渤海和北黃海溶解氧與營(yíng)養(yǎng)鹽年際變化特征

李伯志，趙 亮，魏詩(shī)晏

(天津科技大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院，天津 300457)

溶解氧作為海水水質(zhì)指標(biāo)之一，在海洋生態(tài)系統(tǒng)中扮演重要角色.海洋中生物生產(chǎn)和有機(jī)質(zhì)分解都會(huì)影響海水中溶解氧含量，而溶解氧含量變化反過來又會(huì)影響海洋生物.海水中營(yíng)養(yǎng)鹽水平影響浮游植物初級(jí)生產(chǎn)水平，是浮游植物物質(zhì)吸收和能量代謝的重要來源，也是量化海水富營(yíng)養(yǎng)化的重要指標(biāo)之一.

渤海和北黃海作為高生產(chǎn)力海區(qū)，其溶解氧與營(yíng)養(yǎng)鹽時(shí)空變化特征備受關(guān)注.崔毅等[1-2]分析1959—1992 年的現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)，指出渤海溶解氧年際差異不大，基本穩(wěn)定維持在6.0 mL/L 左右.俎婷婷等[3]根據(jù)1979—1999 年間渤海中部斷面溶解氧和營(yíng)養(yǎng)鹽調(diào)查資料，指出這21 年間渤海夏季和冬季溶解氧質(zhì)量濃度均呈現(xiàn)緩慢降低的趨勢(shì)，夏季磷酸鹽和硅酸鹽濃度存在下降的趨勢(shì)，而冬季則沒有明顯升高或降低趨勢(shì).王麗莎等[4]分析夏季黃渤海生源要素平面分布特征，指出營(yíng)養(yǎng)鹽呈現(xiàn)近岸高、外海低的特征，營(yíng)養(yǎng)鹽受到河口徑流量影響.近些年來，學(xué)者們研究了海水營(yíng)養(yǎng)鹽的結(jié)構(gòu)，指出渤海營(yíng)養(yǎng)鹽朝著磷酸鹽和硅酸鹽相對(duì)缺乏的趨勢(shì)演變[5-8].總體而言，對(duì)于渤海營(yíng)養(yǎng)鹽和溶解氧的研究，以季節(jié)變化和平面分布特征研究為主，長(zhǎng)時(shí)間時(shí)空變化特征分析較少.

對(duì)黃海的溶解氧和營(yíng)養(yǎng)鹽的研究則主要集中在南黃海，如36°N 斷面.Lin 等[9]分析南黃海溶解氧的變化特征，指出在1976—2000 年間溶解氧、磷酸鹽和硅酸鹽呈現(xiàn)降低趨勢(shì).高磊等[10]也指出，在20 世紀(jì)50—90 年代期間，南黃海磷酸鹽和硅酸鹽均存在降低的趨勢(shì).Li 等[11]和Wei 等[12]發(fā)現(xiàn)在20 世紀(jì)90年代中期之前，磷酸鹽和硅酸鹽濃度存在降低趨勢(shì)，此后逐漸升高.劉春利等[13]通過分析黃海表層溶解氧時(shí)空分布，指出表層溶解氧與溫度、營(yíng)養(yǎng)鹽濃度存在負(fù)相關(guān)關(guān)系.還有學(xué)者通過分析特定季節(jié)的觀測(cè)數(shù)據(jù)來討論營(yíng)養(yǎng)鹽和溶解氧的空間分布特征[14-17]，但是對(duì)北黃海溶解氧與營(yíng)養(yǎng)鹽年際變化特征的研究較少.

本文基于收集的1975—1999 年間渤海和北黃海溶解氧、磷酸鹽和硅酸鹽現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)，分析不同層次溶解氧和營(yíng)養(yǎng)鹽(下文中營(yíng)養(yǎng)鹽是指磷酸鹽和硅酸鹽，不包括硝酸鹽)分布特征和變化規(guī)律，重點(diǎn)關(guān)注其年際變化，旨在了解該海域營(yíng)養(yǎng)狀況和浮游植物的群落結(jié)構(gòu)變化，為當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持.

