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《汕头大学》 2004年
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粤东柘林湾沉积物中氮和磷的时空分布

李金  
【摘要】:柘林湾是粤东地区规模最大的海水增养殖区。近年来,不断增长的养殖规模使该湾水体富营养化情况日益加重,赤潮频繁发生,给水产养殖业和海湾生态环境带来了极大的危害。为了掌握柘林湾生态环境的现状、未来发展趋势和生态退化的主要原因,广东省科技兴海重大项目从2000年5月开始启动了对柘林湾的长期、系统、综合的调查研究课题,研究内容涉及海水理化因子、营养盐、浮游生物、微生物、重金属等多方面。本文是柘林湾生态综合调查的一个子课题,研究内容为2001年7月至2002年7月柘林湾9个重点站位沉积物中不同形态氮、磷的时空分布和历史演变趋势。 表层沉积物每月采集一次,共进行13个航次。沉积物柱状样的采集为2002年9月24日。含水量(W%)的测定方法为105℃烘干前后的重量差,有机质含量(TOM)采用550℃灼烧减重法。凯氏氮(TkN)的测定通过Tecator凯氏定氮仪完成。氨态氮(NH_4~+)的提取用2 mol/l KCl溶液进行,各无机磷的提取采用Ruaenberg提出并经Jensen et al.修改的连续提取法,有机磷(OP)的提取采用高温高压过氧化物氧化法。NH_4~+和各形态磷的测定均使用荷兰Skalar微量连续自动分析仪测定。 研究结果显示,柘林湾沉积物中TOM和各形态氮、磷均与W%呈极显著意义的正相关关系,今后可用W%直接粗略地估计这些指标在沉积物中的含量。各形态氮、磷含量均与TOM呈显著的正相关关系,各形态磷相互之间也呈显著的正相关关系,表明TOM是影响沉积物中氮、磷含量,分布及形态特征的重要因素之一。 柘林湾表层沉积物TkN和总磷(TP)的总平均值分别为1113.1±382.5μg·g~(-1)和564.9±219.4 μg·g~(-1),明显高于国内外许多同类型海湾。各形态氮、磷年均值的平面分布呈现湾内(除S_1、S_7站外)高于湾外,渔排养殖区(S_2、S_5、S_6)高于牡蛎养殖区(S_3、S_4)的总体趋势。残饵和鱼虾贝类死亡后腐烂分解产生的生物碎屑以及陆源排污排废是柘林湾各氮磷指标形成这种空间分布格局的主要原因。 柘林湾表层沉积物中各形态氮、磷含量月均值7、8月呈上升趋势,TOM、可交换磷(Ex-P)、岩屑磷(De-P)和OP月均值也在这一时期达到年度最高水平。主要原因是7、8月既是养殖鱼类的高速成长期,饵料投放量远高于其它季节,又是该湾水温全年最高的 汕头大学理学硕士学位论文 时期,是鱼虾贝类的高死亡季节。由此产生的生物碎屑增多,有机氮分解产生NH4十速率也 明显加快。与2002年7月相比,2003年7月的各形态氮、磷含量的月均值均显著较高, 且所有指标年际间差幅最大的均出现在渔排养殖区(52、55、56)。这可能反映了水体富营 养化的趋势和大规模网箱渔排养殖对拓林湾水质恶化的重要影响。 除湾顶三百门(52)和大规模网箱渔排养殖区中心(56)外,其余各测站柱状沉积物 中的TOM、TkN及各形态磷含量基本呈现“沉降一降解一堆积”三阶段的分布特征,反 映了成岩作用的结果。52、56测站柱状沉积物中的多项氮磷指标,在表层10 cm以深不降 反升与这两测站的高污染压力和弱水体交换能力导致的污染物快速堆积有关。底栖动物对 沉积物垂直方向的扰动可能是各氮磷指标在沉降和降解阶段产生波动变化的重要原因之 一,但生物扰动对NH4+的垂直变化影响最大。Au一P与OP在表层以下随深度呈一定的镜 像关系,与自生磷(Au一P)和OP在成岩过程中的相互转化有关。Au一P随深度的变化幅度 比OP的大,表明磷在Au一P和OP之间的转移并不是磷再分配的唯一途径,其它形态的磷 也可能参与磷的再分配,而两者在表层不呈镜像关系主要与微生物对两者的降解有关。 拓林湾表层沉积物中的生物可利用磷(BP,包括Ex一P、Fe一P、OP和部分Au一P)占 TP的34.8士6.2%一83.3士4.5%,远高于国内外其它海湾。水体富营养化能导致沉积物pH 降低,Au一P中的自生钙氟磷灰石和碳酸钙结合磷便可能溶解释放进入水体。如果该湾表层 沉积物中的Au一P被大量释放到上覆水中,势必加剧该湾的富营养化水平,是该湾生态进 一步恶化的一个隐患。
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