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中国海洋大学博士学位论文 渤海富营养化变化特征及生态效应分析 摘要 随着环渤海地区的迅速发展，渤海环境质量日益恶化，富营养化和赤潮频发 已经成为严重的生态问题。渤海作为环渤海地区经济发展和社会发展的重要支持 系统，其生态环境健康占有十分重要的战略地位。系统分析探讨近五十年来渤海 富营养化变化特征以及与赤潮的关联性，对深入研究渤海人为影响下的生态环境 演变机制，揭示渤海环境质量演交趋势以及防治渤海环境污染。尤其是赤潮的防 治具有重要意义。获得的主要结论如下： ( 1 ) 2 0 世纪6 0 年代初，渤海海水中d i n 呈现很低的背景值，p 0 4 一p 则呈现 较高背景值，自8 0 年代后的1 5 年间，二者的浓度快速增加，d i n 和p o , 一p 分别 在1 9 9 5 年和1 9 9 7 年达到峰值，随后二者呈明显的下降趋势。d i n 与p 0 4 - p 的变 化特征与环渤海工农业发展、氮肥的大量使用以及、生活用品( 主要是洗涤剂) 限磷以及污染物的限排与污染治密切相关。五十年间，s i o , - s i 则持续降低，反 映了输入渤海淡水量减少。d i n p o 。- p 比值逐渐升高，s i 0 3 - s i d i n 比值逐渐下 降。 ( 2 ) 渤海表层海水中d i n 、p 仉一p 、c o d 浓度基本表现出由沿岸水域向中央 海盆递减的分布特征，四大河口、重要沿海城市近岸等水域污染物浓度都远高于 年均浓度。 ( 3 ) 自2 0 世纪8 0 年代后期，渤海海水整体上处于富营养化状态是赤潮发 生频率不断增多的主要原因，高浓度p o 。- p 尤其是d i n 所导致的海水富营养化严 重状况是辽东湾、渤海湾湾底等沿岸水域成为渤海赤潮发生重点水域的主要原 因，而全年最高的海水温度、沿岸水域足够高的d i n 和p 0 4 - p 浓度、不断增加且 远远大于浮游植物生长“正常”实际需求的营养盐陆源排放等是夏季成为渤海 赤潮发生主要季节的最重要原因。2 0 0 4 年夏季渤海驴驹河口水域影响赤潮发生 的主要因子是营养盐、水温和盐度。 关键词：富营养化营养盐c o d 赤潮生态效应渤海 渤海富营养化变化特征及生态效应分析 a n a l y s i so fu l t r o p h i c a t i o nv a r i a t i o nc h a r a c t e r i s t i ca n de c o l o g i c a l e f f e c to fb o h a is e a a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n ti nb o h a is e aa r e a , t h ee n v i r o n m e n t a l q u a l i t yo fb o h a is e ai sn o ts oo p t i m i s t i c u l t r o p h i c a t i o na n df r e q u e n t r e d t i d eh a v eb c o m es e r i o u se c o l o g i c a lp r o b l e m s a sa l li m p o r t a n t s u s t a i n i n gs y s t e m , t h eh e a l t h i n e s so f b o h a ie c o l o g i c a le n v i r o n m e n tp l a y s a ni m p o r t a n tr o l ef o rt h ee c o n o m yh e a l t h yd e v e l o p m e n ti nb o h a ib a y a r e a s o s y s t e m a t i c a l l ya n a l y s i s t h ev a r i a t i o nc h a r a c t e ro fb o h a i u l t r o p h i c a t i o na n dt h er e l a t i o nw i t hr e & i d eh a sa ni m p o r t a n ts i g n i f i c a n c e f o rm a k i n gaf u r t h e rr e s e a r c ho ne c o l o g i c a le n v i r o n m e n t a le v o l u t i v e m e c h a n i s m , o p e n n i n go u te n v i r o n m e n tq u a l i t y v a r i a t i o nt r e n da n d p r e v e n t i o na n dc u t e o fe n v i r o n m e n tp o l l u t i o no fb o h a is e a t h e s e c o n c l u s i o n sa