全 文 ：东海近海海域营养盐分布特征及其与赤潮
发生关系的初步研究 3
韩秀荣　王修林 3 3 　孙　霞　石晓勇　祝陈坚　张传松　陆　茸
(中国海洋大学化学化工学院 ,青岛 266003)
【摘要】　根据 2002 年 4 月 25 日～5 月 2 日的调查数据 ,分析了东海近海海域营养盐 (NO3 - 2N ,PO43 - 2P ,
SiO32 - 2Si ,NH42N 等)的分布特征 ,并初步探讨了营养盐分布与赤潮发生的关系. 结果表明 ,调查海区营养
盐浓度较高 ,与国家一类海水水质相比 ,无机氮和无机磷的超标率分别为 46 %和 60 % ,长江口及杭州湾附
近海域富营养化程度比较严重. 调查海域由于受沿岸长江等河流输入的影响 ,营养盐浓度自近岸向外海快
速递减 ,等值线几乎与海岸线平行. 根据调查结束后赤潮发生的特点和区域 ,表明营养盐浓度的增加 ,尤其
是 DIN 和 PO43 - 2P 的增加 ,与赤潮的发生有一定关系 ,但本次赤潮并不是发生在营养盐浓度最高的海区 ,
因此 ,富营养化并不是诱发本次赤潮发生的唯一环境因素.
关键词 　营养盐分布 　富营养化 　东海 　赤潮
文章编号 　1001 - 9332 (2003) 07 - 1097 - 05 　中图分类号 　P 734. 2 　文献标识码 　A
Nutrient distribution and its relationship with occurrence of red tide in coastal area of East China Sea. HAN
Xiurong , WAN G Xiulin , SUN Xia , SHI Xiaoyong , ZHU Chenjian , ZHAN G Chuansong and LU Rong ( Ocean
U niversity of China , Qingdao 266003 , China) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,2003 ,14 (7) :1097～1101.
Nutrient ( NO3 - 2N , PO43 - 2P , SiO32 - 2Si , NH4 + 2N ,etc. ) concentrations in coastal area of East China Sea
were measured during April 25 to May 2 , 2002 ,and the relationship between the spatial distribution of the nutri2
ents and the red tide occurrence in the studied area was analyzed. The results showed that compared to the 1st
class seawater quality of the national standard , the concentrations of dissolved inorganic nitrogen (DIN) and
PO4 - 2P were 46 % and 60 % higher , respectively , showing that the studied area , especially the Changjiang Riv2
er estuary and the Hangzhou Bay , was at a disadvantage of eutrophication. Furthermore , the nutrient concentra2
tions inshore were much higher than those offshore ,and the isolines nearly paralleled with the coastline , meaning
that the nutrient distributions were mainly influenced by terrestrial discharges. It also showed that the relatively
high concentrations of nutrients , especially DIN and PO43 - 2P , might result in the red2tide occurrence. Howev2
er , the red tide did not occur in the area with the highest concentrations of the nutrients , further demonstrating
that the eutrophication was not the unique environmental factor inducing red2tide occurrence.
Key words 　Nutrient distribution , Eutrophication , East China Sea , Red tide.3 国家重点基础研究发展规划项目 (2001CB409703) 、国家自然科学
基金 (40136020 ,49976027) 、教育部重点基金 (01110) 和山东省自然
科学基金 ( L2000 E01 ) 及国家教育部博士点基金资助项目
(20020423006) .3 3 通讯联系人.
2002 - 12 - 18 收稿 ,2003 - 03 - 21 接受.
