遼東灣海域典型營養鹽指標分布規律的統計與評價

楊爽+王昆+宋倫+劉桂英+宋永剛

DOI:10.3969/j.issn.1004-6755.2014.06.004

摘 要：在詳細了解遼東灣海域自然地理和水動力分布狀況的基礎上，對實際采樣測站的營養鹽檢測資料進行統計，分析了遼東灣海域的水體環境質量狀況，并利用單因子標準指數法評價了遼東灣海域的污染現狀。通過利用各監測站位的銨鹽、硝酸鹽及亞硝酸鹽(無機氮)和磷酸鹽的采樣檢測結果值，給出各典型營養鹽指標的濃度分布趨勢圖，可見，遼東灣海域海水中無機氮和活性磷酸鹽分布有明顯的季節性，各個季節表現出不同的特點；而且遼東灣海域的無機氮超標四季均比較明顯，活性磷酸鹽污染除冬季較重外，其他季節較輕。

關鍵詞：遼東灣；自然地理；水動力分布；無機氮；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，也是中國緯度最高的海灣，位于渤海東北部遼東半島西側，具體位置是介于38°44′－40°58′N， 119°19′－122°20′E之間的一個典型半封閉型海灣。遼東灣沿岸主要有遼河、雙臺子河、大凌河、小凌河、六股河和復州河等河流注入。沿灣主要有大連、營口、盤錦、錦州、葫蘆島五個城市（見圖1），海灣流域面積大約為27萬km2，它的東側為千山山地，西側為燕山山地。遼東灣海域屬三面環陸、一面鄰海的海灣，系大陸邊緣被海水淹沒的水下自然延伸部分，整個遼東灣的平均水深只有22 m。遼東灣海底地形平坦，向渤海中部傾緩，東側較西側略深，平均坡度在1/2 000～1/2 500。在其東西兩側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 遼東灣水動力分布狀況

依據遼東灣監測站的實測潮位監測數據可見，遼東灣的潮汐屬規則半日潮型，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，驗潮水尺零點在黃海平均海平面下1.898 m。

以遼東灣17號站位[3] (121°26′58.99″E；40°27′11.99″N)的連續25 h海流監測數據為基礎，可知遼東灣大部分海域屬于正規淺海半日潮流區，潮流沿該灣東、西兩側岸線主要呈往復性運動形式，即漲潮流流向灣內，落潮流流向灣外。長興島和遼河口水域實測最大漲、落潮流流速可達15節左右。多數測站平均落潮流流速和歷時大于平均漲潮流速和歷時。底層普遍較表層先轉流，最大流速發生時間亦是底層較表層提前。

遼東灣春、夏季余流，均以長興島和遼河口表層余流流速較大，尤其淺水區，由于水深變淺，海底摩擦和海岸限制，底層流速較表層倍減。另外淺水區余流受季風影響較為明顯，河口區余流夏季較春季受徑流影響明顯。春季，遼東灣水域的余流，大致按順時針方向流動，主要與黃海暖流余脈趨向該灣的分支影響及其風、地形效應有關，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分布即可代表流場（見圖2和圖3），其潮流場分布是水體交換的主要源動力，也是決定濃度場分布的水質模型計算的主要驅動力。

3 營養鹽分布狀況統計

營養鹽是海洋生物生命的主要物質基礎，其含量高低和分布變化極大地影響著海洋生態環境。海洋中的營養元素主要包括C、N、P、Si等，它們與生物的生長、繁殖密切相關，是浮游植物生長不可或缺的化學成分，調節著整個生態系的平衡。海水中的營養鹽還可以由河流帶入或降雨帶入而得到補充，因此它們在海水中的含量和分布狀況受到陸地徑流、生物生長、水體水平和垂直對流以及有機質分解等諸多因素的影響，有明顯的區域性和季節性。本章將主要依據一年4個航次的調查數據，結合上述的水動力場為背景，對遼寧省海域海水中無機氮和磷酸鹽[4-7]的分布狀況以及變化趨勢進行系統，其各個季節的各不同指標的濃度分布見圖4-圖7。

