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Distribution and potential contamination assessment of biogenic elements in surface sediments from Nan’ao mariculture areas,Shantou

汕头南澳养殖区表层沉积物中生源要素的分布及其污染评价


于2010年9月采集南澳海域鱼类养殖区、贝类养殖区、大型藻类栽培区和对照区4个功能区表层沉积物样品,分析沉积物中生物硅(BSi)、总有机碳(TOC)、总氮(TN)和总磷(TP)4种生源要素的含量。结果表明,南澳海域生源要素含量与国内外养殖区相比属于中等水平。鱼类养殖区TOC、TN、TP的含量最高,而BSi的最高含量出现在藻类栽培区(平均含量为0.30%)。鱼类养殖区BSi、TOC、TN和TP的平均含量分别为0.24%、0.89%、0.13%和0.097%。根据沉积物中TOC/TN比值分析,发现鱼类养殖区的TOC主要来源于水生,贝类、藻类和对照区TOC则主要来源于陆源。生源要素污染评价表明,4个功能区的TN均属于Ⅱ类污染,鱼类和贝类养殖区的TP属于Ⅱ类轻度污染。

The concentrations of biogenic elements including biogenic silica(BSi),total organic carbon(TOC),total nitrogen(TN) and total phosphorus(TP) were determined in surface sediments collected from marine fish cage culture zones,shellfish culture zones,Gracilaria cultivation zones and nature zones of Nan‘ao,Shantou in September,2010.Results showed that concentrations of biogenic elements were within moderate levels compared with those from other mariculture areas in the world.Contents of TOC,TN,TP in the fish culture zones were the highest;while the highest contents of BSi in Gracilaria culture zones(the average contents of BSi was 0.30%) in the all survey zones.The average contents of BSi,TOC,TN,and TP were 0.24%,0.89%,0.13% and 0.097% in marine fish cage culture zone,respectively.According the results of TOC/TN ratios,resources of TOC in the fish culture zones were from water bodies,from land in the other zones.Contamination assessment of biogenic elements indicated that TN in the four zones were in the Class Ⅱ pollution,TP in the Class Ⅱ pollution in the fish culture zone and shellfish culture zone.


全 文 :

汕头南澳养殖区表层沉积物中生源要素的分布
及其污染评价
毛洁 1,2,3,杨宇峰 1,2,3*,谷阳光 1,2,3,陈实 1,2,3
1.暨南大学水生生物研究所, 广州 510632 ;2.水体富营养化与赤潮防治广东省教育厅重点实验室, 广州 510632;3.热带亚
热带水生态工程教育部工程研究中心, 广州 510632
【摘要】于 2010 年 9 月采集南澳海域鱼类养殖区、贝类养殖区、大型藻类栽培区和对照区 4 个功能区表层沉积物样品,分析沉
积物中生物硅(BSi)、总有机碳(TOC)、总氮(TN)和总磷(TP)4 种生源要素的含量。结果表明,南澳海域生源要素含量
与国内外养殖区相比属于中等水平。鱼类养殖区 TOC、TN、TP 的含量最高,而 BSi 的最高含量出现在藻类栽培区(平均含量
为 0.30%)。鱼类养殖区 BSi、TOC、TN 和 TP 的平均含量分别为 0.24%、0.89%、0.13%和 0.097%。根据沉积物中 TOC/TN 比
值分析,发现鱼类养殖区的 TOC 主要来源于水生,贝类、藻类和对照区 TOC 则主要来源于陆源。生源要素污染评价表明,4
个功能区的 TN 均属于Ⅱ类污染,鱼类和贝类养殖区的 TP 属于Ⅱ类轻度污染。
关键字:沉积物;生物硅;总有机碳;总氮;总磷;养殖污染;南澳养殖区
doi:10.3969/j.issn. 1008-8873.2012.03.005 中图分类号:P736.4 文献标识码:A 文章编号:1008-8873(2012)03-252-07
Distribution and potential contamination assessment of biogenic elements in
surface sediments from Nan’ao mariculture areas, Shantou
MAO Jie 1,2,3, YANG Yu-feng 1,2,3*, GU Yang-guang 1,2,3, CHEN Shi 1,2,3
1. Institute of Hydrobiology, Jinan University, Guangzhou 510632, China;2. Key Laboratory of Aquatic Eutrophication and Control of
Harmful Algal Blooms of Guangdong Higher Education Institutes, Guangzhou 510632, China;3. Engineering Research Center of
Tropical and Subtropical Aquatic Ecological Engineering, Ministry of Education, Guangzhou 510632, China
Abstract:The concentrations of biogenic elements including biogenic silica(BSi), total organic carbon(TOC), total nitrogen(TN) and
total phosphorus(TP) were determined in surface sediments collected from marine fish cage culture zones, shellfish culture zones,
Gracilaria cultivation zones and nature zones of Nan’ao, Shantou in September, 2010. Results showed that concentrations of biogenic
elements were within moderate levels compared with those from other mariculture areas in the world. Contents of TOC, TN, TP in the
fish culture zones were the highest; while the highest contents of BSi in Gracilaria culture zones (the average contents of BSi was 0.30%)
in the all survey zones. The average contents of BSi, TOC, TN, and TP were 0.24%, 0.89%, 0.13% and 0.097% in marine fish cage
culture zone, respectively. According the results of TOC/TN ratios, resources of TOC in the fish culture zones were from water bodies,
from land in the other zones. Contamination assessment of biogenic elements indicated that TN in the four zones were in the Class Ⅱ
pollution, TP in the Class Ⅱ pollution in the fish culture zone and shellfish culture zone.
Key words: sediments; biogenic silica; total organic carbon; total nitrogen; total phosphorus; mariculture pollution; Nan’ao mariculture
areas




