基于阈值分析的韩国马山湾富营养化动态研究：溶解无机氮(DIN)的主导作用及生态风险评价

推荐：本研究针对半封闭海湾富营养化问题，通过阈值分析揭示了韩国马山湾2010-2015年间溶解无机氮(DIN)对富营养化指数(EI)的主导作用(贡献率52.7%)，发现DIN浓度超过18.9μM时生态风险显著增加，并伴随硅藻向甲藻的群落转变。该研究为半封闭海湾的氮阈值管理提供了科学依据。

　　

半封闭海湾的富营养化问题日益严峻，由于水体交换受限和持续的营养盐输入，这类区域对生态系统稳定构成重大威胁。韩国马山湾作为典型代表，自1970年代快速城市化以来，长期面临污水排放、工业废水和填海造地带来的环境压力。尽管1993年建成污水处理厂(WWTP)并实施总污染负荷管理系统(TPLMS)，但传统指标化学需氧量(COD)在盐水环境中氧化效率低，且无法反映营养盐负荷的生物学效应，导致生态恢复成效难以评估。这凸显了建立整合化学与生物指标的评估框架的迫切性。

为破解这一难题，Yejin Kim团队在《Marine Pollution Bulletin》发表研究，创新性地采用阈值分析方法，通过2010-2015年季节性监测数据，构建包含COD、DIN和DIP的复合富营养化指数(EI)，系统评估了马山湾的营养盐驱动机制。研究团队在7个站点采集表层和底层水样，使用YSI EXO2传感器测定温度/盐度，采用Winkler法测溶解氧(DO)，自动分析仪测定NH₄⁺、NO₃^-等营养盐，高锰酸钾氧化法测COD，并通过显微镜进行浮游植物分类计数。统计采用R语言的LMG方法评估变量重要性，分段回归识别DIN阈值。

研究结果揭示：1）时间趋势上，COD保持稳定而EI显著上升(p<0.05)，浮游植物总量下降(p<0.01)且硅藻向甲藻转变；2）DIN对EI变异的贡献率(52.7%)远超DIP(44.2%)和COD(3%)；3）分段回归发现8.74μM和18.9μM两个DIN阈值，后者对应EI=17.05的高风险临界值；4）空间上高风险事件集中于内湾站点(St.1占40%)，夏季发生频率达30.6%；5）冗余分析(RDA)显示甲藻丰度与N/P比(32.5±24.3)、COD正相关，与DO负相关，表明磷限制和缺氧促进甲藻优势。

讨论部分强调了三方面突破：首先，传统COD指标未能捕捉马山湾富营养化加剧趋势，而EI指数有效整合了营养盐与生物响应，其中DIN的阈值效应为风险管理提供量化基准。其次，18.9μM的DIN阈值与德国(12.8μM)等国际数据可比，验证了其生态合理性。最后，甲藻对磷限制和硝酸盐富集的适应性解释了群落转变机制，2023年EI突破50的后续数据更突显持续风险。该研究为半封闭海湾建立了"化学指标-生物响应-阈值预警"的管理范式，对东亚类似海湾具有重要借鉴价值。