1 　引 　　言
由于近年来沿岸地区社会经济的高速发展 ,每
年通过长江冲淡水等输入到东海的营养盐浓度不断
增加[16 ] ,东海近海海域富营养化面积已居中国四大
海区之首 ,并成为我国比较典型的赤潮高发区. 例
如 ,2001 年全国四大海区共发现赤潮 77 次 ,其中东
海就达 34 次. 有害赤潮发生是物理、化学、生物和气
候等各方面因素综合作用的结果[1 ,7 ,9 ] ,而不是由单
一因素决定的. 在众多影响要素中 ,由于人类活动引
起的富营养化是赤潮发生的首要物质基础[14 ] ,例如
赤潮高发区往往是无机氮 (DIN) 和磷酸盐 ( PO43 - 2
P)浓度严重超标海域. 但是 ,目前我们尚不能确定
有害赤潮发生与富营养化程度及营养盐分布的关
系 ,这在很大程度上制约了赤潮发生生态学和海洋
学机制的深入探讨. 因此 ,本文的研究目的在于通过
东海赤潮高发区营养盐的分布特征及赤潮发生特点
的分析 ,初步探讨营养盐分布与赤潮发生的关系 ,为
进一步研究赤潮发生的生态学机制提供依据.
2 　材料与方法
　　现场调查于 2002 年 4 月 25 日至 5 月 2 日在东海 29°00′
～32°00′N ,122°00′～124 °00′E海区进行 (图 1) . 调查过程中
使用 Niskin 采水器分别采集表层、中层和底层水样 ,水样经
应 用 生 态 学 报 　2003 年 7 月 　第 14 卷 　第 7 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,J ul. 2003 ,14 (7)∶1097～1101
图 1 　东海调查站位分布图
Fig. 1 Investigation stations in East China Sea.
GF/ F滤膜 (45 ℃烘干 ,恒重) 过滤后 ,分装在聚乙烯瓶中 ,
- 20 ℃下保存水样及滤膜至实验室分析.
　　使用 Technicon AAII 营养盐自动分析仪测定溶解无机
态营养盐 PO43 - 2P、NO3 - 2N、NO2 - 2N、NH4 + 2N 和 SiO32 + 2
Si[3 ] ,测量精度分别是 : PO43 - 2P 为 98. 02 % , NO3 - 2N 为
99. 41 % ,NO2 - 2N 为 99. 05 %、NH42N 为 99. 69 %和 SiO32 - 2 Si 为 99. 05 %. 应用碱性过硫酸钾消化海水样品后 ,使用Technicon AAII 营养盐自动分析仪测定总溶解氮 (DTN) 和总溶解磷 (DTP) ,测量精度分别为 95 %和 93 %. 消化过程中以 EDTA[4 ]和 5’腺苷2磷酸 (AMP) [20 ]分别作为有机氮和有机磷标准 ,两者的回收率分别为 90 %和 95 %. 这样 ,根据上述测定结果可以计算溶解有机氮 DON = DTN - (NO3 - 2N +NO2 - 2N + NH4 + 2N) ,以及溶解有机磷 DOP = DTP2PO42P.应用重量法[19 ]测量总悬浮物 ( TSP)含量.3 　结果与讨论311 　调查海区营养盐浓度　　表 1 列出了调查海区表层、中层和底层海水中各种形态营养盐平均浓度及其范围 ,以及相应的DIN/ PO42P 的平均值及其范围. 结果表明 ,调查海区内营养盐浓度较往年有所升高[22 ] ,与国家一类海水水质标准相比 ,DIN 和 PO42P 超标率分别达 46 %和 60 % ,部分站位 DIN 浓度超过国家四类海水水质标准 ,富营养化程度比较严重 . 从表1可见 ,DIN /
表 1 　东海营养盐平均浓度和浓度范围
Table 1 Concentration and the range of nutrient in East China Sea(μmol·L - 1)
营养盐
Nutrient
表层 Surface layer
平均值
Mean ±S. D.
范围
Range
中层 Middle layer
平均值
Mean ±S. D.
范围
Range
底层 Bottom layer
平均值
Mean ±S. D.
范围
Range
调查海区 Coast area
平均值
Mean ±S. D.
