长江口及邻近海域沉积物重金属分布特征及生态风险评价

海洋沉积物中重金属污染的研究海洋，占据着地球表面约 71%的面积，是生命的摇篮，也是人类赖以生存和发展的重要资源宝库。

然而，随着工业化进程的加速和人类活动的日益频繁，海洋环境面临着越来越多的威胁，其中重金属污染成为了一个备受关注的问题。

海洋沉积物作为海洋生态系统的重要组成部分，承载着大量的重金属污染物，对海洋生态平衡和人类健康产生着潜在的危害。

重金属是指密度大于5g/cm³的金属元素，常见的如汞、镉、铅、铬、铜、锌等。

这些重金属在海洋环境中的来源广泛，包括工业废水排放、城市生活污水、农业面源污染、大气沉降以及船舶运输等。

当这些重金属进入海洋后，会通过物理、化学和生物过程在水体中迁移转化，并最终在海洋沉积物中富集。

海洋沉积物中的重金属污染具有隐蔽性和持久性的特点。

由于沉积物深埋在海底，其污染状况不易被直接察觉，往往需要通过专业的监测和分析手段才能发现。

而且，一旦沉积物受到重金属污染，其恢复过程非常缓慢，可能需要数十年甚至上百年的时间。

重金属在海洋沉积物中的存在形态对其毒性和生物可利用性有着重要的影响。

一般来说，重金属可以分为可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态和残渣态等。

其中，可交换态和碳酸盐结合态的重金属活性较高，容易被生物吸收和利用，对生态系统的危害较大；而残渣态的重金属则相对稳定，不易释放到环境中。

海洋沉积物中重金属污染的程度通常采用各种化学分析方法进行测定，如原子吸收光谱法、电感耦合等离子体质谱法等。

通过对沉积物样品中重金属含量的测定，并与相应的环境质量标准进行对比，可以评估污染的程度和潜在的生态风险。

重金属污染对海洋生态系统的影响是多方面的。

首先，它会对底栖生物的生存和繁殖造成直接威胁，导致生物多样性下降。

例如，汞和镉等重金属可以损害生物的神经系统和生殖系统，影响其生长发育和繁殖能力。

其次，重金属可以通过食物链的传递在生物体内富集，进而对更高营养级的生物产生危害，甚至对人类健康构成潜在威胁。

珠江口内伶仃洋海域沉积物重金属污染风险及来源分析刘志彦;张鹏;唐湛;杨燎原;罗紫芬;王小琴【期刊名称】《区域治理》【年(卷),期】2024()7【摘要】珠江口内伶仃洋海域受周边工农等废水影响,重金属污染较为严重,为了解该区域近期积物污染状况,采集该区域 17 个点位表层 0-2cm 沉积物,对 Cu、Zn、Cd 和 Pb 四种重金属进行检测,利用地累积指数法、潜在生态风险分析法和主成分分析法对内伶仃洋海域表层沉积物重金属污染生态风险及其来源进行分析。

结果显示四种重金属地累积指数污染级数平均值由高到低为:Cd(4 级)>Cu(1 级)=Zn(1级)>Pb(0 级)。

单一潜在生态风险级数由高到低为:Cd(5 级)>Cu(1 级)=Zn(1 级)=Pb(1 级),全部样点综合生态风险只有一个样点属于 3 级(较高)生态风险,其余16 个样点均为 4 级(高)生态风险,其中 Cd 对综合潜在生态风险的贡献率最大。

主成分分析结果显示四种重金属污染源具有相似性,以人为污染源为主。

本文结果可为珠江口内伶仃洋海域污染的连续性研究提供数据支撑,同时为该区域的污染治理提供理论依据。

【总页数】4页(P0168-0171)【作者】刘志彦;张鹏;唐湛;杨燎原;罗紫芬;王小琴【作者单位】广东生态工程职业学院;广东环科院环境科技有限公司;广东泓净生态环境科技有限公司【正文语种】中文【中图分类】X524【相关文献】1.珠江口内伶仃洋沉积物重金属富集特征及其生态危害评价2.珠江口伶仃洋沉积物中重金属元素分布、赋存形态及来源分析3.珠江口外陆架海域表层沉积物重金属潜在生态风险评价及来源分析4.珠江口内伶仃洋海域近百年来沉积物粒度变化和重金属分布特征因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

春季长江口及邻近海域水体Eh和pH的分布孙学诗;范德江;刘鹏飞;逄悦;田元【摘要】Based on the in-situ investigation for Eh and pH of water samples,and the simultaneous temper-ature and salinity data from the Yangtze river estuary and its adjacent areas,we study illustrated the spatial distribution characteristics of Eh,pH and further discussed their implications for water-masses and authi-genic mineral.The results show that water in the area is weak oxidizing,and its Eh values range from 202.3 to 317.2 mV.The distribution of Eh in the area takes on zonality and heterogeneity.From coastal areas out-wards,the Eh gradually reduce.The pH data show vertical mixing phenomena in the northern part and ob-vious stratification effect in the southern part.The sea water in the area is neutral-slightly alkaline environ-ment,and its pH range from 7.10 to8.19.The distribution of pH also takes on zonality.From coastal areas outwards,the pH values gradually increase.The Eh data show obvious stratification effect in the northern part and homogeneous mixed phenomena in the southern part.The discrimination diagrams of pH-Eh reveal that there exist three types of water masses,i.e.,Yangtze Diluted Water with low pH and high Eh,Taiwan Warm Current with high pH and low Eh,and coastal current with rapid variations in pH.The pH-Eh phase discrimination diagrams reveal that in the Yangtze River estuary and adjacent waters there exist authigenic mineral including dominant Fe-Mn oxide (Fe2 O3 and Mn2 O3 ),and minor pyrite (FeS2 ).%依据2015年春季对长江口及邻近海域水体Eh和pH的现场调查数据,分析研究区海域水体Eh和pH 的空间分布特征,结合同航次现场测得的温度、盐度数据,系统探讨了Eh和p H对水团发育特征的指示作用及对自生矿物形成的影响.结果显示:研究区水体为弱氧化环境,Eh变化范围为202.3~317.2 mV,空间分布上具有分带性和不均一的特点,表现为近岸高、离岸越远越低,北部垂向混合均匀、南部层化作用明显.该海区水体总体上为中性-弱碱性环境,pH变化范围为7.05~8.19,空间分布上具有分带性,表现为近岸低、外海高,北部层化明显、南部混合均匀.依据p H-Eh判别图解,判定存在3个水团:长江冲淡水团以低p H和高Eh为特征,台湾暖流为高p H和低Eh,而沿岸流水团以快速变化的pH为特征.pH-Eh特征表明研究区水体中有利于铁、锰氧化物(Fe2 O3和Mn2 O 3)等自生矿物的形成,水体中出现的少量胶黄铁矿(FeS2)与微环境有关.【期刊名称】《海洋科学进展》【年(卷),期】2017(035)001【总页数】11页(P96-106)【关键词】Eh;pH;水团;自生矿物;长江口及邻近海域【作者】孙学诗;范德江;刘鹏飞;逄悦;田元【作者单位】中国海洋大学,山东青岛 266100;海底科学与探测技术教育部重点实验室,山东青岛 266100;中国海洋大学,山东青岛 266100;海底科学与探测技术教育部重点实验室,山东青岛 266100;上海海洋大学海洋科学学院,上海 200062;中国海洋大学,山东青岛 266100;海底科学与探测技术教育部重点实验室,山东青岛266100;中国海洋大学,山东青岛 266100;海底科学与探测技术教育部重点实验室,山东青岛 266100【正文语种】中文【中图分类】P736.4Eh和p H是水体的重要物理化学参数,是反映水体富营养化、水质酸化等水体环境的良好综合性指标[1-3],对河口及近海生物地球化学过程有重要影响。