1 數(shù)據(jù)來源及處理方法

1.1 研究海域的站點(diǎn)分布

本 文 研 究 海 域 范 圍 為 37.0°N ～41.0°N，117.0°E～124.5°E，包括整個(gè)渤海和北黃海海域(圖1).數(shù)據(jù)來自國(guó)家海洋局北海分局的常規(guī)斷面觀測(cè)，包括溫度(T)、鹽度(S)、溶解氧(DO)、磷酸鹽(PO4-P)和硅酸鹽(SiO3-Si)濃度，觀測(cè)時(shí)間為1975—1999年，圖1 給出各個(gè)站點(diǎn)觀測(cè)總次數(shù)分布，各個(gè)站點(diǎn)觀測(cè)總次數(shù)在10～275 次，其中渤海有3 個(gè)站點(diǎn)觀測(cè)次數(shù)超過150 次，其余多數(shù)站點(diǎn)觀測(cè)次數(shù)在50～100次.北黃海有4 個(gè)站點(diǎn)觀測(cè)次數(shù)超過200 次，其余站點(diǎn)觀測(cè)次數(shù)在100～150 次.在渤海和北黃海各選取觀測(cè)次數(shù)較多的3 個(gè)站點(diǎn)(圖1 黑色圓圈所示)，作為渤海和北黃海的代表.代表站點(diǎn)的觀測(cè)數(shù)據(jù)包括其周邊0.25°范圍內(nèi)全部數(shù)據(jù)，其觀測(cè)次數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1.根據(jù)研究海域氣候特征，選取數(shù)據(jù)相對(duì)較多的8 月和2 月分別代表夏季和冬季，用以分析夏、冬季溶解氧和營(yíng)養(yǎng)鹽的變化特征.

圖1 觀測(cè)站點(diǎn)及各站點(diǎn)觀測(cè)次數(shù)分布Fig.1 Distribution of observation points

表1 代表站點(diǎn)觀測(cè)年份和次數(shù)Tab.1 The number and years at the observation points

1.2 數(shù)據(jù)處理

實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)間跨度較大，數(shù)據(jù)質(zhì)量和格式存在差異，故在數(shù)據(jù)分析前，參考WOA(World Ocean Atlas)采用的質(zhì)量控制方法對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理[18]：

(1)剔除無效的站點(diǎn).以ETOPO5(https：//www.ngdc.noaa.gov/mgg/global/etopo5.html)地形資料為參考，剔除超過研究海域范圍和觀測(cè)位置明顯有誤的站點(diǎn)數(shù)據(jù).

(2)溶解氧及營(yíng)養(yǎng)鹽數(shù)據(jù)異常處理.依據(jù)前人研究結(jié)果[19-21]，預(yù)設(shè)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的可信范圍，這里設(shè)置溶解氧濃度范圍為0～15.0 mL/L、磷酸鹽濃度范圍為0～1.5μmol/L、硅酸鹽濃度范圍為0～40.0μmol/L，研究海域內(nèi)超出設(shè)定范圍的數(shù)據(jù)視為異常數(shù)據(jù)，予以剔除.

(3)數(shù)據(jù)插值.將預(yù)處理數(shù)據(jù)插值到標(biāo)準(zhǔn)層，即2 m、5 m、10 m、30 m 和底層.由于文章篇幅有限，本文主要討論表層(2 m)和底層.

(4)在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行年際變化分析時(shí)，首先計(jì)算其標(biāo)準(zhǔn)差，若實(shí)測(cè)數(shù)值與年平均值的差超過3 倍標(biāo)準(zhǔn)差，則視為異常數(shù)據(jù)，予以剔除.

在整個(gè)研究期(1975—1999 年)，利用月平均數(shù)據(jù)分析溶解氧和營(yíng)養(yǎng)鹽年際變化特征時(shí)，采用最小二乘法[22-23]進(jìn)行線性趨勢(shì)分析.為分析溶解氧和營(yíng)養(yǎng)鹽空間分布的年代間差異，將研究期劃分為3 個(gè)時(shí)間段：以1975—1979 年平均為20 世紀(jì)70 年代，站點(diǎn)總數(shù)為59 個(gè)；1980—1989 年平均為20 世紀(jì)80 年代，站點(diǎn)總數(shù)為64 個(gè)；1990—1999 年平均為20 世紀(jì)90 年代，站點(diǎn)總數(shù)為25 個(gè).每個(gè)站點(diǎn)都包括周邊0.25°范圍內(nèi)的全部數(shù)據(jù).

