渤海氮磷营养盐的循环和收支
海水样品中氮磷营养盐的保存技术
海水样品中氮磷营养盐的保存技术作者：郑向荣，吴新民，郗艳娟，等来源：《河北渔业》 2012年第9期郑向荣1，吴新民1，郗艳娟1，马胜有2，穆柯馨1，王真真1（1.河北省海洋与水产科学研究院，河北省海洋渔业资源与环境重点实验室，河北秦皇岛066200；2.河北省水产养殖病害防治监测总站，石家庄 050011）由于海水所含物质的复杂性，水体中的营养盐随时受到各种物理、化学过程的影响，水解、吸附、沉降、微生物利用以及藻类吸收等活动使得采集的水样中氮、磷、硅的含量随时发生着变化。
为了使测得数据尽量真实反映出水体营养盐的本来状况，最理想的方法是在采样现场对水样进行快速测定，但是实际工作中客观条件很难达到现场分析的要求：一方面，由于野外实验条件限制，大多数情况下不能携带分析仪器到现场进行测定，必须将水样保存带回实验室分析；另一方面，由于采样地点与实验室的距离以及交通工具所限，运送过程需要时间较长。
因此，选择合适的保存方法和技术，能在较长时间内保持样品中目标成分的浓度和化学形态不发生变化，或尽量少变化，成为环境工作者和海洋化学家关注的焦点。
多年来，为了不同的研究目的，国内外海洋化学家尝试了各种保存技术对不同类型水样的稳定作用。
虽然保存方法不尽相同，但都着眼于杀死或抑制样品中的微生物活动，以停止或减少细菌等对营养元素的利用，从而达到有效保护样品的目的。
主要的方法有：低温冷藏、超低温冷冻以及添加各种保护剂（如酸、碱、氯仿、氯化汞等）。
本文概括介绍近年来国内外学者在海水样品保存技术方面的研究进展。
1冷藏保存水样低温保存（一般在0～4 ℃）可大大延缓微生物繁殖所引起的变化，降低化学反应速度，防止组分的分解和沉淀产生，减少组分的挥发、溶解和物理吸附；减慢生物化学作用。
2001年Cardolinski等[1]报道了用4 ℃冷藏保存盐度为34‰的高盐海水，总氧化态氮（硝酸盐和亚硝酸盐）28 d以后才有显著的减小，同样样品在-20 ℃、-80 ℃、以及4 ℃＋少量氯化汞条件下保存效果更好。
渤海湾西南部典型站位营养盐限制特性的加富培养实验研究
渤海湾西南部典型站位营养盐限制特性的加富培养实验研究穆迪;李清雪;陶建华;赵海萍;聂红涛【摘要】In October 2010, nutrient enrichment experiments were conducted at a sampling station in the south-western Bohai Bay to determine the limiting nutrient and to investigate the ecological responses of the phytoplankton to the different N/P ratios and different ways of nitrate additions under controlled conditions. The initial concentrations of dissolved inorganic nitrogen (DIN), phosphate, silicate and chlorophyll a were 20.68μmol/L, 0.24μmol/L, 4.58 μmol/L, and 1.05 μg/L, respectively and the phytoplankton cell density was 1080 cells/L The results showed that among the groups of single nutrient addition, the phytoplankton in group 1-3 (group with P addition) showed the most significant growth. The maximum concentration of chlorophyll a of group 1-3 reached 2.48 times of that of group 1-1 (group without nutrient addition) and reached 48 % of that of group 1-5 (group with N,P,Si addition). The maximum cell density of phytoplankton of group 1-3 reached 1.66 times of that of group 1-1 and reached 72 % of that of group 1-5. These results indicated a possible P limitation. The experiment with different N/P ratios revealed an increased growth of phytoplankton under low N/P ratios with an optimum range of 5-15, which was less than the global level-the Redfield ratio of 16. The results also revealed an increased growth of phytoplankton under continuous addition conditions, which may imply the significant impact of low level continuous nitrogen pollution load and an underestimation ofthe growth potential using the ordinary method.%2010年10月,对渤海湾西南部海域典型站位表层水体进行了模拟现场的营养盐加富培养实验.初始状态下,培养水样中溶解无机氮浓度为20.68μmol/L,磷酸盐浓度0.24 μmol/L,硅酸盐浓度4.58 μmol/L,叶绿素a浓度为1.05 μg/L.浮游植物细胞密度为1 080 cells/L.通过改进实验设计,研究了该水样的营养盐限制类型、水样中浮游植物对不同氮磷比以及不同硝酸盐添加方式的生态响应.实验结果表明,在单一添加营养盐的各组中,添加磷酸盐的1-3组叶绿素a浓度和浮游植物细胞密度的增长状况最显著,1-3组叶绿素a浓度峰值为空白对照组1-1组的2.48倍,达到营养盐全加组1-5组同期浓度的48％,其细胞密度峰值为1-1组的1.66倍,达到1-5组间期密度的72％,该水样为磷限制.在实验条件下,浮游植物的增长在总体上随着氮磷比的降低而增大,最适宜的氮磷比为5-15左右.略低于Redfield比值16.硝酸盐的连续性添加比一次性添加更有利于浮游植物的生长,暗示了低浓度长期持续性氮污染可能会比高浓度冲击性氮污染更有效地刺激浮游植物的增长,从而造成更严重的生态问题,而此时用以往的一次性添加培养实验可能会低估浮游植物的增长潜力.【期刊名称】《海洋通报》【年(卷),期】2012(031)006【总页数】9页(P680-688)【关键词】渤海湾;浮游植物;营养盐限制;氮磷比;添加方式【作者】穆迪;李清雪;陶建华;赵海萍;聂红涛【作者单位】河北工业大学海水资源高效利用化工技术教育部工程研究中心,天津300130;河北工程大学分析测试中心,河北邯郸056038;天津大学环境科学与工程学院,天津300072;河北工程大学分析测试中心,河北邯郸056038;天津大学环境科学与工程学院,天津300072【正文语种】中文【中图分类】Q948.8近年来，随着一些海域富营养化和赤潮问题的加剧，以及利用海洋生物泵吸收CO2缓解温室效应问题的升温，营养盐对于浮游植物的限制作用再次成为海洋学研究的热点（刘慧等，2002）。
