莱州湾是渤海三大海湾之一，位于山东半岛西北部，总面积为6966.93 km²，约占渤海的10%，沿岸有黄河、小清河、胶莱河等10余条河流注入(刘义豪等，2011; 刘慧等，2003)。莱州湾三面环陆，入海径流带来了丰富的营养物质，是黄、渤海渔业生物的主要产卵场(米铁柱等，2001)。近20年来，伴随着海水养殖排污增大、入湾陆源排污量的迅猛增加及河流入海量的锐减(高会旺等，2003)等原因，莱州湾海域海洋环境生态系统明显恶化(郝彦菊等，2005)，从而给莱州湾生态环境和生物群落造成严重危害(沈志亮等，1989； 李永琪等，1991)。因此，本研究基于2013年6月在莱州湾进行的生态环境调查，分析了该海域盐度(S)、pH、溶解氧(DO)、化学耗氧量(COD)、溶解无机氮(DIN)和活性磷酸盐(PO₄-P)等理化因子的平面分布特征，并对该海域的营养水平和有机污染状况进行了评价，旨在了解莱州湾及附近海域的环境质量状况，为该海域资源开发和环境保护提供科学依据。

1 材料与方法 1.1 调查时间与站位设置

2013年6月对莱州湾海域进行调查，调查船为鲁昌渔64193，调查海域内布设16个站位(图 1)。

1.2 调查项目及分析评价方法

调查项目包括盐度、pH、溶解氧、化学耗氧量、硝酸盐(NO₃-N)、亚硝酸盐(NO₂-N)、氨氮(NH₄-N)和活性磷酸盐。采样层次为表底层。样品的采集、现场处理及分析方法均按照海洋监测规范(GB17378.4- 2007) 中所规定的方法进行。

海水富营养化评价采用郭卫东等(1998) 提出的以氮、磷营养盐作为评价参数的潜在性富营养化评价模式(表 1)对莱州湾海域营养状况进行评价。水质有机污染风险评价采用蒋岳文等(1991) 提出的有机污染指数(式1) 及有机污染等级(表 2)对有机污染状况进行评价。

$A=CO{{D}_{i}}/CO{{D}_{s}}+I{{N}_{i}}/I{{N}_{s}}+I{{P}_{i}}/I{{P}_{s}}-D{{O}_{i}}/D{{O}_{s}}$

(1)

式中，A为有机污染指数；COD_i、IN_i、IP_i和DO_i分别为实测值；COD_s、IN_s、IP_s和DO_s分别为相应要素Ⅰ类海水水质标准，分别为2.0、0.2、0.015、6.0 mg/L。

2 结果与分析 2.1 理化环境状况 2.1.1 盐度

海水盐度是海洋水文学的最基本要素之一，盐度决定水质的理化性质(夏斌等，2008)。海水盐度一般受降水、蒸发、径流和水系影响，盐度主要通过水的密度和渗透压影响海洋生物的形态、生长、发育和繁殖。

调查海域表层盐度的变化范围为27.253-30.058，平均值为28.672±0.965；底层盐度的变化范围为27.329- 30.236，平均值为29.005±0.964。由平面分布来看，表底层高盐度区均位于莱州湾的东北部海域。表底层低盐度区位于黄河口和小清河口附近海域，表层在胶莱河河口海域也存在一个低盐度区。分布趋势呈现自西南向东北方向递增趋势，这与黄河、小清河等入海河流的淡水注入和黄海的高盐水混合有关(张洪亮等，2006)(图 2)。

2.1.2 pH

pH是海水中氢离子活度的一种度量，海水正常的pH在7.5-8.2之间，各种生物都有其生长发育的最适pH范围，过高或过低的pH对海洋生物活动均有害。

调查海域表层pH的变化范围为7.82-8.09，平均值为7.94±0.07；底层pH的变化范围为7.91-8.04，平均值为7.97±0.04。由水平分布看，表层pH低值区位于黄河口和小清河口附近海域，变化梯度较大，逐渐向东北部递增，高值区出现在东北部海域；底层pH分布相对较均匀，北部海域略高于其他海域(图 3)。