2 分析與討論

2.1 溶解氧和溫度的年際變化

渤海和北黃海夏季和冬季溶解氧濃度和溫度年際變化分別如圖2、圖3 所示，圖中直線代表相應(yīng)顏色的站點(diǎn)數(shù)據(jù)線性擬合曲線，紅線代表海域內(nèi)3 個(gè)站點(diǎn)的平均值的擬合結(jié)果.

圖2 渤海和北黃海夏季溶解氧濃度和溫度年際變化Fig.2 Inter-annual variations of DO and temperature in summer in the Bohai Sea(BS)and the North Yellow Sea(NYS)

1975—1999 年這25 年來，研究海域在冬季垂向混合均勻，表層和底層溫鹽變化一致，渤海和北黃海溫度的均值分別為 0.40 ℃和 3.13 ℃；鹽度分別是31.20 和31.99.夏季，渤海和北黃海的海水溫度存在垂向差異，明顯高于冬季.渤海的表層和底層變化范圍分別為20.10～27.87 ℃、12.49～27.03 ℃，表層和底層鹽度的變化范圍為22.13～32.49；北黃海的表層和底層變化范圍是18.35～27.79 ℃、4.44～24.17 ℃，表層和底層鹽度的變化范圍為19.85～33.09.1975—1999 年間，夏季渤海表層和底層的溶解氧濃度變化不大，除1988 年外，整體在4.50～5.50 mL/L 范圍內(nèi)波動(dòng)性降低；夏季北黃海表層溶解氧濃度略有降低，而底層則呈現(xiàn)顯著降低的趨勢(shì)，3 個(gè)站位平均濃度從1976 年的6.40 mL/L 下降到1999 年的5.54 mL/L，北黃海整體下降率為0.037 mL/(L·a).相比于夏季，渤海和北黃海冬季表、底層的溶解氧濃度均顯著降低.渤海和北黃海的表層溶解氧下降率分別為0.032 mL/(L·a)和0.025 mL/(L·a)，由于冬季海水混合作用較強(qiáng)，底層與表層的溶解氧濃度幾乎相同，其年際變化趨勢(shì)也基本一致.俎婷婷等[3]分析1979—1999 年間渤海溶解氧的長(zhǎng)期變化，指出無論冬、夏季，溶解氧濃度總體都呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，這與本文的結(jié)果基本一致.

圖3 渤海與北黃海冬季溶解氧濃度和溫度年際變化Fig.3 Inter-annual variations of DO and temperature in winter in BS and NYS

北黃海夏季底層溫度、冬季表層和底層溫度都表現(xiàn)為增加趨勢(shì)(圖2(h)，圖3(f)、(h))，渤海冬季表層和底層溫度也表現(xiàn)出明顯增加趨勢(shì)(圖3(e)、(g)).氣體在海水中溶解度受溫度影響顯著，結(jié)合溶解氧和海水溫度變化曲線，可以看到溶解氧和溫度存在負(fù)相關(guān)關(guān)系(表2).除渤海夏季溶解氧與溫度的相關(guān)性較低外，渤海冬季溶解氧和北黃海全年溶解氧與海水溫度相關(guān)性較高，絕對(duì)值均超過0.60，說明溫度是影響渤海和黃海溶解氧濃度的重要因素.對(duì)比不同季節(jié)溫度與溶解氧的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)在研究海域冬季相關(guān)性比夏季的更高，表明冬季海水溫度對(duì)溶解氧濃度的影響要強(qiáng)于夏季海水溫度對(duì)溶解氧濃度的影響，原因是冬季浮游植物大量減少，海水溫度成為影響溶解氧濃度的主要因素[24].當(dāng)然，溫度并非是影響海水中溶解氧濃度的唯一因素，比如在遼東灣南部(站點(diǎn)3)，夏季底層溫度明顯比渤海其他站位低，但其溶解氧濃度與渤海其他海區(qū)相當(dāng).浮游植物的光合作用、有機(jī)質(zhì)的分解、氨氮硝化作用和底泥耗氧同樣影響水體中溶解氧濃度[25-27].夏季較高的生產(chǎn)力為底層帶來豐富的有機(jī)物，增加溶解氧的消耗，同時(shí)低氧區(qū)表層水體溫度較高，形成高溫水團(tuán)，造成較強(qiáng)的水體溫度層結(jié)[28]，層化限制了表層富氧水向下補(bǔ)充，造成渤海夏季底層溶解氧低，也是底層溶解氧與溫度相關(guān)性差的原因之一.