收稿日期:2012-03-28 收稿,2012-04-12 接受
基金项目:国家科技支撑计划(SQ2012BAJY307301);国家自然科学基金(41173079,41040030)
作者简介:毛洁,女(1987—),硕士研究生,从事近海与河口环境研究
*通讯作者:杨宇峰, E-mail: tyyf@jnu.edu.cn
毛洁, 杨宇峰, 谷阳光, 陈实. 汕头南澳养殖区表层沉积物中生源要素的分布及其污染评价[J]. 生态科学, 2012, 31(3):
252-258.
MAO Jie, YANG Yu-feng, GU Yang-guang, CHEN Shi. Distribution and potential contamination assessment of biogenic elements
in surface sediments from Nanao mariculture areas, Shantou[J]. Ecological Science, 2012, 31(3): 252-258.
第 31 卷 第 3 期 生 态 科 学 31(3): 252-258
2012 年 5 月 Ecological Science May 2012
1 引言(Introduction)
碳、氮、磷、硅是近海养殖系统沉积物重要的生
源要素,养殖过程中大量外源性物质的输入会影响养
殖水体中生源要素的存在形态和转化。海洋沉积物作
为海水中碳、氮、磷、硅的重要 “源”和“汇”,是营
养物质积累和间歇性再生的重要场所,其无机氮磷等
营养盐含量及其与上覆水间的相互作用是影响近海
水体发生富营养化的主要因素[1]。在一定条件下,大
量的营养物质会从沉积物中重新释放出来造成水体
的富营养化[2]。因此,研究生源要素的含量及其分布
特征对了解养殖海区沉积环境以及物质来源有重要
意义[3]。
南澳岛是广东省唯一的海岛县,地处粤东海
面,位于高雄—厦门—香港三大港口的中心点,
濒临西太平洋国际主航线,是粤东地区著名的海水
养殖区。自上世纪 80 年代以来,该地区海水养殖面
积达 2 000 公顷[4]。养殖品种包括鱼类,如:赤点石
斑鱼(Epinephelus akaara)、青石斑鱼(Epinephelus
awoara)、真鲷(Pagrosomus major)、黑鲷(Sparus
macrocephlus)、平鲷(Rhabdosargus sarba)等;贝
类:太平洋牡蛎(Crassostrea gigas)、以及藻类,如:
紫菜(Porphyra)、龙须菜(Gracilaria lemaneiformis)。
近年来, 随着南澳海水养殖业的发展以及岛屿旅游
开发规模和力度的加大,该海域海水富营养化程度日
趋严重。1997年和1999年柘林湾至南澳海域曾发生了
两次大面积的赤潮,使当地的海水养殖业蒙受了巨大
的损失,严重影响了该海区海水增养殖业的进一步发
展[5]。沉积物作为水体中碳、氮、磷、硅的重要归宿,
必然对此有所响应,而目前以汕头南澳养殖水体表层
沉积物中生物硅(BSi)、总有机碳(TOC)、总氮
(TN)和总磷(TP)的综合分析报道较少。本文选
取汕头南澳表层沉积物样品为研究对象,旨在探讨各
生源要素在不同养殖功能区的分布特征、影响因素及
其对环境的指示作用,为汕头南澳养殖区海域生态环
境的保护和水产养殖业的可持续发展提供科学依据。
2 材料与方法(Materials and methods)
2.1 样品采集与预处理
2010 年 9 月 15~16 日,采用彼得逊采泥器采集
白沙湾 3 个不同类型养殖区,鱼类养殖区、贝类养殖
区和大型海藻—龙须菜栽培区(收获后,无龙须菜),
以及 1 个对照区共 12 个表层沉积物样品。取表层 0~
3 cm 的沉积物,用封口袋封装,并于20 oC 条件保
存。站位分布如图 1。编号 F1~F3 采样点为鱼类养
殖区;S1~S3 位于贝类养殖区;G1~G3 位于大型海
藻栽培区(栽培时间多为 11~5 月,采样期间无龙须
菜栽培);C1~C3 为对照区。沉积物样品 40 oC 烘干,
采用玛瑙研钵,过 250 目筛(<63 μm),待测。

