春秋季南排河附近海域無機(jī)氮分布及變化特征探討

劉淑君,李建敏,馮春輝,殷麗娜,劉 超

(國家海洋局 北海海洋工程勘察研究院,山東 青島266061)

南排河位于河北省黃驊市東部,位于渤海經(jīng)濟(jì)圈的中心位置,東臨渤海,北依京津,南接黃驊大港,周邊以海洋捕撈、水產(chǎn)養(yǎng)殖、海洋運(yùn)輸?shù)葹榻?jīng)濟(jì)支柱,在發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)的同時,也給南排河海域帶來了一定程度的污染,給周邊的環(huán)境帶來了壓力。其中以無機(jī)氮的污染尤為突出。

近年來,有關(guān)無機(jī)氮污染的研究屢見不鮮,主要集中在河口及近岸海域[1-6],而對于南排河海域無機(jī)氮污染的研究卻很少,本文以2012—2016年在南排河海域進(jìn)行的無機(jī)氮環(huán)境質(zhì)量跟蹤監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),研究了南排河海域春秋季無機(jī)氮的分布特征以及變化,以期為南排河海域環(huán)境質(zhì)量狀況及環(huán)境保護(hù)提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料和方法

1.1 調(diào)查區(qū)域

本文采用2012-10,2013-04,2014-09,2015-09,2016-06在該海域進(jìn)行的跟蹤監(jiān)測資料,調(diào)查范圍為117°36'～117°54'E,38°21'～38°39'N,共設(shè)26個站位(圖1),現(xiàn)場采集表層水樣,用0.45μm醋酸纖維濾膜過濾水樣,分別測定硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、氨氮的質(zhì)量濃度。

1.2 實驗方法

測定亞硝酸鹽和銨鹽質(zhì)量濃度的實驗方法采用《海洋監(jiān)測規(guī)范:第4部分 海水分析》[7](GB 17378.4—2007)中的萘乙二胺分光光度法和次溴酸鹽氧化法;測定硝酸鹽質(zhì)量濃度的實驗方法采用《海洋調(diào)查規(guī)范:第4部分 海水化學(xué)要素調(diào)查》(GB/T 12763.4—2007)[8]中的鋅-鎘還原法。

圖1 調(diào)查站位圖Fig.1 Surveying stations

亞硝酸鹽氮的測定:1)每個站位各移取50.0 m L已過濾水樣于比色管中;2)各加入1.0 m L磺胺溶液(10 g/L),混勻,放置5 min;3)再各加入1.0 m L鹽酸萘乙二胺溶液(1 g/L),放置15 min;4)在波長543 nm下,測定吸光值。

硝酸鹽氮的測定:1)每個站位各移取25.0 m L已過濾水樣于比色管中;2)向每個比色管中加入5.0 cm×3.0 cm,純度為99.99%的鋅卷;3)加入0.5 m L的氯化鎘溶液,迅速放到振蕩器上,振蕩10 min,振蕩后將鋅卷取出;4)各加入0.5 m L磺胺溶液(10 g/L),混勻,放置5 min;5)再各加入0.5 m L鹽酸萘乙二胺溶液(1 g/L),放置15 min;6)在波長543 nm下,測定吸光值。

氨氮的測定:1)每個站位各移取50.0 m L已過濾水樣于比色管中;2)各加入5 m L次溴酸鈉溶液5.0 m L;3)各加入5.0 m L磺胺溶液(2 g/L),混勻,放置5 min;4)再各加入1.0 m L鹽酸萘乙二胺溶液(1 g/L),放置15 min;5)在波長543 nm下,測定吸光值。

2 結(jié)果與討論

2.1 質(zhì)量濃度

南排河海域無機(jī)氮質(zhì)量濃度5次調(diào)查結(jié)果如下:2012-10變化范圍為201.5～403.7μg/L,平均值為(339.1±46.5)μg/L;2014-09變化范圍為167.9～287.3μg/L,平均值為(246.6±31.3)μg/L;2015-09變化范圍為259.1～290.8μg/L,平均值為(275.8±7.4)μg/L;2013-04變化范圍為139.8～251.5μg/L,平均值為(213.9±26.7)μg/L;2016-06變化范圍為203.9～256.4μg/L,平均值為(229.5±14.0)μg/L(表1、圖2)。