總之，造成溶解氧濃度的降低的原因：一方面是海水溫度的升高[29-31]，另一方面是浮游植物數(shù)量的降低和浮游動(dòng)物數(shù)量的增加[32].

表2 溶解氧與海水溫度的相關(guān)系數(shù)Tab.2 Correlation coefficient between DO and temperature

2.2 營(yíng)養(yǎng)鹽的年際變化

渤海和北黃海夏季和冬季磷酸鹽和硅酸鹽濃度年際變化分別如圖4、圖5 所示，圖中直線代表相應(yīng)顏色的站點(diǎn)數(shù)據(jù)線性擬合曲線，紅線代表海域內(nèi)3 個(gè)站點(diǎn)的平均值的擬合結(jié)果.

圖4 渤海和北黃海夏季磷酸鹽和硅酸鹽濃度年際變化Fig.4 Inter-annual variations of PO4-P and SiO3-Si concentration in summer in BS and NYS

在20 世紀(jì)70—80 年代中期，夏季渤海的磷酸鹽濃度出現(xiàn)波動(dòng)性降低，表層和底層濃度分別降至0.1μmol/L 和0.2μmol/L 以下，硅酸鹽同樣表現(xiàn)為波動(dòng)性降低，在20 世紀(jì)80 年代中期降低到接近零水平.此后，直到20 世紀(jì)90 年代末，渤海的磷酸鹽和硅 酸 鹽 濃 度 分 別 在 0.2 ～0.4μmol/L、8.0 ～12.0μmol/L 的范圍內(nèi)波動(dòng)(圖 5(a)、(c)、(e)、(g)).在1975—1999 年間，線性擬合結(jié)果顯示：渤海硅酸鹽表現(xiàn)為一致的降低趨勢(shì)，較磷酸鹽的變化趨勢(shì)明顯，兩者表層的降低率分別為 0.410、0.006μmol/(L·a).然而，遼東灣南部(站點(diǎn)3)底層磷酸鹽濃度卻呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，尤其在20 世紀(jì)90 年代，磷酸鹽濃度達(dá)到0.65μmol/L(圖4(c))，這與該站點(diǎn)處于渤海中部洼地有關(guān)，石強(qiáng)[33]指出“凹”地形有利于濃度較高的磷酸鹽水體儲(chǔ)存.在北黃海，夏季表層和底層的磷酸鹽呈現(xiàn)不同變化特征：在這25 年間，表層磷酸鹽濃度在0.2～0.3μmol/L 范圍內(nèi)波動(dòng)，整體穩(wěn)定，但底層卻表現(xiàn)為升高的趨勢(shì)，尤其在遼東半島南部(站點(diǎn)4)和北黃海中部海域(站點(diǎn)5)，其磷酸鹽濃度在 20 世紀(jì) 90 年代較高，平均濃度超過0.6μmol/L(圖4(d)).北黃海硅酸鹽濃度整體表現(xiàn)為弱的降低趨勢(shì)，特別在20 世紀(jì)80 年代中期有顯著降低，降到這25 年來的最低水平，低于2.0μmol/L；20世紀(jì)90 年代后，略有增加，硅酸鹽濃度在2.0～8.0μmol/L 內(nèi)波動(dòng).

