遼東灣海域典型營(yíng)養(yǎng)鹽指標(biāo)分布規(guī)律的統(tǒng)計(jì)與評(píng)價(jià)

楊爽+王昆+宋倫+劉桂英+宋永剛

DOI:10.3969/j.issn.1004-6755.2014.06.004

摘 要：在詳細(xì)了解遼東灣海域自然地理和水動(dòng)力分布狀況的基礎(chǔ)上，對(duì)實(shí)際采樣測(cè)站的營(yíng)養(yǎng)鹽檢測(cè)資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析了遼東灣海域的水體環(huán)境質(zhì)量狀況，并利用單因子標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)法評(píng)價(jià)了遼東灣海域的污染現(xiàn)狀。通過(guò)利用各監(jiān)測(cè)站位的銨鹽、硝酸鹽及亞硝酸鹽(無(wú)機(jī)氮)和磷酸鹽的采樣檢測(cè)結(jié)果值，給出各典型營(yíng)養(yǎng)鹽指標(biāo)的濃度分布趨勢(shì)圖，可見(jiàn)，遼東灣海域海水中無(wú)機(jī)氮和活性磷酸鹽分布有明顯的季節(jié)性，各個(gè)季節(jié)表現(xiàn)出不同的特點(diǎn)；而且遼東灣海域的無(wú)機(jī)氮超標(biāo)四季均比較明顯，活性磷酸鹽污染除冬季較重外，其他季節(jié)較輕。

關(guān)鍵詞：遼東灣；自然地理；水動(dòng)力分布；無(wú)機(jī)氮；活性磷酸鹽

1 遼東灣的自然地理狀況

遼東灣[1-2]是渤海三大海灣之一，也是中國(guó)緯度最高的海灣，位于渤海東北部遼東半島西側(cè)，具體位置是介于38°44′－40°58′N， 119°19′－122°20′E之間的一個(gè)典型半封閉型海灣。遼東灣沿岸主要有遼河、雙臺(tái)子河、大凌河、小凌河、六股河和復(fù)州河等河流注入。沿灣主要有大連、營(yíng)口、盤錦、錦州、葫蘆島五個(gè)城市（見(jiàn)圖1），海灣流域面積大約為27萬(wàn)km2，它的東側(cè)為千山山地，西側(cè)為燕山山地。遼東灣海域?qū)偃姝h(huán)陸、一面鄰海的海灣，系大陸邊緣被海水淹沒(méi)的水下自然延伸部分，整個(gè)遼東灣的平均水深只有22 m。遼東灣海底地形平坦，向渤海中部?jī)A緩，東側(cè)較西側(cè)略深，平均坡度在1/2 000～1/2 500。在其東西兩側(cè)的熊岳和六股河一帶，有條狀的潮流沙脊及沖刷槽頻繁起伏，等深線分布迂回曲折。

圖1 遼東灣海域分布狀況示意圖

2 遼東灣水動(dòng)力分布狀況

依據(jù)遼東灣監(jiān)測(cè)站的實(shí)測(cè)潮位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可見(jiàn)，遼東灣的潮汐屬規(guī)則半日潮型，最高高潮位為4.07 m，最低低潮位為-0.13 m，平均潮差1.38 m，最大潮差2.93 m。其中，驗(yàn)潮水尺零點(diǎn)在黃海平均海平面下1.898 m。

以遼東灣17號(hào)站位[3] (121°26′58.99″E；40°27′11.99″N)的連續(xù)25 h海流監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，可知遼東灣大部分海域?qū)儆谡?guī)淺海半日潮流區(qū)，潮流沿該灣東、西兩側(cè)岸線主要呈往復(fù)性運(yùn)動(dòng)形式，即漲潮流流向?yàn)硟?nèi)，落潮流流向?yàn)惩?。長(zhǎng)興島和遼河口水域?qū)崪y(cè)最大漲、落潮流流速可達(dá)15節(jié)左右。多數(shù)測(cè)站平均落潮流流速和歷時(shí)大于平均漲潮流速和歷時(shí)。底層普遍較表層先轉(zhuǎn)流，最大流速發(fā)生時(shí)間亦是底層較表層提前。

