《Marine Pollution Bulletin》：Nutrient variations across multiple timescales and their driving factors in the Laizhou Bay, China
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莱州湾氮磷营养盐时空变化特征及陆源输入机制研究（2015-2023年），基于27次实地调查及2024年8月潮汐连续观测，揭示潮汐周期内营养盐浓度呈现低潮峰高规律，秋季浓度最高，年际变化稳定，西南部中小河流为主要贡献源。
刘星民|宋德海|于晓霞|刘健|乔璐璐|杨雪娜|张传星|任宏伟|杨福霞|张宁
中国山东省环境规划研究院陆地与海洋生态治理与系统调控重点实验室，济南
摘要
在过去十年中，由于人为调控，莱州湾（LZB）的水质总体保持稳定，但氮含量仍然较高，湾内环境仍处于轻度富营养化状态。受气候变化和人类活动的影响，莱州湾内营养物质的时空变化显著，导致了一系列环境问题，如富营养化和赤潮。为了更好地了解莱州湾中溶解无机氮（DIN）和溶解无机磷（DIP）的时空动态，本研究从2015年到2023年进行了27次野外调查，并在2024年8月22日进行了一次完整的潮汐周期连续观测，以评估湾内营养物质的当前分布情况。结果表明，在潮汐周期尺度上，营养物质浓度（DIN和DIP）在高潮时最低，在低潮时最高。从季节变化来看，秋季的营养物质浓度最高。从年际角度来看，2015年至2023年间莱州湾内的营养物质水平基本保持稳定。莱州湾西南部的中小河流被确定为影响湾内营养物质时空变化的主要因素。
引言
作为陆地-海洋相互作用的关键区域，莱州湾在生态调控中起着至关重要的作用，对人类福祉具有重要意义。研究营养物质浓度（氮、磷等）的多时间尺度变化（潮汐周期、季节性、年际性）对于生态管理至关重要（Wei等人，2022；Zhang等人，2022；Fu等人，2023）。营养物质是生态系统的基础，其波动直接影响藻类群落结构、生物量和演替（Anderson等人，2002；Bricker等人，2008；Liu等人，2024）。了解不同时间尺度上的变化对于阐明赤潮/绿潮爆发、缺氧区形成与消失以及生物多样性变化背后的机制至关重要。这为评估生态系统健康和稳定性提供了科学依据（Justi?等人，1995；Fatemi等人，2012）。
莱州湾接收来自十余条河流的陆地输入，包括黄河和小清河，同时还有沿海生活污水排放和大规模的水产养殖活动，使其面临多重营养压力（Han等人，2021；Ji等人，2022；Yang等人，2023；Ju等人，2024）。分析多尺度上的营养物质动态有助于准确识别主要污染源，并评估水质控制状况（Fu等人，2023）。这为制定差异化的污染控制策略、优化总污染物负荷控制目标、评估恢复措施（如湿地恢复、废水处理升级）的有效性以及预测未来气候变化情景下的湾内环境演变（如风场变化、降水模式变化、极端事件）提供了可靠的科学支持。
莱州湾内营养物质的长期空间分布和变化已得到广泛研究，各种评估工具也被用于评估营养物质富集后的水质（Wei等人，2022；Zhang等人，2022）。然而，短期的潮汐周期尺度变化仍研究不足。潮汐作用是海洋中的基本动态驱动力，并且不断变化。研究潮汐周期内的营养物质变化是理解沿海水质变化的基础步骤（Cereja等人，2022；Fu等人，2023），因此需要深入研究。以往关于莱州湾季节性营养物质变化的研究主要集中在单年度的季节性调查上（Zhang等人，2022），这些调查可能受到随机事件的影响（Jiang等人，2022）。年际性研究往往缺乏连续观测数据，主要基于文献综述（Zhang等人，2022），这可能导致由于采样和处理方法的不同而产生不一致性（Liu等人，2011；Zhang等人，2022）。相比之下，本研究利用了具有强一致性的长期连续观测数据，多年平均值有助于减少随机事件的影响。
基于2015年至2023年间进行的27次巡航调查以及2024年8月22日的一次完整潮汐周期观测，本研究分析了莱州湾内DIN和DIP的时空演变。本研究旨在确定莱州湾内营养物质浓度的当前状况和趋势，并阐明不同时间尺度上变化背后的驱动因素。通过这项研究，我们希望为该地区的环境管理和生态保护提供科学支持，并为政府环境政策的制定提供依据。
研究区域
莱州湾位于中国渤海的南部（37°N-38°N，118°E-121°E），平均水深约为10米，潮汐类型主要为不规则半日潮（Miao等人，2022）。西北侧是黄河三角洲，水域较浅，而莱州湾中央最深处约为18米（Yang等人，2011）。黄河和其他中小河流（如小清河、弥河）流入莱州湾。
潮汐变化期间的水文环境
莱州湾的潮汐类型为不规则半日潮，涨潮持续时间（6.4小时）长于退潮持续时间（6小时）。根据2024年8月22日的野外调查数据，潮汐高度在22日的1:00和9:00分别达到最大值和最小值，分别为0.35米和-0.33米，最大潮差为0.68米（图2）。在整个调查期间，北部海域的盐度高于南部海域。
结论
本研究探讨了莱州湾内氮和磷在不同时间尺度上的时空变化模式，这对于改善沿海水质和政府制定污染控制策略具有重要意义。结果表明，莱州湾内DIN和DIP的浓度随潮汐周期显著变化，高潮时浓度最低，低潮时浓度最高。
作者贡献声明
刘星民：撰写——初稿、方法论、数据管理。宋德海：撰写——审稿与编辑、资金筹集、数据分析。于晓霞：监督、项目管理、资金筹集。刘健：方法论、数据分析、数据管理。乔璐璐：撰写——审稿与编辑、资金筹集、数据管理。杨雪娜：软件应用、数据分析、数据管理。张传星：软件应用、数据分析、数据管理。任宏伟：软件应用、数据分析
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了中国国家重点研发计划“中尼河流三角洲联合实验室”（项目编号：2024YFE0116400）和国家自然科学基金（NSFC项目编号：42476158）的共同支持。
