渤海为半封闭性的内海，几乎完全为大陆所环绕，仅东南部有宽50 n mile余的渤海海峡与黄海相通，平均水深为18 m，面积为7.7x10⁴ km²，封闭性较强。沿岸人口集中，工农业发达，并且有许多大小河流入海，饵料丰富，是黄、渤海许多经济鱼虾的产卵场和索饵肥育场，在黄、渤海渔业生产中占有极其重要的地位。

海洋中的营养物质是浮游植物生长的重要生源要素，不同时间、不同地点营养物质的含量和分布差异明显，这些差异与海区内生物的生命、活动规律和水文条件有着密切的联系。因此，了解海水中营养要素的含量水平和分布规律，科学地估算和预报渤海的生产能力，制定增养殖措施及控制环境质量是十分必要的。

2014年2月(冬季)和5月(春季)对渤海进行调查，调查站位遍及整个渤海，共50个站位(图 1)。水样采用Niskin采水器采集，采样层次为表层和底层。

图 1(Fig. 1)

图 1 渤海调查站位 Figure 1 Sampling stations in the Bohai Sea

测定参数包括溶解氧(DO)、硝酸盐(NO₃^--N)、亚硝酸盐(NO₂^--N)、氨氮(NH₄^＋-N)、磷酸盐(PO₄^3--P)和化学需氧量(COD)。DO采用碘量法测定，NO₃^--N采用镉柱还原法测定，NO₂^--N采用萘乙二胺分光光度法测定，NH₄⁺-N采用次溴酸盐氧化法测定，PO₄^3--P采用磷钼蓝分光光度法测定。DIN是NO₃^--N，NO₂^--N，NH₄⁺-N之和。样品采集及分析方法均按《海洋监测规范》(GB 17378.4-2007)所规定的方法进行(国家质量技术监督局, 2007)。

整个渤海水域来讲，春季表层和底层NO₂^--N、NO₃^--N、NH₄⁺-N、PO₄^3--P的平均浓度分别为8.03、71.57、69.94、12.51 mg/L；冬季表层和底层NO₂^--N、NO₃^--N、NH₄⁺-N、PO₄^3--P的平均浓度分别为4.14、74.53、20.04、15.61 mg/L。由表 1可以看出，春季整个渤海水域NO₂^--N、NH₄⁺-N平均含量高于冬季，分别是冬季的1.94倍、3.49倍，NO₃^--N的平均含量相差不明显，而PO₄^3--P平均含量低于冬季，约为冬季的80%。冬季和春季两次调查NO₃^--N为溶解无机氮的主要存在形式，所占比例分别为表层的72.8%和56.7%、底层的78.9%和40.9%；NH₄^+_N冬季和春季表层分别占无机氮的23.0%、37.3%，底层分别占16.8%、54.1%；NO₂^--N冬季和春季表层分别占无机氮的4.2%、5.9%，底层分别占4.2%、4.9%。

表 1(Tab. 1)

表 1 2014年春、冬季渤海营养盐平均含量 Table 1 The contents of nutrients in the Bohai Sea in Spring and winter of 2014 (μg/L) 季节 Season 水层 Water-course NO2--N NO3--N NH4+-N IN PO43--P 冬季 Winter 表层Surface 4.60 (0.65–18.98) 80.55 (19.96–234.03) 25.48 (0.59–114.44) 110.63 (27.05–327.93) 15.29 (3.17–25.72) 底层Bottom 3.67 (0.93–16.76) 68.50 (3.20–162.07) 14.60 (0–97.20) 86.77 (6.52–266.41) 15.93 (1.66–27.23) 春季 Spring 表层Surface 7.77 (2.04–20.37) 74.36 (11.42–217.44) 48.96 (9.68–152.29) 131.09 (51.92–262.53) 13.18 (6.79–76.59) 底层Bottom 8.28 (1.49–47.59) 68.77 (2.64–217.44) 90.91 (41.18–172.58) 167.96 (73.36–292.47) 11.84 (3.10–54.25)   注：括号内数据为变化范围   Note：Data in bracket denoted the range

表 1 2014年春、冬季渤海营养盐平均含量 Table 1 The contents of nutrients in the Bohai Sea in Spring and winter of 2014 (μg/L)

与海水水质标准相比较可以看出，冬季(2月)无机氮总体水平低于海水一类标准值(200 μg/L)。其中，表层有4个测站无机氮含量超过海水一类标准值，底层有3个测站无机氮含量超过海水一类标准值，超标率分别为7.8%、5.9%；活性磷酸盐总体水平略高于海水一类标准值(15 μg/L)，表层有26个测站活性磷酸盐含量超过海水一类标准值，底层有24个测站活性磷酸盐含量超过海水一类标准值，超标率分别为53.1%、49.0%。

