渤海海域营养物质过剩导致环境恶化

过量的营养物质(即氮和磷)进入沿海地区会产生一系列影响。最常见的一种是富营养化——用多余的营养物质充实水,从而加速藻类的生长。在沿海生态系统中,富营养化可导致各种影响,包括有害和有毒藻华的发生(如赤潮)、海草床和底栖生物的减少、溶解氧的消耗和鱼类的死亡。

向沿海水域添加营养物质是通过自然过程发生的,但近几十年来,各种人类活动大大补充了这些营养物质。其中包括在农业实践中施用肥料,排放工业废水和生活污水,以及燃烧化石燃料。这些活动增加了营养物质从内陆流域向沿海水体的自然流动,大大加剧了沿海富营养化。

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图1所示。近60年来渤海营养状态的变化。

渤海是一个浅海,半封闭的内海,面积77000公里2平均水深18米。流入渤海的主要河流是黄河、海河和辽河。近几十年来,作为环渤海经济圈和黄河经济带重要支撑体系的渤海,由于社会经济的快速发展,承受着巨大的环境压力。近60年来,由于人类活动的影响,渤海海域的营养物含量和比例发生了显著变化。例如,从20世纪50年代末到2010年代中期,溶解无机氮(DIN)的数量增加了7倍,而从20世纪50年代末到90年代初,溶解无机磷酸盐(DIP)和溶解硅酸盐(DSi)的数量减少,此后又有所增加。不同养分水平的不同步变化导致了养分比例的变化。渤海地区DIN/DIP比值从20世纪50年代末的3上升到2010年代中期的近60,而DSi/DIN比值从20世纪90年代前的10急剧下降到目前的< 2。

浮游植物(即微藻)以特定的比例和水平吸收营养。在渤海,营养物水平和比例的变化产生了许多生态效应。从20世纪60年代到2010年代中期,浮游植物的数量增加了6倍,物种组成从硅藻优势(有助于维持通常的食物链结构)转变为鞭毛虫优势(可能改变食物链的规律动态)。20世纪80年代以前,渤海赤潮很少发生,但90年代以来,赤潮出现频率较高,进入21世纪以来,赤潮保持在每年10次的水平。

底栖生物比远洋生物更适合评估沿海富营养化,因为它们的寿命更长。渤海底栖生物由20世纪80年代以前的大型生物为主向20世纪80年代以后的小型生物为主转变。底栖生物的数量也减少了。此外,渤海海底溶解氧含量低的区域正在扩大,这可能会使海洋生物更加难以生存。

简而言之,渤海生态系统已经从90年代以前的氮素限制、营养不良状态,转变为90年代以后潜在的磷限制的富营养化状态。现在需要的是纳入复原力方法的政策和管理战略,以恢复渤海的生态健康和服务。

辛明,王保东,谢林平
自然资源部第一海洋研究所,中国青岛

出版

渤海营养物长期变化及其生态效应
辛明,王保东,谢林平,孙霞,魏勤生,梁生康,陈侃
2019年9月

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