黄河下游营养盐浓度、入海通量月变化及“人造洪峰”的影响

于2009年至2011年在黄河下游采集溶解及颗粒态营养盐样品,分析了黄河下游各形态营养盐的浓度变化及营养盐入海通量,结果表明各形态氮的浓度多呈丰水期低、枯水期高,溶解无机氮是溶解态氮的主要存在形式;受黄河高悬浮颗粒物含量的影响,磷以颗粒态占绝对优势,而溶解态磷以溶解无机磷为主要存在形态;生物硅的含量平均约占硅酸盐与生物硅之和的20％,硅的浓度丰水期高于枯水期.颗粒态磷与生物硅的含量与悬浮颗粒物含量呈正相关.营养盐的组成具有高氮磷比、高硅磷比、低硅氮比的特点.近年来黄河下游溶解无机氮浓度显著升高而溶解无机磷变化不大,硅酸盐的浓度有所下降.黄河下游水沙通量、营养盐入海通量有明显的季节变化,丰水期占全年总入海通量的42％～84％.调水调沙期间,各营养盐的浓度和组成均有明显变化,氮的浓度、DIN/PO4-P下降,磷与硅的浓度、SiO3-Si/DIN、SiO3-Si/PO4-P升高,颗粒态营养盐的比例明显增加.短期内大量水沙及营养盐入海通量对黄河口及渤海生态系统产生重要影响.     

黄河下游调水调沙与暴雨事件对营养盐输出通量的影响

2012年2月至2014年3月在黄河下游采集水样,分析黄河下游营养盐浓度与通量的月际、季节性以及在调水调沙期和暴雨期的变化情况,并估算了调水调沙期和洪水期输水量和营养盐入海通量对黄河年入海通量的贡献。结果表明NO₃- 是TDN的主要存在形式,各形态氮营养盐枯水期高于丰水期;DIP是TDP的主要存在形式,PIP是TPP的主要存在形态,颗粒态磷和DSi丰水期高于枯水期。黄河水体中具有高DIN/DIP和DSi/DIP,低DSi/DIN,严重偏离Redfield比值。营养盐输送通量具有很强的月际变化,在径流量及输沙量最大月份也存在营养盐入海通量峰值。2002-2012年10年间调水调沙和暴雨在营养盐输送通量上占黄河下游营养盐输送通量的23%~68%和5%~59%,对营养盐年入海通量的平均贡献分别为 38%和24%,二者均在短期内导致水、沙和营养盐的大量输送,将对黄河口及其邻近海域的生态环境产生重要的影响。     

黄河下游营养盐浓度季节变化及其入海通量研究

2001年3月～2002年2月期间在黄河下游采集溶解及颗粒态营养盐样品,分析了黄河径流中各形态的营养盐的浓度及其月动态,估算此时段内黄河的营养盐入海通量。研究发现,溶解无机氮是溶解总氮的主要存在形式,硝酸盐是黄河中氮的最主要存在形态,其季节变化与水量变化趋势相反,年平均含量为(260.6±84.0)μmol/L,显著高于世界其它河流,为世界背景值(7.14μmol/L)的20多倍;黄河中磷主要以颗粒态存在,颗粒态磷含量变化规律与SPM的分布一致,其年平均含量为(16.2±22.9)μmol/L,磷酸盐含量较低,年平均含量为(0.42±0.20)μmol/L,与世界河流的平均水平相当。硅酸盐年平均含量为(122.0±18.2)μmol/L。每年约有17 200 t的总氮和1 600 t的总磷输入渤海,氮通量表现出在春季3月较高;磷通量在9月出现最高值,春季3,4月也较高;硅酸盐通量在3月出现最高值。     