广西山口红树林生态自然保护区海域沉积物重金属污染状况及潜在生态风险评价广西山口红树林生态自然保护区位于广西南宁市东北部，是中国最大的红树林自然保护区之一。

红树林生态系统是海陆交错的特殊生态系统，具有重要的生态环境保护和生物多样性保护价值。

随着人类活动的增加，红树林生态系统面临着各种生态环境问题，其中之一就是海域沉积物的重金属污染。

本文就广西山口红树林生态自然保护区海域沉积物重金属污染状况及潜在生态风险进行评价。

一、重金属污染状况重金属是指相对密度大于4.5的金属元素，通常包括铅、镉、汞、铬、锌等元素。

这些重金属元素在自然环境中不易分解，对生物体具有慢性毒性和生物蓄积性，对生态系统具有较大的危害。

在山口红树林生态自然保护区海域的沉积物中，研究表明存在着一定程度的重金属污染。

主要表现在以下几个方面：1. 汞污染：在研究中发现，山口红树林生态自然保护区的海域沉积物中存在着汞的污染。

汞主要来自于工业排放和农业活动，沉积于河流和海洋底部的泥沙中，经过生物转化进入生态系统中。

而在红树林生态系统中，汞的蓄积将对红树林植物和动物产生不利影响。

2. 铅污染：红树林生态自然保护区的海域沉积物中还存在着铅的污染。

铅是一种广泛存在于环境中的重金属元素，主要来源包括燃煤、化肥、电镀、废水排放等。

铅的累积会影响红树林生态系统中的微生物、底栖生物和鱼类等生物。

山口红树林生态自然保护区海域沉积物中存在着一定程度的重金属污染，这对红树林生态系统的保护和恢复构成一定的威胁。

二、潜在生态风险评价针对山口红树林生态自然保护区海域沉积物重金属污染状况，需要进行潜在生态风险评价，以了解其对生态系统的影响程度，为后续的环境保护和治理工作提供科学依据。

1. 生物毒性评价：针对海域沉积物中的重金属污染，需要进行生物毒性评价。

通过生物毒性测试，可以评估汞、铅等重金属元素对水生生物的毒性效应，从而了解其对红树林生态系统中的底栖生物、鱼类等生物的影响程度。

72海洋开发与管理208年 第7期曹妃甸近岸海域表层沉积物中重金属含量及潜在生态风险评价王薇，鞠茂伟，李德鹏，孙倩，金帅辰，关骁债(国家海洋环境监测中心大连116023)摘要：文章对2014年9月曹妃甸近岸海域表层沉积物中重金属含量及其分布进行了分析，并利用H ankanson法对其潜在生态风险进行了评价。

结果显示，曹妃甸近岸海域各调查站位沉积物中重金属含量均低于一类沉积物标准限值，C d和P b的平均含量均超过了渤海湾重金属背景值，沉积 物中重金属含量随离岸距离的增加而呈降低趋势。

重金属综合潜在生态风险指数R I为94. 11 ,风 险等级为中等，其中重金属潜在生态风险指数由大到小依次为Cd、H g、P b、Cu、Zn，除C d以外其余 重金属元素生态风险等级均为较低。

重金属潜在生态风险随离岸距离的增加呈递减趋势，分析原因可能源于陆源污染。

沉积物中重金属相关性分析表明：曹妃甸近岸海域沉积物中重金属元素C d 和H g、P b和Z n呈显著相关性，说明Cd、H g、P b、Z n可能具有相似来源。

关键词：近岸海域；沉积物；重金属；潜在生态风险；陆源污染中图分类号：X834;P76 文献标志码：A 文章编号：1005 — 9857(2018)07 — 0072 — 05 Contents and Potential Ecological Risk Assessment of Heavy Metals in the Surface Sediments of Caofeidian Sea AreaWANG Wei,JU Maowei,LI Depeng,SUN Qian,JIN Shuaichen,GUAN Xiaojie(N ational M arine Environm ent M onitoring C en ter» Dalian 1 1 6023 »China.) Abstract:In this paper,the contents and distribution of heavy metaSs in the surface sediments from Caofeidian in September of2014 were analyzed?and their potential ecological risk was evalu­ated by Hankanson method.The results showed that the contents of heavy metaSs in the sediment were below the first standards request of China Marine Sediment Quality，but the average contents of Cd and Pb were above the standards of background value in Bohai bay.It was also found that the contents of heavy metals decreased with the increasing of distance.Potential ecolog­ical risk assessment results showed that the comprehensive potential ecological risk index was94. 11 ?which represented a medium ecological risk.The potential ecological risk caused by heavymetals decreased following the sequence of Cd?H g,Pb?Cu and Zn,and all the heavy metals causeda low ecological risk except Cd.Similar to the contents of heavy m etals?the potential ecologicalrisk decreased with the increasing of distance,which might be caused by land-based pollution.Pos-收稿日期=2017-12-18 ;修订日期：20丄8-06-21作者简介：王薇，工程师，硕士研究生，研究方向为海洋工程环境影响评估第7期王薇，等：曹妃甸近岸海域表层沉积物中重金属含量及潜在生态风险评价73 itive correlation between Cd and Hg^Pb and Zn was observed?which meant they might have a similar source.Keywords:Coastal area，Sediments，Heavy m etals，Potential ecological risk，Land-based pollution1研究背景曹妃甸位于河北省唐山市南部海域、渤海湾中心 地带。

连云港近岸海域沉积物中重金属污染来源及生态评价李玉 冯志华李谷祺阎斌伦(淮海工学院海洋学院江苏·连云港 222005)摘要：连云港海州湾是一个受人类活动影响比较显著的海湾，同时又有着重要的生态价值，对它还没有一个比较全面的污染评价。

本研究测定了连云港海州湾近岸表层沉积物中重金属和有机质的含量，利用主成分分析法（Principal Component Analysis，PCA）研究了沉积物中重金属的来源，发现前3个主成分的贡献率分别为54.21%、19.04%、16.37%，表明重金属主要有3个来源：工业和生活污水排放、农业灌溉水的排放、有机质降解。

以PCA计算结果为基础应用海洋沉积物污染指数（Marine sediment pollution index, MSPI）和平均沉积物质量标准商数（Mean sediment quality guideline quotient, SQG-Q）评价了沉积物中重金属的污染状况及对生物的潜在影响。

结果发现，海州湾近岸海区沉积物质量污染严重（MSPI值在60到80之间），排污口海区的沉积物污染最为严重（MSPI值大于80），连云港近岸海域沉积物对生物的负影响潜力为中度水平（0.1<SQG-Q<1）。

关键词：沉积物；重金属；污染评价；海州湾中图分类号：文献表示码：A引言河口和近海海区的污染物主要是来自城市废水、观光旅游和工业排污等的点源和非点源污染源（Caeiro et al, 2005）。

通过现场监测的结果发现，尽管河口、近海海域引入了人类活动产生的重金属，甚或发生了重金属的污染，但从海水分析是很难监测出来的。

某些海洋底栖生物对重金属有高度的富集力，如贻贝、牡蛎、蛤、毛蚶等均被作为重金属污染的指示生物。

然而，在实际工作中，要在一个相当面积范围调查区的所有调查站位（或不同海域）采集到同一种指示生物往往是很困难的；而且，生物体内的重金属浓度还往往因季节、年龄（个体）、性别、组织器官等不同而易，这些都会对重金属的监测和评价带来影响。