遼東灣春、夏季余流，均以長(zhǎng)興島和遼河口表層余流流速較大，尤其淺水區(qū)，由于水深變淺，海底摩擦和海岸限制，底層流速較表層倍減。另外淺水區(qū)余流受季風(fēng)影響較為明顯，河口區(qū)余流夏季較春季受徑流影響明顯。春季，遼東灣水域的余流，大致按順時(shí)針?lè)较蛄鲃?dòng)，主要與黃海暖流余脈趨向該灣的分支影響及其風(fēng)、地形效應(yīng)有關(guān)，但其余流值基本在幾厘米到十幾厘米每秒之間，因此在遼東灣其周期性潮流場(chǎng)分布即可代表流場(chǎng)（見(jiàn)圖2和圖3），其潮流場(chǎng)分布是水體交換的主要源動(dòng)力，也是決定濃度場(chǎng)分布的水質(zhì)模型計(jì)算的主要驅(qū)動(dòng)力。

3 營(yíng)養(yǎng)鹽分布狀況統(tǒng)計(jì)

營(yíng)養(yǎng)鹽是海洋生物生命的主要物質(zhì)基礎(chǔ)，其含量高低和分布變化極大地影響著海洋生態(tài)環(huán)境。海洋中的營(yíng)養(yǎng)元素主要包括C、N、P、Si等，它們與生物的生長(zhǎng)、繁殖密切相關(guān)，是浮游植物生長(zhǎng)不可或缺的化學(xué)成分，調(diào)節(jié)著整個(gè)生態(tài)系的平衡。海水中的營(yíng)養(yǎng)鹽還可以由河流帶入或降雨帶入而得到補(bǔ)充，因此它們?cè)诤Ｋ械暮亢头植紶顩r受到陸地徑流、生物生長(zhǎng)、水體水平和垂直對(duì)流以及有機(jī)質(zhì)分解等諸多因素的影響，有明顯的區(qū)域性和季節(jié)性。本章將主要依據(jù)一年4個(gè)航次的調(diào)查數(shù)據(jù)，結(jié)合上述的水動(dòng)力場(chǎng)為背景，對(duì)遼寧省海域海水中無(wú)機(jī)氮和磷酸鹽[4-7]的分布狀況以及變化趨勢(shì)進(jìn)行系統(tǒng)，其各個(gè)季節(jié)的各不同指標(biāo)的濃度分布見(jiàn)圖4-圖7。

圖2 小潮時(shí)刻流場(chǎng)分布

圖3 大潮時(shí)刻流場(chǎng)分布

4 遼東灣海域營(yíng)養(yǎng)鹽水平分析與評(píng)價(jià)

本文采用單因子標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)法評(píng)價(jià)遼東灣海域的營(yíng)養(yǎng)鹽水平及環(huán)境現(xiàn)狀。

Pi=CiCsi

式中：Pi —某環(huán)境因子的污染指數(shù)；Ci —某環(huán)境因子的實(shí)測(cè)濃度；Csi—某環(huán)境因子的標(biāo)準(zhǔn)濃度值。

本次調(diào)查表層海水站位多而全，最具代表性，因此僅對(duì)表層海水進(jìn)行評(píng)價(jià)，單項(xiàng)要素評(píng)價(jià)是根據(jù)調(diào)查站位海水中諸化學(xué)要素含量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)按二類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類。凡是單因子污染指數(shù)≤1者，認(rèn)為該站水體沒(méi)有遭受該因子的污染，為清潔水質(zhì)類型，＞1者為水體遭受污染，數(shù)值越大污染越重，為污染水質(zhì)類型。則根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)資料，可得如下評(píng)價(jià)結(jié)論：

4.1 無(wú)機(jī)氮

遼東灣近岸表層海水的無(wú)機(jī)氮平均污染指數(shù)為1.08，污染指數(shù)變化范圍在0.01～5.07之間，成為遼寧省近岸海域無(wú)機(jī)氮的主要污染區(qū)域，春季表層海水無(wú)機(jī)氮站位超標(biāo)率達(dá)到了47.5%，夏季遼東灣海域的污染狀況明顯輕于春季，表層無(wú)機(jī)氮站位超標(biāo)率最高，僅為8.8%；秋季和冬季的無(wú)機(jī)氮超標(biāo)現(xiàn)象也十分明顯，秋季表層無(wú)機(jī)氮的站位超標(biāo)率達(dá)到了42.9%，冬季表層無(wú)機(jī)氮的站位超標(biāo)率達(dá)到了61.11%，除夏季外，遼東灣東北部大部分海域均成為遼寧省近岸海域水質(zhì)無(wú)機(jī)氮超標(biāo)站位的主要集中地，無(wú)機(jī)氮超標(biāo)現(xiàn)象十分明顯。

