海湾是大陆和海洋相连接的区域。除地表径流和大洋环流等自然因素的影响外，工业废水及生活污水的排放、海水养殖和海洋开发等人类活动导致近海的环境污染问题日趋严重，特别是氮、磷等营养盐过剩而引起的富营养化已经成为世界沿海各国需要关注的一个重要的环境问题(戴纪翠等, 2009)。海水富营养化会破坏海洋生态系统的平衡，其引起的赤潮会造成严重的经济损失，从而影响海洋经济的发展。所以，开展近海特别是海湾的富营养化水平调查评价，对深入认识人类活动对海洋环境的影响具有重要意义。

象山港位于浙江省宁波市东南部，是一个西南至东北方向的狭长半封闭海湾，已成为浙江省最大的水产养殖基地，主要以海带、网箱养殖为主(刘永超等, 2016)。近年来，随着沿岸人口的激增和工业、水产养殖业的迅速发展，象山港的海水水质逐渐恶化，特别是富营养化问题日益突出。目前，针对象山港的海水富营养化问题，已采取了控制网箱养殖规模、扩大大型藻类养殖、放流底栖贝类等措施，进行生态修复。对象山港海域营养盐水平进行连续调查研究，可以掌握该海域海水水质的变化规律，对养殖生产及生态环境修复效果评价具有重要的指导作用(黄秀清等, 2015)。关于象山港海水环境质量评价的研究已有报道，张丽旭等(2008、2011)研究了2005年春季、夏季和秋季象山港营养盐的分布特征及近20年来象山港海域无机氮、活性磷酸盐和化学需氧量(COD)的变化趋势；付翔等(2012)建立了海湾养殖生态系统箱式模型，对海湾富营养化发展趋势进行了预测。基于象山港的养殖特点，对不同养殖区域进行营养盐季节变化分析的研究尚未有报道。本研究于2014年11月，2015年1月、3月和7月对象山港中部养殖海区开展了海洋环境质量调查，分析了象山港海区主要营养盐的季节变化，并进行了富营养化评价，为有效保护象山港的生态环境提供了科学依据。

象山港流域面积为1455 km²，岸线全长为392 km，其中，大陆岸线长260 km，属于亚热带季风区，以低山丘陵为主，天然淤积海岸、侵蚀海岸和人工海岸交替分布(刘永超等, 2016)。象山港地处121°25'~122°00'E和29°23'~29°49'N之间，是一个纵长约为62.8 km、面积为563 km²的半封闭港湾，水域面积为391.8 km²，滩涂面积为171.2 km²，平均水深为10 m，港口宽度约为9.5 km，流域年均径流量为1.3×10⁹ m³。

象山港狭湾外段夏季主要受台湾暖流的影响，冬季主要受长江径流的影响，余环流基本上以水平结构为主，狭湾内段海域受外界影响较小，而中段则受2种环流结构叠加的影响(林忠洲等, 2014)。港内滩涂养殖业发达，养殖条件良好，是浙江省最大的水产养殖基地。

分别于2014年11月(秋季)，2015年1月(冬季)、3月(春季)和7月(夏季)在象山港中部养殖海区布设8个调查站位(图 1)。其中，L1站位为非养殖区，宁海海藻养殖区包括L2、L3和L4，以海带(Laminaria japonica)、龙须菜(Gracilaria lemaneiformis)为主要养殖对象，面积约为40 hm²，每年12月初放苗，次年4、5月收获。L5为毛蚶(Scapharca subcrenata)底播区，是当地增殖放流试验区，每年放流数量不等，约为0.2~1.8亿粒/次。L6为西沪港网箱养殖区，养殖面积约3.33 hm²，常年养殖大黄鱼(Larimichthys crocea)、花鲈(Lateolabrax maculatus)等经济鱼种，投喂鲜杂鱼和其他人工饵料。西沪港海带养殖区包括L7和L8，养殖面积约为2.67 hm²，每年12月初放苗，次年4、5月收获。

图 1(Fig. 1)