我国长江口及邻近海域铜藻生长和金潮分布变化特征丁晓玮;沈辉;钟佳明;张建恒;庄旻敏;康新宇;赵晓惠;何培民;刘书荣;刘建芬;文源【摘要】为了解金潮源头,对枸杞岛附近贻贝(Mytilus edulis)养殖区固着褐藻进行了分布特征调查,并对长江口附近海域漂浮金潮进行月度监测.结果表明,枸杞岛附近贻贝养殖区设施上固着生长大量褐藻马尾藻,1—3月,藻体具有固着器,营固着快速生长,平均长度在3月可达3.45 m;同时海区巡航监测结果显示,1—2月枸杞岛附近海域无漂浮马尾藻,3月份只有单棵零星漂浮藻体;4月份,贻贝养殖区马尾藻固着器逐渐萎缩消失,导致藻体大量脱落进入海区,由于马尾藻具有气囊结构,能够保障藻体长期漂浮在海表面形成金潮;大面监测结果显示,4—5月海区漂浮褐藻生物量与分布范围快速增加,分布面积可达27761 km2.分子生物学检测结果显示,固着褐藻和海区漂浮褐藻均为铜藻(Sargassum horneri).本研究结果表明,3—4月浙江沿岸固着铜藻在人为和海流的共同作用下从贻贝养殖设施上脱落后营漂浮生活,生长聚集,并可能在风和海流作用下向北至黄海海域形成金潮,黄海金潮可能具有多溯源性质.%In recent years,macroalgal blooms have occurred in the coastal waters of China for several times,resulting in tremendous economic losses and damage to marine ecosystems. The golden tides caused by floating brown macroalgae are on the rapid rise in the Yellow Sea and the East China Sea. Locating the source of the golden tides has been one of the most important scientific issues. In this study,monthly shipboard monitoring of the floating golden tides was carried out in the Yangtze River Estuary and adjacent waters. The distribution characteristics of Sargassum in mussel culture area near Gouqi Island were also investigated. The results showed that attached Sargassum macroalgae grew rapidly on the infrastructures ofmussel culture during January to March,and reached up to about 3. 45m in length at the end of March; whereas in April,a large amount of attached Sargassum on the infrastructures could be detached under the currents and human activities for harvesting mussel,then the detached Sargassum macroalgae could keep floating with the structure of air sacs,providing the initial biomass for the golden tides. Shipboard monitoring indicated that floating Sargassum macroalgae was not observed from January to February,individual and scattered floating Sargassum appeared on the sea surface in March,and the distribution range of floating Sargassum increased rapidly from April to May,the distribution area could reach 27 761 km2. Meanwhile,the attached and floating Sargassum showed similar morphological characteristics with the observation of blade,air sacs and branches,and they were all identified as Sargassum horneri by molecular methods with ITS-2 molecular marker. In conclusion,we inferred that the attached brown macroalgae in the mussel culture area would be cleaned up under the driving force of water currents or human impacts and became one of the sources of golden tides. Besides,multisources should be an important property for the blooms. This study increases our understanding of the importance of controlling the spread of macroalgae blooms.【期刊名称】《海洋渔业》【年(卷),期】2019(041)002【总页数】9页(P188-196)【关键词】枸杞岛;铜藻;金潮;藻华;源头【作者】丁晓玮;沈辉;钟佳明;张建恒;庄旻敏;康新宇;赵晓惠;何培民;刘书荣;刘建芬;文源【作者单位】上海海洋大学海洋生态与环境学院, 上海 201306;上海海洋大学海洋科学研究院, 上海 201306;江苏省海洋水产研究所, 江苏南通 226007;上海海洋大学海洋生态与环境学院, 上海 201306;上海海洋大学海洋生态与环境学院, 上海201306;上海海洋大学海洋科学研究院, 上海 201306;江苏省海洋生物产业技术协同创新中心, 江苏连云港 222005;上海海洋大学海洋生态与环境学院, 上海201306;上海海洋大学海洋科学研究院, 上海 201306;上海海洋大学海洋生态与环境学院, 上海 201306;上海海洋大学海洋科学研究院, 上海 201306;上海海洋大学海洋生态与环境学院, 上海 201306;上海海洋大学海洋科学研究院, 上海 201306;上海海洋大学海洋生态与环境学院, 上海 201306;上海海洋大学海洋科学研究院,上海 201306;江苏省海洋生物产业技术协同创新中心, 江苏连云港 222005;上海海洋大学海洋生态与环境学院, 上海 201306;上海海洋大学海洋生态与环境学院, 上海 201306;上海海洋大学海洋生态与环境学院, 上海 201306【正文语种】中文【中图分类】Q89铜藻（Sargassum horneri）隶属于褐藻门（Phaeophyta）墨角藻目（Fucales）马尾藻科（Sargassaceae）马尾藻属［1］，是中国暖温带海域浅海区海藻场的主要连片大型褐藻物种。