图 1 南澳岛白沙湾养殖区采样站位图
Fig. 1 Study area and sampling sites in Baisha Bay,
Nan’ao
2.2 生物硅测定
生物硅(BSi)的提取采用化学连续提取法[6]。
沉积物样品经过 40 ℃烘干,研磨后,称取样品 30~50
mg 于 10 mL 聚乙烯离心管中,用 3 mL 体积分数为
10%的双氧水处理 30 min,然后加入 5 mL 1 mol/L
HCl 溶液,置于超声波振荡器中处理 30 min,以 6 500
r/min 离心 6 min,小心移去上清液,用 10 mL 超纯
水洗涤,继续以 6 500 r/min 离心 6 min,移去上清液,
45 ℃干燥若干天至恒重。向烘干后的样品中加入 0.5
mol/L Na2CO3 溶液 10 mL,摇匀后置于 90 ℃水浴提
取 5 h。然后迅速取出样品 6 500 r/min 离心 6 min,
随后取 2 mL 上清液于 50 mL 比色管中,稀释至 25
mL。依据《海洋调查规范》[7]中的硅钼蓝法在 UV-2450
紫外分光光度仪上测定其吸光值,依据标硅酸盐标准
曲线计算出溶出液中 BSi 的浓度,再换算样品中 BSi
的含量(BSi 含量以 Si 含量占干样质量百分数表示)。
2.3 总有机碳测定
总有机碳(TOC)测定方法如下[8]:称取 3 g
3期 毛 洁,等. 汕头南澳养殖区表层沉积物中生源要素的分布及其污染评价 253
左右的沉积物干样于 10 mL 离心管中,缓缓加入 5
mL 1 mol/L 的盐酸,加入适量的二次重蒸水,超声振
荡 15 min,4 000 r/min 离心 10 min,去除上清液,再
加入适量的二次重蒸水,超声振荡15 min,4 000 r/min
离心 10 min,去除上清液,在 60 ℃干燥 48 h 以上至
恒重,研磨成粉末,在美国 Perkin-Elmer 公司的 2
400Ⅱ型元素分析上测定其 C、N 含量。测定条件:
载气 20 PSI(0.14 mPa),氧气 15 PSI(0.1 mPa),气
动气 60 PSI(0.4 mPa);燃烧管温度 950 ℃,还原管
温度 640 ℃,延长充氧时间 4 s,延长燃烧时间 20 s。

2.4 总氮测定
总氮(TN)用碱性过硫酸钾法提取[9]。取 0.050
g 左右的沉积物,加 10 mL 碱性过硫酸钾,用无氨
水定容至 25 mL,盖紧瓶盖,于压热器中压煮 30 min,
待压力回为零时,取出比色管,待自然冷却后,采用
过硫酸钾氧化-紫外分光光度法测定。