莱州湾虎头崖养殖水域氮、磷营养盐的组成分布与季节变化
莱州湾虎头崖养殖水域氮、磷营养盐的组成分布与季节变化根据2012年5、8、10月对莱州湾虎头崖养殖海域的3次监测资料，分析了该海域海水中DIN和PO4-P的组成分布和季节性变化情况，并对N/P和营养化程度进行了评价。
结果表明，虎头崖养殖区内营养盐浓度高于周边海域，DIN浓度季节性变化较大，呈V字形变化，PO4-P浓度较低，是富营养化主要限制因素，高氮海区传入和养殖区浮游植物的大量繁殖是发生营养盐季节性变化的主要因素。
标签：莱州湾；养殖水域；氮；磷莱州虎头崖养殖区位于莱州湾东部太平湾内，是我国重要的鱼虾产卵场之一，也是全国主要的养殖海区，主要养殖品种为海湾扇贝，2012年总养殖面积3100公顷，养殖产量1.2万吨[1]。
以2012年进行的3个航次的监测资料为根据，研究了氮、磷营养盐的组成分布和季节变化情况，并探讨了N/P和营养化情况，旨在为海洋环境保护、赤潮灾害防控、虎头崖海水养殖布局优化等提供科学依据和基础数据。
1 采样与分析方法1.1 采样站位及时间2012年的5月（枯水期）、8月（丰水期）、10月（平水期）对莱州湾虎头崖海域布设9个站位进行了3个航次的监测。
1.2 采样及测定方法水样采用卡盖氏采水器采集，水样采集后迅速4℃下冷藏，样品处理及分析方法均按照国家标准《海洋监测规范-4：海水分析》（GB19378.4-2007）进行。
2 结果与讨论2.1 氮、磷营养盐的浓度组成和平面分布海水中的DIN和PO4-P是浮游植物生长繁殖最重要的营养物质，其主要来源于陆源性径流输入和海洋生物体分解，在海水中溶解态无机氮（DIN）主要是以N03-N、NH3-N、N02-N三种形式存在[2]。
5月海水DIN浓度在0.431～0.670mg/L，平均值0.531mg/L，N03-N、NH3-N、N02-N在DIN中所占的比例分别为87.3%，9.2%，3.5%，呈现南高、北低，由近岸向外海逐渐降低的分布趋势。
PO4-P浓度在0.00235～0.00537mg/L，平均值0.00299mg/L，呈现以养殖区为中心向四周逐渐降低的变化态势。
初夏渤海湾初级生产力分布特征及影响因素
１７ 期
张海波 等：初夏渤海湾初级生产力分布特征及影响因素
６４１７
ｔｈｅ ｂａｙ． Ｃｈｌ ａ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｒａｎｇｅｄ ｆｒｏｍ １．２７ ｔｏ ２０．８２ ｍｇ ／ ｍ３， ａｎｄ ｄｅｃｌｉｎｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｏ ｔｈｅ ｂｏｔｔｏｍ ａｎｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｎｅａｒｓｈｏｒｅ ｔｏ ｏｆｆｓｈｏｒｅ． Ｉｎ ｔｈｅ ｃｏａｓｔａｌ ｈｉｇｈ⁃Ｔ ａｎｄ ｌｏｗ⁃Ｓ ｚｏｎｅ， ｎｕｔｒｉｅｎｔｓ ｆｒｏｍ ｒｉｖｅｒ ｒｕｎｏｆｆ ａｎｄ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｈｉｇｈｅｒ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｐｈｙｔｏｐｌａｎｋｔｏｎ ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ ｔｈｕｓ Ｃｈｌ ａ ｗａｓ ｆｏｕｎｄ ａｓ ｈｉｇｈ ａｓ （８．３７ ± ２．９０） ｍｇ ／ ｍ３ ｏｎ ａｖｅｒａｇｅ， ａｎｄ ２７．５％ ｏｆ ｔｈｅ ｓａｍｐｌｅｓ ｗｉｔｈ Ｃｈｌ ａ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ １０ ｍｇ ／ ｍ３ｗｅｒｅ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｌａｙｅｒ， ｐｒｏｂａｂｌｙ ｓｕｇｇｅｓｔｉｎｇ ｔｈｅ ｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ａｎ ａｌｇａｌ ｂｌｏｏｍ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ａｓ ｓｕｍｍｅｒ ｐｒｏｇｒｅｓｓｅｓ． Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅｌｙ， Ｃｈｌ ａ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｔｈｅ ｃｅｎｔｒａｌ ａｒｅａ ａｎｄ ｍｏｕｔｈ ｏｆ ｔｈｅ ｂａｙ ｗｅｒｅ ｍｕｃｈ ｌｏｗｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｏｓｅ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏａｓｔａｌ ｚｏｎｅ， ｐｒｏｂａｂｌｙ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ ａｎｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓ． Ｔｈｅ ＰＰ ｗａｓ ｅｓｔｉｍａｔｅｄ ｔｏ ｂｅ ｆｒｏｍ ４４．７９ ｔｏ ７９２．７３ ｍｇ Ｃ ｍ－３ ｄ－１， ｗｉｔｈ ａ ｍｅａｎ ｖａｌｕｅ ｏｆ （１４４．１３±１３７．７９） ｍｇ Ｃ ｍ－３ ｄ－１． Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｂｙ ｈｉｇｈ ｐｈｙｔｏｐｌａｎｋｔｏｎ ｂｉｏｍａｓｓ ａｎｄ ｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔ ｎｕｔｒｉｅｎｔｓ， ＰＰ ａｌｓｏ ｅｘｈｉｂｉｔｅｄ ａ ｄｅｃｌｉｎｉｎｇ ｔｒｅｎｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｃｏａｓｔ ｔｏｗａｒｄｓ ｔｈｅ ｏｆｆｓｈｏｒｅ． Ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｉｎｄｅｘ ｗａｓ ｅｓｔｉｍａｔｅｄ ｔｏ ｂｅ ｆｒｏｍ ０．７９ ｔｏ ５．９０ ｍｇ Ｃ ／ （ ｍｇ Ｃｈｌ ａ·ｈ） ｗｉｔｈ ａ ｍｅａｎ ｖａｌｕｅ ｏｆ （３．４０±１．