河道沉积物中磷的分布1 引言近年来，随着工农业的快速发展，由人类活动所产生的大量生活和工业废水进入河流，引起水体富营养化及周期性缺氧现象.沉积物是磷的重要源与汇，更是吸附/解析和迁移转化的重要发生地，进而影响其生物地球化学过程.沉积物中磷的赋存形态影响其相互转化、释放速率、生物有效性以及沉积物-水界面间交换，进而影响着水体中磷含量水平.侯立军等(2006)研究长江口沙洲表层沉积物，发现弱吸附态磷、NaOH-P和OP具有潜在的生物有效性.沉积物-水界面磷的交换通量不仅受沉积物组分影响，还受水体中pH、溶解氧和盐度影响.近年来，关于沉积物-水界面磷的交换通量的研究主要集中在河口地区，且交换通量具有空间差异性.Clavero等(2000)利用Fick′s第一定律和现场观测法研究西班牙Palmones河口磷的界面扩散通量，发现该通量随温度的升高而增加.张斌亮等(2003)也用Fick′s第一定律估算了上海潮滩沉积物-水界面间营养物质的扩散通量，无机磷的平均扩散通量为-0.53 μg²cm-2²d-1.张亚昆等(2013)研究了黄河下游沉积物-水界面间磷酸盐的交换通量，发现上覆水磷主要来自沉积物.沉积物在吸附外源磷的同时也伴随着内源磷的释放，且内源磷负荷对入库总量的贡献率占27.9%.因此，研究沉积物中磷的赋存形态及空间分布对分析磷的来源及评估水体环境质量具有重要意义.河口区作为海陆交互地带，在物质、能量输入及转换过程中扮演着重要的角色.有研究表明，90%以上的磷通过河流携带进入河口环境中.目前，国外已对河口沉积物中磷的赋存形态进行了大量研究，均取得了较好的研究成果.Van der Zee等(2007)报道不同磷形态由淡水潮区到靠岸带发生变化，以及颗粒态磷影响着磷酸盐通量.Monbet等(2009)研究得出Tamar河口沉积物中可酶解磷含量为1.1~15 μg²L-1，其含量变化受盐度影响较小，而主要决定于河口物质来源.Coelho 等(2004)研究了沉积物中NaOH-P、HCl-P和OP的赋存形态及其相互转化，并揭示了盐度梯度和盐沼植被对磷形态的影响.国内对沉积物中磷形态的研究多集中河口、海洋和湖泊河流).纵观长江口关于磷的研究，主要集中于潮滩或沙洲沉积物，且以OP、HCl-P和IP为主，而对长江口及其邻近海域沉积物磷的赋存形态及其影响因子的研究鲜有报道.因此，本文研究长江口及其邻近海域沉积物磷形态、含量及空间分布，并探讨了各形态磷的含量分布的影响因子，以期为河口地区水体富营养化认识提供理论依据.2 材料与方法2.1 研究区简况长江口位于北纬30.87°~31.77°，东经121.08°~122.58°，水深5.60~22.60 m.该地区属于典型的亚热带季风气候，年平均温度15.2~16.0 ℃，年平均降水量1030 mm.该区流系被长江淡水和黄海沿岸流、东海沿岸流以及台湾暖流所控制，水流强弱不同导致夏季沿东南方向输送营养盐和和颗粒物，冬季沉积物悬浮向南输移(杨作升和陈晓辉，2007).水体输送的营养盐中，以硝态氮为主，且洪季含量高于枯季;磷酸盐浓度接近国家一类标准，二者枯洪季含量均是由口内向口外近海处降低(周俊丽等，2006).长江口为中等强度潮汐型河口，地形地貌复杂，三级分汊四口入海，对河口入海泥沙的空间分布影响很大，年入海径流量约为9.0 x 1011 m3，年输沙总量4.86³108 t，季节分配较为集中，洪季输沙量占全年的87.2%(陈吉余和张重乐，1987)，同时给入海沿岸处带来了丰富的营养盐和有机质.盐度变化由于分汉道入海径流量不同而有所差异(陈吉余和张重乐，1987).2.2 样品采集沉积物样品采自长江口及其邻近海域.根据其自然环境状况差异性，选取所示16个采样点(如图 1)，其中S1、S3、S4、S5、S8位于河口区，其余点S2、S6、S7、S9、S10、S11、S12、S13、S14、S15和S16选于近海区，采样点经纬度采用GPS确定.于2013年7月和2014年1月分别在各站点处利用箱式采泥器采集，然后用有机玻璃柱采集表层(0~5 cm)沉积物放入干净的密封聚乙烯袋中，每个样点均采集3个平行样混合后作为该样点的代表样，于4 ℃冰箱保存带回实验室.沉积物样品一部分立即测定碱性磷酸酶活性，另一部分将其冷冻干燥后研磨过100目筛，装于密封袋中用于磷形态与理化性质的测定.采用气密型水体采样器采集沉积物上覆水，用于水体环境指标分析.图 1图 1 长江口及其邻近海域沉积物采样点分布图2.3 测定方法沉积物中磷的各种形态测定采用欧洲标准委员会推荐的SMT(Ruban et al.，1999; Ruban et al.，2001)化学连续提取法，测定了沉积物中的TP、IP、OP、NaOH-P和HCl-P，采用钼锑抗还原光度法测定不同形态磷的含量，每种形态均做3个平行样，取其平均值.碱性磷酸酶活性(APA)的测定采用苯磷酸二钠法，具体步骤为：称5 g鲜土置于200 mL三角瓶中，加2.5 mL甲苯，轻摇15 min后，加入20 mL 0.5%磷酸苯二钠(用硼酸盐缓冲液配制)，仔细摇匀后放入恒温箱，37 ℃下培养24 h.然后在培养液加入100 mL 0.3%硫酸铝溶液并过滤.吸取3 mL滤液于50 mL比色管中，每支比色管中加入5 mL硼酸缓冲液和4滴氯代二溴对苯醌亚胺试剂，显色后稀释至刻度，30 min后，于分光光度计上波长660 nm处测定.沉积物总有机碳(TOC)和总氮(TN)使用1 mol²L-1盐酸去除碳酸钙后，用碳氮元素分析仪测定(Elementar analyzer vario MaxCN，Germany).上覆水pH采用PHS-3C型pH计测定，上覆水盐度用YSI-30便携式盐度计测定.沉积物粒度用激光粒度仪(LS13 320，美国)测定，测量范围0.04~2000 μm，测量误差小于±1%.粒径大小分级采用国际通用标准，分为粘粒(<3.9 μm)、粉砂(3.9~63 μm)和砂粒(>63 μm)(侯俊等，2013).含水率的测定采用失重法，将沉积物放于105 ℃温度下烘至恒重.2.4 数据处理数据分析采用Excel 2003和SPSS 19.0软件进行，显著性差异用单因素方差(ANOVA)分析，采用LSD检验(p<0.05).相关性采用Pearson相关性分析，确定沉积物磷形态与理化性质之间的相互关系.空间分布图采用ArcGIS10.1软件绘制.3 结果与分析3.1 沉积物和上覆水理化性质沉积物和上覆水的理化性质见表 1.上覆水pH变化范围为7.8~8.85，冬夏季平均值分别8.35、8.13，呈碱性.夏季，沉积物以粉砂为主，且占全部粒径的61.26%，粘粒和砂粒所占比例分别为25.66%和13.02%;冬季沉积物以砂粒为主，占粒径的47.88%，粉砂和粘粒次之，分别为37.98%和14.11%.沉积物中TOC与TN在两个季节含量分别相差不大，TOC、TN夏冬季平均值分别为4.74、3.98、0.40、0.34 mg²g-1.上覆水盐度夏季平均值是15.51‰，小于冬季的32.54.表 1 沉积物和上覆水理化性质3.2 沉积物磷含量的时空变化3.2.1 沉积物中TP含量与分布特征由表 2可知，沉积物TP含量在夏冬季分别为476.91~934.02 μg²g-1、565.01~980.04 μg²g-1，平均值夏季小于冬季，含量高于珠江口湿地沉积物(340~581 μg²g-1)(岳维忠等，2007)，冬季含量高于闽江口湿地沉积物(607.91~807.60 μg²g-1)(胡敏杰等，2014)，具有潜在富营养化风险.由图 2可知，不同采样点TP含量差异很大且同一采样点在不同季节含量差异也很大.夏季含量由咸水端到淡水端呈现先降低后升高的趋势，可能是由于夏季陆源营养盐、有机质等的输入是TP的主要来源;冬季则呈现先升高后降低的趋势，可能与水动力作用加剧有关.表 2 沉积物中磷形态的含量变化图 2图 2 沉积物中总磷含量空间分布图3.2.2 沉积物中IP含量与分布特征IP冬夏季含量分别为480.89~844.86 μg²g-1、421.67~832.03 μg²g-1，约占总磷含量的85%左右，是影响TP变化趋势的主要部分.IP主要包括NaOH-P、HCl-P两种赋存形态，这两种磷形态含量平均值在冬夏季均呈现HCl-P>NaOH-P，表明HCl-P是影响IP变化的主要因素.相关性分析表明，IP与TP呈极显著相关关系(p<0.01).IP冬夏季空间分布与TP相似，高值点基本一致.表 2表明，NaOH-P在夏季、冬季含量分别是4.17~27.02 μg²g-1、8.29~52.76 μg²g-1，占IP的平均值分别为2.1%、3.2%，夏季所占比例较小可能与夏季水体耗氧较多有关，弱还原条件有利于NaOH-P向上覆水体中释放.