春季(5月)无机氮总体水平低于海水一类标准值(200 μg/L)。其中，表层有7个测站无机氮含量超过海水一类标准值，底层有12个测站无机氮含量超过海水一类标准值，超标率分别为14.3%、24.0%；而各测站活性磷酸盐含量均低于海水一类标准值(15 μg/L)。

由图 2可以看出，DIN冬季表、底层分布趋势基本一致，呈近岸高中部低趋势。表层DIN在渤海中部有一个较密集闭合区，并由中心向外逐渐降低。莱州湾底层DIN等值线较密集，由南向北呈逐渐降低趋势，其他水域分布较为均匀；春季表层DIN在渤海中部有一个较密集闭合区，并由中心向外逐渐增加。辽东湾和莱州湾黄河口附近水域等值线较密集，并逐渐向中部呈递减趋势，底层DIN分布趋势与表层相反，各湾分布趋势均呈逐渐向渤海中部递减趋势。冬季PO₄^3--P表、底层分布基本一致，在渤海中部有一个较为密集等值线闭合区，由中心向外呈逐渐降低趋势。莱州湾等值线分布较为明显，由南向北呈逐渐升高趋势，春季表层PO₄^3--P在莱州湾东北部和辽东湾北部水域有一个较密集闭合区，并由中心向外呈逐渐降低趋势，与赵亮等(2002)研究基本一致。原因是春季浮游生物的快速生长导致近岸PO₄^3--P的减少，而渤海中部的PO₄^3--P含量较高成密集等值闭合区，其靠近莱州湾受水平运输影响，莱州湾对流是向外运输，导致在莱州湾东北部出现较大范围等值线密集区。其他水域水平变化不明显，含量分布较为均匀，春季底层PO₄^3--P在渤海中部有一个较大范围等值线密集区，并由中心向外呈逐渐递减趋势。

图 1(Fig. 1)

图 2 2014年渤海海域冬季和春季DIN, PO43--P平面分布 Figure 2 Distribution of DIN and PO43--P in the Bohai Sea in winter and spring of 2014 (μg/L)

N/P比(原子比)是氮和磷两元素对水体富营养化的重要性指标。一般海水中正常N/P比值为16:1 (Pilson, 1985)，浮游植物从海水中摄取的N/P比值也约为16:1 (郑重, 1986)，偏离过高或过低都可能引起浮游植物的生长受到某一相对低含量元素的限制(Redfield et al, 1963)。根据2014年渤海冬季和春季调查结果表明(表 2)，从整个渤海近岸水域来看，冬季表层N/P比值与Redfield比值基本一致，底层N/P比值低于Redfield比值，冬季营养盐结构总体水平略低于Redfield比值，无机氮显得相对紧缺。而春季表层和底层N/P比值均较高于Redfield比值，分别比正常N/P比值高1.38、1.96倍，春季无机磷显得相对缺乏，为渤海浮游植物生长的限制因子，与蒋红等(2005)的研究结果一致。N/P比值的升高主要是总无机氮含量升高较大所致，渤海无机氮呈明显递增趋势，春季最为显著，与唐启升(2012)研究结果相一致。

表 2(Tab. 2)

表 2 2014年渤海水域营养盐相对组成 Table 2 The relative composition of nutrients in the Bohai Sea in 2014 月Month 水层Layer 原子比N/P 2月 Feb.(Winter) 表层Surface 16.13 底层Bottom 12.15 5月 May (Spring) 表层Surface 22.02 底层Bottom 31.41

表 2 2014年渤海水域营养盐相对组成 Table 2 The relative composition of nutrients in the Bohai Sea in 2014

水中营养状况是由营养物质进入水体的多寡所决春季总体富营养化水平进行评价定，如果进入水体中的营养盐大于所消耗量，就会破坏水生生态系统平衡，产生营养过剩的现象。目前，国内外对海水富营养化尚未有统一的评价标准或模型(日本机械工业联合会等, 杨祯奎等译, 1987; 林荣根, 1996; 熊德琪等, 1993)。本研究根据郭卫东等(1998)提出的潜在性富营养化评价模式进行评价。营养级的划分见表 3。

表 3(Tab. 3)