３３） ｍｇ Ｃ ／ （ ｍｇ Ｃｈｌ ａ·ｈ） ． Ｄｅｐｔｈ⁃ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｐｒｉｍａｒｙ ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ （ ∑ＰＰ） ｏｆ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｃｏｌｕｍｎ ｗａｓ ａｌｓｏ ｅｓｔｉｍａｔｅｄ ａｎｄ ｉｔ ｒａｎｇｅｄ ｆｒｏｍ ５６．８８ ｔｏ ７７２．３１ ｍｇ Ｃ ｍ－２ ｄ－１， ｗｉｔｈ ａ ｍｅａｎ ｖａｌｕｅ ｏｆ （２３２．２６±１２６．４７） ｍｇ Ｃ ｍ－２ ｄ－１． Ｉｔ ｗａｓ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ∑ＰＰ， ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｂｙ Ｃｈｌ ａ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏａｓｔａｌ ｚｏｎｅ， ｓｈｏｗｅｄ ｈｉｇｈ⁃ｖａｌｕｅ ｓｔａｔｉｏｎｓ ｏｆｆ ｔｈｅ Ｈａｉｈｅ Ｒｉｖｅｒ ａｎｄ Ｈｕａｎｇｈｕａ Ｄｒａｉｎａｇｅ Ｒｉｖｅｒ Ｅｓｔｕａｒｙ． Ｆｕｒｔｈｅｒ， ｉｎ ｔｈｅ ｃｅｎｔｒａｌ ａｒｅａ ａｎｄ ｔｈｅ ｍｏｕｔｈ ｏｆ ｔｈｅ ｂａｙ， ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｃｙ （ ｔｈｅ ｅｕｐｈｏｔｉｃ ｌａｙｅｒ ｗａｓ ｄｅｅｐｅｒ） ， ∑ＰＰ ｓｈｏｗｅｄ ｓｅｖｅｒａｌ ｈｉｇｈ⁃ｖａｌｕｅ ｓｔａｔｉｏｎｓ．
海洋生态系统中的营养盐循环研究
海洋生态系统中的营养盐循环研究海洋生态系统中的营养盐循环一直以来都是生态学和地球科学领域的研究热点之一。
营养盐的循环对于海洋生物的生长和繁殖起着至关重要的作用。
在本文中，我们将探讨海洋生态系统中的营养盐循环过程及其对生态系统的影响。
一、营养盐循环过程1. 源头输入海洋中的主要营养盐包括氮、磷、硅等元素。
这些元素主要通过陆地的径流、河流和大气降水等方式输入到海洋中。
当降水或河流带来含有营养盐的水体进入海洋时，营养盐会与海水混合，并被分散到整个海洋环境中。
2. 生物摄取海洋中的浮游植物和浮游动物是营养盐的主要摄取者。
浮游植物通过光合作用吸收海水中的二氧化碳和营养盐，并将其转化为有机物质。
而浮游动物则通过摄食浮游植物或其他浮游动物，摄取其中的营养盐。
3. 生物降解在海洋中，有大量的有机物质被生物降解，其中包含了大量的有机氮、有机磷等营养盐。
这些有机物质可以来自于死亡的浮游植物和动物的残骸，以及其他生物的排泄物。
这些有机物质经过生物降解过程后，会释放出相应的营养盐。
4. 沉积作用随着时间的推移，海洋底部会逐渐沉积大量的有机物质。
这些有机物质中含有丰富的营养盐，如有机碳、有机氮和有机磷等。
这些有机物质通过沉积作用，进一步影响着海洋底部的生态系统。
二、营养盐循环对生态系统的影响1. 海洋生物生长营养盐的循环对海洋生物的生长起着至关重要的作用。
浮游植物需要充足的养分来进行光合作用，从而实现生长。
充足的氮、磷等营养盐可以促进浮游植物的繁殖，进而为整个海洋食物链的形成提供基础。
2. 海洋酸化通过摄取二氧化碳，海洋中的浮游植物能够吸收大量碳元素，并将其转化为有机物质。
然而，随着全球气候变化和海洋酸化程度的加深，海洋中的二氧化碳浓度不断上升，影响了浮游植物对营养盐的吸收能力。
这也会对整个营养盐循环过程产生一系列的影响。
3. 海洋富营养化现象过量的营养盐输入可能导致海洋富营养化现象的发生。
当余额营养盐（如氮、磷）的输入过多时，浮游植物和浮游动物数量会急剧增加，形成大规模的藻华。
海水样品中氮磷营养盐的保存技术
作者简介:郑向荣(1963-),女,河北沧州人,高级工程师,主要研究领域为近岸海域海渔业环境监测、评估与修复,海洋生态灾害监测及防治等。
E -mail:qhdzhengxiangr@doi:10.3969/j.issn.1004-6755.2012.09.016海水样品中氮磷营养盐的保存技术郑向荣,吴新民,郗艳娟,穆柯馨,王真真(河北省海洋与水产科学研究院,河北省海洋渔业资源与环境重点实验室,河北秦皇岛066200) 由于海水所含物质的复杂性,水体中的营养盐随时受到各种物理、化学过程的影响,水解、吸附、沉降、微生物利用以及藻类吸收等活动使得采集的水样中氮、磷、硅的含量随时发生着变化。
为了使测得数据尽量真实反映出水体营养盐的本来状况,最理想的方法是在采样现场对水样进行快速测定,但是实际工作中客观条件很难达到现场分析的要求:一方面,由于野外实验条件限制,大多数情况下不能携带分析仪器到现场进行测定,必须将水样保存带回实验室分析;另一方面,由于采样地点与实验室的距离以及交通工具所限,运送过程需要时间较长。
因此,选择合适的保存方法和技术,能在较长时间内保持样品中目标成分的浓度和化学形态不发生变化,或尽量少变化,成为环境工作者和海洋化学家关注的焦点。
多年来,为了不同的研究目的,国内外海洋化学家尝试了各种保存技术对不同类型水样的稳定作用。
虽然保存方法不尽相同,但都着眼于杀死或抑制样品中的微生物活动,以停止或减少细菌等对营养元素的利用,从而达到有效保护样品的目的。
主要的方法有:低温冷藏、超低温冷冻以及添加各种保护剂(如酸、碱、氯仿、氯化汞等)。
本文概括介绍近年来国内外学者在海水样品保存技术方面的研究进展。
1 冷藏保存水样低温保存(一般在0~4℃)可大大延缓微生物繁殖所引起的变化,降低化学反应速度,防止组分的分解和沉淀产生,减少组分的挥发、溶解和物理吸附;减慢生物化学作用。
2001年Cardo⁃linski 等[1]报道了用4℃冷藏保存盐度为34‰的高盐海水,总氧化态氮(硝酸盐和亚硝酸盐)28d 以后才有显著的减小,同样样品在-20℃、-80℃、以及4℃+少量氯化汞条件下保存效果更好。
渤海沉积物中氮的形态及其在循环中的作用
NO3 -N 与沉积物含水率呈较好的正相关关系而 与 NH4 -N 无相关性说明，吸附的 NO3- 来自上覆水 体，而并非沉积物本身或由 NH4+ 硝化而来，因而水 体 NO3- 的浓度及其分布状况是控制吸附 NO3 -N 分 布的主要因素。本文研究取样时间在夏末秋初，此 时水中溶解氧因夏季生物生命活动旺盛被大量消 耗， 使表层沉积物呈缺氧状态
图1
Fig. 1
取样站位图
高 。 ( 3 ) IMOF-N 在 0 ~ 26. 95 !g / g 之 间， 平均 7. 54 !g / g， 占 TN 的 0. 42% 。 NH4 -N 和 NO3 -N 平均分别为 4. 74 !g / g 和 2. 81 !g / g。 IMOF-N 在潮河口和蓬莱连线的方向 呈现一高值区，此外在秦皇岛附近海域也出现高值 分布。 渤海湾和莱洲湾大部分地区均为低值区。( 4 ) OSF-N 在 74. 7 ~ 1 036. 3 !g / g 之 间 ， 平 均 466. 7 占 TN 的 26. 45% 。受众多环境因素影响， 其 !g / g， 分布较为复杂。 其分 布在近岸高于远岸， 泥质沉积物高于砂质沉积物。
图2
Fig. 2
各形态氮分级浸取示意图
SeguentiaI extraction process of nitrogen
!"