空间分布上，NaOH-P含量在冬夏两季由咸水端到淡水端呈现增高的趋势.HCl-P含量在夏季、冬季分别是186.88~368.48 μg²g-1、306.97~431.69 μg²g-1，占IP的平均值分别为43%、59.5%，是IP的主要成分，显示了亚热带海相沉积物的特点(刘敏等，2000).由空间分布图 3可知，HCl-P冬季含量明显大于夏季且冬季淡水端含量较高.图 3图 3 沉积物中IP、NaOH-P、HCl-P含量空间分布图3.2.3 沉积物中OP含量与分布特征由表 2可知，OP在夏季含量是15.84~138.92 μg²g-1，占TP含量的的平均值为9.8%，冬季是36.02~139.21 μg²g-1，占TP12.1%，远低于IP占TP比例，原因是OP只有在有机质矿化时才会被释放.OP空间分布夏季无明显规律性，冬季在咸水端含量较高.图 4图 4 沉积物中OP含量的空间分布3.3 长江口沉积物碱性磷酸酶的时空变化沉积物中碱性磷酸酶(APA)介于26.85~112.82 μg²h-1之间，夏冬季平均值分别为83.25 μg²g-1²h-1、59.21 μg²g-1²h-1.由图 5可知，各采样点APA夏季均大于冬季.研究表明，夏季温度高酶活性大，冬季温度低酶活性低(周礼恺，1987; Wilczek et al.，2005)，温度升高可以增加酶与基质间亲附性，酶的催化速率提高(Chróst et al.，1993);另外，微生物新陈代谢速率会随温度升高而增大进而使微生物产生更多酶(Wallenstein et al.，2011)，因此研究区APA呈现出明显的季节变化.空间分布上，可以看出淡水端APA较大，说明APA与污染物陆源输入关系密切(章婷曦等，2007)，沿岸营养物质输入越多，有机磷或可酶解磷的含量增加越多，诱使APA越大，这种机制被称为底物诱导机制(刘存歧等，2007).因此，APA在一定程度上可以作为沉积物污染程度的指标(黄睿智等，2013).由相关性分析可知，APA仅在冬季与OP呈显著相关关系(p<0.05)，与其它形态的磷相关性较差.图 5图 5 沉积物中APA的时空分布4 讨论4.1 沉积物中各形态磷主要影响因素沉积物磷含量、赋存形态与空间分布是多个影响因子综合作用的结果，包括环境因子(沉积物组成、水动力等)及人类活动影响.长江口滨岸潮滩及岸带沉积物以HCl-P为主要赋存形态(刘敏等，2001; 侯立军，2001; 高效江等，2003)，印度的西南岸河口(Aaronson et al.，1976)、中国的海河(韩璐等，2010)以HCl-P为主，而中国巢湖受面源污染为主，西半湖NaOH-P含量大于东半湖，东西半湖HCl-P含量相当(徐康等，2011)，太湖严重富营养化区以NaOH-P为主，中富营养化区部分NaOH-P含量高，部分HCl-P含量高(金相灿等，2004)，不同地区磷赋存形态差异可能与沉积物类型和化学组成、有机质含量、pH值、氧化还原电位及沉积物-水界面间氧气的含量等环境因素有关(Frankowski et al.，2002).由表 3可知，pH、粒径、TOC、TN、盐度、APA 等环境因子均对磷形态的含量分布产生一定的影响，而且在不同季节影响不同.表 3 沉积物中各形态磷与理化性质相关性粒度是影响沉积物中磷含量的一个重要因素.一般来说，沉积物粒径越小，颗粒比表面积就越大，对磷的吸附力就越强(刘敏等，2001)，沉积物中赋存的磷就越多.本文中冬季沉积物TP与粒径相关性较好，而夏季相关性不明显.冬季IP粘粒和粉砂均呈显著负相关关系(p<0.05)，与砂粒呈显著正相关关系(p<0.01).IP中NaOH-P与粒径无显著相关性.HCl-P与粒径在冬夏季相关性都不大，但是表现出了随粒径增大而含量增多的趋势，可能的原因是HCl-P主要成分是难溶的碳酸钙矿物，这些矿物多在沉积物成岩初期形成，比较稳定，尤其在碱性环境中更难溶解，所以HCl-P多趋向砂粒中分布.而OP在夏冬季分别与粘粒呈显著p<0.05)、极显著(p<0.01)正相关关系，与粉砂冬季呈显著正相关关系(p<0.05)，体现了细颗粒比表面积大、吸附力强的特性(刘敏等，2001).这与上述一般规律有差异，可能的原因是其它环境影响因子(有机质含量、沉积物-水界面氧含量等)共同作用且影响程度大小不同导致了细颗粒对不同形态磷的吸附差异.pH对沉积物中磷的影响机理非常复杂，刘敏等(2002)在研究长江口潮滩沉积物的过程中得出pH对磷吸附影响为“U”型，而Zhou(2005)对太湖沉积物研究后发现pH对磷吸附的影响呈倒“U”型，安敏(2009)在对海河沉积物磷的吸附解吸研究中得出pH对沉积物中磷吸附影响为“U”型，而对磷解析影响是正相关关系.上述研究都是基于等温基础上，通过研究磷的吸附解吸进而决定了磷的最终赋存量.在本研究中，冬夏两季pH值均约为8，呈微碱性，这有利于OH-与被束缚的PO43-竞争吸附于沉积物的活性电位上，致使PO43-被释放出，进而NaOH-P、HCl-P含量减少.夏季pH均值稍小于冬季，磷酸盐溶解度大于冬季.由相关性分析可知，本文APA与TP、IP夏冬季分别呈正负相关性，与沉积物OP在夏季呈显著正相关(p<0.05).这与刘存歧(2007)、姜经梅(2011)等研究所得结果不一致，刘认为APA与沉积物TP呈显著正相关而与溶解性IP呈显著负相关;姜研究得出APA与沉积物中TP、IP和OP均显著正相关.另外有研究表明，APA与OP关系比较复杂.薛雄志(1995)认为，若沉积物OP被ALP 酶解产生的IP被沉积物中生物所利用，则APA与OP含量正相关;若沉积物OP经APA作用后产生的IP向上进到上覆水中，则APA与OP含量呈负相关性.黄邦钦(1999)则指出，溶解IP和小分子溶解OP浓度是影响APA变化的主要因子，表现为当溶解IP或小分子溶解OP几乎被耗尽时，APA跃至高值.因此，APA与颗粒态或溶解态磷的关系具有不确定性，可能与生物作用、沉积理化条件以及营养盐含量大小有关.此外，TOC、盐度也会对磷赋存形态及含量产生影响.OP与TOC在夏季呈显著正相关关系(p<0.05)，与TOC冬季正相关性也较好.细颗粒对有机质吸附性强，TOC可以表征有机质的量(康勤书等，2003)，故细颗粒对TOC吸附性强.除OP外，盐度与磷形态均呈负相关关系，在冬季与IP、NaOH-P表现出显著性(p<0.05)，说明盐度对其释放有一定限制作用，而与OP呈显著正相关关系(p<0.05)，OP解析量随盐度递增.TP、IP与TOC、TN相关性不显著可能与水动力、环境介质条件以及生物作用有关.4.2 沉积物中生物有效磷有研究指出，沉积物中生物有效磷(沉积物中能以溶解态磷酸盐释放，并被藻类吸收利用的磷)主要来自IP，其中NaOH-P中的Fe结合态磷易受沉积环境影响，沉积环境趋于还原状况，则结合态磷发生还原释放出正磷酸盐，补充生物有效磷，是潜在的生物可利用磷(Bai et al.，2009; 侯立军等，2006).HCl-P在碱性条件下较稳定，难以转化为正磷酸盐，几乎对上覆水磷酸盐浓度变化不起作用(金晓丹等，2015).OP较稳定地蓄积在沉积物中，对生物有效磷贡献较小.但是，当沉积物中IP被藻类等浮游生物过量消耗时，OP可水解成为生物有效磷，起着重要的补充作用(熊强等，2014).因此，NaOH-P与OP之和可估算出沉积物中生物有效磷含量，粗略计算出沉积物中潜在的可释放磷的上限，为判断水体富营养化及治理提供依据(Sonzogni et al.，1982; Rubna et al.，1999; De Jonge et al.，1993).通过对磷赋存形态分析，发现研究地区生物有效磷含量约为75.67~108.9 μg²g-1，平均占TP的13.02%，仅是沉积磷库中的一小部分，这部分磷在复杂的生物地球化学过程中还会再生活化，从而对水体富营养化、水域生态平衡产生不同程度的影响.4.3 国内外不同水体沉积物中TP含量近年来，自然环境中沉积物磷的研究成果多有报道，主要集中在河流、海洋、湖泊等水域，河流又分为河口、潮滩、沙洲、上下游等不同研究域，丰富了磷的基础数据资料.与其他水体沉积物磷含量相比，本研究地区TP含量处于高水平(表 4).加拿大安大略省制定的环境质量评价标准规定能引起最低级别生态风险效应的TP含量为600 μg²g-1(Leivuori and Niemist ，1995)，本研究区域夏冬季TP含量平均值分别为667.81 μg²g-1、740.74 μg²g-1，均大于600 μg²g-1，说明研究区中大部分TP含量已超标，具有潜在生态风险性.从沉积物类型来看，TP平均含量明显呈现湖泊>河口>海洋和滨海(表 4).具体参见污水宝商城资料或更多相关技术文档。