广西铁山港附近海域营养盐分布及其季节变化

通过3个航次的调查,分析了2008年枯水季、丰水季和平水季广西铁山港附近海域无机氮、活性磷酸盐和活性硅酸盐的分布特征及营养盐结构特征,探讨该海域营养盐季节变化及其影响因素。结果表明,铁山港附近海域无机氮的浓度范围为1.03~44.99μmol/L,活性磷酸盐浓度为0.03~1.57μmol/L,活性硅酸盐的浓度为7.86~102.14μmol/L。高浓度的营养盐主要分布在铁山港湾内及靠岸站点,营养盐的浓度均从铁山港湾口向北海南部海域呈递减的趋势。无机氮、活性磷酸盐和活性硅酸盐显现了相近的季节变化特征,即枯水期到丰水期浓度增加之后从丰水期到平水期浓度降低。该海区无机氮主要以硝酸盐氮和氨氮占最主要比重,枯水期和丰水期以硝酸盐氮为主而平水期以氨氮为主。海区N/P和Si/P较高,表明该海区N限制减弱而P限制加重。铁山港营养盐的季节变化主要受到径流等输入的影响,浮游植物的消耗也可能是其季节变化的原因之一。     

黄河下游营养盐浓度月际变化及其对水库泄洪事件的响应

根据2017年12月—2019年12月和2018年小浪底水库泄洪期间对黄河下游营养盐的月观测和日观测,系统的分析了黄河下游溶解态营养盐浓度、组成和通量变化.结果表明,除DON(溶解有机氮)、DSi(溶解态硅)和DIP(溶解无机磷)外,其他各溶解态营养盐浓度均呈丰水期低、枯水期高的特点.在观测期间,DSi/DIN(溶解态...     

2001—2011年黄河口营养盐变化及入海通量估算

为更好地认识黄河向渤海的营养盐输送情况及其对渤海生态环境的影响,根据文献资料和实验室监测数据,讨论了黄河口淡水端4a间的营养盐浓度月际变化,并用月均浓度占年均浓度比例的方法对2001—2011年营养盐入海通量进行了估算。结果表明:黄河口DIN的月平均浓度变化范围为222.6～403.8μmol/L,NO3--N占DIN的比例约为94.3%,5月份浓度约为8月份的1.8倍。NH4+-N枯水期浓度约为丰水期的10倍。NO2--N浓度变化范围较大,约有1/4的月份超过7.14μmol/L。PO34--P普遍处于0.80μmol/L以下,秋、冬季高于春、夏季。SiO23--Si的月浓度基本在年均浓度上下浮动。2001—2011年黄河口DIN的年平均通量约为6.51×104 t/a,其中NO3--N约为5.76×104 t/a,NH4+-N约为0.80×104t/a,NO2--N约为0.108×104 t/a。PO34--P的年入海通量约为211.4t/a,SiO23--Si约为5.79×104 t/a。2005年以来DIN通量的下降幅度大于同期径流量的下降幅度,说明黄河向渤海输送的营养盐浓度呈现降低趋势。     

灌河下游营养盐浓度的季节变化及其入海通量研究

2017年2月~2019年9月在灌河下游采集水样,分析了其中各种形态营养盐的浓度以及月动态变化情况,估算了灌河的营养盐入海通量。结果表明,NO3^-和NH4⁺是溶解无机氮(DIN)的主要存在形式,其平均值分别为(74.66±45.06)、(83.67±87.22)μmol/L。NO3^-浓度与欧洲以及国内一些河流相当,NH4⁺浓度显著高于世界上其它河流。PO4^3-的平均浓度为(3.38±2.14)μmol/L,显著高于世界河流的平均水平(0.32μmol/L),与欧洲和北美地区富营养化严重的河流相当。SiO3^2-的平均浓度为(80.27±27.65)μmol/L,同国内及世界上其它河流相比,该含量处于较低水平。不同形态氮、磷浓度存在显著的季节变化,从2017—2019年它们的浓度显著降低,这主要是由于环保督察后大量畜禽养殖场的关闭或迁移使得排放入河的各形态氮、磷大量减少所致;硅浓度的年际变化不大。灌河每年约有0.61×10⁴ t的DIN和0.28×10³ t的PO3^3-进入南黄海,SiO3^2-的年输送通量约为0.60×10⁴t。     