圖5 渤海和北黃海冬季磷酸鹽和硅酸鹽濃度年際變化Fig.5 Inter-annual variations of PO4-P and SiO3-Si concentration in winter in BS and NYS

冬季，在20 世紀(jì)70—80 年代渤海磷酸鹽濃度呈現(xiàn)波動(dòng)性下降，在20 世紀(jì)80 年代中期(1987 年)下降到最低水平，表層的下降率為0.029μmol/(L·a)；而在20 世紀(jì)80 年代中期以后，磷酸鹽濃度出現(xiàn)波動(dòng)性上升，到20 世紀(jì)90 年代末升高到0.7μmol/L，表層濃度升高率0.054μmol/(L·a)，而硅酸鹽濃度表現(xiàn)為弱的減小趨勢(shì)，年際間波動(dòng)較大(圖5(e)、(g)).冬季北黃海磷酸鹽濃度表現(xiàn)為波動(dòng)性變化，整體相對(duì)穩(wěn)定，沒有明顯變化趨勢(shì)(圖5(b)、(d))；但硅酸鹽卻呈現(xiàn)出明顯降低趨勢(shì)，特別是在20 世紀(jì)80 年代中期(1984—1987 年)，研究海域內(nèi)硅酸鹽濃度顯著降低.在20 世紀(jì)80 年代中期以后，硅酸鹽濃度年際變化幅度明顯，在20 世紀(jì)90 年代，海域內(nèi)營(yíng)養(yǎng)鹽雖然存在波動(dòng)，但整體濃度比20 世紀(jì)70 年代的低(圖5(f)、(h)).造成研究海域營(yíng)養(yǎng)鹽濃度年際變化的原因錯(cuò)綜復(fù)雜，沿岸入海徑流變化、浮游生物群落結(jié)構(gòu)變化、人類活動(dòng)等均可能對(duì)研究海域營(yíng)養(yǎng)鹽變化產(chǎn)生影響.結(jié)合所查閱資料和文獻(xiàn)，本文認(rèn)為：一方面，20世紀(jì)80 年代以來沿海經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，研究海域沿岸大型工廠、養(yǎng)殖業(yè)興起，以及大量含氮化肥隨徑流入海而造成海水中無機(jī)氮的增加，使得浮游植物對(duì)磷酸鹽和硅酸鹽的消耗增加，營(yíng)養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，N/P比值幾乎呈直線大幅上升[6,34].另一方面，馬柱國(guó)[35]和孔巖等[36]研究指出，從20 世紀(jì)80 年代開始黃河徑流量出現(xiàn)降低趨勢(shì).在20 世紀(jì)80—90 年代中國(guó)北方河流發(fā)生嚴(yán)重?cái)嗔鳎绕湓?0 世紀(jì)90 年代黃河斷流天數(shù)高達(dá)119 d(1995 年)，徑流量減少帶來的營(yíng)養(yǎng)鹽輸入降低，可以部分解釋20 世紀(jì)90 年代渤海和北黃海營(yíng)養(yǎng)鹽要比20 世紀(jì)70 年代偏低[37-38].此外，20 世紀(jì)80 年代以來，入海的硝酸鹽濃度增加直接提高了浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力，大量沉降的有機(jī)碎屑發(fā)生氧化分解反應(yīng)，造成底層溶解氧濃度的降低，這與以往研究結(jié)果[26,39]一致.

2.3 溶解氧的空間分布年代間差異

渤海和北黃海溶解氧空間分布年代間差異如圖6 所示.

圖6 渤海和北黃海溶解氧空間分布年代間差異Fig.6 Inter-decadal variations of horizontal distribution of DO in BS and NYS

從空間分布來看：25 年間夏季整個(gè)渤海表層的溶解氧濃度呈現(xiàn)輕度降低趨勢(shì)，從20 世紀(jì)70 年代5.5 mL/L 降低到20 世紀(jì)90 年代的5.0 mL/L，三大海灣間(渤海灣、萊州灣和遼東灣)沒有明顯差異；北黃海北部海域表層溶解氧濃度在20 世紀(jì)80 和90 年代相比20 世紀(jì)70 年代高，20 世紀(jì)80 年代平均濃度超過6.0 mL/L，而北黃海其他海區(qū)表層溶解氧濃度在20 世紀(jì)70—90 年代則基本維持在4.8～5.5 mL/L 范圍(圖6(a)、(e)、(i)).夏季渤海中部底層溶解氧濃度20 世紀(jì)90 年代相比20 世紀(jì)80 年代降低明顯，從5.0 mL/L 降到4.4 mL/L；20 世紀(jì)70—80 年代北黃海北部底層溶解氧低值范圍增大，在中部和南部變化不明顯，到20 世紀(jì)90 年代整體顯著降低，北黃海底層平均濃度從20 世紀(jì)80 年代的6.40 mL/L 降低到20世紀(jì)90 年代的5.54 mL/L(圖6(b)、(f)、(j)).