长江口邻近海域夏季沉积物硝化细菌与硝化作用李佳霖,白洁3,高会旺,王晓东,盛蕾蕾(中国海洋大学环境科学与工程学院,海洋环境与生态教育部重点实验室,青岛　266100)摘要:2006年6月在长江口邻近海域选择了8个站位,分别采用荧光原位杂交(FISH )法和乙炔抑制法进行现场模拟培养,研究了硝化细菌数量与硝化反应速率分布规律及其环境效应1结果表明,该海域表层沉积物中的硝化细菌数量(以湿重计)在1187×105～3153×105个Πg 之间,并表现出一定的耐盐性.硝化速率范围为10113～51413μm ol Π(m 2・h ),其分布有明显的自近岸向外海逐渐降低的趋势,在长江冲淡水和杭州湾口附近海域形成2个高值域.在高盐度海区硝化细菌数量对硝化速率的影响率高达8717%,是影响硝化反应速率的主要因素.硝化作用每天在该海域转化的无机氮通量为4168×105kg ,消耗的DO 通量为6107×104m ol ,表明硝化作用是影响长江口邻近海域夏初DI N 形态分布和底层DO 分布的主要因素之一.关键词:沉积物;硝化反应速率;硝化细菌;环境影响因子;长江口中图分类号:X131.2;X55　文献标识码:A 文章编号:025023301(2009)1123203206收稿日期:2008212219;修订日期:2009204202基金项目:国家重点基础研究发展规划(973)项目(2006C B400602,2002C B412400)作者简介:李佳霖(1980～),女,博士研究生,主要研究方向为海洋环境微生物,E 2mail :selenajulian @1631com 3通讯联系人,E 2mail :baijie @Nitrifying B acteria and Nitrification in Sediment at the Adjacent Sea Area ofYangtze River Estuary in SummerLI Jia 2lin ,BAI Jie ,G AO Hui 2wang ,W ANG X iao 2dong ,SHE NGLei 2lei(K ey Laboratory of Marine Environmental Science and Ecology ,M inistry of Education ,C ollege of Environmental Science and Engineering Ocean University of China ,Qingdao 266100,China )Abstract :The in fluence factors and environmental effects of nitrification process were discussed based on the measurements of nitrifier quantities and nitrification rates at eight sites off Y angtze River Estuary in June ing FISH (Fluorescence in situ hybridization )method ,thenitrifying bacteria were counted as 1187×10523153×105cells Πg wet weight and exhibited salt tolerance to s ome extent.The nitrification rates ,measured by acetylene inhibition technique ,ranged from 10113to 51413μm ol Π(m 2・h )and had a decreased gradient from nearshore to offshore sediment with tw o high value regions located at the m outh of Y angtze River and Hangzhou Bay respectively.The nitrifier quantity was a main factor to effect nitrification rates at high 2salinity sea area ,with an in fluence ratio of 8717%.Fluxes of trans formed nitrogen and consumedoxygen by nitrification process were 4168×105kg and 6107×104m ol per day respectively ,suggesting that nitrification w ould be an im portant factor for the distribution of DI N species and DO at bottom water in early summer.K ey w ords :sediment ;nitrification rate ;nitrifying bacteria ;environmental in fluencing factors ;Y angtze River Estuary 硝化过程是氮生物地化循环中的关键反应步骤.它可以将环境中的铵盐经亚硝酸盐氧化为硝酸盐,从而影响环境中溶解态无机氮(diss olved inorganic nitrogen ,DI N )的形态分布,衔接氮的矿化和去除[1,2].在许多自然生态系统中硝化作用为反硝化作用提供反应底物,增加了环境对无机氮的自净能力[3].已有的研究发现硝化和反硝化作用间存在较高的耦合性,如在Patuxen 河口的研究显示春季硝化作用产生的硝酸盐99%以上能够通过反硝化作用生成N 2O [4].硝化作用还会消耗水体中大量的溶解氧,导致大陆架海区低氧区的形成[5].因此,对硝化作用速率及其影响因素和变化趋势的研究日益得到关注[6].硝化作用主要发生在水2固界面,对河流和湖泊的研究表明其在沉积相中的速率明显高于水相[7].目前测定硝化反应速率的方法主要是抑制法和同位素示踪法,从各海区测定的数据来看,2种方法测定的结果基本一致,但速率的分布规律存在明显的地区差异性[8].国内对沉积物硝化反应速率的研究主要集中于河流和河口的潮滩带,关于海洋硝化作用的研究还鲜见报道[9～11].硝化细菌是能够产生硝化作用的功能微生物种群,分为氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌,其中氨氧化细菌控制的氨氧化为亚硝酸盐的步骤被认为是硝化反应的限速步骤,其数量和活性对硝化过程的意义更为重要,因此对硝化细菌的研究往往针对氨氧化细菌进行[3].随着分子生物学技术在环境微生物领域的应用,根据氨单加氧酶基因的特异性,可以通过FISH 技术对氨氧化细菌进行计数,进而研究硝化第30卷第11期2009年11月环 境 科 学E NVIRONME NT A L SCIE NCEV ol.30,N o.11N ov.,2009作用的功能微生物菌群对环境因子变化的响应及对硝化过程的调控作用[12].长江口海域受人类活动影响很大,富营养化日趋严重,NO-3含量在20世纪80年代初就高达65μm olΠL,比1963年高约4倍[13].近年来每年都有面积达数千km2的原甲藻赤潮发生,这与长江氮的输入密切相关[14].此外,对长江口外海域的研究发现夏季存在较大范围的缺氧区,推测其成因与富营养化状态下生源要素的生物地化循环过程密切相关[14,15].为探讨长江口海域硝化细菌与硝化作用的分布、影响因子和环境效应,本研究选取该海域缺氧区形成前的夏初6月,设立8个采样点,通过测定硝化细菌数量和硝化反应速率,分析影响硝化过程的主要环境因子,并估算硝化作用产生的氮形态转化通量及对溶解氧(diss olved oxygen,DO)的消耗量,以期为氮循环及水体富营养化机制的研究提供基础依据.1　材料与方法1.1　站位布设与采样时间2006年6月12～24日,随东方红2号科学考察船在长江口邻近海域共设8个站位进行现场调查和模拟培养(图1).8个站位形成交叉的2个断面,其中S1、S3、S6、S7和S8为沿海岸线断面,S2、S3、S4和S5为垂直海岸线的盐度梯度断面.S3和S8站位于1999年8月调查航次根据溶解氧参数测绘出的长江口夏季2个底层缺氧区的中心[16].1.2　样品采集与处理使用Sea2BirdⅡ型采水器(Sea2bird E lectronics,美国)采集底层海水,部分样品经0145μm醋酸纤维膜过滤后装入预先处理过的聚乙烯瓶,低温保存带回实验室用于营养盐含量的测定,其余水样经0122μm(Whatman)核孔膜过滤,用于测定沉积物硝化速率的现场模拟培养.沉积物样品用箱式沉积物采泥器采集,用于硝化速率测定的现场培养.同时无菌操作采集沉积物样品用于硝化细菌数量的测定.1.3　硝化细菌数量的测定采用经优化的荧光原位杂交(FISH)法检测沉积物中的硝化细菌数量.采集的微生物样品用超声波振荡仪振荡2min后离心(4000rΠmin,15min),取上清液,按1∶1加入4%多聚甲醛固定,保存于4℃冰箱中带回实验室.取上述样品10μL涂于已包埋明胶的载玻片上,37℃热固定2h,依次用50%、80%、98%乙醇下洗脱3min.硝化细菌的探针采用NIT3 (5′2CCT G TG CT C C AT G CT CCG23′),5′末端用FIT C 标记[17].杂交和杂交后洗脱反应根据文献[18]所述方法进行.镜检采用Leica DM LA型全自动荧光显微镜,实验过程中设置阴性对照组,每个样品在相同实验条件下测定5个平行样.图1　研究海域及采样点分布Fig.1　S tudy area and sam pling sites1.4　现场培养本研究采用改进的乙炔抑制法(acetylene inhibition technique,AIT)[9,19]测定沉积物中的硝化反应速率.采集表层10cm沉积物样品立即无扰动置于培养管中,在沉积物表面缓慢注入现场采集、过滤的底层海水,在各采样点水温下进行现场培养.培养实验设乙炔抑制实验组和非乙炔抑制对照组,实验组用乙炔饱和海水,同时进行平行实验.为保证溶解氧和营养盐的均匀分布,用恒流泵实现培养管内的水体循环.每次培养进行4h.在实验开始和结束时,分别采集培养管中的水样经0145μm滤膜过滤于预先处理的聚乙烯瓶中,用于NH+4、NO-2和NO-3浓度的测定.每次均采集3个平行样.1.5　样品测定1.5.1　无机氮营养盐浓度的测定无机氮营养盐浓度用BRAN2LUE BBE连续流动自动分析仪Ⅲ(SE A L Analytical G mbH,N orderstedt,德国)进行测定[20,21].NH+4、NO-2和NO-3分别采用次氯酸钠氧化靛酚蓝法、盐酸萘乙二胺络合显色法和铜镉柱还原后盐酸萘乙二胺络合显色法[22,23].4023环 境 科 学30卷1.512　其它环境因子的测定各个站位底层海水的温度、盐度等物理参数由Sea2BirdⅡ的CT D采集获得.1.6　硝化反应速率与硝化活性的计算硝化速率根据乙炔抑制实验组和对照组中NH+4积累量的差异值计算[24]:v=V t∑(c t-c0)At式中,v为培养沉积物的硝化速率[μm olΠ(m2・h)];Vt为培养管内上覆水的总体积(L);A为培养管横截面积(m2);c0、c t分别为培养实验开始和培养t时刻时水中NH+4的浓度(μm olΠL);t为培养时间(h).各站位硝化作用速率取3个平行实验的平均值.