圖4 春(上左)、夏(上右)、秋(下左)、冬(下右)季銨鹽濃度分布趨勢(shì)圖

圖5 春(上左)、夏(上右)、秋(下左)、冬(下右)季硝酸鹽濃度分布趨勢(shì)圖

圖6 春(上左)、夏(上右)、秋(下左)、冬(下右)季亞硝酸鹽濃度分布趨勢(shì)圖

圖7 春(上左)、夏(上右)、秋(下左)、冬(下右)季磷酸鹽濃度分布趨勢(shì)圖

4.2 活性磷酸鹽

遼東灣海域海水中活性磷酸鹽評(píng)價(jià)亦采用二類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（0.030 mg/L），評(píng)價(jià)結(jié)果表明：近岸表層海水的活性磷酸鹽平均污染指數(shù)為063，污染指數(shù)變化范圍在0.00～2.10之間，該域海水中活性磷酸鹽污染除冬季較重外，其他季節(jié)較輕，夏季、秋季和冬季表層海水活性磷酸鹽的站位超標(biāo)率為22.81%、21.43%和37.04%，春季、秋季的超標(biāo)站位主要是遼東灣灣北部河口區(qū)域，夏季主要集中在遼東灣灣北部河口區(qū)域，冬季遼東灣海域超標(biāo)站位分布較為分散，超標(biāo)的面積較大。5 結(jié)論

在對(duì)遼東灣海域自然地理和水動(dòng)力分布狀況進(jìn)行詳細(xì)了解的基礎(chǔ)上，從遼東灣主要營(yíng)養(yǎng)鹽要素濃度場(chǎng)的趨勢(shì)分析圖可以看出，遼東灣海域海水中無(wú)機(jī)氮和活性磷酸鹽的分布有明顯的季節(jié)性，各個(gè)季節(jié)表現(xiàn)出不同的特點(diǎn)。

無(wú)機(jī)氮春季呈現(xiàn)出遼東灣東部高、西部低的趨勢(shì)。這可能與輸入遼東灣的主要河流，如遼河、雙臺(tái)子河、大凌河與小凌河均在遼東灣的東北部有關(guān)，顯示出較強(qiáng)的陸源輸入，等值線分布呈現(xiàn)“S”型；夏季無(wú)機(jī)氮的濃度均比春季有明顯的下降，大部分海區(qū)的無(wú)機(jī)氮濃度都低于10 μmol/L，尤其是在遼東灣的東部，只是在葫蘆島與興城無(wú)機(jī)氮濃度出現(xiàn)高值區(qū)，呈現(xiàn)遼東灣西部高，東部低的特點(diǎn)；秋季存在著一個(gè)高濃度無(wú)機(jī)氮的水舌從遼東灣東北部的雙臺(tái)子河口向西南方向擴(kuò)展，占據(jù)了遼東灣東部的大部分海區(qū)，在該高營(yíng)養(yǎng)鹽水舌的兩側(cè)營(yíng)養(yǎng)鹽濃度較低；冬季無(wú)機(jī)氮分布呈現(xiàn)出從遼東灣西南部向東北部逐漸增大的趨勢(shì)。

活性磷酸鹽春季分布趨勢(shì)同春季無(wú)機(jī)氮的分布相似，呈現(xiàn)出遼東灣東部高、西部低的趨勢(shì)；夏季表現(xiàn)為從遼東灣南部向北部河口海域逐漸增大的分布趨勢(shì)，北部等值線密集，南部稀松的特點(diǎn)；秋季其分布特征同無(wú)機(jī)氮的十分相似，雙臺(tái)子河口海域濃度較高；冬季活性磷酸鹽的分布較其它三個(gè)季節(jié)看上去更為復(fù)雜，但整體表現(xiàn)為遼東灣東部要高于西部。

通過(guò)對(duì)遼東灣營(yíng)養(yǎng)鹽濃度場(chǎng)及污染狀況的統(tǒng)計(jì)與評(píng)價(jià)，可以對(duì)遼東灣海域的主要營(yíng)養(yǎng)鹽指標(biāo)的分布狀況有詳細(xì)的了解，對(duì)該灣的污染狀況有了深入的認(rèn)識(shí)，也可以為該海域富營(yíng)養(yǎng)化分析及政府部門的環(huán)境保護(hù)決策提供技術(shù)依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 朱筱敏，董艷蕾，楊俊生，等.遼東灣地區(qū)古近系層序地層格架與沉積體系分布[J].中國(guó)科學(xué)，2008,38（1）：1-10

[2] 李宇斌，韓菲，李艷.遼東灣環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展研究綜述[J].環(huán)境保護(hù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)，2008（12）：25-52

[3] 王昆，郭楠，王年斌，等. 遼東灣水體交換能力模擬及保守水質(zhì)模型應(yīng)用[J].水產(chǎn)科學(xué)，2013，32（8）：475-481

