老海：东山湾第一个公开发表的营养盐数据，出现在我们台海站的前身——厦门大学理学院海产生物研究场于1936年出版的《海产生物学集刊》第1卷上。在集刊的第89页，黄大烜在《福建省沿岸海水化学分析之初步报告》的表1，列出了1935年12月26日9时在东山近岸水域采集一个水样的“亚硝酸氮、磷酸根、硅酸根、氯素、溶入氧气、氢离子浓度”，以及“比重及温度”等8个参数（图2）。采用方法系根据美国公共卫生局出版的《水分析之标准方法》，选择适合当时厦门大学研究室条件的“最通用之简法”——容量分析法。

图1 右侧第一列为黄大烜发表的1935年12月26日9时东山近岸水域营养盐观测成果（载于《海产生物学集刊》1936年第1卷第1-4期,第89页。）

小苏: 什么时候才有了系统的观测呢？

老海：1970至1980年代，厦门大学和海洋三所相继研制、定型，并落地国内企业投产了船用分光光度计、船用pH计（图2）、海水溶解氧测定仪等海水化学调查专业设备，又通过国家海洋局《海洋调查规范》、《海洋污染调查暂行规范》等有关海水化学要素测定分册的编写，经过中美长江口及毗邻海域沉积动力学联合调查等合作项目的国际互校，锻炼出一支海水化学分析数据可信的观测队伍。在此基础上，1988年春至1989年冬海洋三所组织了东山湾及其邻近海域第一次四季航次的海水营养盐要素系统观测：“东山湾和西浦湾增养殖前期环境综合调查”。海洋化学研究室许清辉和林峰等人1992至1993年间在《台湾海峡》刊物发表的《东山湾海水中化合态无机氮的分布特征》、《东山湾海水中活性磷酸盐的分布特征》和《东山湾海水中活性硅酸盐的分布特征》等系列论文，以及1993年出版的《中国海湾志（第八分册）》上，全面展示了东山湾内外22个站位三十余采样点的观测成果。

图2 厦门大学研制的船用pH计鉴定现场（摄于1975年，后排左起厦门大学吴国琳、黄奕普，左四洪家珍，中排左二为海洋二所刘金灿，载于：《厦门大学海洋学系建系六十周年纪念册》）

小苏: 哦，还在改革开放初期，那时东山湾的营养盐分布具有什么特点？

老海：首先看活性硅酸盐。此时漳江的峰头水库刚建成，漳江口输入的活性硅酸盐浓度较高，按硅酸盐浓度与盐度明显负相关的春、夏、冬回归公式外推，盐度为零时的硅酸盐浓度分别为209.7，322.8和459.7μmol/L。到了东山湾内浮游植物大量繁殖生长的秋季，来自湾顶的漳江口羽流和来自湾口的浙闽沿岸流，共同支持着浮游植物光合作用的硅酸盐需求，湾内出现与高叶绿素高溶解氧同步的硅酸盐低值带。再来看活性磷酸盐和无机氮：春季显现出漳江口羽流的影响；夏季湾口上升流的输入，秋季冬季湾口沿岸流的输入，都在海湾的东侧形成活性磷酸盐或无机氮的舌状分布的高值区。航次样品的平均氮磷比在20~29之间，略高于浮游植物的氮磷比16（Redfield比值）；平均硅氮比在3.6~7.0之间，远高于硅氮比等于1的限制性营养元素判断依据。显然氮、磷元素在东山湾系统的停留时间，比起更多源自流域风化而“过路”入海的硅元素要长得多。

小苏: 经过多年的经济发展，东山湾的营养盐分布有了什么变化？

老海：根据福建省海洋与渔业系统长期监测的统计曲线，东山湾水体溶解态无机氮1984年之后呈指数关系上升，在2001年达到峰值后逐渐下降；溶解态无机磷1984年之后亦呈指数关系上升，1994年达到峰值，1998年后逐步下降。此时峰头水库的三级电站均已建成，漳江的平均氮磷比为40.3，硅氮比可能也因库区停留时间加长而明显下降。按海洋三所海洋化学研究室暨卫东团队在《海洋与湖沼（英文版）》发表的2008年东山湾10站4个季度5个航次的营养盐观测结果，与20年前相比，海湾的无机氮浓度增加到5倍，活性磷酸盐浓度增加到3倍，活性硅酸盐浓度也增加到2倍。样品的平均氮磷比增达81.7，其中5月航次海湾中部的氮磷比甚至高达300以上。流域大量施用化肥输出的氮元素严重冲击着海湾生态系统。硅氮比则降至2.0，相对封闭的八尺门水道甚至降至1.0左右。东山湾内的硅氮比下降到接近限制性营养元素判据得事实说明，硅元素在海湾生态系统的停留时间也明显延长，特别是相对封闭的分支水道。根据2015年海洋三所李东义等在漳江口采集的沉积物柱状样，1998年的沉积层出现δ¹⁵Ｎ为10‰的最大值后，一路下降到2015年的最低值2‰，2018年厦门大学余凤玲团队在该区采集表层沉积样分析，δ¹⁵Ｎ已恢复到5‰左右。氮同位素分馏的信息，也印证了漳江口富营养化加剧以及后来逐渐修复的历程。