r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) a tt h ee a r l ys t a g eo f1 9 6 0 s d i nc o n c e n t r a t i o ni nb o h a is e a w a t e rh a sav e r yl o wb a c k g r o u n dv a l u e ，o t h e r w i s et h ec o n c e n t r a t i o no f p 0 4 - ph a sar e l a t i v eh i g hb a c k g r o u n d s i n c e1 9 8 0 s t h ec o n c e n t r a t i o no f d i na n dp 0 4 - pi n c r e a s e dr a p i d l ya n dr e a c h e dt h ep e a kv a l u ei n1 9 9 5a n d 19 9 7 ，r e s p e c t i v e l y t h e nt h ec o n c e n t r a t i o no fd i na n dp 0 4 - ps h o w e d d e c r e a s i n g t r e n d n l i sv a r i a t i o nt r e n di s c l o s e l y r e l a t e dt o t h e d e v e l o p m e n to fa g r i c u l t u r e a n di n d u s t r ya r o u n dt h eb o h a ls e a ，t h e a m o u n to fn i t r o g e n o u sf e r t i l i z e ru t i l i z a t i o n , r e s t r i c t e dpi nc o n s u m e r g o o d s ( e s p e c i a l l yf o rs c o u r ) a sw e l la st h ep o l l u t a n t sc o n t r 0 1 d u r i n g f i f r yy e a r s ，c o n c e n t r a t i o no fs i o s s ic o n t i n o u sd e c r e a s e d ，w h i c hi l l u s t r a t e t h el e s sf r e s hw a t e re n t e r i n gi n t ot h eb o h a is e a d i n p 0 4 - pi n c r e a s ea n d s i 0 3 - s i d 【nd e c r e a s eg r a d u a l l y ( 2 ) t h ep l a n ed i s t r i b u t i o no fd i n 、p 0 4 - p 、c o di ns u r f a c es e a w a t e rs h o w sad e c r e a s i n gt r e n df r o mc o a s t a la r e at 0m i d d l ea r e a e s p e c i a l l ya tt h ef o u rr i v e r m o u t ha r e aa n dt h ec o a s t a ls e aa r e ao fs o m e 中国海洋大学博士学位论文 i m p o r t a n tc o a s t a lc i t i e s ，t h e i rc o n c e n t r a t i o ni sh i g h e rt h a na n n u a la v e r a g e v a l u e ( 3 ) s i n c et h el a t es t a g eo f1 9 8 0 s ，u l t r o p h i c a t i o ni st h em a i nf a c t o r f o rt h ei n c r e a s e m e n to fr e d t i d eo c c u r r e n c e h i 曲c o n c e n t r a t i o no f n u t r i o u ss a l t si st h em a i nr e a s o nf o rt h ef r e q u e n tr e & i d ea tt h eb o t t o mo f b o h a ib a ya n dl i a a d o n gb a y h i g hs e aw a t e rt e m p e r a t u r e ，e n o u g hh i 曲 d i na n dp o r pc o n c e n t r a t i o ni nc o a s t a ls e aa r e aa n dr l o r ea n dm o r e n u u i o u ss a