长江水体溶解态无机氮和磷现状及长期变化特点

于2006年2、5、8和11月对长江从攀枝花至河口和上游的两条支流雅砻江和嘉陵江的溶解态无机氮(NO-3-N、NO-2-N和NH+4-N)和磷酸盐(PO43--P)进行了取样调查,同时结合长江营养盐的历史数据,分析了长江水体中溶解态无机氮、磷的长期变化特点。结果表明,长江NO-3-N、NH+4-N、DIN(包括NO-3-N、NO-2-N和NH+4-N)和PO3-4-P浓度从上游到下游显示出增加趋势,但存在季节差异;NO2-N浓度总体较低,在长江中下游(武汉—南京)浓度较高。长江从上游到下游DIN通量的变化主要受径流量的影响,从上游到下游单位面积年产N量逐渐升高;PO3-4-P输送通量从上游往下游呈增加趋势,也主要受径流量控制,但从季节变化来讲,PO3-4-P的月输送通量受其浓度的控制更加明显。自20世纪60年代来,长江水体中NO3--N、NO2--N、DIN和PO3-4-P的浓度都处于缓慢上升趋势,但到80年代上升速度明显加快;不同阶段DIN和34PO-P的季节变化特点也不尽相同,反映了其来源的差异。目前,长江水体中溶解态无机氮、磷浓度与国内及国际河流相比处于中等水平。     

莱州湾海水中营养盐分布与富营养化的关系

根据2001年5月和9月2个航次莱州湾海区海水营养盐等的调查资料,分析了该海域海水中5项营养盐的分布特征及时空变化,评价了水质的富营养化状况。结果表明,溶解无机氮的平均浓度为9.80μmol/dm3,2个季节中溶解无机氮以NO3-N浓度为最高,平均为7.61μmol/dm3,占总无机氮的77.65%,是莱州湾海水中的无机氮主要形式;活性磷酸盐的平均浓度为0.48μmol/dm3,活性硅酸盐的平均浓度为11.31μmol/dm3。研究发现,莱州湾海水中溶解无机氮和活性磷酸盐浓度分别是12 a前的2.03倍和3.2倍。DIN∶P,Si∶P,Si∶DIN比值分别为69.5,34.2,1.4;因此,磷酸盐为限制因素。按照营养状态指数值,莱州湾海区湾顶近岸海域划分为富营养化区,秋季一旦水文气象等条件适宜有发生赤潮的可能。     

莱州湾营养盐空间分布特征及年际变化趋势

基于2004-2014年期间,在莱州湾5月及8月开展的22个航次调查结果,研究了莱州湾营养盐的时空分布特征及年际变化趋势。研究发现:莱州湾溶解态无机氮(DIN)、可溶性磷酸盐(PO_4-P)、可溶性硅酸盐(SiO_3-Si)高值区主要出现在莱州湾西南近岸尤其是小清河口海域,小清河及邻近区域陆源输入是影响莱州湾营养盐空间分布的主要因素。2004-2014年莱州湾DIN中位值变化范围8.14~53.98μmol/L,尽管2004年以来莱州湾DIN浓度呈现降低的年际变化趋势,但仍然高于历史数据。硝酸盐是DIN的主要形态,贡献了DIN组成的83%,亚硝酸盐和铵盐的含量占比分别为7%和10%。莱州湾PO_4-P年际变化呈下降趋势,中位值变化范围为0.03~0.49μmol/L。SiO_3-Si中位值变化范围8.5~52.9μmol/L,8月份年际变化呈下降趋势。小清河营养盐入海通量与莱州湾营养盐含量年际波动具有较好的吻合性,是影响莱州湾营养盐年际波动的重要因素。莱州湾DIN/PO_4、SiO_3/DIN、SiO_3/PO_4中位值变化范围分别为:78.9~1112.4、0.2~2.2、40.2~442.5,其中DIN/PO_4、SiO_3/PO_4年际变化呈升高趋势,SiO_3/DIN年际变化趋势不明显。2004-2014年调查期间,莱州湾存在严重的磷限制及季节性的硅限制,营养类型由20世纪80、90年代的贫营养转变为磷限制潜在性富营养,且磷限制的程度呈加剧趋势。     

