基于連續(xù)流動(dòng)法的東海區(qū)營養(yǎng)鹽分布格局研究

葉林安 朱志清 徐清 廖友根 陳玲

摘要 根據(jù)2016年東海區(qū)斷面調(diào)查資料，采用流動(dòng)分析法對海水中磷酸鹽（PO4-P）、亞硝酸鹽（NO2-N）、硝酸鹽（NO3-N）、氨鹽（NH4-N）、硅酸鹽（SiO3-Si）5項(xiàng)營養(yǎng)鹽進(jìn)行了分布格局研究。結(jié)果表明，磷酸鹽含量高值主要出現(xiàn)在東海北部及長江口和舟山群島外側(cè)海域，而黑潮區(qū)和臺(tái)灣暖流海域則存在大片低值區(qū)；除黑潮區(qū)和臺(tái)灣暖流海域表層無機(jī)氮（DIN）含量較低外，東海長江口鄰近海域和江浙沿岸海域表層DIN含量均較高；硅酸鹽含量分布除東海北部和江浙近海海域硅酸鹽含量低于0.32 mg/L外，其余海區(qū)表層硅酸鹽含量均低于該值。

關(guān)鍵詞 東海；流動(dòng)分析法；磷酸鹽；無機(jī)氮；硅酸鹽

中圖分類號(hào) X834文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 0517-6611（2018）16-0075-04

Abstract Based on the data obtained from the survey of the east sea area in 2016， the distribution pattern of phosphate（PO4-P）， nitrite（NO2-N）， nitrate（NO3-N）， ammonia salts （NH4-N） and silicate （SiO3-Si） in seawater were studied by flow analysis. The results showed as followed： the high phosphate content mainly appeared in the north East China Sea and the outer waters of the Yangtze river estuary and the Zhoushan islands， while the black tide area and the Taiwan warm waters had large area of low value， in addition to the lower surface inorganic nitrogen（DIN） of the black tide area and the Taiwan warm current， the adjacent waters of the Changjiang estuary of the East China Sea and the surface DIN of the coastal waters of the Jiangsu and Zhejiang provinces were higher；the content of silicate distribution was lower than 0.32 mg/L in the northern and coastal waters of the East China Sea， and the surface silicate content of the remaining sea areas was lower than that.

Key words East China Sea；Flow analysis；Phosphate；Inorganic nitrogen；Silicate

東海是我國陸架最寬的邊緣海，海域面積寬闊，受以長江、錢塘江等入海徑流和東海多個(gè)水團(tuán)交匯的共同作用，營養(yǎng)鹽循環(huán)特征復(fù)雜多變，含量豐富，適合浮游植物的生長和繁殖，為魚蝦貝類的重要索餌場和產(chǎn)卵場[1]。

近年來隨著沿海地區(qū)海洋經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國營養(yǎng)鹽（特別是氮、磷等特征污染物）入海通量持續(xù)升高，水體富營養(yǎng)化程度嚴(yán)重，并導(dǎo)致一系列生態(tài)系統(tǒng)異常響應(yīng)，赤潮等海洋災(zāi)害頻發(fā)[2]。對東海海域營養(yǎng)鹽分布格局的研究有利于了解東海富營養(yǎng)化特征及差異性，并為東海海洋環(huán)境研究提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

鑒于此，筆者根據(jù)2016年5月東海區(qū)斷面的調(diào)查情況，采用流動(dòng)分析法測定了磷酸鹽、亞硝酸鹽、硝酸鹽、氨鹽和硅酸鹽含量[3]，并采用克里金法預(yù)測和確定了其分布格局。

1 材料與方法

1.1 采樣時(shí)間與海域

調(diào)查時(shí)間為2016年5月，主要包括斷面調(diào)查、近岸以外海域生態(tài)環(huán)境監(jiān)測調(diào)查（120°～128°E、25°～33°N），共設(shè)有36個(gè)采樣點(diǎn)（圖1）。

1.2 樣品測定

營養(yǎng)鹽樣品采集后，立即進(jìn)行抽濾，采樣瓶用樣品潤洗3次，灌裝采樣瓶體積2/3的水樣，并進(jìn)行樣品編號(hào)。用塑料密封袋密封，平均10個(gè)樣品密封1袋，放入營養(yǎng)鹽專用冷凍冰箱中，在-20 ℃下立即冷凍保存。由于冰凍后的硅酸鹽成膠狀，立即測定將會(huì)引起較大誤差。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)放置24 h后再進(jìn)行硅酸鹽的測定。其中，氨鹽在樣品分析過程中易受空氣重氨成分的干擾，每個(gè)樣品分析時(shí)，都使用聚乙烯膜將樣品封口，降低樣品與空氣的接觸頻率，確保測定結(jié)果的準(zhǔn)確性。

1.3 數(shù)據(jù)處理

基于表層海水營養(yǎng)鹽的測定結(jié)果，利用空間插值進(jìn)行營養(yǎng)鹽分布預(yù)測，包括數(shù)據(jù)表達(dá)與空間可視化、半變異函數(shù)建模和插值預(yù)測圖。數(shù)據(jù)利用克里金法即空間局部插值法進(jìn)行分析預(yù)測，該方法被認(rèn)為是在有限區(qū)域內(nèi)對區(qū)域化變量進(jìn)行線性無偏最優(yōu)估計(jì)的一種方法[4]。該研究采用球型模型（Spherical）對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行探測，繪制出東海海域營養(yǎng)鹽的分布格局。