l t sd i s c h a r g i n gf r o ml a n d b a s e ds o t l r c e sw h i c hi sm u c hm o r e f o r t h ep h y t o p l a n k t o na c t u r a lr e q u i r e m e n ta r et h em o s ti m p o r t a n tr e a s o n s f o rt h er e d t i d e o c c u r r i n gi ns u m m e ri n b o h a is e a i nt h el v j u h e r v i e r m o u t hs e aa r e a , u t r i o u ss a l t s ，s e aw a t e rt e m p e r a t u r ea n ds a l i n i t ya r e t h em a i nf a c t o r sw h i c hi n f l u e n c er e d t i d ei ns u m m e ri n2 0 0 4 k e yw o r d s ：u l t r o p h i c a t i o n ；n u t r i o u ss a l t s ；c o d ；r e d t i d e ；e c o l o g i c a l e f f e c t ；b o h a is e a 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写 过的研究成果，也不包含未获得! 连! 麴逡直墓丝置蔓挂割童盟 数：奎拦亘窒2 或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研 究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 。 学位论文作者签名：莉，露乜 签字日期：郐庐占月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有 关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权学校可以将学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手 段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：甬氍；车色导师签字： 签字日期：z 0 0 1 年占月 日 签字日期：年月日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 电话： 邮编 中国海洋大学博士学位论文 前言 渤海作为我国唯一半封闭的内海，具有重要的经济、社会上的战略地位。环 渤海地区已成为我国社会经济非常发达的区域，并将更加发达。作为环渤海地区 经济发展和社会发展的重要支持系统，渤海的生态环境健康在我国占有十分重要 的战略地位，它不仅关系到环渤海经济圈今后的继续繁荣，两且关系到整个东北、 华北、乃至广大西北地区的发展! 随着环渤海三省一市社会经济快速发展所导致的排海污染物总量逐渐增加， 渤海，特别是河口、主要沿海城市近岸等沿岸水域水质恶化等海洋环境质量问题 不断加剧，其中局部水域中营养盐浓度很高，导致富营养化，赤潮等生态灾害时 有发生，渤海海洋环境质量保护与环渤海地区社会经济可持续发展愈来愈具有同 等重要的意义。 而目前对于渤海的富营养化变化特征缺乏系统的了解，而且有关渤海海水富 营养化与赤潮发生之间( 半) 定量关系分析等研究报道报道很少，渤海的富营养 化与赤潮的关联性不够明确，为此，系统分析自2 0 世纪6 0 年代初以来的渤海海 水富营养化变化特征，分析渤海赤潮的特点以及与富营养化的关联性，有利于了 解和掌握渤海海洋环境质量变化趋势，进而为海洋环境行政管理部门制定科学合 理、切实可行的渤海海洋环境质量保护措施等都具有重要的意义。 本论文共分六章。第一章是文献综述；第二章介绍监测资料及计算方法； 第三章全面分析渤海海水中溶解态营养盐和c o d 时空变化特征；第四章分析了 渤海富营养化状况以及与赤潮的关联性；第五章详细分析了渤海驴驹河口水域赤 潮发生与主要环境因子之间关联性，第六章是主要结论、创新点以及进一步研究 的问题。 本论文研究工作得到了国家自然科学基金重点资助项目“渤海典型环境负荷 物的迁移、转化过程及环境容量研究”( 编号：4 0 1 3 6 0 2 0 ) 的资助，谨此致谢! 渤海富营养化变化特征及生态效应分析 第一章文献综述 1 1 渤海溉况 渤海是我国唯一半封闭的内海，地处北纬3 7 。0 7 4 l 。，东经1 1 7 。3 5 1 2 2 0 1 5 的区域。北、西、南三面分别与辽宁、河北、天津和山东三省一市毗邻，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间的连线即为 渤海与黄海的分界线。渤海有三大湾，即：底部两侧的莱州湾和渤海湾，顶部为 辽东湾。大陆海岸线北起黄海辽宁省老铁山角，南至山东省蓬莱角，长2 6 0 公 里，有岛屿4 0 6 个，面积7 7 x 1 0 4 平方公里，平均水深1 8 米，最大水深不超过 7 0 米。