2.1.3 溶解氧

海水溶解氧的分布变化与大气分压、海水物理、化学、生物因子有着密切联系，是进行海洋环境评价的重要指标之一。海水中充足的溶解氧是海洋生物生存的必要条件，其含量的高低是评价水体质量的重要指标(夏斌等，2009)。

调查海域表层DO的浓度变化范围为8.18- 9.85 mg/L，平均值为(8.95±0.46) mg/L；底层DO的浓度变化范围为8.01-9.60 mg/L，平均值为(8.80± 0.42) mg/L，调查站位表底层DO含量均符合Ⅰ类海水水质标准。由水平分布来看，表底层DO均呈自西南部沿岸海域向东北部递增趋势，等值线较为密集，变化梯度较大；表底层DO均在湾口处出现一个低值区，该海域缺氧区形成的主要原因可能是由于有机物的降解耗氧或者水体的层化作用所致(李绪录等，1992; Tian et al，1993)(图 4)。

2.1.4 化学耗氧量

化学耗氧量是表示海水中还原性物质多少的1个指标。化学耗氧量越大，说明水体受有机物的污染越严重。

调查海域表层COD的浓度变化范围为1.05-1.76 mg/L，平均值为(1.45±0.22) mg/L；底层COD的浓度变化范围为(1.05-1.76) mg/L，平均值为(1.37± 0.21) mg/L，调查站位表底层COD含量均符合Ⅰ类海水水质标准。由水平分布看，表层COD呈斑块状分布特征，西南部、东北部和中部部分海域浓度较低，其他海域浓度较高；底层西南部和东南部海域浓度较低，中部海域浓度较高(图 5)。

2.1.5 溶解无机氮

无机氮是海洋生物繁殖、生长所必需的营养物质，与海洋初级生产力有着密切的关系(Ketchum et al，1958)，在正常情况下，海水中的DIN含量远远达不到引起海洋生物受危害程度。然而，由于陆源排污的增加，富营养化水域在适宜的条件下有可能发生赤潮。

调查海域表层DIN的浓度变化范围为0.281- 0.584 mg/L，平均值为(0.429±0.106) mg/L；底层DIN的浓度变化范围为0.248-0.585 mg/L，平均值为(0.398± 0.108) mg/L。由水平分布来看，表层DIN平面分布基本呈中西部近岸高、东部近岸低，沿岸向离岸方向逐渐降低的特征，西部海域明显高于东部海域。高值区主要位于小清河口、老弥河口附近海域，呈舌状向外延伸，其DIN含量逐渐降低，其主要受小清河等径流输入的影响(刘义豪等，2011)；底层DIN平面分布与表层相似，基本呈中西部近岸高、东部近岸低，沿岸向离岸方向逐渐降低的特征(图 6)。

2.1.6 活性磷酸盐

活性磷酸盐是海洋生物必不可少的营养元素。海水中磷的含量太低将抑制浮游植物的正常生长，从而妨碍海洋生产力的发展。如果水中磷酸盐含量超过一定限度，会刺激藻类生长，引发赤潮。水体中浮游植物的生长受磷酸盐的含量限制更为明显，磷污染对水体富营养化影响更大。

调查海域表层PO₄-P的浓度变化范围为(2.32- 5.22) ×10^-3 mg/L，平均值为(3.50±1.09) ×10^-3 mg/L。底层PO₄-P的浓度变化范围为(2.32-5.22) ×10^-3 mg/L，平均值为(3.46±1.01) ×10^-3 mg/L。由水平分布来看，表层PO₄-P平面分布特征仍呈近岸高离岸低的分布特征，调查海域没有明显的PO₄-P高值区，只在莱州湾中部海域出现一个PO₄-P的低值区，整个莱州湾海域PO₄-P含量整体较低；底层PO₄-P平面分布与表层相似(图 7)。