2 結(jié)果與分析

2.1 東海海域主要營養(yǎng)鹽分析結(jié)果

營養(yǎng)鹽的分布變化主要受水文狀況影響和調(diào)控。受長江和江浙陸源徑流的影響，長江口外側(cè)水域和江蘇、浙江沿海終年保持較高的營養(yǎng)鹽含量，并在河口峰附近形成明顯的營養(yǎng)鹽鋒面[5]。長江沖淡水首先向東偏北方向伸展，在約124°E向東偏轉(zhuǎn)，再向東南方向延伸，其影響覆蓋了121°E、28°～33°N以西的大片海域。同時(shí)臺(tái)灣暖流對東海營養(yǎng)鹽的分布也有一定影響，表層水顯示出低營養(yǎng)鹽分布（圖2～4）。

2.2 磷酸鹽的分布格局

由表1可知，東海海域磷酸鹽濃度范圍為0～0.023 mg/L。根據(jù)克里金方法繪制的東海海域磷酸鹽分布如圖2所示。由圖2可知，高濃度磷酸鹽主要分布于長江、錢塘江入海口和浙江北部近海海域，表明該營養(yǎng)鹽受陸源徑流影響明顯。長江口和近岸海域是赤潮高發(fā)地區(qū)，初級生產(chǎn)力水平較高[6]。長江、錢塘江等陸地徑流向東海

近岸海區(qū)輸入大量的磷酸[7]。這與該研究中磷酸鹽的分布范圍結(jié)果相一致，也與葉然等[8]對東海表層葉綠素a的分布研究結(jié)果一致。這表明以高磷酸鹽濃度為特征的入海徑流在近海海域易于積累，所以在長江、錢塘江入海口和浙江北部近海海域形成了高磷酸鹽濃度分布區(qū)。

2.3 無機(jī)氮的分布格局

由表1可知，硝酸鹽、亞硝酸鹽和銨鹽濃度分別為0.002～0.268、0～0.022和0～0.089 mg/L。3種無機(jī)氮營養(yǎng)鹽濃度大體呈現(xiàn)自西向東遞減的變化趨勢（圖3）。其中，硝酸鹽和銨鹽含量高值在水域表層主要出現(xiàn)在123°E的近岸海域和長江入海口，浙江沿海水域表層DIN（NO3-+NO2-+NH4+）含量亦較高，但僅限于近海，這與磷酸鹽分布范圍一致，表明無機(jī)氮也主要由陸源徑流輸入。在東海東南部海域（黑潮區(qū)和臺(tái)灣暖流區(qū)）表層DIN含量相對較低，這與黑潮和臺(tái)灣暖流低營養(yǎng)鹽的特征相一致[9-11]。但該研究還發(fā)現(xiàn)在離岸海域出現(xiàn)高亞硝酸鹽濃度分布區(qū)，這可能是因?yàn)樵摯握{(diào)查中125°E以東站位較少，采用克里金法進(jìn)行分析預(yù)測時(shí)不能獲得其準(zhǔn)確的分布情況，在后續(xù)研究中需增加采樣點(diǎn)。

2.4 硅酸鹽的分布格局

硅酸鹽濃度為0.044～0.732 mg/L（表1）。分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)在124°E、32°N附近海域硅酸鹽濃度明顯高于周邊海域（圖4），且高濃度海域集中于中國近岸海域，與硝酸鹽和磷酸鹽的分布特征類似。研究發(fā)現(xiàn)，攜帶高濃度硅酸鹽的蘇北沿岸流受東北季風(fēng)的作用會(huì)向南流動(dòng)[9-11]，這可能是造成124°E、32°N附近海域具有較高濃度（0.4 mg/L）硅酸鹽的原因。此外，少部分蘇北沿岸流會(huì)輸送至長江口附近與之混合后繼續(xù)向東南方向入侵，在疊加錢塘江等入海徑路輸入，從而形成121～122°E海域的硅酸鹽濃度高值區(qū)[9-11]。

3 結(jié)論

東海與西北太平洋相連，易受黑潮流系影響，同時(shí)作為我國陸架最寬的邊緣海，眾多的河流（長江、錢塘江等）把大量的陸源物質(zhì)攜帶入海，并且還受到沿岸流、黃海冷水團(tuán)和東亞季風(fēng)的交替作用，生態(tài)環(huán)境十分復(fù)雜。利用營養(yǎng)鹽冷凍保存法和流動(dòng)注射分析法對東海海域營養(yǎng)鹽的分布進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，表層磷酸鹽含量高值主要出現(xiàn)在東海北部及長江口和舟山群島外側(cè)海域，而黑潮區(qū)和臺(tái)灣暖流海域則存在大片低值區(qū)。除黑潮區(qū)和臺(tái)灣暖流海域表層DIN含量較低外，東海長江口鄰近海域和江浙沿岸海域表層DIN含量均較高。表層硅酸鹽含量分布與DIN和磷酸鹽顯著不同，除東海北部和江浙近海海域表層硅酸鹽含量低于0.32 mg/L外，其余海區(qū)表層硅酸鹽含量均低于該值。

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