#""$ 年
图3
fig. 3
各形态氮平面分布
Distribution of nitrogen forms
等值线单位：a ~ c 为 !g / gg e 为 mg / g。
2. l. 2 氮形态分布的控制因素 沉积物中氮的形态分布受众多沉积环境因素的 影响， 包括沉积物含水率 ( ! ) 、 氧化还原环境 p~ 值、
海洋生态动力学模型在海洋生态保护中的应用
第29卷第1期海洋通报V ol. 29, No. 1 2010年02月MARINE SCIENCE BULLETIN Feb. 2010海洋生态动力学模型在海洋生态保护中的应用樊娟1，刘春光1，冯剑丰1，王君丽1，彭士涛1,2 （1南开大学环境科学与工程学院环境污染过程与基准教育部重点实验室，天津 300071；2. 交通部天津水运工程科学研究院，300456）摘要：介绍了海洋生态动力学模型的基本组成和分类。
从初级生产力模拟、生态系统过程模拟和生态影响评价模拟三方面阐述了生态动力学模型在海洋生态保护中的应用，最后总结了海洋生态动力学模型研究中亟待解决的问题。
关键词：海洋生态动力学模型；初级生产力模拟；生态系统过程模拟；生态影响评价模拟；海洋生态保护中图分类号：P735 文献标识码：A 文章编号： 1001-6932(2010)01-0078-07Application of marine ecological dynamic modelto marine ecological protectionFAN Juan1, LIU Chun-guang1, FENG Jian-feng1, WANG Jun-li1, PENG Shi-tao1,2（1．College of Environmental Science and Engineering, Nankai University Key Laboratory of Pollution Processes and Environmental Criteria, Ministry of Education, Tianjin 300071, China; 2. Tianjin Research Institute of Waterborne Transportation Engineering, Tianjin 300456, China）Abstract: Basic composition and classification of marine ecological dynamic model were demonstrated in this review.The model application on the marine ecological protection was elucidated in three sections: primary productionsimulation, ecosystem process simulation, and ecological impact assessment simulation. Emerging concern problemsin this field were discussed as well.Keywords: marine ecological dynamic model; primary production simulation; ecosystem process simulation;ecological impact assessment simulation; marine ecological protection海洋生态动力学模型自20世纪40年代产生以来，一直被认为是除了现场调查和模拟实验（包括实验室模拟和现场模拟）之外研究海洋生态系统的一种有效方法[1,2]。
海水营养盐
海水营养盐海水中一些含量较微的磷酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、铵盐和硅酸盐。
严格地说，海水中许多主要成分和微量金属也是营养成分，但传统上在化学海洋学中只指氮、磷、硅元素的这些盐类为海水营养盐。
因为它们是海洋浮游植物生长繁殖所必需的成分，也是海洋初级生产力和食物链的基础。
反过来说，营养盐在海水中的含量分布，明显地受海洋生物活动的影响，而且这种分布，通常和海水的盐度关系不大。
20世纪初期，德国人布兰特发现海洋中磷和氮的循环和营养盐的季节变化，都与细菌和浮游植物的活动有关。
1923年,英国人H.W.哈维和W.R.G.阿特金斯,系统地研究了英吉利海峡的营养盐在海水中的分布和季节变化与水文状况的关系，并研究了它的存在对海水肥度的影响。
德国的“流星”号和英国的“发现”号考察船，在20年代也分别测定了南大西洋和南大洋的一些海域中某些营养盐的含量。
中国学者如伍献文和唐世凤等，曾于30年代对海水营养盐的含量进行过观测，后来朱树屏长期研究了海水中营养盐与海洋生物生产力的关系。
从20世纪初以来，海水营养盐一直是化学海洋学的一项重要的研究内容。
海水营养盐的来源，主要为大陆径流带来的岩石风化物质、有机物腐解的产物及排入河川中的废弃物。
此外，海洋生物的腐解、海中风化、极区冰川作用、火山及海底热泉，甚至于大气中的灰尘，也都为海水提供营养元素。
大洋之中，海水营养盐的含量分布，包括垂直分布和区域分布两方面。
在海洋的真光层内，有浮游植物生长和繁殖，它们不断吸收营养盐；另外，它们在代谢过程中的排泄物和生物残骸，经过细菌的分解，又把一些营养盐再生而溶入海水中；那些沉降到真光层之下的尸体和排泄物，在中层或深层水中被分解后再生的营养盐，也可被上升流或对流带回到真光层之中，如此循环不已。
总的说来，依营养盐的垂直分布特点，可把大洋水体分成4层：①表层，营养盐含量低，分布比较均匀；②次层，营养盐含量随深度而迅速增加；③次深层，深500～1500米，营养盐含量出现最大值；④深层，厚度虽然很大，但是磷酸盐和硝酸盐的含量变化很小，硅酸盐含量随深度而略为增加(图1)。
中国渤海地区地质综述(1)
中国渤海地区地质综述（1）胡经国一、渤海自然地理㈠、概述渤海，旧称勃海、北海，是西太平洋的一部分，是中国的内海。
渤海三面环陆，位于辽宁、河北、山东、天津三省一市之间。
辽东半岛南端老铁山角与山东半岛北岸蓬莱遥相对峙，像一双巨臂把渤海环抱起来；其海岸线所围成的形态好似一个葫芦。
渤海通过渤海海峡与黄海相通。
渤海海峡峡口宽度为59海里。
渤海海域有30多个岛屿，其中较大岛屿的有南长山岛、砣矶岛、钦岛和皇城岛等，总称庙岛群岛或庙岛列岛。
渤海由北部辽东湾、西部渤海湾、南部莱州湾、中央浅海盆地和渤海海峡五部分组成。
在地形地貌上，渤海属于渤海－华北盆地。
（下图来源：网络）在2018年12月11日，中国生态环境部、国家发展改革委、自然资源部联合印发《渤海综合治理攻坚战行动计划》，明确了渤海综合治理工作的总体要求、范围与目标、重点任务和保障措施，提出了打好渤海综合治理攻坚战的时间表和路线图。
㈡、位置境域渤海是一个近于封闭的内海，地处中国大陆东部北端，即为北纬37°07′-41°，东经117°35′-122°15′的区域。
渤海一面临海，三面环陆。
其北、西、南三面分别与辽宁、河北、天津和山东三省一市相毗邻，东面经渤海海峡与黄海相通；辽东半岛的老铁山与山东半岛北岸的蓬莱角之间的连线即为渤海与黄海的分界线。