SiO32 - 2Si 13. 55 ±12. 50 1. 77～45. 16 11. 53 ±8. 09 1. 77～27. 22 15. 99 ±8. 04 6. 89 - 38. 38 13. 77 ±9. 91
PO43 - 2P 0. 50 ±0. 16 0. 31～0. 68 0. 48 ±0. 11 0. 32～0. 74 0. 56 ±0. 11 0. 39～0. 94 0. 52 ±0. 13
NO3 - 2N 23. 96 ±18. 22 0. 10～53. 34 12. 26 ±10. 38 0. 10～39. 60 13. 33 ±11. 64 0. 75～47. 53 16. 12 ±14. 30
NO2 - 2N 1. 11 ±0. 22 0. 76～1. 80 1. 29 ±0. 21 0. 91～1. 82 1. 30 ±0. 20 0. 98～1. 85 1. 23 ±0. 23
NH4 +2N 1. 96 ±0. 51 1. 20～3. 26 1. 72 ±0. 60 0. 71～3. 66 1. 93 ±0. 60 1. 00～3. 81 1. 88 ±0. 57
DOP 0. 13 ±0. 11 0. 02～0. 47 0. 15 ±0. 10 0. 03～0. 52 0. 27 ±0. 10 0. 03～0. 55 0. 16 ±0. 11
DON 12. 48 ±5. 60 4. 34～25. 99 10. 63 ±4. 36 4. 22～17. 58 16. 54 ±15. 60 1. 93～78. 08 13. 31 ±10. 18
DIN/ PO43 - 2P 32. 05 ±23. 83 6. 94～90. 06 23. 92 ±15. 03 4. 53～56. 69 27. 57 ±13. 42 8. 19～58. 03 28. 05 ±18. 28
PO43 - 2P 比值是表层 (32. 05 ±23. 83) 明显高于底层
(27. 57 ±13. 42) ,主要原因是相对表层海水来说 ,底
层海水 PO43 - 2P 浓度相对较高而 NO3 - 2N 浓度相
对较低. 进一步讲 ,由表层至底层 DIN/ PO43 - 2P 比
值愈接近大洋水的 16/ 1 ,说明调查海区的表层水受
大陆径流影响较为显著 ,而底层受外海高盐水影响
较强[5 ] .
312 　营养盐平面分布
　　图 2 为调查海区表层、中层和底层海水中各形
态营养盐的平面分布图. 结果表明 , SiO32 - 2Si、
PO43 - 2P 和 NO3 - 2N 浓度具有相似的分布特征 ,整
体是由近岸向远海快速递减 ,等值线几乎与海岸线
平行 (图 2) . 表层 SiO32 - 2Si、PO43 - 2P 和 NO3 - 2N 均
呈现双舌状的分布态势 ,在长江口和杭州湾附近海
域分别出现两个高值区并呈舌状向东延伸 ,中层
PO43 - 2P 和 NO3 - 2N 只在长江口附近呈舌状向东伸
展 ,而中层 SiO32 - 2Si 则南北两个高值区连片并呈钝 舌状向东延伸. 底层 SiO32 - 2Si、PO43 - 2P 和 NO3 - 2N高值区向南偏移 ,靠近杭州湾附近海域 ,呈舌状向外海伸展.　　由于受生物活动[18 ]及化学环境[24 ]等的影响 ,NO2 - 2N 和 N H4 +2N 的分布规律比较复杂. 表层、中层和底层 NO2 - 2N 分布基本相似 ,是近岸低 ,远岸高 ,高值区出现在调查海区的东北部 ,约 31. 5°N ,122. 5°E 附近海域. 表层 N H4 +2N 呈斑状分布 ,在杭州湾南部海域 ,长江口东南部海域及调查海域的东部存在几个高值区 ,而中层和底层分别在调查海区东南部和东北部出现高值区.　　DON 和 DOP 的分布特征相似 ,长江口和杭州湾之间的海域浓度较高 ,存在一封闭等值线高值区 ,该高值区恰为春季长江口外叶绿素高含量区[8 ,13 ] .因此 ,浮游植物生长过程中分泌 DOP 和 DON 可能是该高值区形成的主要原因之一[6 ,21 ] . 此外 ,该高值区位于咸淡水混合区 ,这样由于咸淡水混合过程
8901 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　14 卷
图 2 　东海营养盐在表层、中层和底层的平面分布图
Fig. 2 Horizontal distributions of nutrient at the surface , middle and bottom layers in East China Sea.
Rt :赤潮区 Red tide area. 下同 The same below.
将底层 DON 和 DOP 输送到表层 ,从而增加表层海
水中 DON 和 DOP 的浓度[15 ] .