图 1 调查站位点分布 Fig.1 Distribution of investigation stations

样品的采集和现场处理及分析方法参照《海洋监测规范》(GB 17378.4-2007)执行。水样用Niskin采水器采集，采样的层次为表层和底层。样品的测定分析包括：亚硝酸盐(NO₂-N)、硝酸盐(NO₃-N)、氨盐(NH₄-N)和磷酸盐(PO₄-P)。NO₂-N采用萘乙二胺分光光度法测定，NO₃-N采用镉柱还原法测定(相对误差为1.4%)，NH₄-N采用次溴酸盐氧化法测定(相对误差为0.4%)，PO₄-P采用磷钼蓝分光光度法测定(相对误差为1.8%)。可溶性无机氮(DIN)的含量为NO₂-N、NO₃-N和NH₄-N三者之和。根据郭卫东等(1998)提出的潜在性富营养化评价模式，对象山港中部养殖海区4个季节总体富营养化水平进行评价。

象山港中部海域春季、夏季、秋季和冬季营养盐含量如表 1所示，从季节变化来看，表、底层DIN平均含量为秋季 > 春季 > 夏季 > 冬季，PO₄-P含量为秋季 > 夏季 > 春季 > 冬季。

表 1(Tab.1)

表 1 象山港海区营养盐平均浓度 Tab.1 The average contents of nutrients in Xiangshan Harbor (μg/L) 季节Season 水层Water-course NO2-N NO3-N NH4-N DIN PO4-P 春季 Spring 表层Surface 24.6 (22~27) 1294 (730~1570) 84.5 (71~96) 1403 (847~1861) 49.8 (41~67) 底层Bottom 25.1 (24~26) 1130 (950~1420) 87.1 (65~100) 1242 (109~1509) 49.5 (39~63) 夏季 Summer 表层Surface 10.7 (5.2~14) 984 (814~1170) 110 (80~150) 1104 (966~1288) 58 (22~77) 底层Bottom 8.5 (3.6~13) 1026 (911~1130) 106 (46~160) 1140 (963~1270) 65 (57~78) 秋季 Autumn 表层Surface 15.3 (10~24) 1237 (909~1650) 136 (100~184) 1389 (1026~1844) 77 (65~98) 底层Bottom 13.5 (7.8~19) 1144 (850~1790) 110 (64~190) 1267 (1022~1867) 72.9 (63~91) 冬季 Winter 表层Surface 11.5 (9.2~17) 659 (439~816) 51.5 (39~67) 722 (502~869) 36.6 (29~50) 底层Bottom 12.5 (8.7~19) 637 (401~897) 54.5 (45~70) 704 (482~978) 39.9 (31~52) 注：括号内数据为变化范围 Note: Data in brackets are the ranges

表 1 象山港海区营养盐平均浓度 Tab.1 The average contents of nutrients in Xiangshan Harbor (μg/L)

对于DIN，表、底层水域NO₂-N的平均含量以春季最高，夏季最低；表、底层水域NO₃-N的平均含量以春季最高，冬季最低；表、底层水域NH₄-N的平均含量以秋季最高，冬季最低。在四季调查中，NO₃-N在春季、夏季、秋季和冬季所占比例分别为：表层92.22%、89.10%、89.10%和91.27%，底层90.96%、89.97%、90.28%和90.49%。NO₃-N为溶解无机氮的主要存在形式，这主要因为NO₂-N是NH₄-N氧化或NO₃-N还原过程的中间产物，而NH₄-N是生物代谢产物和死亡分解的最终产物(吕华庆等, 2009)，也是藻类的优先吸收对象，使得NO₂-N和NH₄-N的含量相对较少。象山港海域DIN整体水平严重超标，除冬季L8站位底层海水(0.482 mg/L)外，其他站位、水层DIN含量均劣于海水四类标准(0.50 mg/L)，这可能与冬季两岸生产活动及地表径流减少有关。对于PO₄-P，在四季调查中，只有L7站的夏季(0.022 mg/L)和冬季(0.029 mg/L)表层海水PO₄-P含量优于海水二类标准(0.030 mg/L)，其他站位点的PO₄-P含量均劣于海水二类标准。

与张丽旭等(2008)的研究结果相比，发现象山港在近10余年的时间里，DIN及PO₄-P浓度进一步升高。虽然象山港养殖的龙须菜及海带可以消耗大量的营养盐，在L7和L8站位能看到一些效果，但对于降低整个海区营养盐含量的效果仍不太显著，这可能与陆源地表径流大量营养盐的输入超过了海藻的净化能力有关。