辽东半岛和山东半岛犹如伸出的双臂将其合抱，构成首都北京的海上门户。
放眼眺望，渤海形如一个东北－西南向微倾的葫芦，侧卧于华北大地；其底部两侧即为莱州湾和渤海湾，顶部为辽东湾。
渤海海域面积为77284平方千米；大陆海岸线长为2668千米；平均水深为18米，最大水深为85米，水深20米以下的海域面积占一半以上。
㈢、水文特征1、水温变化渤海地处北温带，夏无酷暑，冬无严寒；多年平均气温为10.7℃，降水量为500～600毫米；海水盐度为30‰。
渤海水温变化受北方大陆性气候影响，2月在0℃左右，8月达21℃。
辽东湾氮、磷和COD环境容量的数值计算
收稿 日期：２ ０ —３１ ；收修改稿 日期 ：２ ０ —８ ｌ ０ ５０－４ ０ ５０ — ３ 基金项 目；国家 自然科学基金重点基金 （ ０ ３０ ０ 及 国家环境保护 总局项 目（ ６ ０ ２ ０ ） ５３ ９ ４ ） Ｈ ３ ３ １ ８ 资助
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一
步。
一
本文运用有 限容积 （ Ｖ ） Ｆ Ｍ 数值格式改进了 Ｐ Ｍ 模式，计算了辽东湾 Ｃ Ｄ、氮 、磷 的 Ｏ Ｏ 保守性和非保守性过程的环境容量值，并展望了下一步工作 。
１ 模式 描述
１ Ｐ Ｍ 模式的基本特点 ． Ｏ １ 由美国普林斯顿大学 Ｂｕ ｅ ｌ ｍｂｒ ｇ和 Ｍｅ ｏｔ开发的原始方程海洋环流模式 ，简称 Ｐ Ｍ ｌｒ ｌ¨ Ｏ
莘＋ｌ 孥 ： ）ｙ Ｓ ｄ 警 ＋ （０＋ ０＋ ｌ ｘ ａ ｏ ０Ｄ ｘ （ ｙ ｏ ａ ｘ ０Ｄ ） ｘ
讨论中 ｆ 将被略去 ） ＵＶ分别为 Ｙ方 向的 ： ， ， 速度分量； ， 分别为 Ｙ方 向的涡动扩 Ｄ ， 为污染物
■
Ｉ
（ １ ）
ห้องสมุดไป่ตู้
式中： ｃ 为污染物浓度，下标 ｉ ｌ 依次代表氮、磷和 Ｃ Ｄ（ Ｏ 简洁起见， 在下面数值格式的
分别处理速 度较慢的 内重力波和速度较快 的外重力波 以提高整个模式计算效率等 。文献 【 ４对于模式作了更为详细的介绍。 ３ 】 ， １ 用有限容积方法改进的对流扩散方程的离散格式 ． ２
由于 Ｐ Ｍ 模型采用显示差分格式 ，根据 Ｃ Ｌ条件，数值计算的稳定性很大程度上受到 Ｏ Ｆ 时间步长的限制。为 了提高计算效率 ，同时克服差分格式不守恒可 能造成 的虚假耗散的缺 陷，本文采用有 限容积法来求解对流扩散方程 。由于辽东湾 的平均水深只有 ２ ２ ｍ，潮汐 引 起的垂直混合强烈，因此一年绝大部分时间里都不会出现垂直方向的温盐分层 。２ｏ — ００ ２０ 年对包括辽东湾在 内的渤海 ６ 个站点氮磷等营养盐的现场观测表 明，无论冬季还是夏 ０１ Ｏ 季各站点都没有显示明显的垂直方 向的浓度分层 。因此我们认为用垂 向平均 的水平二维对 流扩散方程足以满足计算要求 。控制方程如下：
辽东湾北部河流氮磷入海通量及污染源解析
辽东湾北部河流氮磷入海通量及污染源解析目录一、内容综述 (2)1. 研究背景与意义 (3)2. 国内外研究进展综述 (4)3. 研究内容与方法 (5)二、研究区域概况 (5)1. 辽东湾北部地理特征 (6)2. 河流分布与特点 (7)3. 水环境质量现状 (8)三、数据来源与处理 (9)1. 数据来源说明 (10)2. 数据预处理方法 (11)3. 数据质量评价 (12)四、氮磷入海通量计算方法 (13)1. 氮磷含量监测方法 (14)2. 入海通量计算公式 (15)3. 计算结果验证与分析 (15)五、污染源解析方法 (17)1. 污染源分类与识别 (18)2. 同位素示踪技术应用 (19)3. 污染源贡献率计算 (20)六、氮磷入海通量与污染源解析结果 (21)1. 氮磷入海通量结果分析 (22)2. 污染源解析结果展示 (24)3. 结果讨论与合理性分析 (25)七、结论与建议 (26)1. 研究结论总结 (27)2. 改善辽东湾北部水环境质量的建议 (28)3. 研究不足与展望 (29)一、内容综述本文档主要围绕“辽东湾北部河流氮磷入海通量及污染源解析”旨在深入探讨辽东湾北部河流中氮磷等营养物质的入海通量及其主要污染源。
随着人类活动的不断增多，氮磷等营养物质在河流中的含量逐渐增加，进而引发一系列环境问题，如海洋生态系统的失衡和水质的恶化。
对辽东湾北部河流的氮磷入海通量及其污染源进行深入研究和解析显得尤为重要。
本文将概述辽东湾北部河流的基本情况，包括流域范围、地形地貌、气候条件以及水系结构等。
重点阐述河流中氮磷等营养物质的来源，包括自然来源和人为活动产生的污染源。
自然来源主要包括土壤侵蚀、岩石风化和大气沉降等；人为活动产生的污染源则主要包括工业废水、农业排放和城市污水等。
这些污染源通过河流输入海洋，进而影响海洋生态环境。
本文将详细介绍辽东湾北部河流中氮磷等营养物质的入海通量情况。
这包括对不同季节、不同时间段和不同河流的氮磷通量进行监测和分析，以及对其变化趋势和影响因素进行探讨。
海水分析化学 氮磷的测定
监测队伍
国家海洋局直属的和 沿海地方的监测机构 组成，包括1个国家 中心（国家海洋环境 监测中心）和3个海 区中心、11个中心站 以及45个海洋站，沿 海地方的包括11个省 级中心和大约50个地 （市）站。
海洋环境监测项目
海洋环境质量趋势性监测，包括海水、沉积物、海 洋生物质量监测、海洋功能区（海水浴场、养殖区 、倾倒区、自然保护区等）监测以及陆源入海污染 物监测
NO 2
2H 3O
NO 2
1 2
O2
NO3
反硝化作用
在低DO的海水，一些异养细菌将NO3-作为电子受体以 代谢有机物，将部分NO3-还原为NO2-，并进一步还 原为N2，此过程中氮并未结合到细菌生物体中。
4HNO 3 5CH 2O 2N 2 7H 2O 5CO 2
二、氨
1. 含量分布及变化 海水中氨主要以铵离子形式存在，也含有适当量的溶解 NH3和NH4OH，其比例随海水pH而不同。 海水中所说的氨含量和铵盐量是指三者所含氮的总和。 来源：主要来自生物体分解所产生的蛋白质和氨基酸，还 有河水输入。 分布： •夏季浮游植物繁殖季节后，氨氮含量首先回转上升，然后 NO2-N和NO3-N再依次上升。 •空间分布是近岸高远岸低。 •垂直分布特点是在温度跃层或在该层上面出现最大值。
2. 测定方法
• 还原法：将NO3-还原为NO2-后显色测定。 • 异相还原：即用固体还原剂（金属），做成还原柱，速度
快。
• 酸性条件下的还原电位太正，一般还原控制在中性。曾使 用Zn为还原剂，但电位太负，发生过度还原。
镉铜柱还原法 还原率高，精 密度好，无盐 效应，但是操 作复杂。
2. 测定方法
一、营养盐的构成
海洋生态系统中的营养盐循环与影响因素
海洋生态系统中的营养盐循环与影响因素海洋生态系统是地球上最广阔、最复杂的生态系统之一，其中营养盐的循环起着重要作用。
海洋中的营养盐循环受到多种因素的影响，包括物理、化学和生物因素。
以下将就海洋营养盐循环及其影响因素进行探讨。
一、海洋生态系统中的营养盐循环营养盐是海洋生态系统的重要组成部分，包括氮、磷、硅等元素。
这些营养盐是海洋生物的生长和繁殖所必需的，对海洋生态系统的平衡起着关键作用。
营养盐循环通常包括以下几个过程：1. 沉积物的来源：陆地的河流、岩石风化、岸边的悬浮沉积物等是海洋营养盐的重要来源。