　　长江冲淡水中 NO3 - 2N 浓度较高 (最高浓度可
达 100μmol·L - 1) ,而 PO43 - 2P 浓度相对偏低[11 ,23 ] ,
因而受其影响 ,长江口附近海域的 DIN/ PO43 - 2P 比
值普遍较高 ,表层最高值达 90 ,而且表层高值区范
围明显大于中层和底层 (图 2) . 这进一步表明 ,东海
NO3 - 2N 主要来源于长江冲淡水 ,而 PO43 - 2P 往往
受长江冲淡水和台湾暖流同时控制[17 ] ,长江口邻近
海区浮游植物生长往往会受到 PO43 - 2P 的限制[15 ] .
313 　赤潮发生与营养盐等化学要素的关系
　　本次调查于 5 月 2 日结束 ,之后分别于 5 月 3
～29 日和 5 月 17～19 日在调查海区南部和北部发
生了两次规模较大的赤潮. 第一次赤潮发生在 29°
40′N ,122°30′E 的舟山虾峙门附近海域 ,面积由开
始的 300 km2 发展为 1500 km2 ,主要赤潮生物为具
齿原甲藻 ( Prorocent rum dantat um ) 和亚历山大藻
( A lex andri um spp . ) . 第二次发生在 30°38′～30°47′
N ,122°38′～122°41′E 的嵊山和嵊泗附近海域 ,面积
900 km2 ,主要赤潮生物为具齿原甲藻、中肋骨条藻
( S keletonem a costat um )及红色中缢虫 ( Mesodi ni um
rubrum ) .
　　比较两次赤潮发生区域范围与发生前海区内主
表 2 　赤潮发生区表层和中层营养盐浓度范围
Table 2 Nutrient concentrations of surface and middle layers in red
tides area(μmol·L - 1)
营养盐
Nutrient
北部赤潮区
North red tide area
表层
Surface layer
中层
Middle layer
南部赤潮区
South red tide area
表层
Surface layer
中层
Middle layer
SiO32 - 2Si 20～26 21～26 10～20 15～22
PO43 - 2P 0. 52～0. 61 0. 55～0. 60 0. 50～0. 61 0. 50～0. 60
NO3 - 2N 32～42 20～24 17～26 18～26
NO2 - 2N 0. 90～0. 96 1. 14～1. 17 0. 97～1. 05 1. 10～1. 25
NH4 +2N 1. 9～2. 2 1. 4～1. 5 1. 9～2. 2 1. 8～2. 0
DOP 0. 35～0. 40 0. 30～0. 33 0. 05～0. 15 0. 11～0. 18
DON 17～20 11～14 5～6 1～4
DIN/ PO43 - 2P 46～65 19～21 35～47 10～20
99017 期 　　　　　　　　韩秀荣等 :东海近海海域营养盐分布特征及其与赤潮发生关系的初步研究 　　　　　　　　　　　
要形态营养盐等化学和生物学参数表明 ,赤潮发生
前该海区内表层叶绿素浓度小于 1μg·L - 1 (南部赤
潮区)和 2. 0μg·L - 1 (北部赤潮区) ,属于自然海水
的正常叶绿素浓度[2 ] ,而且在整个调查海区属中等
水平 (调查海区表层叶绿素浓度范围为 0. 25～9. 08
μg·L - 1) ,说明本次调查期间该海域并没有表现出
赤潮发生的迹象 ,同时也进一步证明赤潮发生的突
发性特点[25 ] . 分析表明 ,赤潮发生前该区域内表层
NO32N (17～42μmol·L - 1 ) 和无机磷浓度 (0. 50～
0. 61μmol·L - 1)均超过国家一类海水水质标准 ,说
明富营养化确实是赤潮发生的物质基础. 但是 ,赤潮
并没有发生在长江口及杭州湾附近的营养盐高值
区 ,而且同整个调查海区相比 ,该区域内溶解无机和
有机态营养盐浓度均居于中等水平 (表 2) ,说明赤
潮的发生同时还有其它因素的影响. 从营养盐结构
分析 ,赤潮发生区内表层 DIN/ PO43 - 2P 约为 35～
65 ,远远小于长江口附近的 90 ,说明长江口附近浮
游植物生长可能存在磷限制因素. 另外 ,北部赤潮发