象山港中部养殖海区表、底层海水的DIN浓度在各个养殖区的季节差异较大，非养殖区季节差异相对不显著(图 2)。从不同季节来看，春、夏两季海藻生长旺盛，大量吸收海水中的DIN，使得宁海海藻养殖区和西沪港海带养殖区的DIN浓度低于毛蚶底播区，尤其是夏季底层海水，甚至低于非养殖区。但秋季的表、底层DIN浓度相对于非养殖区并未明显降低，一方面因为海带等受到温度和光照等条件的影响，对DIN的吸收能力减弱(吴荣军等, 2009)，另一方面由于养殖区受到陆源因素(地表径流、人类活动等)的影响。毛蚶底播区海水的DIN浓度在春、秋两季均维持在较高水平，尤其是在表层海水中更为明显；而在底层海水中DIN浓度则随着季节变化逐渐降低。这主要是由于毛蚶的排泄物以氨类废物为主，从中等规格开始，随着壳长的增加即个体的生长，排氨率逐渐降低(沈伟良等, 2008; 王庆志等, 2015)。

图 1(Fig. 1)

图 2 象山港不同区域的DIN浓度 Fig.2 Regional distributions of DIN in Xiangshan Harbor

从不同季节来看，所有调查区域表层海水PO₄-P含量以秋季最高，冬季最低(图 3)。底层海水除西沪港网箱养殖区外，PO₄-P含量也以秋季最高，冬季最低，并且呈现由春至秋逐渐增加的情况。这可能是夏、秋季节无藻类养殖活动，而陆源径流量增大的结果：一方面港湾内船舶产生的废水及渔民的生活污水增加；另一方面，夏季多雨，致使地表径流带来的城市污水含有的PO₄-P含量增加，从而加剧了这一情况(吕华庆等, 2009)。西沪港网箱养殖区和毛蚶底播养殖区表、底层海水PO₄-P浓度与非养殖区相比无显著差异。

图 1(Fig. 1)

图 3 象山港不同区域的PO4-P浓度 Fig.3 Regional distributions of PO4-P in Xiangshan Harbor

养殖龙须菜和海带能吸收水体中的无机氮和磷酸盐，有利于控制并减少网箱养殖活动产生的营养盐含量。象山港养殖区通过合理规划、分区养殖的发展模式，实现了鱼贝藻搭配、协同收益的良好局面(韩芳等, 2012)。但同时也应看到，象山港海水污染问题由来已久(张丽旭等, 2005)，陆源径流和人类活动对象山港的环境质量影响较大。目前，龙须菜和海带养殖规模还不足以对象山港的富营养化污染有明显的改善效果，治理海水污染也不可能在短时间内一蹴而就。桑沟湾和象山港养殖品种相似，地理环境略有差异，但是象山港海域的无机氮和磷酸盐含量远高于桑沟湾(张继红等, 2010)，这主要也是由于陆源径流和人类活动对象山港的影响较大所致。

Redfield等(1963)研究表明，浮游植物通常以约为16: 1的N/P比值(原子比)摄取海水中的氮和磷，当N/P比值大于16: 1时，表明水体为磷限制，当N/P比值小于16: 1时，表明水体为氮限制，过高或过低于这个比值均会引起浮游植物生长受限，这个比值通常称为Redfield比值。根据本次调查对象山港中部养殖海区的统计分析(图 4)，象山港海水四季的N/P比值均超过Redfield比值，特别是在春季，表、底层海水的N/P比值分别达到62.44和55.57，均高于其他季节表、底层的海水的N/P比值。这表明，活性磷酸盐可能成为象山港海域浮游植物生长的限制因子之一，这与韩芳等(2012)的研究结果一致，说明象山港中部海域一直处于相对磷限制和氮过剩的状态。

图 1(Fig. 1)

图 4 象山港调查海区四季的氮磷比 Fig.4 The N/P value of the investigation areas in Xiangshan Harbor in four seasons

从不同分区来看(表 2)，在不同季节、不同水层，养殖区的N/P比值差异较大(29.38~91.33)。在毛蚶底播区，春季表、底层海水的N/P比值高达91.33和72.64；但即使是最低的西沪港网箱养殖区底层海水(29.38)也依然高于Redfield比值。同时，海水N/P比值过高，会降低虹彩圆筛藻(Coscinodiscus oculusiridis)等硅藻的竞争能力(曲克明等, 2000)，从而影响浮游植物的多样性。