夏季东海微表层与下层海水营养盐的分布特征研究

于2014年5月15日—6月13日对东海海水营养盐(DIN(溶解无机氮)、SiO_3~(2-)-Si、PO_4~(3-)-P)的水平和垂直分布进行了调查分析,并讨论了其影响因素。结果表明,在研究区域,无论是微表层还是表层,海水营养盐受陆地径流的影响近岸浓度较高。受黑潮次表层水涌升的影响,远海部分站位营养盐出现高值;受陆地径流的影响,长江口断面表层营养盐浓度自西向东递减,底层可能受有机质分解及富含营养盐沉积岩的溶解影响导致营养盐浓度较高。不同营养盐在微表层的富集因子计算结果表明,除PO_4~(3-)-P外,微表层对SiO_3~(2-)-Si、NO_2~--N、NO_3~--N、NH_4~+-N和DIN都产生明显的富集作用,富集因子中位数介于1.05~1.19之间。DH2-1站位的营养盐周日变化结果表明,藻类通过光合作用使得NH_4~+-N、PO_4~(3-)-P、SiO_3~(2-)-Si浓度降低,NH_4~+-N的光化学氧化和硝化作用使NO_2~--N与NO_3~--N浓度变高;DIN中NH_4~+-N对控制藻类细胞丰度起着重要作用。     

桑沟湾海水中营养盐分布及潜在性富营养化分析

根据2003年8月—2004年7月桑沟湾海区12个航次海水营养盐的调查资料,分析了该海区海水营养盐的分布特征及时空变化,评价了水质的潜在性富营养化状况。结果表明,溶解无机氮的年平均浓度为10.15μmol/dm3。4个季节中溶解无机氮以NO3-N为主要存在形式,占年平均含量的78.69%,其中以秋季的含量为最高。NH3-N占无机氮年平均含量的15.11%,NO2-N占无机氮年平均含量的6.20%。活性磷酸盐的年平均浓度为0.23μmol/dm3,浓度呈现春季较低和秋季较高的分布特征。活性硅酸盐的年平均浓度为2.86μmol/dm3,浓度呈现冬季较低和夏季较高的分布特征。DIN∶P,Si∶DIN和Si∶P的比值年平均分别为43.2,0.31和13.4,磷酸盐和硅酸盐为限制因素。与1983年在该海域所获数据比较发现,溶解无机氮的浓度是20年前的10.7倍,活性磷酸盐的浓度较20年前降低了43.9%,活性硅酸盐的浓度较20年前降低了34.1%。桑沟湾海区营养水平仍很低,总体上处于贫营养或中度营养化阶段,海水水质质量较好。     

杭州湾营养盐时空分布特征及其影响研究

文章基于2015年1—12月杭州湾海域12个航次的调查资料,对杭州湾海域营养盐溶解无机氮(DIN)和活性磷酸盐(PO_4~(3-))的月度时空分布特征及其影响进行了探讨。结果表明,杭州湾表层海水DIN和PO_4~(3-)含量空间分布月际间变化明显,其变化受湾内、沿岸径流输入和长江冲淡水影响显著。杭州湾海域12个月DIN含量均超第四类海水水质标准,硝酸盐氮(NO_3~-)占DIN的94%及以上。N/P值处于较高水平,内湾(IB)和外湾(OB)的N/P值季节性变化幅度比中湾(CB)大,海湾生态系统对磷的变化敏感。营养盐-盐度对研究区域的水体混合状况有明显的指示作用,杭州湾营养盐的分布主要受物理混合作用所控制,浮游生物活动对营养盐分布的影响相对较小。     