硝化细菌活性是单个硝化细菌所产生的硝化反应速率,可以通过反硝化速率与表层沉积物中反硝化细菌数量的比值计算得出[25]:I=10-1v ρB H式中,I为硝化细菌活性[×10-15m olΠ(个・h)];v是培养沉积物的硝化速率[μm olΠ(m2・h)];ρ是沉积物的体积密度,本研究中取其数值为2168gΠcm3[26];B 为测定站位的细菌数量(105个Πg);H为培养的沉积物高度,本研究模拟培养实验中加入的沉积物高度是011m.1.7　统计学分析与绘图统计分析采用SPSS1310for windows软件(SPSS Inc.,美国)软件进行,采样点分布图及硝化速率和溶解氧消耗时间的水平分布图借助Surfer810软件(G olden S oftware Inc.,美国)绘制.2　结果与讨论2.1　硝化细菌数量的分布特征长江口邻近海域夏季研究区域内各采样站位的水深、底层水体温度和盐度、表层沉积物中的硝化细菌数量见表11可以看出,长江口海域每克(湿重)表层沉积物中的硝化细菌数量范围是(1187±0119～3153±0134)×105个Πg,平均值为2160×105个Πg,在盐度梯度断面上分布呈S2>S3>S4>S5,自近岸向离岸逐渐减少.在沿海岸的断面上,长江入海口的S3和杭州湾出口附近S8的硝化细菌数量略高于中间海区的其它站位;所有的8个采样点中最低值位于远离海岸的S5站,最大值出现在位于长江口中盐度混合区的S2站,但与其它站位的差异无显著性(p>0105),表明高盐度对硝化细菌生长不存在明显的抑制作用.长江口邻近海域的水动力条件复杂,盐度的变化范围较大,水环境的广盐度性导致硝化细菌为耐盐品种[27].表1　研究海域的硝化细菌数量T able1　Nitrifying bacteria quantities of study sea area站位水深Πm温度Πo C盐度Π‰硝化细菌数量×105Π个・g-1 S1231318174331312153±0122S291822189161963153±0134S3191920146301063133±0138S4241320118311722150±0144S5601520139331911187±0119S6401020147331892112±0120S7401018121341182124±0146S8501018192341422166±0123图2　研究海域硝化反应速率水平分布Fig.2　Distribution of nitrification rates2.2　硝化作用速率及其分布特征长江口研究区域的硝化反应速率范围为(10113±1412)～(51413±3411)μm olΠ(m2・h),水平分布见图21根据一维方差分析得到的统计结果,S2站的硝化速率明显高于其它站位,与其它站位间存在高度显著性差异(p<0101);在其它7个站位中,硝化速率的极大值出现在位于长江口夏季高纬度缺氧区中心的S3站,为最低值S5站的117倍,而位于另一个缺氧区中心的S8站硝化速率则与其余5个站位的数值相当,表明硝化过程在2个缺氧区形成过程中的贡献有所不同,高纬度缺氧区中硝化作用消耗海水中的溶解氧更多,对缺氧区形成影响更大.在盐度梯度递增断面上,各站位硝化反应速率变化趋势为S3>S4>S5,具有自近海向远岸逐渐降低的趋势.长江口海域的硝化反应速率与日本Odawa湾和英国K ing oodie湾的基本一致,这2个海域的结果分别为11311～12510502311期李佳霖等:长江口邻近海域夏季沉积物硝化细菌与硝化作用μm olΠ(m2・h)和5915μm olΠ(m2・h)[8].2.3　硝化作用速率的主要影响因子硝化作用是通过硝化细菌合成代谢过程完成的,环境因子对硝化细菌数量和活性的控制以及代谢过程中外界条件的变化都可能造成反应速率的差异,已有的研究表明,DI N浓度、DO、pH、盐度和有机碳含量都是影响硝化反应速率的主要环境因子[28].本研究中,主要测定和分析的可能对硝化速率产生影响的环境因子包括温度、盐度、DO、DI N和硝化细菌数量.测定的主要参数结果显示,此时长江口夏季底层缺氧区(指DO<2mgΠL的海域)还未形成,但是DO的分布趋势与夏季的结果基本一致[15];S2站盐度明显低于其它站位,而紧邻的S3底层海水的盐度达到30106,这说明S3站底层海水受长江冲淡水的影响较小,与上层海水的交换作用不明显,这是导致缺氧区形成的主要物理环境因素.研究海域内底层海水的DI N浓度在杭州湾和长江口入海口出现DI N的相对高值区,沿长江入海口向外海由于海水的稀释作用呈明显的递减趋势(S2>S3>S4>S5).研究海域内NH+4、NO -2和NO -3的浓度范围分别为31606～261302μm olΠL、01080～01239μm olΠL和11903～101958μm olΠL,平均值分别为111362、01158和41483μm olΠL根据所研究海域S2站比其它站位硝化反应速率显著偏高的结果,考虑到该站位所在海区的环境条件与其它站位海区有明显不同,因此对研究海域硝化速率影响因子的分析只采用其它7个站位的数据.统计分析结果表明,硝化反应速率与硝化细菌数量、盐度和DO的关系达到显著相关的水平(r2分别为01947、-01756和-01823,p<0105).为研究三者对硝化反应速率的影响程度,通过使用多元回归模型进行分析,只有硝化细菌数量进入了回归模型,影响率为8717%,两者的线性回归关系见图3,表明硝化细菌数量是长江口邻近海域硝化速率的主要影响因子,该结果与Bernhard在英国Plum岛南部MA海湾和D ollhopf在盐沼地的研究结论一致[1,29].但是有些研究也得到了相反的结果,其原因可能有三:一是目前用分子生物学方法对硝化细菌进行计数是对硝化细菌中某一菌群进行的,例如本研究所采用的探针主要测定的是β2Proteobacteria属氨氧化细菌,当其优势性不明显时就不能代表硝化功能菌群的数量;二是硝化细菌数量在不同站位间的群落多样性差异较大且对硝化反应速率起决定性影响时,其数量和反应速率间的相关性就会降低,三是环境中古菌(archaea)进行代谢产生的厌氧氨氧化过程是铵盐转化的主要途径时,铵盐的转化率与硝化细菌数量的相关性也会降低[30].氨氮的含量对硝化速率的影响作用不大,表明该海域的氨氮浓度较高,已经不是硝化细菌生长代谢的限制性因子.尽管统计学分析的结果显示,盐度并不是硝化速率的影响因子,但处于中盐度海区的S2站硝化速率出现显著的高值(见图3,S2点明显高于其它站位),而Magalh es等[31]对葡萄牙杜罗河口的研究也发现硝化速率随盐度增加在中盐度环境中出现最大值,Macfarlane等[32]对海洋可培养的硝化细菌纯化菌株Nitrosomonas单因子研究中也阐述了当盐度>20时硝化细菌产生的硝化速率会明显降低的结论.这说明当盐度变化范围较小时,对硝化速率的影响作用不明显,但当盐度变化幅度较大时,盐度的升高可能会使硝化速率明显减慢.图3　硝化速率与硝化细菌数量的关系Fig.3　Linear regression between nitrification ratesand nitrifier quantities2.4　硝化细菌活性及与硝化速率的关系本研究海域的硝化细菌活性范围为01171×10-15～01544×10-15m olΠ(个・h).S2站位的硝化细菌活性明显偏高,说明长江口海域中盐度海区所在的高NH+4(26130μm olΠL)、高DO(7132mgΠL)、高浊度(122107FT U)等环境条件有利于硝化细菌的代谢活动.在高盐度海区的7个站位中,温度是影响硝化细菌活性的主要环境因子(p<0101).实验室条件下,硝化细菌培养菌株的最适生长温度为25℃.因此在研究海域中,温度较低(<25℃)且环境中的活性氧未达到抑制硝化细菌活性的阈值时,细菌活性与温度表现出正相关关系,也就是说,在硝化细菌数量一定时,温度升高则硝化反应加快.在已有的硝化细菌纯培养菌株研究中,硝化细菌活性为10-15～10×10-15m olΠ(个・h)[29],高于本研6023环 境 科 学30卷究测定的硝化细菌活性,这可能是因为在研究海域的沉积物中有机碳含量相对较高,异养细菌会与硝化细菌竞争环境中的DO[24].2.5　硝化作用对长江口海域氮素形态分布的影响硝化反应将铵盐转化为硝酸盐,能够缓解水体中过量的氨对水生生物的毒性作用,也为反硝化作用这一氮的自净过程提供所需的硝酸盐,因此是影响无机氮循环的关键过程.本研究海域面积约1109×104km2,根据硝化速率绘制等值线分布图,按照各个速率值及其占整个研究海域面积的比重,估算硝化作用每天可以将约为4168×105kg的铵盐转化为硝酸盐,这一数值分别相当于长江日平均输入氨和硝酸盐通量的5817%和1117%[13].尽管夏季硝化速率一般偏高使实际比率可能低于上述结果,但硝化作用对无机氮形态分布的作用效果不容忽视,因此无论在研究长江口海域的富营养化状况以及进行相关的模拟时,都不能简单地将长江口不同形态氮的输入量作为海区实际输入值进行评价,而应该考虑硝化过程在氮的形态转变中所产生的作用.2.6　硝化作用对长江口邻近海域夏季底层溶解氧分布的影响硝化反应需要消耗水体中大量的溶解氧,其生化反应方程式如下[33]:NH+4+11815O2+011304CO2→010261C5H7O2N +01973NO-3+01921H2O+11973H+ 根据硝化过程中NH+4每减少1m ol就会消耗11815m ol的氧分子来计算,研究海域中溶解氧的日消耗量为6107×104m ol.由测定的硝化反应速率和底层海水的溶解氧含量分布,可估算底层海水(距底界面1m)溶解氧在完全不补充的条件下通过硝化作用全部被消耗所需的时间,该时间的水平分布见图4,可以看出底层海水DO消耗时间的分布自近岸向外海逐渐增加,近岸处仅为十几天.由于NH+4氧化形成NO-3的过程中要消耗大量溶解氧,在河口区,由于长江冲淡水与底层高盐水强烈的混合作用和水的良好交换条件,底层溶解氧能得到及时补充,不会形成缺氧区;但是在S3站附近,由于夏季台湾暖流加强,侵入近岸,高盐高温的海水上涌在中层形成了海水的温、盐跃层限制了水交换,并出现了层化现象,硝化作用与其它耗氧的生化过程消耗的溶解氧无法及时补充,就会形成大面积的底层缺氧区.与1999年观测到的缺氧区位置相比较,消耗时间最短的区域与即将形成缺氧区的位置基本重合,由此可见,硝化过程在长江口邻近海域缺氧区形成中可能发挥着重要作用.图4　硝化作用下海区溶解氧的消耗时间Fig.4　Turnover time of DO by nitrification3　结论(1)研究海域沉积物中硝化细菌数量以湿重计为(1187±0119)×1015～(3153±0134)×105个Πg,中盐度海域中的硝化细菌数量并未出现明显减少,说明硝化细菌具有耐盐性,并且高盐度海水环境对硝化细菌的活性具有抑制作用.高盐度海区中,温度是硝化细菌活性的主要影响因子,两者呈显著正相关关系.(2)长江口海域表层沉积物的硝化反应速率范围为(10113±1412)～(51413±3411)μm olΠ(m2・h),表现出自近岸向远海逐渐减慢的趋势,在中盐度水体中速率显著偏高.(3)在研究海域,硝化反应速率在中盐度海区显著高于高盐度海区,而在高盐度海区硝化细菌数量与硝化反应速率呈显著正相关关系,影响率高达8717%,是影响硝化反应速率的主要环境因子.(4)硝化作用每天在该海域转化的无机氮通量为4168×105kg,消耗的DO通量为6107×104m ol,由此可见,硝化作用对海域内无机氮形态的分布有重要影响,也是影响夏季长江口底层DO分布的主要因素之一.参考文献:[1]　Bernhard A E,Tucker J,G iblin A E,et al.Functionally distinctcommunities 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我国近海海水污染现状及评价作者：刘淼来源：《河北渔业》 2016年第9期刘淼（河北农业大学渤海校区，河北黄骅 061100）摘要：近几年来，在海洋经济迅速发展的背后，我国海洋环境状况已经不容乐观，面临着空前的挑战；而海水污染是海洋环境污染最重要的体现，海水污染物种类多、污染范围广、影响效应大，越来越受到国内外的关注，近几年有关近海海水污染的研究文章发表较少，所以，本文利用2011-2013年《中国海洋环境质量公报》的相关数据，对中国近海海水主要污染物的现状、来源作出初步的分析和评价，为我国海洋污染问题的解决提供相关帮助，助力中国海洋的绿色和可持续发展。