2.5 总磷测定
总磷(TP)的测定方法如下:取 0.2 g 泥样,在
450 ℃马弗炉中煅烧 3 h,冷却后向残渣中加入 20 mL
3.5 mol/L 盐酸,在室温下振荡 16 h,提取液在 2 500
r/min 下离心 10 min,取上清液用钼酸盐分光光度法
测定磷的浓度。

2.6 数据及图像处理
地图采用 Google Earth 4.3 和 ArcGIS 9.3 绘制;
插图采用美国 OriginLab 公司 origin8.0 进行绘制。

3 结果与讨论(Results and discussion)
3.1 不同功能区 BSi 含量比较
南澳海域表层沉积物中鱼、贝、藻养殖区及对照
区 BSi 的平均含量依次为 0.24%、0.24%、0.30%、
0.29%。各养殖区 BSi 没有明显差异(P>0.05)。4
个功能区中,大型海藻养殖区含量最高,对照区、贝
类养殖区、鱼类养殖区依次降低。其中 BSi 含量最高
点和最低点分别出现在相对远离陆地的大型海藻养
殖区 G3 点(0.32%)和与陆地邻近的鱼类养殖区 F1
点(0.21%)。见表 1 和图 2。

F1 F2 F3 S1 S2 S3 G1 G2 G3 C1 C2 C3
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35



B
Si
(%
)
图 2 南澳海域表层沉积物中 BSi 分布
Fig. 2 The distributions of BSi in surface sediments from
Nan’ao Coasts

表 1 南澳海域各功能区生源要素平均含量与 TOC/TN 比值
Table 1 The average contents of biogenic elements and TOC/TN values in sediments in Nan’ao coasts
研究区域 Study area BSi/% TOC/% TN/% TP/% TOC/TN
鱼类养殖区 0.24 ± 0.036 0.89 ± 0.008 0.13 ± 0.013 0.097 ± 0.0026 6.8
贝类养殖区 0.24 ± 0.010 0.81 ± 0.044 0.10 ± 0.003 0.061 ± 0.0045 8.1
大型海藻栽培区 0.30 ± 0.018 0.78 ± 0.018 0.098 ± 0.0028 0.059 ± 0.0005 8.0
对照区 0.29 ± 0.031 0.78 ± 0.031 0.093 ± 0.0032 0.058 ± 0.0009 8.4
注:数值为平均值±标准误差
Note: the values are means±SE

沉积物中 BSi 的累积与上层水体初级生产力有
着密切的关系,BSi 在一定空间和时间范围内反映了
初级生产力与浮游植物群落结构状况[10]。调查发现,
在南澳海域的 4 个养殖功能区中,大型海藻养殖区
BSi 含量最高,与对照区相当;其次为鱼类养殖区和
贝类养殖区。该结果与同海域浮游植物调查结果相近
[11],硅藻在藻类养殖区浮游植物数量也较高,随着硅
藻大量沉积,该海域沉积物中生物硅含量也相对较
高,表明生物硅含量与硅藻密切相关。
沉积物粒径组成差异是影响 BSi 含量变化的重
要因素。研究表明,沉积物粒径与 BSi 的溶解速率有
直接关系,粒径越大,BSi 的溶解速率越高,不利于
254 生 态 科 学 Ecological Science 31 卷
BSi 的积累[12-13]。藻类养殖区沉积物主要以粉粒为主
(粒径 4~63 μm),而鱼类养殖区沉积物以砂粒(粒
径>63 μm)居多(实验室未发表数据),可能是导致
大型海藻养殖区 BSi 含量最高的主要原因之一。南澳
海域的生物硅含量与世界各国大部分海域的生物硅
含量相比明显偏低(表 2),但与我国其他海域的生物
硅含量相近,可能原因是:1)调查区域为养殖海域,
硅藻含量相对较低[10],沉积物中有机质含量丰富,
细菌数量多,有利于生物硅降解 [14-15];2)Vane
Capprllen 和 Qiu[16]指出生物硅的降解速度随温度增
加而增加,调查海域位于热带亚热带地区,生物硅降
解再生速度较快,导致沉积物中生物硅沉积量较少。