三门湾水体营养盐变化及其对人类活动的响应

我国沿海重点海湾水体富营养化与陆源输入和海湾开发活动密切相关,海湾特殊的弱交换水动力环境使得水体环境治理面临更为严峻的挑战,浙江省近年来实施陆域生态环境治理"千万工程"和海域"蓝色海湾整治"工程,陆域和海湾水环境提升显著。以浙江省第2大海湾三门湾为研究对象,对近30年三门湾海域水体营养调查监测数据进行对比分析,结合2019年9月在三门湾开展的流域-海域水体质量联合调查取得的54个流域水样、30个海域水样和6个雨水样的营养盐分析结果(NO_3~-,NO_2~-,NH_4~+,PO_4~(3-)),分析了三门湾水体营养盐的空间分布特征和影响因素,分析营养盐长期变化特征和人类活动的影响。目前三门湾水体富营养化的问题依然突出,湾内海域DIN和DIP含量在0～439和18～59μg/L,平均值分别为233和37μg/L,河流DIN和DIP含量在77～1 586和3～126μg/L,平均值分别为466和48μg/L。河流中氮、磷营养盐含量整体上呈现由上游到下游增长的趋势,其中农业生产对水体NH_4~+-N、NO_3~--N影响大,城镇生活和工业生产排放对水体中NH_4~+-N、NO_2~--N和DIP影响大。海域中氮磷营养盐的高值区主要分布在水体交换弱的港汊顶部和河流入海处,营养盐浓度呈现由近岸高值向外海逐渐降低的趋势,海水养殖是近岸营养盐的主要贡献者。三门湾水体营养盐在1987-2007年中处于持续增长趋势,2010年后随着海陆生态环境治理政策的实施,DIN和DIP呈现明显下降趋势,海湾水环境状况得到较大改善。     

近十几年间长江口春季无机氮和磷含量分布变化特征及影响因素分析

根据1999—2012年5月对长江口及邻近海区的环境调查数据,分析了该海域近十几年来春季溶解无机氮、磷酸盐的分布变化特征及影响因素。结果表明,溶解性无机氮(Dissolved Inorganic Nitrogen,DIN)包括硝酸盐、亚硝酸盐及铵盐,其中,硝酸盐是主要组成部分,占DIN的70.91%~96.51%,表、底层硝酸盐浓度有相似的变化特征,且表层均高于底层,硝酸盐最高值及最低值分别出现在2012和2011年,硝酸盐在调查海区的平均浓度主要受输送通量影响,其平面分布主要受径流影响;亚硝酸盐含量很低,仅占DIN的0.87%~2.72%;铵盐垂向分布均匀,最高值及最低值分别出现在2011和2012年,其在河口的浓度受长江输送影响明显。调查海区底层磷酸盐浓度多高于表层,最高值及最低值分别出现在2001和2007年,磷酸盐分布受径流及悬浮颗粒物双重影响。除个别站位外,调查海区氮磷比均高于16∶1,说明浮游植物生长主要受磷限制,氮磷比高值区位于最大浊度带附近,最低值位于外海区及叶绿素a高值区。     

苏北浅滩绿潮爆发早期营养盐的水平分布

依据2016年5月、6月苏北浅滩海域两次调查资料分析了调查海域溶解态营养盐的结构与分布特征。结果表明:DIN(dissolved inorganic nitrogen,溶解无机氮)的主要存在形态是NO_3~-—N(nitrate,硝酸盐),NO_2~-—N(nitrite,亚硝酸盐)占DIN比重最少,DON(dissolved organic nitrogen,溶解有机氮)为TDN(total dissolved nitrogen,溶解态总氮)的主要存在形态,DOP(dissolved organic phosphorus,溶解有机磷)未检出。从N、P、Si的比值来看,调查海域属于磷限制。NO_3~-—N、PO_4~(3-)—P(phosphate,磷酸盐)、SiO_3~(2-)—Si(silicate,硅酸盐)浓度水平分布呈近岸高、远岸低的趋势;而NO_2~-—N、NH_4~+—N、DON的分布无明显规律。与5月相比,6月除NO-2—N浓度升高外,其他各项溶解态营养盐浓度均明显降低;NO_3~-—N、PO_4~(3-)—P、SiO_3~(2-)—Si的高值区向近岸方向收缩。NO_3~-—N、PO_4~(3-)—P、SiO_3~(2-)—Si与盐度有显著或高度负相关关系,说明NO_3~-—N、PO_4~(3-)—P、SiO_3~(2-)—Si主要来自近岸淡水的输送。     