关键词：海洋环境污染；海水污染；现状；评价我国濒临的海域位于太平洋西部，毗邻四大海域，大陆海岸线长18 000 km，海岛6 500多个，自然海域面积约470万km2，邻域及内水面积38万km2；绵长的海岸线及众多的入海河流导致海洋污染的机率变大，海水污染不仅使海洋生态环境退化，影响海岸带地区的生存发展，也给人类安全带来了威胁。

1海洋环境污染的概念我国《海洋环境保护法》中使用“海洋环境污染损害”一词，它指人类直接或间接的把物质或能量引入海洋环境，产生损害海洋生物资源、危害人体健康、影响渔业和海上其他合法活动，损害海水使用素质和减损环境质量等的有害影响。

笔者认为，海水污染属于海洋污染的一个大范畴，而海水污染包括水质污染、重金属、无机氮、磷酸盐、有机物、石油、海洋垃圾等。

2海水污染的现状2.1海水水质现状由表1知，我国海水总体质量较好，且近几年状况稳定；绝大部分海域符合一类水质要求，每年均达到94%左右，二类、三类和四类水质近几年较稳定，受污染程度不大，但是劣四类水质面积能占到一定比例，说明海水受到一定程度的污染，而且近几年污染面积有变大的趋势，急需采取措施控制和治理；渤海、黄海、东海海域劣于四类水质的面积逐年减小，但南海劣于四类水质的面积有增加的趋势。