表 2 南澳海域 BSi 与世界其它地区沉积物中 BSi 的含量(Si%)对比
Table 2 Comparisons of BSi contents from the surface sediments in Nan’ao and other coasts in the world
研究海域 Study area 水深 Depth/m 方法 Method BSi (%)
南澳海域(本研究) 1.5~10 0.5 mol/L Na2CO3 0.24~0.30
粤西海域[17] — 0.5 mol/L Na2CO3 0.09~0.66
内蒙乌梁素海湖泊[18] — 2 mol/L Na2CO3 0.35
内蒙岱海湖泊[18] <16 2 mol/L Na2CO3 0.75
胶州湾[19] 7 2 mol/L Na2CO3 0.36~0.69
渤海南部 [19] 18 2 mol/L Na2CO3 0.25~0.58
黄海南部 [19] 44 2 mol/L Na2CO3 0.21~0.46
东海 [19] — 2 mol/L Na2CO3 0.30~0.70
长江口地区[19] — 2 mol/L Na2CO3 0.38
加拿大萨尼齐海湾[19] 119 X-ray diffraction 7.9~13
美国切萨皮克湾[19] — 0.2 mol/L NaOH 0.25~1.5
日本东京湾[19] <25 0.2 mol/L NaOH 2.04±0.2
东南白领海陆架[19] — 2 mol/L Na2CO3 3.9
加利福尼亚湾[19] 133 1% Na2CO3 3.7~1.7
秘鲁和智利海岸[19] 232 1% Na2CO3 0.5~9
南非沃尔维斯湾[19] 106 1% Na2CO3 5.1~40
美国长岛海峡[19] 25 1% Na2CO3 0.9~3.1
波罗地海[19] 约 175 5% Na2CO3 0.3~1.4
法国布雷斯特湾南部[19] 10 1% Na2CO3 0.2~0.6
大西洋南部[19] 约 3200 2 mol/L Na2CO3 0.5~13
罗斯海[19] 1213 1% Na2CO3 0.7~21
印度洋南部[19] 4451 2 mol/L Na2CO3 3~7
南大洋[19] 4418 2 mol/L Na2CO3 6.5~38

3.2 不同功能区 TOC 含量比较
南澳海域表层沉积物中鱼、贝、藻养殖区和对照
区 TOC 的平均含量依次为 0.89%、0.81%、0.78%和
0.78%。各养殖区的 TOC 没有明显差异,4 个功能区
中的鱼类养殖区 TOC 含量最高;贝类养殖区,藻类
养殖区,对照区 TOC 含量依次降低。其中 TOC 含量
最高点和最低点分别出现在鱼类养殖区 F1、F2 点和
对照区的 C2 点。较国内外一些港湾,南澳表层沉积
物中 TOC 含量属于中等水平。较粤西海域偏高(表
3) 。可能原因:一方面由于本次采样时间为秋季,
初级生产力相对较高;另一方面因鱼类养殖区投放大
量的饵料,会造成大量的残饵以及鱼类的排泄物进入
水体沉降,导致鱼类养殖区 TOC 含量偏高。
TOC/TN 的比值通常可以用于判定沉积物中有
机碳的来源,如果 TOC/TN 比值小于 7,说明 TOC
主要来源于水生有机碳,如果大于 14 则主要受陆源
影响[20]。鱼类养殖区沉积物中 TOC/TN比值小于 7(表
1),说明该功能区 TOC 主要来源于水生。南澳养殖
鱼类主要为石斑鱼等名贵品种,9~11 月为其快速生
长期,养殖人员在此期间大量投放饵料,且饵料多为
冰鲜小杂鱼,这是鱼类养殖区 TOC 主要源于水生的
原因之一。
3期 毛 洁,等. 汕头南澳养殖区表层沉积物中生源要素的分布及其污染评价 255
F1 F2 F3 S1 S2 S3 G1 G2 G3 C1 C2 C3
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0




T
O
C
(%
)