渤海上承海河、黄河、辽河三大流域，下按黄海、东海生态体系。 渤海拥有渔业、港口、石油、旅游和海盐五大优势资源。作为我国主要的海 洋渔场之一，有“天然鱼池”之称，其面积位居全国第一。渤海港湾资源丰富，已 建和宣建港口1 0 0 多处。渤海是一个油气资源十分丰富的沉积盆地，滨海的胜利、 大港、辽河油田和海上油田连成一片，构成我国第二产油区。沿岸自然风景优美， 名胜古迹众多，充分具备了以阳光、海水、沙滩、绿色、动物为主题的温带海滨 旅游度假资源条件。渤海是我国最大的盐业生产基地，底质和气候条件非常适宜 盐业生产。我国四大海盐产区中，渤海就有长芦、辽东湾、莱州湾三个。渤海区 还是我国海岸带芦苇资源分布最集中、最丰富的地区。除石油、天然气外，还有 黄金、砂矿和煤田等矿产资源。 渤海具有重要的经济、社会和军事以及外交上的战略地位。环渤海地区已成 为我国社会经济非常发达的区域，并将更加发达。渤海是环渤海地区经济发展和 社会发展的重要支持系统，渤海豹生态环境健康在我国占有十分重要的战路地 位，它不仅关系到环渤海经济圈今后的继续繁荣，而且关系到整个东北、华北、 乃至广大西北地区的发展! 随着环渤海地区的迅速发展，工农业和城市的生活废水、污水通过众多排污 口和排污河流入注入渤海，渤海的生态环境正面临和承受着与日俱增的巨大压 力。渤海陆域水资源、水环境条件恶化，环境污染的加剧，赤潮等灾害时有发生， 导致渤海服务功能显著下降，可持续利用能力加速丧失。 2 中国海洋大学博士学位论文 富营养化是指海洋生态系统中限制性营养盐的自然增加和人为增加及其引 起生态系统的相应变化【l 】。营养盐的输入是一个自然过程，但近几十年来各种人 类活动显著地增加了水体中营养盐的输入，并改变了营养盐组成，肥化了浮游和 底栖植物，提高了生产力及颗粒有机物的含量，从而导致有害和有毒赤潮幽。富 营养化和赤潮对海洋生态平衡、水产资源等危害很大，越来越引起社会的广泛关 注。 ( 1 ) 富营养化评价方法研究进展 关于富营养化评价方法已经有很多种，但迄今为止，目前国际上还没有统一 的评价水域富营养化的标准和方法f 3 1 。从发展的趋势来看，从以营养盐为基础的 第1 代评价体系发展到当前的以富营养化症状为基础的第2 代多参数富营养化评 价模型和方法。 单因子评价法 ( 1 ) 通常采用一些物理、化学和生物参数来衡量水体的富营养化程度，如 水色、透明度、d o 、c 0 2 、n 、p 、c o d 、藻类现存量或叶绿素a ( c l l l a ) ，浮游 植物种类，多样性指数f 4 ，5 1 ，a g p ( 藻类增殖的潜力) 等。一些指标已经用在赤 潮监测规范中作为可选的富营养化评价标准和方法f 6 1 ( 见表1 1 ) 。 表1 1 富营养化阈值的单项指标 富营养化单c o dd i n p o a - p 叶绿素8 初级生产力 竺兰堡衄：虹1竺! ：竺：!蚀地! ) ! ：! ：竺2兰! 水质评价 l q0 2 - 0 3o 0 4 5卜1 0l 1 0 综合指数法 基于化学和生物指标的综合指数法常用的主要有以下两种：富营养化指数： e = ( e ( c o d ) x e ( d i n ) x c ( d i p ) 1 0 6 ) 4 5 0 0 ( 或1 5 0 0 ) 。e i 为富营养化，e 值越大， 富营养化程度越高吼 营养状态质量指数【4 】： n q i = e ( c o d ) c ( c o d ) + c ( t - n ) c ( t n ) + 渤海富营养化变化特征及生态效应分析 c 口p ) + c h l a ) c ( c h l - a ) 。c ( c o d ) 、c ( t o n ) 、c ( t - p ) 、c ( c m o a ) 分别为水体的化学 需氧量、总氮、总磷和叶绿素a 的测量浓度；c ( c o d ) 、c ( t - n ) 、c c r - p ) 、c ( c h l - a ) 分别为水体的上述各项指标的评价标准。n q i 值大1 1 于3 为富营养水平，在2 3 之间为中营养水平，小于2 为贫营养水平【6 】。 综合评价法 目前比较公认的综合评价方法主要有综合评价法( o s p a r - - c o m p p ) 和河口营 养状况评价法( a s s e t s ) 。其中第一种综合评价法( o s p a r - - c o m p p ) 是由欧盟于2 0 0 1 年提出并应用于所有欧盟国家沿岸海域的富营养化状况评价。它主要由4 类评价 因子及标准构成，包括营养盐过富程度( 致害因素) 、富营养化的直接效应( 生长 期) 、富营养化的间接效应( 生长期) 和富营养化可能产生的其它效应。河口营养 状况评价( s s e t s ) 是在美国提出的“河口富营养化评价”( n e e a ，即n a z i o n a l e s t u a r ye u - - t r o p h i c a t i o na s s e s s m e n t ) 的基础上精炼而成，n e e a 已被应用于 美国1 3 8 个河口、葡萄牙的l o 个河口及德国沿岸海域的富营养化评价。评价园 子包括3 类。即：压力、状态和响应。