冬季渤海和北黃海溶解氧濃度整體表現(xiàn)為降低的趨勢(shì)，特別是20 世紀(jì)80—90 年代降低明顯，渤海南部海域(渤海灣和萊州灣)降低程度要比渤海北部海區(qū)(遼東灣)的明顯，從20 世紀(jì)70—90 年代的表層降幅分別為0.6 mL/L、0.2 mL/L，而北黃海表層的降幅為0.4 mL/L.除20 世紀(jì)80 年代渤海灣底層溶解氧出現(xiàn)高值外，研究海域內(nèi)底層與表層的溶解氧濃度變化趨勢(shì)基本一致(圖6(c)—(d)、(g)—(h)、(k)—(l)).在1975—1999 年間，研究海域中溶解氧最顯著的變化是夏季北黃海中部海域底層高值區(qū)(濃度超過6.5 mL/L)逐漸縮小，直至20 世紀(jì)90 年代完全消失.

2.4 營(yíng)養(yǎng)鹽的空間分布年代間差異

渤海和北黃海磷酸鹽空間分布年代間差異如圖7 所示.夏季渤海灣和遼東灣表層的磷酸鹽濃度在20 世紀(jì) 70—80 年代降低較為明顯，降幅約為0.2μmol/L，在20 世紀(jì)80—90 年代濃度基本維持穩(wěn)定，而渤海其他海區(qū)磷酸鹽濃度在這25 年間相對(duì)穩(wěn)定，維持在0.2μmol/L 左右；夏季北黃海表層的磷酸鹽濃度較低，20 世紀(jì)70—90 年代都保持在0.2～0.3μmol/L(圖7(a)、(e)、(i)).對(duì)于底層，夏季渤海灣底層的磷酸鹽濃度顯著下降，從20 世紀(jì)70 年代的0.6μmol/L 降低到20 世紀(jì)90 年代的0.2μmol/L 左右，且在20 世紀(jì)70—80 年代的降低最明顯；而渤海中部磷酸鹽濃度基本不變，維持在0.2～0.4μmol/L范圍內(nèi)；在北黃海中部、南部海區(qū)夏季底層的磷酸鹽濃度呈現(xiàn)升高趨勢(shì)，從20 世紀(jì)70 年代的0.5μmol/L逐漸增加到20 世紀(jì)90 年代末的0.9μmol/L，而在北黃海北部底層磷酸鹽濃度基本保持在0.3μmol/L(圖7(b)、(f)、(j)).

圖7 渤海和北黃海磷酸鹽空間分布年代間差異Fig.7 Inter-decadal variations of horizontal distribution of PO4-P in BS and NYS

冬季渤海磷酸鹽濃度，除萊州灣和其北側(cè)海區(qū)外，其他海區(qū)呈現(xiàn)“先降低，后升高”的趨勢(shì).在20世紀(jì)70 年代，冬季渤海表層磷酸鹽濃度整體高于0.5μmol/L，在20 世紀(jì)80 年代，降至約0.3μmol/L，而到 20 世紀(jì) 90 年代，磷酸鹽濃度普遍升至0.6μmol/L，甚至在遼東灣北部，高于1.0μmol/L(圖7(c)、(g)、(k)).渤海底層變化情況與表層基本一致.冬季北黃海的北部海域(123.5°E，39.0°N)磷酸鹽濃度從20 世紀(jì)70 年代中期的1.0μmol/L 降低到20世紀(jì)80 年代的0.5μmol/L，而北黃海其他海域年際變化不大，基本在0.5～0.6μmol/L 的范圍內(nèi)波動(dòng)(圖7(d)、(h)、(l)).在這25 年間，夏季渤海磷酸鹽變化在20 世紀(jì)70—80 年代最顯著，而北黃海表、底層磷酸鹽的顯著變化則發(fā)生在20 世紀(jì)80—90 年代.冬季表現(xiàn)為“先降低，后升高”，遼東灣變化最顯著.