图 3 南澳海域表层沉积物中 TOC 分布
Fig. 3 The distributions of TOC from Nan’ao Coasts

表 3 南澳与世界其他地区沉积物的 TOC、TN、TP 含量对比
Table 3 Comparision of TOC, TN and TP contents from the
sediments in Nan’ao and other coasts in the world
研究海区 Study area TOC/% TN/% TP/%
粤西海域[17] 0.74 0.16 0.024
渤海中南部[22] — 0.048 0.050
长江口[19] 0.56 0.034 0.041
黄海[19] — 0.029 0.041
安达曼海北部[34] 0.07~1.40 0.01~0.24 —
美国切萨皮克湾[19] 2.9 0.28 0.057
英国北海和沿海[19] 0.62 — —
黑海北部[19] 0.39 — —
日本濑户内海河口
区域[19] 0.43 — —
地中海西部[19] 1.43 0.13 0.07
3.3 不同功能区 TN 和 TP 含量比较
南澳海域表层沉积物中鱼、贝、藻养殖区和对
照区 TN 的平均含量依次为 0.13%、0.10%、0.098%
和 0.093%,鱼类养殖区 TN 含量最高,但与其他养
殖区之间没有显著性差异(P>0.05)。TP 的平均含
量依次为 0.097%、0.061%、0.059%、0.058%,鱼类
养殖区 TP 含量显著高于贝、藻类养殖区和对照区(P
<0.05)。与国内外其他河口海湾比较,南澳鱼类养
殖区沉积物 TN、TP 含量显著高于胶州湾(0.029%、
0.025%)和一些国外海域等非养殖海域(表 3),说
明大规模鱼类养殖活动对沉积物 N、P 贡献较大。
TN、TP 的整体分布趋势是:湾内高于湾外。鱼
类养殖区 TN、TP 含量偏高主要与自身污染与湾内水
体交换条件较差有关。杨逸萍等[23]研究表明网箱养
殖区以饵料和鱼苗形式人为输入海水网箱养鱼系统
中的 N 只有 27%~28%通过鱼的收获而回收,有 23%
积累于沉积物中。养殖活动不仅带来 N 的大量沉积,
同时也会大量增加沉积物中 P 的含量。有报道认为,
网箱养殖过程中投入的总磷大约有 77%~88%输入水
体中,而其中仅有 27%~32%的 P 以溶解态存在于水
体中,其余则沉入水底[24-26]。南澳白沙湾网箱养殖人
员住宿在鱼排上,其生活垃圾和粪便不经处理直接入
海。此外,网箱养殖中投入大量的富含 P、N 的饵料
不能完全被生物利用。这些生活垃圾、粪便和残饵腐
烂分解后,沉入水底,成为南澳养殖区沉积物 TN、
TP 的主要来源。白沙湾目前的网箱数量在 5 000 个
以上[27],加上水流缓慢,大量的 N、P 沉积,养殖所
带来的污染不容忽视。
大型海藻栽培区 TN、TP 含量相对较低,这与
龙须菜栽培期间对水体 N、P 的吸收有关。大型海藻
是海洋环境中对氮磷污染物非常有效的生物过滤器,
可平衡因鱼、虾、贝等经济动物养殖所带来的额外营
养负荷,从而有效降低近海氮磷污染的风险[21]。Yang
等[28]对养殖了大型海藻龙须菜 23 d 后的水体进行监
测,发现水体中的 NH+4-N 和 PO3-4-P 分别比没有养
殖龙须菜的水体降低了 85.53%和 65.97%。龙须菜在
16~23 ℃时对 N、P 的吸收速率最高[29],南澳岛 11
月至次年 5 月,水温适宜,这一时期的龙须菜生长速
度比较快。2010 年 4 月南澳海域鱼、贝、藻养殖区
和对照区沉积物 TN 的平均含量依次为 0.12%、
0.093%、0.077%、0.085%;TP 的平均含量依次为
0.088%、0.044%、0.046%、0.045%。TN、TP 最高点
出现在鱼类养殖区,统计分析显示,鱼类养殖区 TN
显著高于贝、藻养殖区及对照区(P<0.001);TN 的
最低点出现在大型海藻栽培区。而余江[30] 、雷光英
[31] 等通过将龙须菜与浮游微藻共培养后发现,龙须
菜可有效抑制微藻的生长,而微藻对龙须菜的生长并
不构成明显的影响,因此这一时期的 TN、TP 浓度较
低主要与龙须菜的生长活动有关,表明大型海藻龙须
菜对沉积物 N、P 具有一定的修复能力。
2010 年 5 月龙须菜养殖期间,大型海藻栽培区
浮游植物密度为 7.08×104 cells/L;2010 年 9 月,随着
龙须菜的收获,浮游植物的数量迅速上升为
46.29×104 cells/L,大量消耗了水体中的 N、P,这一
时期大型海藻栽培区沉积物中的 TN 和 TP 含量也较
低[11]。
256 生 态 科 学 Ecological Science 31 卷
F1 F2 F3 S1 S2 S3 G1 G2 G3 C1 C2 C3
0.00
0.03
0.06
0.09
0.12
0.15