王保栋脚对这两种评价方法的特点、异同 和优缺点进行了详细比较。 此外，基于海水富营养化评价问题是一个多因素多水平藕合作用的复杂系 统，很多学者提出了以模糊理论、非线性理论和不确定理论为基础的模糊评判法、 人工神经网络法、集对分析方法等富营养化评价方法【7 1 3 1 。 ( 2 ) 海水富营养化的海洋生态效应研究进展 海水富营养化不仅能产生一些污染效应【1 j 4 - 1 6 ，如使水体散发臭味，增加水 体的色度，水体的溶解氧含量降低，向水体释放有毒物质。还会对水生生物、群 落结构及生态系统产生生态效应。富营养化能促使水中表层浮游藻类的生长繁 殖，爆发繁殖的藻类覆盖于水体表层，使得阳光难以穿透水层，从而影响深层水 体中高等水生植物的光合作用。对水生动物的影响主要表现在：在富营养水体中， 深层水体中的溶解氧不断地被大量死亡藻类的分解所消耗，又由于光合作用微弱 无法产生新的溶解氧作为补充，因而导致深层极低的溶氧水平，有时甚至出现厌 氧状态。生活于深层水体的水生动物，如鱼类等，由于得不到适量的氧而使呼吸 作用受到抑制，无法进行正常的代谢活动，最终导致死亡。在水体富营养化过程 中国海洋大学博士学位论文 中，水生生物群落包括水生植物群落和水生动物群落都会发生演替，使原有群落 结构发生改变。富营养化过程可以看作是水体中水生植物群落由大型水生植物占 优势向浮游植物占优势转变的过程。研究表明，水体营养状况与浮游动物生物量 呈显著正相关，且随着富营养化的发生，群落优势种类逐渐由清水型向耐污性和 寡污性种类转变。大型底栖动物的物种多样性与水体营养水平呈相反趋势富营 养化导致多样性明显降低，而耐污种群急增。对富营养化比较系统的研究是在欧 洲北海的g e r m a nb i g h t 湾和波罗的( b a l t i c ) 海进行的，主要研究富营养化对 浮游生物群落结构的影响，在g e r m a nb i g h t 湾，氮磷比( n p ) 季节变化很大， 春季n p 超过3 0 。高的n p 有利于硅藻，丽低的n p 有利于鞭毛藻取得竞争优 势。1 9 8 1 年夏季发生叉状角藻( c e r a t i u mf u r c a ) 水华时，下层水体中溶解氧 含量出奇的低。研究表明缺氧在下层海水经常发生。与在g e r m a nb i g h t 湾的研 究结果不同，在波罗的海的研究没有表明浮游生物对富营养化的明显反应，但显 示了富营养化的征兆，这是因为波罗的海是开放的，水交换快。同时富营养化还 会破坏水生生态系统的平衡，一般情况下，水生生态系统中各种生物都处于相对 平衡的状态，但是，水体一旦受到污染而呈现富营养状态时，正常的生态平衡就 会被扰乱，而使水生生态系统的结构和功能受到破坏。在营养水平较高时，水体 中产生表面积体积比低的浮游动物不能摄食的大型藻类，且水体浑浊不利于靠 视觉定位的凶猛性鱼类捕食，从而减轻了对摄食浮游动物和底栖生物的鱼类的捕 食压力，导致滤食效率较高的大型浮游动物( 如枝角类) 的种群减小，减少了其对 藻类的滤食。此外，大型植物消失后，为大型浮游动物、螺类和鱼类等提供附着 基质、隐蔽所和产卵场所的功能随之消失，引起附植生物和着生动物的减少，最 终致使水生态系统的生物多样性下降。而生物多样住的降低必将导致水生生态系 统稳定性下降，从而破坏水生生态系统的生态平衡。此外，许多学者还注意到了 富营养化对生态系统的长期影响。b o n s d o r f f 研究了欧洲波罗的海的浊度、初级 生产力、底栖动物和鱼类的长期变化和营养盐增加的关系。z e i s s 等发现富营养 化和良好的气候条件会促进底栖动物的生物量增加。k o e s t e r 等通过研究波罗的 海南部的b o d d e n 湾发现，从湾外到湾内存在富营养化梯度，随营养盐浓度逐渐 增加，浊度、悬浮物浓度、叶绿素a 、有机碳、有机氮、微生物的生物量和酶活 渤海富营养化变化特征及生态效应分析 性呈现增加趋势，表层沉积物由水解酶为主变为蛋白质酶为主，沉积物类型从沙 质变为泥质。 ( 3 ) 渤海海水富营养化研究进展 渤海作为我国难一的半封闭性内海，沿岸许多河流携带丰富的营养盐类进入 渤海，促进了该海域饵科生物的繁殖生长，从而形成多种经济鱼虾类的主要产卵 场和索饵育肥场。但近些年来，随着工农业生产的迅速发展，城市化进程的加快 和人口的不断增加，大量工业、生活污水排入海中，造成局部海域污染加重，时 有不同危害程度的赤潮发生。渤海生态环境报告指出：由于污水排海量逐年增多 和赤潮的原因，渤海经济鱼类产量大幅度下降，鱼类结构越来越单一，由此可见。 富营养化已成为渤海生态平衡的主要威胁之一。 渤海 基于2 0 0 0 年8 月和2 0 0 1 年1 月在渤海进行的两个航次的调查资料，赵骞等 i 1 1 分析渤海营养盐和叶绿素a 的分布特征，各海区营养盐的结构以及营养盐和叶 绿素a 的关系。结果表明：冬季营养盐的浓度高于夏季，硅酸盐有明显的垂向结 构，4 0 多年来渤海中部硝酸盐呈现增加趋势，莱州湾浮游植物生长处于磷限制， 其它海区处于氦限制；冬季叶绿素a 的浓度也高于夏季，叶绿素a 的季节差异可 能与夏季浮游动物的大量摄食有关。