这些物质通过流入海洋，为海洋中的生物提供养分。
2. 营养盐的蓄积：营养盐在海洋中通过生物和非生物过程蓄积。
非生物过程包括物理和化学过程，如水体对营养盐的吸收、沉积物中的交互作用等。
生物过程主要是指浮游植物通过光合作用吸收海水中的营养盐，并将其转化为有机物。
3. 营养盐的转化：海洋中的浮游植物通过光合作用将无机盐转化为有机物，并通过自身的呼吸作用将有机物分解为无机盐。
这个过程称为生物地球化学循环，是海洋营养盐循环的重要环节。
4. 营养盐的再循环：海洋中的生物通过摄食和排泄过程将有机物和无机盐释放到水体中，再次提供给其他生物利用。
这个过程称为营养盐的再循环，对维持海洋生态系统的平衡至关重要。
二、海洋营养盐循环的影响因素海洋营养盐循环受多种因素的影响，以下将介绍其中的几个主要因素。
1. 水体温度和光照条件：水体温度和光照条件影响着海洋中的营养盐循环。
温暖的水体有利于浮游植物的生长，促进营养盐的吸收和转化。
光照条件决定着浮游植物的光合作用效率，进而影响营养盐的转化和再循环。
2. 海洋环流和水体混合：海洋环流和水体混合对海洋中的营养盐循环有着重要影响。
海洋环流可以将营养盐从一地区输送到另一地区，从而影响营养盐的蓄积和分布。
水体混合则可以使营养盐均匀分布，提高再循环的效率。
3. 海洋生物活动：海洋中的生物活动对营养盐循环起着至关重要的作用。
环渤海河流营养盐的向海输送及环境效应
环渤海河流营养盐的向海输送及环境效应孙策策;刘军;张爱军;李梦露;吴文涛;臧家业;冉祥滨【期刊名称】《中国环境科学》【年(卷),期】2024(44)1【摘要】对2017年枯水期、2019年丰水期、2020年丰水期和2021年丰水期环渤海24条主要入海河流溶解态无机营养盐向海输送的浓度、比值和通量进行了分析.结果表明:环渤海河流溶解无机氮(DIN)浓度在世界河流中处于较高水平,硝酸盐(NO_(3)^(-))为DIN的主要赋存形态,溶解硅(DSi)和溶解无机磷(DIP)浓度较低.环渤海河流每年向渤海输送约0.61Gmol氨盐(NH_(4)^(+))、0.24Gmol亚硝酸盐(NO_(2)^(-))、4.85Gmol NO_(3)^(-)、0.02Gmol DIP和3.27Gmol DSi.环渤海小河流在环渤海河流营养盐的向海输送中扮演着重要作用,尤其是DIP的输送可以占入海河流总通量的80%以上;小河流单位流域面积DIN、DIP和DSi输送通量均高于黄河.与世界河流相比,环渤海河流向海输送的营养盐比例失衡,具有高氮磷比、高硅磷比和低硅氮比的特点,磷限制显著.环渤海河流营养盐向海输送和结构失衡可能会进一步影响到渤海的初级生产和生态环境演变,值得深入研究.【总页数】15页(P178-192)【作者】孙策策;刘军;张爱军;李梦露;吴文涛;臧家业;冉祥滨【作者单位】自然资源部第一海洋研究所;中国水产科学研究院黄海水产研究所;山东长岛近海渔业资源国家野外科学观测研究站;崂山实验室;中国海洋大学海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室【正文语种】中文【中图分类】X522【相关文献】1.白沙河流域地下水及营养盐向海湾输送2.西太平洋Y3海山对营养盐的影响及其生态环境效应3.颗粒态重金属通过河流与大气向海洋输送4.中国近海营养盐结构失衡与磷消耗问题及其生态环境效应的研究进展5.大亚湾水体营养盐分布特征及其生态环境效应因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
海洋生态系统中的营养盐循环与生态调控
海洋生态系统中的营养盐循环与生态调控海洋生态系统是地球上最大的生态系统之一，其中营养盐循环和生态调控是维持海洋生物多样性和生态平衡的重要过程。
本文将介绍海洋生态系统中的营养盐循环和生态调控的机制和影响。
一、海洋营养盐的来源和循环方式1.1 海洋营养盐的来源海洋中的主要营养盐来源于陆地输入、水柱循环和海洋生物活动。
陆地输入包括河流径流和大气降水，它们带入了大量的氮、磷、硅等营养盐。
水柱循环主要是由风、潮汐和海流等因素引起的物理过程，可以将表层营养盐输送到深层海洋。
同时，海洋生物通过吸收和排泄作用将营养盐循环回海洋。
1.2 海洋营养盐的循环方式海洋营养盐的循环主要通过生物地球化学过程实现。
这些过程包括生物吸收、生物转化、生物沉降和生物降解。
生物吸收指的是海洋生物通过摄食和吸收水中的营养盐来满足其生长和代谢的需求。
生物转化是指生物对吸收的营养盐进行化学反应，将其转化为其他形态的过程，比如硝酸盐转化为氨盐。
生物沉降是指海洋生物死亡后，其尸体和排泄物沉积到海洋底部的过程，这些沉积物中含有大量的营养盐。
生物降解是指海洋生物对有机物的降解过程，将有机物转化为无机物，提供给其他生物利用。
二、营养盐循环对海洋生态系统的影响营养盐循环对海洋生态系统的影响主要体现在生物多样性、物种分布和生态平衡等方面。
2.1 生物多样性营养盐是海洋生物生长和发育的基本需求，对于维持海洋生物多样性至关重要。
适量的营养盐可以提供充足的养分，促进浮游植物的繁殖，进而支持整个海洋食物链的建立。
营养盐的不足或过剩都可能对生物多样性造成负面影响，比如缺氮缺磷会抑制浮游植物的生长，从而影响到后续环节的生态过程。
2.2 物种分布海洋中的物种分布受到营养盐循环的影响。
一些物种对特定的营养盐含量比较敏感，它们更倾向于分布在相对营养盐丰富的区域。
例如，浮游植物对氮和磷的需求较高，因此在一些富营养盐的海域，浮游植物较为丰富，从而吸引了大量的浮游动物和底栖生物。
甬江流域氮磷营养盐时空分布特征及与土地利用类型关系
甬江流域氮磷营养盐时空分布特征及与土地利用类型关系樊荣;雷坤;郎琪;孙明东;王刚;程全国
【期刊名称】《环境污染与防治》
【年(卷),期】2024(46)3
【摘要】为全面、详细了解土地利用类型对甬江流域氮磷营养盐的影响,分析了不同水期氮磷营养盐的时空分布特征,并研究土地利用类型面积占比与氮磷营养盐的关系。
结果表明:(1)甬江流域氮污染水平较重,磷污染水平较轻,氮营养盐浓度表现为枯水期高于丰水期,而磷营养盐浓度丰水期高于枯水期。
(2)建设用地面积占比与溶解态总氮(DTN)、总磷(TP)有正相关关系,林地面积占比与硝酸盐氮、TP、DTN有负相关关系。
(3)建议根据不同河段的土地利用类型面积占比差异考虑不同防治策略,姚江及甬江干流流域应增加绿化用地面积,加强对建设用地点源废水排污控制;奉化江流域应加强化肥农药控制,实施“林地+”模式。
【总页数】6页(P451-455)
【作者】樊荣;雷坤;郎琪;孙明东;王刚;程全国
【作者单位】沈阳大学环境学院;中国环境科学研究院水生态环境研究所
【正文语种】中文
【中图分类】X52
【相关文献】
1.渤海湾氮、磷营养盐在水体和沉积物中\r的分布特征及其相互关系
2.九龙江河口海域氮、磷营养盐和叶绿素a的分布特征及其与环境因子的关系
3.沱江流域河流
氮、磷浓度时空分布特征及污染状况评价4.北海冯家江流域地表水体中氮磷营养盐的时空分布特征5.基于地统计学分析的太湖颗粒态和溶解态氮、磷营养盐时空分布特征及来源分析
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水域生态系统的氮磷循环与物质转化研究