T
N
(%
)
F1 F2 F3 S1 S2 S3 G1 G2 G3 C1 C2 C3
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10


TP
(%
)
图 4 南澳海域沉积物中 TN 和 TP 分布
Fig. 4 The distributions of TN and TP in sediments from
Nan’ao Coasts
3.4 沉积物中生源要素毒性评价
沉积物中 TOC、TN、TP 在沉积物中达到一定的
浓度会对近海底栖生物产生毒害作用。Hyland 等[32]
认为沉积物中 TOC 的含量不断增加,会导致底层溶
解氧的不断减少,底层水体中 H2S 等气体的含量不
断增加,底栖生物大量死亡。但目前评价沉积物中
TOC、TN、TP 生态毒性效应标准较少,较多采用加
拿大安大略省环境和能源部制定的质量评价指南
[33]。加拿大安大略省环境能源部制定的评价的标准
分三级(表 4),即①Ⅰ类标准,此时在水生生物中
未发现毒效应;②Ⅱ类标准,此时沉积物已受污染,
但是多数底栖生物可以承受;③Ⅲ类标准,此时底栖
生物群落已遭受明显的损害。
南澳白沙湾养殖区表层沉积物 TN 污染较严重,
均属于Ⅱ类污染;鱼类养殖区和贝类养殖区 TP 属于
Ⅱ类污染,藻类养殖区 TP 含量水平较低,不具有生
态风险;所有养殖区 TOC 污染属于Ⅰ类,不具生态
风险。南澳养殖区表层沉积环境质量受氮污染相对严
重(表 4 和表 5)。
表 4 生源要素危害评价标准[33]
Tab. 4 Indices of potential toxic ecological risk assessment
生源要素
Biogenic elements
Ⅰ类标准
Class Ⅰ
Ⅱ类标准
Class Ⅱ
Ⅲ类标准
Class Ⅲ
TOC(%) <1 1~10 >10
TN(%) <0.055 0.055~0.48 >0.480
TP(%) <0.06 0.06~0.2 >0.2

表 5 研究区域 TOC、TN、TP 含量及其潜在生态危害等级
Table 5 Average contents of biogenic elements and their
potential ecological risk grades in surface sediments
研究区域
Study area
TOC
/%
等级
Grade
TN /%
等级
Grade
TP /%
等级
Grade
鱼类养殖区 0.89 Ⅰ 0.13 Ⅱ 0.097 Ⅱ
贝类养殖区 0.81 Ⅰ 0.10 Ⅱ 0.061 Ⅱ
大型海藻栽培区 0.78 Ⅰ 0.098 Ⅱ 0.059 Ⅰ
对照区 0.78 Ⅰ 0.093 Ⅱ 0.058 Ⅰ
4 结论(Conclusions)
白沙湾养殖区沉积物中生源要素含量处于中等
偏低水平。白沙湾除鱼类养殖区 TOC 来源于水生(主
要与投放的饵料种类有关),其余 3 个功能区 TOC 来
源于陆源。TOC、TN 和 TP 三种生源要素含量以鱼
类养殖区最高,大型海藻栽培区较对照区相当;而
BSi 的含量以藻类栽培区最高。虽然龙须菜栽培区龙
须菜已经收获,但自 2003 年以来,每年 11 月至 4 月
均有龙须菜规模栽培,可明显降低大型海藻栽培海区
沉积物中 N、P 的积累,并起到改善养殖海区水质与
防治水体富营养化的作用。生源要素潜在生态危害等
级评价表明,4 个功能区 TOC 均未受到污染;TN 属
于Ⅱ类沉积物;鱼类养殖区和贝类养殖区 TP 属于Ⅱ
类污染,其余功能区未受到污染。应当加强白沙湾养
殖区 TN 的控制,并控制鱼类养殖区和贝类养殖区
TP 污染。
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