在综合文献资料的基础上，结合2 0 0 2 年和 2 0 0 3 年2 个航次的渤海调查资料，郭全【1 8 1 对渤海海水中营养盐的分布特征进行 了分析讨论；开展了渤海、辽东湾、渤海湾、莱州湾、渤海中部海水中溶解态的 无机氮、磷酸盐和硅酸盐、n p 、n s i 以及富营养化指数( e ) 的年( 8 0 年代- 9 0 年代一2 1 世纪初( 2 0 0 3 年) ) 变化分析，评价了渤海富营养化状况。结果表明： 从年际变化看，近2 0 多年来渤海d i n 呈逐年上升趋势，而p o 。- p 和s i o ，- s i 含量 则出现了逐年降低趋势。渤海c o d 含量呈现周期性波动，除莱州湾外渤海的c o d 含量呈现较明显的降低趋势。渤海叶绿素含量在不同年份存在波动，但总体呈上 升趋势；利用n p 、s i n 来评价富营养化状况得出：三个海湾中近岸富营养化状 况严重；从年变化趋势看，自上世纪8 0 年代初至今，全渤海富营养化处于加重 趋势，同样莱州湾情况最为严重；s i n 值下降趋势明显。 6 中国海洋大学博士学位论文 根据1 9 9 2 1 9 9 3 年调查资料，崔毅等1 19 】讨论了渤海及各内湾水域无机氮和 无机磷的含量水平变化，通过与历史同期调查资料相比较，了解海域的营养状况 及变化规律，分析了渤海海域营养盐现状及影响渤海营养盐状况的主要原因。并 从生物理化环境角度出发，对其主要物理、生物、化学要素的量值与分布进行讨 论，结合有关生态饵料环境实验结果，对渤海生物理化环境现状进行评价。研究 结果表明：渤海水域温度呈典型温带水域海水特征，盐度、溶解氧及p h 值适中， 是温带各种海洋生物生长的良好环境；营养盐与饵料生物及沿岸径流关系密切， 具有明显的季节性变化；与历史同期调查结果相比，无机氮有所上升，但无机磷 和无机硅却下降较大，营养状况基本处于中下营养水平；从n p 比值看，较历史 资料上升较大，但仍低于r e d f i e l d 比值，无机氮仍为渤海浮游植物生长繁殖的 主要限制因子。根据4 0 年间收集的综合观测资料、部分成果以及1 9 9 8 1 9 9 9 年 执行的2 个航次的调查和岸边监测，魏皓等【2 0 】分析了渤海浮游植物生物量的年 循环规律、水平分布的年际变化及长期变化，结合渤海水温、盐度、黄河径流量 及营养盐浓度的变化，初步分析了原因。结果显示：渤海温盐有增加趋势，无机 氮浓度增加、磷酸盐浓度降低，河流输入变化只影响局部海域子系统，近岸海域 的富营养化使得营养盐更多地消耗在近岸，而中央海区依然保持良好水质，物理 系统的变化是该时空变化的重要原因之一。 渤海湾 秦延文等【2 l 】以2 0 0 3 年7 月份对天津渤海湾水体、柱状沉积物调查数据为依 据，对渤海湾表层水体、柱状沉积物中的氮，磷营养盐的含量、形态及其分布特 点进行了分析，研究了该海域氮、磷营养元素的地球化学特征及其反映的环境意 义。王泽良等【捌对渤海湾中水质因子化学需氧量( c o d ) 的随流输移扩散和生物化 学过程进行了研究。在对有机污染物的生化降解过程进行试验研究的基础上，建 立了模拟浅水、缓坡海湾有机物( c o d ) 迁移转化规律的水质模型，并应用实测资 料结果对水质模型进行了验证。韦蔓新等j 根据1 9 9 8 年1 0 月和1 9 9 9 年5 月的 调查资料，阐述了钦州湾内湾水环境特征及n p 的变化。以d i n 、d i p 、c o d 和c h l a 为富营养化指标，用营养状态质量指数( n q i ) 分析探讨了该湾的营养 状态，并从营养角度讨论了该湾的污染程度。 渤海富营养化变化特征及生态效应分析 辽东湾 王毅等鲫根据1 9 9 5 1 9 9 9 年5 年对辽东湾北部至辽西沿岸海域的监测资 料，分析和评价了该海域营养盐的分布特征及时空变化，评价了营养盐对该海域 的污染程度和水质的富营养状况。结果表明该海域营养盐普遍偏高，在5 年当 中各站位无机氮平均值有5 6 超一类海水，无机磷有7 3 超一类海水，辽东湾 北部海域高于辽西沿岸海域，最高值位于辽河口和双台子河口的三道沟、二界沟 3 个站位，无机氮高于其他站位3 5 倍，这3 个站位水质严重污染，处于富营养 化状态，随时可诱发赤潮。基于1 9 9 6 年1 月份在辽东湾近岸冰区开展的生态环 境调查，闫启仑等【2 5 1 研究对该海域海水和海冰中营养盐和生物的含量进行了比 较。结果表明：辽东湾近岸冰区营养盐含量丰富，叶绿素a 含量较低，存在一定 数量的浮游生物。海水中硝酸盐、铵盐和磷酸盐含量均为冰中含量的1 5 倍左右， 海水中硅酸盐含量是冰中的4 1 6 倍，亚硝酸盐和叶绿素a 含量在海水中和海冰 中的分布相差不大。从赤潮生物生态和营养盐的关系出发，赵军等f 捌结合锦州湾 多年来海水水质调查监测结果，分析与探讨了影响赤潮的重要产生因素，说明海 洋污染的主要来源已由单一的工业污染转化为1 9 8 5 年1 9 9 0 年生活污染、农业 和养殖业污染。方志刚等1 2 卫根据日本、美国等国家对赤潮生物与营养盐的关系等 研究成果，结合对辽东湾海域多年的监测结果进行分析研究，通过对陆上污染源 排污状况与辽东湾海域污染的相关分析，说明在影响赤潮的诸多因素中，营养盐 的含量暨富营养化水平是发生赤潮的最基本因素。邱春霞等f 2 町对大连湾海域的水 化学要素( n 、p 、s i 、d o 、c o d 、p h 、盐度等) 和生物体化学要素( 浮游植物、 浮游动物等) 的含量水平和分布进行了调查研究，并采用3 种不同的评价方法对 大连湾海域水环境质量进行富营养化评估、有机污染评估和生物多样性的评估。 