表 2(Tab.2)

表 2 象山港不同调查海区营养盐氮磷比 Tab.2 The N/P value of different investigation areas in Xiangshan Harbor 季节 Season 水层 Water-course 非养殖区 Non-cultured 宁海海藻养殖区 Ninghai seaweed 毛蚶底播区 Blood clam 西沪港网箱养殖区 Xihu Harbor cage 西沪港海带养殖区 Xihu Harbor kelp 春季 Spring 表层Surface 65.74 58.28 91.33 68.80 51.04 底层Bottom 56.46 48.87 72.64 56.46 60.36 夏季 Summer 表层Surface 40.95 35.72 42.00 37.34 61.63 底层Bottom 33.32 36.66 42.58 29.38 42.93 秋季 Autumn 表层Surface 37.61 39.50 44.38 42.24 41.36 底层Bottom 37.39 42.29 34.53 40.95 35.14 冬季 Winter 表层Surface 58.06 42.26 49.58 53.08 38.07 底层Bottom 44.20 37.53 38.00 69.86 36.29

表 2 象山港不同调查海区营养盐氮磷比 Tab.2 The N/P value of different investigation areas in Xiangshan Harbor

根据富营养化评价方法的划分标准，对象山港海域的富营养化水平进行评价。结果显示，象山港4个季节均属于磷中等限制潜在性富营养(表 3)。韩芳等(2012)的研究表明，2010年象山港网箱养殖海域处于严重富营养化状态，这表明近年来象山港海域富营养化状况有所改善，但海水富营养化问题仍然是象山港一直存在的生态环境问题，这主要与象山港养殖活动、近岸生活污水的排放以及象山港的地理位置有关(曾相明等, 2011)。象山港海域水体交换能力弱，港区置换65%的水体需要125 d，置换90%的水体需要305 d (林忠洲等, 2014)，不利于污染物的扩散，加剧了象山港海水的富营养化程度。在港湾内开展海水养殖，一方面，促进了海洋生态系统的高效产出，保障了水产品的持续供给；另一方面，其最大程度地挖掘了以碳汇扩增为特点的生态服务功能，保障了生态系统健康。但这在短时间内没有改变象山港海水高污染及重度富营养化的现状。尤其是随着沿海港湾经济的快速发展，人口急剧聚集，导致大量的陆地污染物随地表径流及雨水冲刷注入港内，致使象山港海水富营养化现象更加突出。因此，在今后象山港养殖发展的过程中，需要特别关注养殖生态容纳量与养殖品种的搭配、营养物质循环与养殖生物的互补互益、系统产出与生态和社会效益等科学数据的支撑，实验经济效益与环境发展和谐统一。

表 3(Tab.3)

表 3 象山港海区营养类型评价 Tab.3 Nutrition style assessment in Xiangshan Harbor 季节 Season DIN (mg/L) PO4-P (mg/L) N/P 营养级 Nutrition level 春季 Spring 1.323 0.0496 59.06 ⅤP 夏季 Summer 1.122 0.0615 40.40 ⅤP 秋季 Autumn 1.328 0.0749 39.26 ⅤP 冬季 Winter 0.713 0.0383 41.22 ⅤP

表 3 象山港海区营养类型评价 Tab.3 Nutrition style assessment in Xiangshan Harbor

象山港中部养殖海区无机氮平均含量以秋季为四季最高，春季次之，冬季最低；活性磷酸盐平均含量以秋季最高，夏季次之，冬季最低。比照海水水质标准，全年除冬季外DIN总体水平均劣于海水第四类标准(0.50 mg/L)；PO₄-P水平春秋两季劣于海水第四类标准(0.045 mg/L)。

从不同区域来看，宁海海藻养殖区和西沪港海带养殖区的DIN浓度全年劣于国家海水四类标准，PO₄-P浓度全年劣于国家海水第四类标准，但在冬春季节略优于其他海域；毛蚶底播区的DIN和PO₄-P浓度在春秋两季有显著的增高情况。

象山港中部养殖海区表层、底层的N/P比值均高于Redfield比值，呈现磷限制状态。根据营养化评价模式，象山港中部养殖海区四季的营养盐水平仍较高，为磷中等限制潜在性富营养。