[4] 曲麗梅，姚德，叢丕福.遼東灣氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽變化特征及潛在性富營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià)[J].環(huán)境科學(xué)，2006，27(2):263-267

[5] 王昆，王年斌. 遼東灣海域水體污染物輸運(yùn)的數(shù)值模擬研究[J].2010，25(4): 493-498

[6] 胡雪明.遼東灣水質(zhì)數(shù)值模擬及富營(yíng)養(yǎng)化狀況分析[D]. 大連：大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文，2007,13-17

[7] 劉浩，尹寶樹.遼東灣氮、磷和COD環(huán)境容量的數(shù)值計(jì)算[J].海洋通報(bào)，2006，25(2):46-54

Statistical Analysis and Evaluation of Nutrient

Distribution in Liaodong Bay

YANG Shuang1，2，3，WANG Kun1，2，3，SONG Lun1，2，3，LIU Gui

________________________________________

ying1，2，3，SONG Yong

________________________________________

gang1，2，3

（1. Liaoning Ocean and Fisheries Science Research Institute，Liaoning Dalian116023； 2. Liaoning Ocean Environment

Monitoring Station， Dalian 116023；3. Liaoning Ocean Fishery Supervise Monitoring Station， Dalian 116023）

Abstract：Based on hydrodynamics distribution and physical geography in Liaodong bay， water environment quality was analyzed in Liaodong bay by the statistics of nutrient detection data from actual station. The pollution status was evaluated by using the method of single factor pollution index. The typical nutrient concentration distribution trend chart was obtained though the detection results of sampling from various monitoring stations， including inorganic nitrogen ( ammonium， nitrate， nitrite) and active phosphate. From the chart， the distribution trend of nitrogen and active phosphate were same during each season. But the distribution has obviously seasons and characteristics.In addition， inorganic nitrogen exceed obviously the standard in each season . Active phosphate exceed seriously the standard in winter.

Key words：Liaodong Bay； physical geography； hydrodynamics distribution；ginorganic nitrogen； active phosphate

（收稿日期：2014-03-31）《河北漁業(yè)》2014年第6期(總第246期)

活性磷酸鹽春季分布趨勢(shì)同春季無(wú)機(jī)氮的分布相似，呈現(xiàn)出遼東灣東部高、西部低的趨勢(shì)；夏季表現(xiàn)為從遼東灣南部向北部河口海域逐漸增大的分布趨勢(shì)，北部等值線密集，南部稀松的特點(diǎn)；秋季其分布特征同無(wú)機(jī)氮的十分相似，雙臺(tái)子河口海域濃度較高；冬季活性磷酸鹽的分布較其它三個(gè)季節(jié)看上去更為復(fù)雜，但整體表現(xiàn)為遼東灣東部要高于西部。

通過(guò)對(duì)遼東灣營(yíng)養(yǎng)鹽濃度場(chǎng)及污染狀況的統(tǒng)計(jì)與評(píng)價(jià)，可以對(duì)遼東灣海域的主要營(yíng)養(yǎng)鹽指標(biāo)的分布狀況有詳細(xì)的了解，對(duì)該灣的污染狀況有了深入的認(rèn)識(shí)，也可以為該海域富營(yíng)養(yǎng)化分析及政府部門的環(huán)境保護(hù)決策提供技術(shù)依據(jù)。

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[4] 曲麗梅，姚德，叢丕福.遼東灣氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽變化特征及潛在性富營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià)[J].環(huán)境科學(xué)，2006，27(2):263-267

[5] 王昆，王年斌. 遼東灣海域水體污染物輸運(yùn)的數(shù)值模擬研究[J].2010，25(4): 493-498

[6] 胡雪明.遼東灣水質(zhì)數(shù)值模擬及富營(yíng)養(yǎng)化狀況分析[D]. 大連：大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文，2007,13-17

[7] 劉浩，尹寶樹.遼東灣氮、磷和COD環(huán)境容量的數(shù)值計(jì)算[J].海洋通報(bào)，2006，25(2):46-54

Statistical Analysis and Evaluation of Nutrient

Distribution in Liaodong Bay

YANG Shuang1，2，3，WANG Kun1，2，3，SONG Lun1，2，3，LIU Gui

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ying1，2，3，SONG Yong

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gang1，2，3

（1. Liaoning Ocean and Fisheries Science Research Institute，Liaoning Dalian116023； 2. Liaoning Ocean Environment

Monitoring Station， Dalian 116023；3. Liaoning Ocean Fishery Supervise Monitoring Station， Dalian 116023）