渤海和北黃海硅酸鹽空間分布年代間差異如圖8 所示.

圖8 渤海和北黃海硅酸鹽空間分布年代間差異Fig.8 Inter-decadal variations of horizontal distribution of SiO3-Si in BS and NYS

由圖8 可知：在20 世紀(jì)70 年代，夏季渤海近岸海域，硅酸鹽濃度非常高，如海河附近海域硅酸鹽濃度高達(dá)25.0μmol/L，黃河口附近海域硅酸鹽濃度高達(dá)30.0μmol/L，遼河口附近海域硅酸鹽濃度也可達(dá)到20.0μmol/L(圖8(a))；到20 世紀(jì)80 年代，萊州灣和遼東灣硅酸鹽濃度降低到12.0～15.0μmol/L，而渤海灣內(nèi)的海河口附近海域成為渤海硅酸鹽濃度最高的海區(qū)，硅酸鹽濃度為20.0μmol/L；到20 世紀(jì)90 年代，可以看到整個(gè)渤海中部硅酸鹽濃度不高，平均濃度僅為5.6μmol/L.對(duì)于北黃海來說，在20 世紀(jì)70年代夏季北部海域存在高值區(qū)，硅酸鹽濃度超過10.0μmol/L，20 世紀(jì)80 年代北黃海硅酸鹽濃度整體下降，平均濃度為4.0μmol/L，至20 世紀(jì)90 年代，進(jìn)一步降低到2.1μmol/L(圖8(a)、(e)、(i)).底層硅酸鹽濃度高于表層，但變化規(guī)律與表層基本一致.

冬季硅酸鹽表、底分布和變化基本一致，渤海灣和渤海中部海區(qū)硅酸鹽濃度在20 世紀(jì)70 年代較高，平均濃度超過20.0μmol/L，到20 世紀(jì)80 年代快速降低至10.0～12.5μmol/L，而直到20 世紀(jì)90 年代，硅酸鹽濃度依然維持在10.0μmol/L 水平(圖8(c)、(g)、(k)).在北黃海，相比20 世紀(jì)70 年代，20 世紀(jì)80 年代硅酸鹽分布相似，濃度略有降低，20 世紀(jì)90年代顯著降低.在25 年間，渤海和北黃海硅酸鹽波動(dòng)較大，表現(xiàn)出明顯的降低趨勢(shì).

3 結(jié) 語

本文利用渤海和北黃海1975—1999 年溶解氧和營(yíng)養(yǎng)鹽的歷史數(shù)據(jù)，分析溶解氧與營(yíng)養(yǎng)鹽年際變化特征和空間分布年代間差異，研究結(jié)果表明：在25 年間，渤海和北黃海溶解氧整體上呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，且冬季降低程度要比夏季明顯，冬季溶解氧受溫度影響比夏季更為顯著.海水溫度升高是造成研究海域內(nèi)溶解氧濃度降低的主要因素之一.渤海和北黃海的夏季表層磷酸鹽和硅酸鹽濃度在這25 年間逐漸降低，且在20 世紀(jì)80 年代中期(1984—1987 年)出現(xiàn)顯著性降低，幾乎降至零水平；底層磷酸鹽濃度除渤海北部和北黃海出現(xiàn)升高趨勢(shì)外，其他海域表現(xiàn)為降低趨勢(shì).冬季的營(yíng)養(yǎng)鹽在20 世紀(jì)80 年代中期出現(xiàn)最低值，表、底層變化基本一致.入海徑流量的減少是硅酸鹽濃度降低的主要原因，而沿海人類活動(dòng)加劇造成無機(jī)氮的增加.

目前，本文只是研究渤海與北黃海溶解氧與營(yíng)養(yǎng)鹽年際變化特征和規(guī)律.今后，將對(duì)溶解氧和營(yíng)養(yǎng)鹽影響機(jī)制進(jìn)行深入研究.