2013-04調(diào)查為4月底至5月初取樣,2016-06調(diào)查為6月取樣,由于2016年調(diào)查較接近春季,且溫度變化不大,為了便于對比本實驗,把2016-06調(diào)查歸于春季調(diào)查。春季無機(jī)氮平均質(zhì)量濃度變化范圍為213.9～229.5μg/L,2016-06和2013-04該海域無機(jī)氮質(zhì)量濃度相近。秋季無機(jī)氮平均質(zhì)量濃度變化范圍為246.6～339.1μg/L(表1、圖2),2012-10該調(diào)查海域的無機(jī)氮質(zhì)量濃度值較其他年份明顯要高,且變化范圍大,主要是因為2012年雨水偏多,大量的地表污染物隨雨水流入近海,造成無機(jī)氮出現(xiàn)高值,其中1,2號站和19號站分別位于調(diào)查區(qū)域最外側(cè)的西北和東南側(cè),水質(zhì)狀況較好,其余23個站的無機(jī)氮質(zhì)量濃度達(dá)到300μg/L以上。2015-09和2014-09該海域無機(jī)氮質(zhì)量濃度接近;從季節(jié)變化上看,該海域秋季無機(jī)氮質(zhì)量濃度高于春季。

表1 無機(jī)氮質(zhì)量濃度Table 1 Concentrations of inorganic nitrogen

2.2 分布特征

2.2.1 春季分布特征

2013-04無機(jī)氮質(zhì)量濃度平面分布北部站位區(qū)域的質(zhì)量濃度值較低,沿站位向南依次增高,沒有明顯的高值中心,2016-06無機(jī)氮質(zhì)量濃度分布比較均勻,出現(xiàn)了多個高值中心,中心區(qū)域最大值為256.4μg/L(圖3)?？傮w來看,春季無機(jī)氮分布較均勻,基本呈現(xiàn)近岸質(zhì)量濃度高、離岸遠(yuǎn)的質(zhì)量濃度低的規(guī)律。

圖3 無機(jī)氮春季分布特征(μg/L)Fig.3 Distribution characteristics of inorganic nitrogen in spring(μg/L)

2.2.2 秋季分布特征

2012-10質(zhì)量濃度平面分布呈現(xiàn)扇形分布規(guī)律,主要與南排河的徑流有關(guān),最大值達(dá)到403.7μg/L,總體上呈現(xiàn)近岸較高,離岸遠(yuǎn)海域質(zhì)量濃度較低的趨勢;2014-09平面分布與2012-10的分布規(guī)律相似,最大值區(qū)域有所偏移,離岸更近,最大值為287.3μg/L,2015-09平面分布呈現(xiàn)了明顯的高值中心,集中在站位的中部區(qū)域,中心最大值達(dá)到290.8μg/L,較2014-09有所增加,站位南部區(qū)域和北部區(qū)域值較低(圖4)?？傮w來看,秋季存在明顯高值中心,主要集中于調(diào)查區(qū)域的近岸一側(cè),向西北、東南一側(cè)降低。

圖4 無機(jī)氮秋季分布特征(μg/L)Fig.4 Distribution characteristics of inorganic nitrogen in autumn(μg/L)

3 結(jié) 論

基于2012—2016年南排河海域無機(jī)氮跟蹤監(jiān)測數(shù)據(jù),研究了該海域春秋季無機(jī)氮質(zhì)量濃度的變化及分布:

1)從季節(jié)變化上看,該海域秋季無機(jī)氮濃度高于春季;

2)從分布特征來看,秋季存在明顯高值中心,主要集中于調(diào)查區(qū)域的近岸一側(cè),向西北、東南一側(cè)降低;春季無機(jī)氮分布較均勻?；境尸F(xiàn)近岸濃度高,遠(yuǎn)岸質(zhì)量濃度低的規(guī)律。主要與本區(qū)及鄰域、縣市的工業(yè)、生活污水的排放,水產(chǎn)養(yǎng)殖餌料投放等人為活動有關(guān)。

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