小苏: 2008年，厦门大学在东山湾口外测的南海北部陆架组织了一个两航段重复观测的夏季航次，韩爱琴等运用温度和盐度守恒的三端元混合模型，识别出了关于无机营养盐消耗的两种生态类型：一类出现在沿海上升流区，氮磷吸收比为接近经典Redfield比值的16.7，活性硅酸盐则在下部上升流层再生后到上部最大叶绿素层消耗；另一类出现在河口羽流，氮磷吸收比为为61.3，溶解有机磷在磷的快速周转中发挥重要作用，活性硅酸盐亦被同步消耗。此时东山湾内的生态系统，究竟往更适合湾口的上升流类型方向发展，还是向更接近湾顶的河口羽流类型方向发展？

老海：厦门大学曾观测过东山湾2011年春夏两个航次3个站位微型浮游动物对浮游植物和异养细菌的摄食压力。张文静等的研究注意到，虽然东山湾海域主要生产者是浮游植物，异养浮游细菌的生产力较低，但在陆源输入影响大，营养盐含量相对丰富的湾顶，异氧细菌可利用的溶解态有机碳含量高，微型浮游动物丰度较高，微型浮游动物对异氧细菌摄食率高，局域维持着与溶解态有机碳快速周转相关的河口羽流生态类型。根据福建省海洋环境与渔业资源监测中心王臻的报道，2013年东山湾13站4个季度航次表层样品营养盐数据统计的平均氮磷比为37.2，平均硅氮比为2.3。2018年初夏余凤玲团队在近湾口下层水体悬浮物观测到δ¹⁵Ｎ为-5‰至0‰的¹⁴Ｎ优先利用信息，以及2022年夏季海洋三所谢斌团队在同一近湾口表层水体观测到铵态氮和硝态氮的δ¹⁵Ｎ达到10‰的¹⁵Ｎ富集信息，也都说明东山湾口一带拥有氮循环相当活跃的上升流生态类型。看来，东山湾生态系统维系有赖于湾口上升流水体输入的有力支撑，这也可能是该海湾在大规模海水养殖状况下尚能够维持生态系统稳定的主要原因。

小苏: 是呀，2021年11月八尺门海堤破堤通水后恢复得更快了，根据2024年东山湾观测区4个季节的调查数据，8个站位样品的平均氮磷比为17.8，平均硅氮比为2.4，已经趋近湾口上升流区的状况了，湾口水体交换能力的改善应是东山湾生态修复的关键？

老海：正如我们以前在《封而复疏的海峡》讨论的，1961年八尺门海堤封堵后，海堤东侧水道转为东山湾潮流水道系统的分支，水体交换率明显下降。若仅考虑潮动力驱动下的平面二维水体交换，东山湾半交换期为所对应的交换率优于0.5的海域，仅分布在距湾口15 km以内的海域，大约与2000年代大规模延绳式养殖区重叠（图3）。2008年海洋三所在东山湾潮流水道主槽布设周年锚系海流观测还揭示，冬季余流垂向均匀，夏季余流上层向湾口，下层向湾内，斜压效应作用下的垂向环流，叠加在潮余流作用下的平面环流上，将夏季湾口的上升流水体脉冲态地导入湾内。当地沿主槽向内线状延伸的延绳式养殖带，正是养殖户对这种交换流特征的渐进性适应（图3）。八尺门破堤通水后，沿水道西向余流格局逐渐恢复，东山湾交换率将进一步得到优化。

图3 高亮明等《东山湾海水养殖布局变化的遥感研究》论文截图（《海洋学研究》2014年第32卷第4期，第38页）：1999年至2012年东山湾海水养殖区遥感解译图（子图1为标注了地名的真彩色遥感图）

小苏: 改善了的湾口水体交换可否影响到湾顶？

老海：根据2018年的表层沉积物粒径趋势分析，余凤玲团队的研究认为，海湾表层沉积物主要向两个方向移动：漳江口沉积物向东南方向移入海湾；东山湾沉积物向西北方向移向湾顶，并叠加着自东向西的横向迁移（图4）。双向沉积物流汇聚的湾顶，正是漳江口的最大浑浊带。2020年冬季海洋三所于涛团队以²¹⁰Po和²¹⁰Pb作为颗粒物循环的示踪剂，也观测到最大浑浊带颗粒物的停留时间是上下游两侧水体的两倍，同时伴随着较强的颗粒物清除作用，成为河流-河口-海湾连续体与沉积储库和大气储库之间生源元素交换的重要界面之一。