水域生态系统的氮磷循环与物质转化研究水域生态系统是地球上重要的生态系统之一，它承载着大量的生物多样性和提供着人类所需的各种资源。
在水域生态系统中，氮和磷是两个重要的营养元素，它们的循环与转化直接影响着水域生态系统的稳定性和健康性。
因此，对水域生态系统中氮磷循环和物质转化的研究具有重要的理论和实践意义。
一、氮的循环与转化氮是生物体内重要的结构物质和生命活动的基本组成部分，其循环和转化对维持水域生态系统的稳定起着至关重要的作用。
氮的循环主要包括氮沉积、氮氧化还原、氮脱氧、氮固定等过程。
首先，氮沉积是氮循环的重要过程之一。
通过湍流、降水等途径，大气中的氮化合物沉降到水体中，进而通过生物摄取、解吸和沉积于底泥中。
这些营养盐的沉积对水域生态系统中的生物生长和繁殖提供了充足的氮源。
其次，氮氧化还原过程也是氮循环的重要组成部分。
氨氧化细菌和硝化细菌的作用下，氨氮逐步被氧化为硝酸盐。
而反硝化作用则是指在缺氧条件下，硝酸盐被还原为氮气释放到大气中。
这一过程使得氮在氮气和氮盐的形式间进行转化，维持氮的平衡。
此外，氮脱氧也是氮循环的重要环节。
水体中的氮最终以有机氮的形式被生物摄取，再通过有机氮分解细菌的脱氧作用释放出来。
这种脱氧作用使得氮得以再次进入到水体中，循环利用。
最后，氮固定是氮循环中的重要过程。
通过氮固定作用，将氮转化为可以被生物利用的形式，如生物固氮或人工固氮。
而生物固氮则主要是指一些细菌、蓝藻和海洋植物等能够利用氮气酶将氮气转化为氨氮。
这一过程极大地丰富了水域生态系统中的氮资源。
二、磷的循环与转化磷是生物体内合成核酸和能量储存物质的重要组成成分之一，对维持生物体的正常功能和水域生态系统的平衡至关重要。
磷的循环主要包括磷沉降、磷释放、磷吸附、磷溶解等过程。
首先，磷沉降是磷循环的重要过程之一。
随着水体中溶解性磷的浓度的增加，磷盐会沉积到水体的底泥中，从而形成磷底泥。
这些底泥在一定条件下会释放出溶解态磷，为水体的磷循环提供了来源。
渤海辽东湾富营养化的趋势研究
收稿日期 2000- 07- 17
— 15 —
环境保护科学 第 27 卷 总第 105 期 2001 年 6 月
表示富营养化状态借鉴富营养化指数公式:
发排污的情况存在。从辽东湾的总体水平来看, 整
E< 6 正常
个辽东湾已处于富营养化水平, 局部已处于超富状
E= 6～10 轻度富营养化
态, 当温度、盐度、浊度、光照等综合条件适宜就会
E= 10～25 富营养化
有赤潮发生的可能。1998 年 9 月中旬发现辽东湾
E> 25 超富营养化
在调查中还发现, 锦州湾近岸海域浮游植物种 群分布存在着明显差异, 以大、小凌河口以东海域 的浮游植物主要以甲藻类中的夜光藻为主( 赤潮藻 类) 其数量约占浮游植物的 50% ～90% 再有少量 的园筛藻, 比较单一。大凌河口藻类多样性指数仅 为 0. 2。小凌河口藻类多样性指数为 0. 24, 而远离 河口处的远岸海区站位浮游植物以硅藻类较多, 约 占 70% 左右, 种群组成较多样。藻类多样性指数一
到辽东湾。每年接纳污水量约 23 亿 t , 其中生活污 水约占 40% 左右。沿岸滩涂广阔, 人工养殖场, 盐 场和海水浴场均在大量开发扩建。养殖场死亡鱼、 贝类和饵料废弃物直接入海, 还有人群、牲畜、禽类 的排泄物以及农田施用的化肥、农药也随着雨水的 冲刷进 入海域之中, 大连港、营口鲅鱼圈港、锦州 港、葫芦岛军港的工业污水、生活污水也都直接入 海, 这些点上和面上的污染源均向渤海辽东湾输送 大量的有机物和营养盐。 2. 2 辽东湾近岸海域的污染状况
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游动物生物量 ( Z) 、水下光强 ( I) 等作为强迫输 消耗.
入. 营养盐循环概念模型为 :营养盐为浮游植物 所吸收 ,又通过浮游植物的呼吸释放 ,死亡的浮 游植物一部分沉降到水底构成水底碎屑 ,另一 部分成为水体颗粒物的一部分 ;浮游动物摄食 浮游植物同化为自身生物量 ,通过死亡和排粪 也成为水体颗粒物的一部分 ,通过排泄形成溶 解有机物 ;水体有机物和水底碎屑 ,通过矿化过
dNut rient dt
= 水平对流 (ADV E)
+
垂直扩散
+
浮
由各海区营养盐年循环可见 (图 1) ,无机 氮和活性磷酸盐都经历了春夏的减少和秋冬的 补充 ,但磷酸盐的再生和补充非常弱 ,年底并没
游植物摄食 ( U P TA) + 浮游植物代谢 ( REL E) 有恢复到年初水平 ,磷酸盐的再生弱是该模式
5’的水平网格上 ,垂直分为 10 层 ,其层厚分别 浓度很快增加. 营养盐的消耗期从 4 月到 9 月 ,
为 3m ×6 ,5m ×2 ,10m 和 27m ,较细的上层划 莱州湾由于黄河的输入 ,氮的消耗期从 4 月到 8
分使模式可以分辨季节跃层的变化. 由分层平 月. 9 月到来年的 3 月为积累期.
edu. cn ; 21 青岛海洋大学物理海洋实验室) 摘要 :近年来无机氮与活性磷酸盐已成为渤海主要的污染物质. 为了解氮 、磷营养盐的循环规律 ,建立了一个生 物 、物理耦合的三维生态模型 ,模拟了渤海氮磷营养盐循环 ,估算了它们的收支情况. 渤海营养盐浓度从春季到夏 季下降 ,秋季到冬季上升 ,4～9 月为消耗期 ,10～3 月为补充期. 磷酸盐冬季最高值位于渤海湾 ,辽东湾西北部全 年都维持了比较高的浓度 ;无机氮的高值区始终位于莱州湾黄河口附近. 光合作用和呼吸作用是营养盐最大的源 和汇 ,碎屑的矿化可以补充光合作用消耗的营养盐的 30 %. 河流输入每年可以补充 P 0155 ×103t 和 N 5217 × 103t . 关键词 :渤海 ;生态模型 ;年循环 ;营养盐收支 中图分类号 : P73112 文献标识码 :A 文章编号 :025023301 (2002岸台站云量等每 30min 计算一 > 7mmol ·m - 3 ) , 5mmol ·m - 3 等 值 线 北 推 到
次. 生态模型的时间步长为 900s.
3815°N ,中央海区大部分为 3mmol ·m - 3 (中部
2 结果与讨论
平均含量为 312mmol ·m - 3) ,整个海区营养盐
为 6 个初始箱 ,根据 1982205～1983205 调查资 首先表现为氮限制 ,9 月份后 ,随着 P 的大量消
料 ,给出各箱浮游植物生物量 、磷酸盐浓度 、无 耗和黄河补充了大量的无机 N ,呈现 P 限制. 辽
机氮浓度初始值[9 ,10 ] ,给定 1982 年 12 个月各 东湾和渤海中部情况和渤海湾基本相同.
+ 浮游动物排泄 ( EXCR) + 水体再生 ( REMW) 固有的缺陷[8 ] . 无机氮的浓度除渤海湾外基本
+ 水底再生 ( REMD) + 河流输入 ( R IVR) (1) 恢复到年初水平 ,很大程度上是由于黄河的补
生态模式与物理输运模式均离散于 5’× 充 ,其中莱州湾和中央海区受影响最大 ,8 月后
第 23 卷第 1 期 2002 年 1 月
环 境 科 学 ENV IRONM EN TAL SCIENCE
Vol. 23 ,No. 1 Jan. ,2002
渤海氮磷营养盐的循环和收支
赵亮1 ,魏皓1 ,2 ,冯士 1 ,2 (11 青岛海洋大学物理海洋研究所 ,青岛 266003 , E2mail : zhaol99 @mail. ouqd.