综合分析结果表明，大连湾海域为富营养化水质且受到有机污染，各单项指标显 示沿岸富营养化和污染程度高于中部和湾口海域，陆源排污是该海域产生富营养 化和有机污染的主要原因之一。 以大连湾海域水质1 9 8 51 9 9 2 年1 6 个测站，1 9 个监测项目，7 0 0 0 多个监 测数据为基础，吴国功【2 9 】采用综合污染指数和s p r e a m a n 秩相关系数等方法，分 析了湾内水质变化趋势，并详知分析了四个重点污染测站无机氮、油、活性磷酸 8 中国海洋大学博士学位论文 盐三项指标的污染现状及变化趋势。分析结果表明；近年来，大连湾海域水质主 要污染物无机氮、油、活性磷酸盐污染都有不同的加重，其中氮增长趋势显著， 1 5 测站的无机氮、测站的油增长趋势显著。邵秘华等【3 0 】以1 9 8 7 年环境调查资料 为基础，讨论了大连湾水体中诸化学要素( 如p h 、盐度、d o 、c o d 、n 0 3 - n 、 n 0 2 - n 、p 0 4 - p 、z n 、c u 、p b 、c d 、石油等) 的分布规律。结果表明，大连湾海 水中诸化学要素分布均具有一定的规律，均呈条带状分布；各要素高浓度差主要 分布于西岸水域。说明化学要素除来自岸边岩石风化产物外，主要来自沿岸的 1 3 0 处污染源，通过1 0 1 个排污口囱湾内排放废水。蒋岳文等【3 1 冁据1 9 9 6 年1 月下旬在辽东湾近岸具有代表性的冰区所采集的水样和冰样中营养要素的实测 结果，对海水和海冰中的溶解态的三氮、磷酸盐和硅酸盐等营养要素的含量及其 分布特征进行了初步的探讨。结果表明，辽东湾近岸冰区营养盐含量较为丰富， 而且营养盐的含量基本呈现出海水中的含量高于海冰中含量的分布状态。通过 1 9 8 8 年8 月在大连湾海区设立了9 个调查站位，蒋岳文等【竭对大连湾中营养盐 的含量和有机污染状况进行了了综合分析表明，海水接近于富营养类型，无机氮 和无机磷含量己分别接近和超过了我国二类海水水质标准；该海湾水体处于中度 有机污染状态，并且各单项指标均呈沿岸值高于中部值的分布趋势，说明陆地排 污是该湾水质产生富营养化和有机污染的主要原因。依据1 9 8 9 m 9 9 3 年大连近海 水质监测资料林长清【3 3 选用营养状态指数法对大连湾和市区南部沿海的富营养 化水平进行了评价。结果表明，大连近海梅域水质质量状况较差，大连湾海域污 染重于南部沿海，近岸海域和近污水排放口水域重于其它海域，处于富营养化状 态，局部海域则属过营养化类型。吴之庆等删依据鲅鱼圈港倾废区8 个航次的疏 浚物监测和追踪调查数据，了解了倾废海区中悬浮物，浊度、c o d 和等指标随 潮汐变化的时空分布规律。调查结果表明：虽然该倾废区实施疏浚物倾倒已达4 年，但该区中除悬浮物含量略有增加外，其他指标( 如c o d 、d o 、p h 等) 基 本处于异类海水正常值范围。 莱州湾 依据2 0 0 0 年夏季8 月2 9 日至9 月2 日莱州湾的1 次综合性生态环境调查 资料，高会旺等【3 5 】给出了表、中、底3 层的平均温度、盐度、主要营养盐浓度及 9 渤海富营养化变化特征及生态效应分析 其比例和时绿素a 浓度，分析了莱炯湾的温盐结构、主要营养盐和叶绿素a 的 分布特征。刘慧等【3 6 1 基于2 0 0 1 年3 月至2 0 0 2 年3 月在2 个典型养殖海湾一莱州 湾和桑沟湾海水中主要营养盐周年监测，通过分析营养盐分布特征，说明在莱州 湾，硅可能是主要的限制性元素。邢红艳等阳分析了1 9 9 6 年1 9 9 8 年莱州湾海 域营养盐污染状况。分析结果表明：陆源污染是莱州湾海域富营养化的主要因素。 葛仁英等1 3 s 基于1 9 9 2 年8 月在莱州湾的调查资料，分析了莱州湾海水营养盐含 量及有机污染状况。郝彦菊等f 3 9 】利用莱州湾4 个航次调查的资料，分析了1 9 8 9 年6 月、8 月和2 0 0 1 年6 月、9 月莱州湾海水中营养盐浓度、c h l a 含量和浮 游植物多样性的变化。曲克明等【柏】根据1 9 9 7 年5 月1 9 9 8 年6 月对莱州湾的6 次 调查资料，研究了莱州湾氮、磷营养盐的平面分布和季节变化规律，结合历史资 料讨论了莱州湾氮、磷营养盐的历史演变。提出在研究近岸海洋生态体系中氮、 磷营养盐限制时，应该对氮、磷营养盐的周转速度进行研究。米铁柱等h 1 】在1 9 9 7 年5 月、1 9 9 8 年6 月两次对莱州湾南部调查的基础上，讨论了该海区溶解态营养 盐的时空分布规律和来源。认为磷酸盐、铵盐、亚硝酸盐主要来源于南部沿岸及 河口，硝酸盐主要受北部黄河的影响，硅酸盐同时受黄河及南部河口的影响。黄 河对该海区有重要影响。小清河已对部分海区造成污染。辛福言等1 4 2 1 1 9 9 6 年1 1 月1 9 9 8 年5 月在鳌山湾进行了6 个航次的调查，根据所获资料分析了氮、磷的 含量变化及分布情况。结果表明，鳌山湾氮磷营养盐的分布以北高南低为主，有 明显的季节变化：溶解无机氮在冬、春季由沱底东北向湾外呈减小趋势，在夏、 秋季由北向南呈增加趋势；无机磷( i p ) 基本上由北向南呈减小趋势；溶解无机 氮的组成在大部分时间主要以n 0 3 - n 形态存在。