生区硅酸盐浓度 (20～26μmol·L - 1) 高于南部 (10～
20μmol·L - 1 ) ,这可能是北部发生硅藻 (中肋骨条
藻)赤潮而南部没有发生的原因[10 ] . 因此 ,富营养化
程度 (如 DIN、PO43 - 2P、SiO32 - 2Si 浓度)和营养盐结
构 (如 DIN/ PO43 - 2P 比值) 等共同决定着赤潮发生
的物质基础. 但是进一步分析表明 ,在整个调查海区
也存在与北部和南部赤潮发生区相似的富营养化程
度和营养盐结构区域 (如位于等值线上的中间区
域) ,说明营养盐不是决定东海这两次赤潮发生的唯
一要素. 实际上 ,光强也是影响赤潮发生的关键环境
要素之一[12 ] . 图 3 表示调查海区表层 TSP 平面分
布 ,结果表明 TSP 浓度由近岸向远岸快速递减 ,等
值线几乎与海岸线平行 ,变化范围为 13. 11～451. 62
图 3 　表层 TSP 平面分布图
Fig. 3 Horizontal distributions of total suspended particles ( TSP) at the
suface layer in East China Sea.
mg·L - 1 ,平均值为88. 87 ±127. 38 mg·L - 1 ,而在赤
潮发生区 TSP 含量为 50～250 mg·L - 1 ,处于整个
调查海区的中等水平 ,说明近岸海域尽管营养盐浓
度较高 ,但 TSP 含量及海水浊度较高 ,透光性较差 ,
由此光照因子限制了浮游植物光合作用[12 ] ,而在远
海区尽管 TSP 含量低 ,海水透光性好 ,但营养盐浓
度较低 ,由此营养盐因子限制了浮游植物光合作用.
南部和北部赤潮发生区内不仅 TSP 含量处中等水
平 ,海水透光性适中 ,而且营养盐浓度也较高 ,由此
为赤潮的发生提供了适宜的物质基础和光照条件.
此外 ,赤潮发生区的盐度范围为 25～29 (北部赤潮
区)和 30～31 (南部赤潮区) ,表明赤潮多发生在咸
淡水混合的区域.
　　总之 ,东海海域 2002 年 5 月份发生的赤潮与多
种环境因素有关. 赤潮发生区域内的无机氮和无机
磷含量超过国家一类海水水质标准 ,说明富营养化
确实是赤潮发生的前提之一. 但同整个调查海区相
比 ,赤潮发生区各形态营养盐浓度并不是最高值. 在
营养盐浓度较高的长江口区 ,透光性较差 , DIN/
PO43 - 2P 较高 ,浮游植物的生长较易受到光照和磷
酸盐的限制. 因此 ,赤潮发生除与富营养化有关外 ,
还与光照、营养盐结构、盐度等因素密切相关 ,赤潮
发生是多种环境因子综合作用的结果.
致谢 　本文盐度、叶绿素数据和赤潮发生情况分别由香港科
技大学简伟军、中国科学院南海海洋研究所周伟华和国家海
洋局第一海洋研究所朱明远老师提供 ,在此表示诚恳的感
谢.
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2002. Environmental factors analysis of Protoperidinium quin2
quecorne red tide occurred in Daya Bay. M ar Envi ron Sci (海洋环
境科学) , 21 (1) : 34～38 (in Chinese)
作者简介 　韩秀荣 ,女 ,1972 年出生 ,讲师 ,主要从事海洋环
境科学研究. E2mail : hanxr @mail. ouqd. edu. cn
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　　《南京林业大学学报 (自然科学版) 》创刊于 1958 年. 主要刊登生物学、森林地学、林学基础理论、森林
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机械与电子工程、林产化学与工业、园林植物与风景园林、林业经济与管理、森林工程、土木工程等以及有关
边缘学科的研究成果. 每期设置专栏集中报道重点项目、基金项目及重大课题的研究成果.
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10117 期 　　　　　　　　韩秀荣等 :东海近海海域营养盐分布特征及其与赤潮发生关系的初步研究