表 3 潜在性富营养化评价标准 Table 3 The evaluation standards for potential eutrophication 级别 Grade 营养级Nutrient level DIN (mg/L) IP (mg/L) 原子比N/P Ⅰ 贫营养Poor nutrition < 0.2 < 0.03 8–30 Ⅱ 中度营养Medium nutrition 0.2–0.3 0.030–0.045 8–30 Ⅲ 富营养Rich nutrition > 0.3 > 0.045 8–30 ⅣP 磷限制中度营养Medium nutrition with limited phosphorus 0.2–0.3 - > 30 ⅤP 磷中等限制潜在性富营养Potential rich nutrition with medium limited phosphorus > 0.3 - 30–60 ⅥP 磷限制潜在性富营养Potential rich nutrition with limited phosphorus > 0.3 - > 60 ⅣN 氮限制中度营养Medium nutrition with limited nitrogen – 0.030–0.045 < 8 ⅤN 氮中等限制潜在性富营养Potential rich nutrition with medium limited nitrogen – > 0.045 4–8 ⅥN 氮限制潜在性富营养Potential rich nutrition with limited nitrogen – > 0.045 < 4

表 3 潜在性富营养化评价标准 Table 3 The evaluation standards for potential eutrophication

运用上述评价模式，对渤海2014年冬季和春季总体富营养化水平进行评价，结果显示，2014年冬季和春季渤海水域营养水平较低，均属贫营养水平(表 4)。

表 4(Tab. 4)

表 4 2014年渤海水域营养类型评价 Table 4 Assessment on the nutrition style in the Bohai Sea in 2014 月份 Month DIN (mg/L) IP (mg/L) 原子比 N/P 营养级 Nutrition level 2月Feb. 0.099 0.016 14.13 I 5月May 0.150 0.013 25.55 I   注：表中数据为表、底层平均   Note: Data obtained from the cuerage of surface and bottom

表 4 2014年渤海水域营养类型评价 Table 4 Assessment on the nutrition style in the Bohai Sea in 2014

采用有机污染综合指数法进行评价(蒋岳文等，1991)，有机污染分级见表 5。

表 5(Tab. 5)

表 5 有机污染评价分级 Table 5 Evaluation and ranking of organic pollution A值 A value 有机污染程度分级 Organic pollution classification 水质质量评价 Water quality evaluation < 0 0 良好Fine 0–1 1 较好Better 1–2 2 开始受污染 Getting polluted 2–3 3 轻度污染 Slight pollution 3–4 4 中度污染 Medium pollution 4–5 5 严重污染 Severe pollution

表 5 有机污染评价分级 Table 5 Evaluation and ranking of organic pollution

式中，A为有机污染指数；COD_i、IN_i、IP_i、DO_i分别为化学需氧量、无机氮、无机磷和溶解氧的实测值；COD_s、IN_s、IP_s、DO_s分别为一类海水水质标准，分别为2.0、0.2、0.015、6.0 mg/L。

通过计算A值的结果与表 5相比，相对于整个渤海水域来讲，2014年冬季(2月)A值较小，为0.66，属有机污染程度Ⅰ级，水质较好；春季(5月)A值为1.05，属有机污染程度Ⅱ级，水质开始受到污染。

(1) 渤海2014年春季无机氮含量水平高于冬季，NO₂^--N、NH₄⁺-N平均含量分别是冬季的1.94、3.49倍，NO₃^--N的平均含量相差不明显，而PO₄^3--P平均含量低于冬季，约为冬季的80%。与海水水质标准相比，冬季(2月)无机氮含量总体水平低于海水一类标准值(200 μg/L)，活性磷酸盐含量总体水平略高于海水一类标准值(15 μg/L)。春季(5月)无机氮含量总体水平低于海水一类标准值(200 μg/L)，活性磷酸盐含量各测站低于海水一类标准值(15 μg/L)。

(2) 从水平分布来看，DIN含量基本呈近岸高于中部的分布趋势，而PO₄^3--P含量呈近岸低于中部的分布趋势，受黄河口径流的影响，莱州湾DIN和PO₄^3--P等值线较为密集。

(3)  2014年渤海冬季营养盐结构总体水平略低于Redfield比值，而春季N/P比值较高于Redfield比值，春季无机磷为渤海浮游植物生长的限制因子。

(4) 运用潜在性富营养化评价模式表明，2014年冬季和春季渤海水域营养水平较低，均属贫营养水平。

(5)  2014年冬季(2月)有机污染指数A值为0.66，属有机污染程度Ⅰ级，水质较好；春季(5月)有机污染指数A值为1.05，属有机污染程度Ⅱ级，水质开始受污染。