2.2 营养状况分析 2.2.1 富营养化状况分析

2013年春季莱州湾海域水质DIN、PO₄-P浓度和N/P值及营养类型评价见表 3。从表 3可以看出，2013年春季莱州湾海域DIN污染较重，所有站位DIN含量均超Ⅰ类海水水质标准，表层有31%的站位DIN含量超Ⅳ类海水水质标准，底层有21%的站位DIN含量超Ⅳ类海水水质标准；整个莱州湾海域PO₄-P含量整体较低，表底层所有站位PO₄-P含量均符合Ⅰ类海水水质标准；表底层所有站位N/P比值(原子比，以下同)总体处于高值，根据表 1的划分标准，对莱州湾海域的总体富营养化水平评价结果显示，2013年春季莱州湾海域营养水平基本属于磷限制潜在性富营养(Ⅵ_P)水平。

2.2.2 有机污染状况分析

根据有机污染综合指数公式计算，2013年春季莱州湾海域各站位表层有机污染指数见图 8。从图 8可以看出，表层有31%的站位有机污染程度为Ⅲ级，主要位于黄河、小清河和胶莱河河口区域，受到轻度污染；有56%的站位有机污染程度为Ⅱ级，开始受污染；有2%的站位有机污染程度为1级，主要位于东北部海域，水质较好。莱州湾调查海域表层的有机污染指数平均为1.61，属有机污染程度Ⅱ级，表明该调查海域开始受到有机污染，但有机污染程度轻于2007年夏季(夏斌等，2009)。

3 讨论

按照Redfield公式，浮游植物按N/P比为16/1的比例从海水中吸收生源元素(Redfield，1958)。莱州湾海水中氮磷比值近30年总体呈升高趋势，从1982年的4.2(5、8、10月表底层平均值)上升到2009年的199(5、8月表层平均值)(刘义豪等，2011)，到2013年的289(6月表底层平均值)，远远超过Redfield 公式正常N/P比的16^/1，莱州湾海域营养盐结构由氮限制演化为现今的磷限制，较高的N/P比值可能会引起浮游植物种群结构变化，影响整个生态系统。研究发现，造成氮磷比值不断升高的原因，一方面是氮肥在农业中大量使用，导致陆源氮输入量的增加(王修林等，2008)，氮成为我国陆源排污的主要污染物(国家海洋局，2009)。相关性分析表明，表层DIN含量与盐度呈显著负相关，相关系数R为0.61(P＜0.05，n=16) ，表明DIN主要来自河流径流的输送；另一方面是浮游植物间的藻间竞争作用和化感效应(彭喜春等，2007; 康燕玉等，2006; Chen et al，2004; Nuccio et al，2003)等引起种类和优势种的改变，需磷浮游植物数量和种类受到限制，噬氮浮游植物大量繁殖；另外渤海1年净营养盐收支为DIN含量增加而PO₄-P含量降低(赵亮等，2002)，也是造成氮磷比值不断升高的原因之一。

中国近岸海域普遍具有营养盐限制的特征，只是表现为一种潜在性的富营养化(郭卫东等，1998)，因此，本研究采用潜在性富营养化评价模式和有机污染综合指数公式对莱州湾海域状况进行评价，评价结果表明，2013春季莱州湾海域营养水平处于磷限制潜在性富营养(VI_P)水平，有机污染程度属于Ⅱ级，表明该调查海域开始受到有机污染，但有机污染程度轻于2007年夏季，污染状况有所好转。

4 结论

(1) 2013年春季莱州湾所有站位溶解氧、化学耗氧量均符合Ⅰ类海水水质标准；DIN污染严重，31%的站位DIN含量超Ⅳ类海水水质标准，主要受陆源输入显著影响；PO₄-P含量较低，所有站位PO₄-P含量均符合Ⅰ类海水水质标准。

(2) N/P比值总体处于高值，P相对缺乏；2013春季整个莱州湾海域营养水平处于磷限制潜在性富营养水平，有机污染程度属于Ⅱ级，表明该调查海域开始受到有机污染，但有机污染程度轻于2007年夏季，污染状况有所好转。