 ,主要从事生态系 统动力学模型研究.
收稿日期 :2001201220 ;修订日期 :2001203206 3 魏皓 , Hainbucher D. 渤海生态系统综合调查 1998 年 秋季航次报告. 青岛海洋大学 ,青岛 ,1998 ,54.
Qingdao 266003 , China E2mail :zhao199 @mail. ouqd. edu. cn ; 2. Physical Oceanography Lab)
Abstract :High concentrations of dissolved inorganic nitrogen and phosphate contributed much to t he environmental problems in t he Bohai Sea in t he last decade. It is important to understand t he cycle and t he budget of nutrients for t he environmental management . A t hree2dimensional ecosystem model , coupled wit h a physical transport model , was adopt2 ed in t his study. The simulation of t he year 1982 was validated by data in 1982/ 1983. There were depletion from spring to summer and elevation from autumn to winter for nutrients. The higher concentration of phosphate was found at t he Bohai Bay and t he concentration of phosphate maintained higher level in t he whole year. The higher concentration of dissolved inorganic nitrogen located near t he Huanghe Estuary. Production and respiration were t he most important sink and source of nutrients. The remineralization of t he detritus pool can compensate 30 percent of t he consumption of nutri2 ent by t he production process. The inputs of phosphates and nitrogen from river were P 0155 ×103t and N 5217 ×103t . Keywords :Bohai Sea ; ecosystem model ; annual cycle ; nutrient budget