2. 53 2. 70 0. 94 0. 91
2. 45 2. 02 0. 97 0. 91
2. 18 1. 92 1. 17 1. 04
4. 23 3. 94 0. 68 0. 73
1. 94 3. 21 1. 00 1. 02
程使水体营养盐得到补充 ,未及矿化的水体颗 粒物也沉到水底成为水底碎屑.
1期
环 境 科 学
79
不同 ,因而在 1998 年 Moll 建立的磷循环模型
模拟的渤海及 4 个区域年平均营养盐浓度
( ECOHAM1) 的基础上[8 ] ,笔者加入了一个简 与 1982 年～ 1983 年观测[1 ] 基本吻合 ,仅中央
单的氮循环模型. 模 型 包 含 浮 游 植 物 生 物 量 海区无机氮浓度偏大 (表 1) . 莱州湾无机氮偏
根据 1998 年中德渤海生态系统综合调查 , 渤海不同区域的氮磷比各不相同 3 . 近岸区域和 黄河口附近氮磷比大于 16 ( Redfield 数) ,其他 区域氮磷比则小于 16. 不同区域氮磷限制关系
基金 项 目 : 国 家 自 然 科 学 基 金 资 助 项 目 ( 497901001 , 49576298)
211 渤海氮磷营养盐浓度的年循环
都比较高. 到 5 月由于浮游植物的生长 ,营养盐
80
环 境 科 学
23 卷
浓度下降 ,近岸地区下降很快 ,渤海中部变化比 较平稳 ,下降比较慢. 中部靠近莱州湾比较高 , 主要是水平输运的影响 ,根据计算结果 ,4 月莱 州湾对流是向外输运的. 8 月随着浮游植物的 消耗利用 ,营养盐含量进一步降低 ,达到了一年 的最低点 ,渤海中部仅为 1mmol ·m - 3 左右 ,由
均的三维斜压模式 HAMSOM ,在 1982 年每天
通过计算结果可看出 ,光和营养盐限制在
4 次的气象条件和开边界 5 个分潮强迫下 ,以 1982 年的变化规律 ,冬季由于光照不足 ,呈现
360s 时间步长计算瞬时流动 ,进行天平均获取 光限制 ,随着光照增强 ,营养盐限制变强 ,在渤
生态模型中的对流与湍流扩散数据. 将渤海分 海湾表现为 N 限制. 而在莱州湾 ,营养盐限制
Annual Cycle and Budgets of Nutrients in the Boha i Sea
Zhao Liang1 , Wei Hao1 ,2 , Feng Shizuo1 ,2 (1. Institute of Physical Oceanography , Ocean University of Qingdao ,
渤海地处温带 ,平均水深 18m ,面积约 717 ×104km2 ,是我国最大的内海 ,近年来渤海营养 盐结构发生了很大变化. 无机氮含量增加 ,而无 机磷含量却降低了[1] ,营养盐比例的改变引起 浮游植物群落结构的变化. 渤海初级生产力下 降[2 ] ,但是局部海域富营养化加重 ,有害藻华频 发. 了解氮 、磷营养盐的循环规律 ,认识生物过 程与物理过程对海域营养盐收支的贡献 ,对于 环境治理有重要的意义.
对于营养盐循环与收支 ,可以从观测数据 出发分析研究[3 ,4 ] ,也可用模型研究[5 ,6 ] . 然而 以生态 模 型 研 究 营 养 盐 循 环 收 支 可 以 更 加 全 面 ,因为模型中不仅包含了各种通量 ,而且考虑 了各种过程的相互作用和时空变化. 本文建立
一个基于氮 、磷循环与物理模型 ( HAMSOM) [7 ] 耦合的三维生态动力学模型 ,用于考察渤海无 机氮 、活性磷酸盐的年循环规律 ,估算渤海营养 盐的收支和季节变化. 1 模式简介
箱的浮游动物生物量 、透明度和水温作为强迫 , 212 营养盐分布的变化
再将箱内值插值到网格上. 模式中仅考虑黄河
模拟的营养盐水平分布与观测符合较好.
的输入 ,根据 1982 年每天的径流量和平均营养 氮的分布见图 2a ,2 月莱州湾 、渤海湾西岸和辽
盐浓度[11 ]计算黄河对营养盐的输入. 太阳辐射 东湾北岸氮含量比较高 ,其中莱州湾最高 (平均
( A ) 、磷酸盐浓度 ( PHO) 、无机氮浓度 (D IN) 和 高而无机磷偏低 ,主要是由于黄河的影响 ,黄河
沉积物中的碎屑浓度 ( D) 4 个生态变量 ,物理场 输入大量的无机氮 ,一方面使得无机氮的浓度
(余流场和湍粘性系数) 、海水透明度 、水温 、浮 升高 ,另一方面氮的大量输入使得磷被大量地
表 1 观测与模拟的年平均营养盐浓度的比较/ mmol·m - 3 Table 1 Annual mean nutrient concentrations (observed and simulated)
营养盐 渤海 辽东湾 渤海湾 莱州湾 中央海区
无机氮 ( D IN) 无机磷 ( PHO)
观测 模拟 观测 模拟
于黄河的输入 (1982208 流量占全年的 1/ 3) ,河 口区无机氮浓度 > 7mmol·m - 3 . 随着矿化过程 的进行 、河流输入和层化的消失 ,10 月营养盐 回升 ,莱州湾西岸浓度 > 5mmol·m - 3 ,渤海中部 相比最低 ,但也为 115～215mmol·m - 3 . P的分布见图2 b ,2月莱州湾 、渤海湾北 、
作者简介 :赵 亮 (1975～) ,男 ,博士研究生 ,主要从事生态系 统动力学模型研究.
收稿日期 :2001201220 ;修订日期 :2001203206 3 魏皓 , Hainbucher D. 渤海生态系统综合调查 1998 年 秋季航次报告. 青岛海洋大学 ,青岛 ,1998 ,54.
Qingdao 266003 , China E2mail :zhao199 @mail. ouqd. edu. cn ; 2. Physical Oceanography Lab)
Abstract :High concentrations of dissolved inorganic nitrogen and phosphate contributed much to t he environmental problems in t he Bohai Sea in t he last decade. It is important to understand t he cycle and t he budget of nutrients for t he environmental management . A t hree2dimensional ecosystem model , coupled wit h a physical transport model , was adopt2 ed in t his study. The simulation of t he year 1982 was validated by data in 1982/ 1983. There were depletion from spring to summer and elevation from autumn to winter for nutrients. The higher concentration of phosphate was found at t he Bohai Bay and t he concentration of phosphate maintained higher level in t he whole year. The higher concentration of dissolved inorganic nitrogen located near t he Huanghe Estuary. Production and respiration were t he most important sink and source of nutrients. The remineralization of t he detritus pool can compensate 30 percent of t he consumption of nutri2 ent by t he production process. The inputs of phosphates and nitrogen from river were P 0155 ×103t and N 5217 ×103t . Keywords :Bohai Sea ; ecosystem model ; annual cycle ; nutrient budget