Abstract：Based on hydrodynamics distribution and physical geography in Liaodong bay， water environment quality was analyzed in Liaodong bay by the statistics of nutrient detection data from actual station. The pollution status was evaluated by using the method of single factor pollution index. The typical nutrient concentration distribution trend chart was obtained though the detection results of sampling from various monitoring stations， including inorganic nitrogen ( ammonium， nitrate， nitrite) and active phosphate. From the chart， the distribution trend of nitrogen and active phosphate were same during each season. But the distribution has obviously seasons and characteristics.In addition， inorganic nitrogen exceed obviously the standard in each season . Active phosphate exceed seriously the standard in winter.

Key words：Liaodong Bay； physical geography； hydrodynamics distribution；ginorganic nitrogen； active phosphate

（收稿日期：2014-03-31）《河北漁業(yè)》2014年第6期(總第246期)

活性磷酸鹽春季分布趨勢(shì)同春季無(wú)機(jī)氮的分布相似，呈現(xiàn)出遼東灣東部高、西部低的趨勢(shì)；夏季表現(xiàn)為從遼東灣南部向北部河口海域逐漸增大的分布趨勢(shì)，北部等值線密集，南部稀松的特點(diǎn)；秋季其分布特征同無(wú)機(jī)氮的十分相似，雙臺(tái)子河口海域濃度較高；冬季活性磷酸鹽的分布較其它三個(gè)季節(jié)看上去更為復(fù)雜，但整體表現(xiàn)為遼東灣東部要高于西部。

通過(guò)對(duì)遼東灣營(yíng)養(yǎng)鹽濃度場(chǎng)及污染狀況的統(tǒng)計(jì)與評(píng)價(jià)，可以對(duì)遼東灣海域的主要營(yíng)養(yǎng)鹽指標(biāo)的分布狀況有詳細(xì)的了解，對(duì)該灣的污染狀況有了深入的認(rèn)識(shí)，也可以為該海域富營(yíng)養(yǎng)化分析及政府部門的環(huán)境保護(hù)決策提供技術(shù)依據(jù)。

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[2] 李宇斌，韓菲，李艷.遼東灣環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展研究綜述[J].環(huán)境保護(hù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)，2008（12）：25-52

[3] 王昆，郭楠，王年斌，等. 遼東灣水體交換能力模擬及保守水質(zhì)模型應(yīng)用[J].水產(chǎn)科學(xué)，2013，32（8）：475-481

[4] 曲麗梅，姚德，叢丕福.遼東灣氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽變化特征及潛在性富營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià)[J].環(huán)境科學(xué)，2006，27(2):263-267

[5] 王昆，王年斌. 遼東灣海域水體污染物輸運(yùn)的數(shù)值模擬研究[J].2010，25(4): 493-498

[6] 胡雪明.遼東灣水質(zhì)數(shù)值模擬及富營(yíng)養(yǎng)化狀況分析[D]. 大連：大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文，2007,13-17

[7] 劉浩，尹寶樹.遼東灣氮、磷和COD環(huán)境容量的數(shù)值計(jì)算[J].海洋通報(bào)，2006，25(2):46-54

Statistical Analysis and Evaluation of Nutrient

Distribution in Liaodong Bay

YANG Shuang1，2，3，WANG Kun1，2，3，SONG Lun1，2，3，LIU Gui

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ying1，2，3，SONG Yong

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gang1，2，3

（1. Liaoning Ocean and Fisheries Science Research Institute，Liaoning Dalian116023； 2. Liaoning Ocean Environment

Monitoring Station， Dalian 116023；3. Liaoning Ocean Fishery Supervise Monitoring Station， Dalian 116023）

Abstract：Based on hydrodynamics distribution and physical geography in Liaodong bay， water environment quality was analyzed in Liaodong bay by the statistics of nutrient detection data from actual station. The pollution status was evaluated by using the method of single factor pollution index. The typical nutrient concentration distribution trend chart was obtained though the detection results of sampling from various monitoring stations， including inorganic nitrogen ( ammonium， nitrate， nitrite) and active phosphate. From the chart， the distribution trend of nitrogen and active phosphate were same during each season. But the distribution has obviously seasons and characteristics.In addition， inorganic nitrogen exceed obviously the standard in each season . Active phosphate exceed seriously the standard in winter.

Key words：Liaodong Bay； physical geography； hydrodynamics distribution；ginorganic nitrogen； active phosphate

（收稿日期：2014-03-31）《河北漁業(yè)》2014年第6期(總第246期)