圖2 小潮時刻流場分布

圖3 大潮時刻流場分布

4 遼東灣海域營養鹽水平分析與評價

本文采用單因子標準指數法評價遼東灣海域的營養鹽水平及環境現狀。

Pi=CiCsi

式中：Pi —某環境因子的污染指數；Ci —某環境因子的實測濃度；Csi—某環境因子的標準濃度值。

本次調查表層海水站位多而全，最具代表性，因此僅對表層海水進行評價，單項要素評價是根據調查站位海水中諸化學要素含量的實測數據按二類海水水質標準進行分類。凡是單因子污染指數≤1者，認為該站水體沒有遭受該因子的污染，為清潔水質類型，＞1者為水體遭受污染，數值越大污染越重，為污染水質類型。則根據檢測數據資料，可得如下評價結論：

4.1 無機氮

遼東灣近岸表層海水的無機氮平均污染指數為1.08，污染指數變化范圍在0.01～5.07之間，成為遼寧省近岸海域無機氮的主要污染區域，春季表層海水無機氮站位超標率達到了47.5%，夏季遼東灣海域的污染狀況明顯輕于春季，表層無機氮站位超標率最高，僅為8.8%；秋季和冬季的無機氮超標現象也十分明顯，秋季表層無機氮的站位超標率達到了42.9%，冬季表層無機氮的站位超標率達到了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無機氮超標站位的主要集中地，無機氮超標現象十分明顯。

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圖

4.2 活性磷酸鹽

遼東灣海域海水中活性磷酸鹽評價亦采用二類海水水質標準（0.030 mg/L），評價結果表明：近岸表層海水的活性磷酸鹽平均污染指數為063，污染指數變化范圍在0.00～2.10之間，該域海水中活性磷酸鹽污染除冬季較重外，其他季節較輕，夏季、秋季和冬季表層海水活性磷酸鹽的站位超標率為22.81%、21.43%和37.04%，春季、秋季的超標站位主要是遼東灣灣北部河口區域，夏季主要集中在遼東灣灣北部河口區域，冬季遼東灣海域超標站位分布較為分散，超標的面積較大。5 結論

在對遼東灣海域自然地理和水動力分布狀況進行詳細了解的基礎上，從遼東灣主要營養鹽要素濃度場的趨勢分析圖可以看出，遼東灣海域海水中無機氮和活性磷酸鹽的分布有明顯的季節性，各個季節表現出不同的特點。

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

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

通過對遼東灣營養鹽濃度場及污染狀況的統計與評價，可以對遼東灣海域的主要營養鹽指標的分布狀況有詳細的了解，對該灣的污染狀況有了深入的認識，也可以為該海域富營養化分析及政府部門的環境保護決策提供技術依據。

參考文獻：

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

[2] 李宇斌，韓菲，李艷.遼東灣環境與經濟發展研究綜述[J].環境保護與循環經濟，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模型應用[J].水產科學，2013，32（8）：475-481

[4] 曲麗梅，姚德，叢丕福.遼東灣氮磷營養鹽變化特征及潛在性富營養評價[J].環境科學，2006，27(2):263-267

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

[6] 胡雪明.遼東灣水質數值模擬及富營養化狀況分析[D]. 大連：大連理工大學碩士學位論文，2007,13-17

[7] 劉浩，尹寶樹.遼東灣氮、磷和COD環境容量的數值計算[J].海洋通報，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》2014年第6期(總第246期)

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

通過對遼東灣營養鹽濃度場及污染狀況的統計與評價，可以對遼東灣海域的主要營養鹽指標的分布狀況有詳細的了解，對該灣的污染狀況有了深入的認識，也可以為該海域富營養化分析及政府部門的環境保護決策提供技術依據。

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[6] 胡雪明.遼東灣水質數值模擬及富營養化狀況分析[D]. 大連：大連理工大學碩士學位論文，2007,13-17

[7] 劉浩，尹寶樹.遼東灣氮、磷和COD環境容量的數值計算[J].海洋通報，2006，25(2):46-54

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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》2014年第6期(總第246期)

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

通過對遼東灣營養鹽濃度場及污染狀況的統計與評價，可以對遼東灣海域的主要營養鹽指標的分布狀況有詳細的了解，對該灣的污染狀況有了深入的認識，也可以為該海域富營養化分析及政府部門的環境保護決策提供技術依據。

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[7] 劉浩，尹寶樹.遼東灣氮、磷和COD環境容量的數值計算[J].海洋通報，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

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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》2014年第6期(總第246期)