九龙江口、厦门西海域无机氮的分布与转化

1987年3月至1988年12月笔者在九龙江口及厦门西海域调查结果表明九龙江口与厦门西海域无机氮含量较高,分别为28.25和18.76μmol/L,NO_3-N是该海域氮的主要存在状态,NH_4-N也是较重要的形态。九龙江溶解无机氮入海通量估算为6千吨/年。氮的循环、转化对于维持厦门西海域生产力水平有重要的作用。NO_3-N、NO_2-N、NH_4-N分布的季节变化主要是受生物活动的影响。     

长江口邻近海域春季藻华期间浮游植物生物量与环境要素的拟合分析

基于2005年长江口邻近海域春季现场调查资料,本文采用非线性拟合方法,构建了该海域春季硅藻藻华和甲藻藻华期间浮游植物生物量与无机营养盐、温度和盐度之间的定量关系方程,进而分析了春季硅、甲藻藻华发生的最适环境条件。结果表明,硅藻藻华出现的最适环境条件为:溶解态无机氮浓度10.1μmol/L、磷酸盐浓度0.21μmol/L、硅酸盐浓度6.39μmol/L、温度11.9℃、盐度30.5;甲藻藻华暴发的最适环境条件为:溶解态无机氮浓度3.98μmol/L、磷酸盐浓度0.18μmol/L、温度22.0℃、盐度27.2。上述硅、甲藻藻华发生的最适环境条件可作为硅、甲藻藻华形成的关键环境参数,为开展长江口邻近海域藻华形成和演替过程的数值模拟和参数优化提供参考。     

辽河口水域溶解氧与营养盐调查与分类

根据2003年9月辽河口水域营养盐和溶解氧的调查结果,讨论了辽河口水体中的溶解性无机氮(NO3-N、NO2-N、NH3-N)、活性磷酸盐(PO4-P)和溶解氧(DO)的含量、分布与变化特征以及相关关系。结果表明：辽河口溶解态无机氮含量范围为3．26～59．67μmol／L,活性磷酸盐含量范围为0．05～0．95μmol／L,溶解氧范围为0．086～0．208mmol／L。溶解氧、营养盐关系的统计分析结果表明：DIN与AOU(表观耗氧量),PO4-P与AOU之间显著或高度显著相关,营养盐之间也存在相关性,并对调查区域水质进行评价分类。     

海南新村潟湖潮汐、潮流特征及其对营养盐的影响

基于海南新村潟湖2020年12月水文和水质多要素实测数据,研究了该海域的潮汐、潮流变化特征,并探讨了潮位变化对潟湖营养盐的影响。结果表明,新村潟湖的潮汐为不规则全日潮,潟湖口门处的潮流为往复流,涨潮历时15 h,落潮历时10 h。大、小潮期间3个观测站点溶解性无机氮(DIN)浓度变化范围为0.91~20.87 μmol/L,磷酸盐(PO3-4)浓度变化范围为0.11~5.92 μmol/L,硅酸盐(SiO2-3)浓度变化范围为2.36~134.75 μmol/L。大、小潮期间,潟湖内3个观测站点DIN、PO3-4、SiO2-3浓度随着涨、落潮过程发生变化。潟湖口门处流速对观测站点潮位变化有着重要的影响,潮通量基本决定了潮位的变化。潟湖口门处和渔排密集区域的营养盐浓度与潮位呈现显著的负相关关系,潮流流速对口门处和渔排密集区域的营养盐变化有着重要影响。该研究结果将为新村潟湖的污染治理及生态修复提供科学依据。