鳌山湾水体的营养水平较低， n 0 3 - n 浓度范围为o 4 - 5 9 6 2 1 t m 0 1 l ，i p 为0 0 3 1 4 6 8 9 m o l 1 , ，特别是氮浓度较 低，故该湾为氮元素限制海区。崔毅等1 4 3 1 根据1 9 9 8 年4 、7 、1 0 月对莱州湾污染 调查结果，讨论了入海污染物对莱州湾的污染影响、分布特征及其入海通量。结 果表明，莱州湾主要污染物分布在西部和西南部。污染物入海通量估算结果，小 清河是莱州湾污染的主要污染源之一。粱源高等f “j 根据烟台海洋管区1 9 8 6 1 9 9 5 年近1 0 年的水质监测资料，分别采用单因子和综合评价两种模式对山东北 部近岸海域及四十分海区( 莱州湾、龙1 ：3 、烟台、威海) 的水质环境质量进行评价。 评价结果表明：评价海域的主要污染为有机污染和石油污染，主要污染为无机氨、 中国海洋大学博士学位论文 石油类、活性磷。四个分海区中，莱州湾污染最重，威海近岸海域污染量轻。后 5 年与前5 年相比，有机污染有所加重，石油污染得到一定遏制。孟春霞等f 4 5 】 在2 0 0 2 年6 月对小清河口及邻近海域进行大面调查资料的基础上，分析了调查 区域内溶解氧的分布特征，发现在小清河河口内存在低氧区，结合盐度、c o d 、 营养盐的分析数据，查明了小清河河口内形成低氧区的主要原因是小清河径流带 来的大量有机污染物所致。根据1 9 9 0 1 9 9 2 年莱州湾部分海域的水质监测结果， 任荣珠利用模糊综合海水水质级数法，对该海域水质现状进行了综合评价，并 对主要污染因子及其分布、变化特征进行了讨论分析。评析结果表明：该海域的 综合水质符合二类水质标准；湾内污染物是来自小清河、虞和、弥河、白浪河及 三山岛的工业与生活污水，其中以小清河、虞河及三山岛为重；该海域的主要污 染因子为石油类、无机氮、c o d ；水质污染的空间分布特征较明显，而年际变化 则无明显规律。 渤海中部 通过系统分析近2 0 年渤海中部海域3 年( 1 9 8 2 1 9 8 3 ，1 9 9 2 1 9 9 3 ，1 9 9 8 1 9 9 9 年) 1 0 航次的生态环境特征参数的变化，于志刚等【4 7 】描述了各参数的变化 趋势，初步讨论了各特征参数之间的相互关系。研究发现，近2 0a 来，渤海中 部营养盐的浓度和结构( n p 和s i n ) ，均发生了显著变化，表现为：硝酸盐、 亚硝酸盐、总无机氮持续增加，活饿磷和硅显著降低，n p 值升高，s i n 值下 降。渤海中部海域氮限制的状况正在逐步改变，活性硅和磷从供给充分改变为硅 和磷限制的临界：渤海营养盐结构若按此趋势演化，必将造成磷和硅限制。 1 3 赤潮研究综述 有害赤潮是在一定的环境条件下，某一特定有害或有毒浮游藻生物量在一定 海区范围内骤增并在海表面上聚集的生态异常现象。随着污染物排海总量的增 加，中国近海有害赤潮发生的频率和规模越来越高，持续时间越来越长，产生的 直接和间接经济损失越来越大。赤潮不仅严重破坏海洋生态平衡，恶化海洋环境， 危害海洋水产资源，危及海洋生物，甚至威胁着人类的健康和生命安全。 渤海富营养化变化特征及生态效应分析 ( 1 ) 赤湖成园分析 根据国内外大量监测资料分析与研究，结果表明：赤潮发生需要合适的外部 环境条件和内部条件e 船- t s 。首先：赤潮爆发必须存在有赤潮生物，赤潮爆发的 外因是具备合适的物理、化学、气象、水文等环境条件。主要的外部环境因素主 要体现在以下方面：( 1 ) 海域水体的富营养化，这是赤潮发生的水体物质基础和 首要条件赤潮发生时，大凡水体都会出现富营养化。富营养化的水体中含有丰 富的营养盐如n 、p 、s i 等和有机质，为赤潮生物藻类的大量繁殖提供了物质基 础。徐宁等5 3 1 综述了赤潮的发生与沿岸海域富营养化的关系。主要表现在：营养 负荷的增加与高生物量水华的增多相联系，控制营养输入后，浮游植物生物量或 有害藻类水华事件也相应减少。营养的组成与浮游植物的种类组成及水华的形成 有密切联系，有机营养对有害藻类水华的促进作用受到关注。营养输入时机影响 浮游植物种问竞争的结果，因而对浮游植物的群落演替具有深远影响。由于浮游 植物存在生理差异，因而对营养加富的反应因种而异。营养在调控某些有毒藻类 的毒素产量方面也发挥着重要作用。此外，营养输入与藻类水华之间存在复杂的 间接联系。当然，营养状况并非浮游植物群落演替的唯一决定因素。( 2 ) 合适的 海流作用与天气形势，例如潮流、风等对赤潮生物有聚集作用，径流、涌升流、 水团或海流的等水流作用造成的底部营养物质上翻到表层，使表层赤潮生物尤其 是硅藻得以增殖这些硅藻过盛，特别是骨条硅藻的密集常常引起赤潮。( 3 ) 适 宜的水温与盐度，赤潮生物的生长发育与水温和盐度密切相关，不同海区不同类 型赤潮暴发要求的温度各不相同。( 4 ) 海水养殖的自身污染，1 9 8 0 年代以来， 随着沿海养殖业的迅速发展，海水养殖产量产值逐年增加，已成为我国沿海经济 发展的支柱产业，但是，海水养殖为局部海域提供了大量的有机物质，加速了水 体的富营养化。 ( 2 ) 赤潮预报方法研究进展 为保护海洋生态环境，减少赤潮灾害所造成经济损失，迫切需要发展有害赤 潮预测方法，国际上也相继开展了不同赤