图4 Chengcheng Gao和Fengling Yu等《Anthropogenic impact on the organic carbon sources, transport and distribution in a subtropical semi-enclosed bay》论文截图（《Science of the Total Environment》2021年总767期，第145047篇）：由沉积物粒径趋势分析模型反演的东山湾沉积物输运模式（图例颜色表示粒径趋势矢量长度）

小苏: 影响漳江口水体的氮磷比，还有更重要的生源元素交换界面？

老海：河口大规模的沉积空间和湿地空间，就是“降氮减碳”更重要的界面，其中最突出的是河口潮间带的红树林湿地。在2016年和2018年的夏季，厦门大学陈能汪团队在漳江口红树林保护区一潮沟系统组织了多个潮周期的营养盐水平通量观测。他们的论文揭示，红树林湿地一方面是硝酸盐、无机氮、总氮和总磷的汇，另一方面则是銨氮和活性磷酸盐的源。潮沟系统净输入的无机氮通量与净输出的活性磷酸盐通量之间，摩尔比高达66.9。这个天然高效的“生物脱氮”湿地界面，对漳江口水体的氮磷比具有超强修复功能。

小苏: 海湾之肾！这就是红树林湿地保护的生态价值。可惜目前漳江口红树林湿地面积还不到1km²。记得1980年代公布的东山湾滩涂面积达92 km²，其中相当大的一部分后来被改造为鱼塘并因养殖收益率下降而闲置。如果将这片“老”滩涂面积的10%恢复到拥有红树林湿地那样的“生物脱氮”功能，漳江口和东山湾顶水体氮磷比的修复率将数倍提升，而且还将惠及现在还很难科学评估的海洋生态系统修复，特别是生境多样的游泳生物繁殖及育幼场修复。

老海：从漳江口到东山湾，从海产生物研究场到国家野外站，我们聊了半天营养盐的观测和研究故事，将海湾生态系统健康与其相互连通的湾口上升流系统，还有湾内滨海湿地系统紧密地联系在一起：前者风生水起，大涨大落，后者曲径通幽，修生养息，它们共同维系着海湾的生境多样性和生物多样性。回想起来，我们站沿东山湾主槽设置的长期观测断面，在认识河口羽流和上升流相互作用趋势方面具有很好的传承性，但是却忽视了滨海湿地这个“海湾之肾”的跟踪监测。最近阅读了湾内一些沿岸工程项目前期环境评价的营养盐报告，有一部分与主槽长期观测结果差异较大，究竟是观测系统的质量问题，还是海湾系统不同生境单元之间的真实分异？厦门大学的海洋环境监测仪器研发团队攻关20年，成功研发过“超痕量营养盐的现场分析技术”、“海洋痕量营养盐、碳酸盐参数的监测方法及相关仪器的研发与应用”、“海洋痕量营养元素及总碱度现场分析系统”等系列技术成果，并主持制定相关的3项自然资源部海洋领域标准。何不借此东风，在漳江口-东山湾建立关于“海湾之肾”营养盐的原位和走航长期跟踪监测系统？

参考文献

黄大烜：《福建省沿岸海水化学分析之初步报告》，载于《海产生物学集刊》1936年第1卷第1-4期,第87-96页。

袁东星、李炎、洪华生：《春潺入海-厦门大学环境科学的成长》，厦门大学出版社2023版。

中国海洋学会：《中国海洋学学科史》，中国科学技术出版社 2015版。

林峰，许清辉、陈维芬 等：《东山湾海水中活性磷酸盐的分布特征》，载于《台湾海峡》1992年第11卷第4期，第316-320页。

林峰，许清辉、黄江淮 等：《东山湾海水中活性硅酸盐的分布特征》，载于《台湾海峡》1993年第12卷第1期，第30-34页。

许清辉，林峰：《东山湾海水中化合态无机氮的分布特征》，载于《台湾海峡》1993年第12卷第3期，第287-292页。

中国海湾志编纂委员会：《中国海湾志（第八分册）》，海洋出版社 1993版。

戴民汉，赵美训：《化学海洋学风云人物》，海洋出版社 2023版。

高亮明，李炎，钟硕良，等：《东山湾海水养殖布局变化的遥感研究》，《海洋学研究》2014年第32卷第4期，第35-42页。

陈小菁：《漳州市河口污染物输入对近岸海域水体富营养化的影响》，《漳州师范学院学报（自然科学版）》2006年第2期，第116-120页。

涂子欣：《漳江河口污染物输入对东山湾水质影响的分析》，《科技信息》2012年第18期，第373-374页。

Chen B., Ji W., Zhou K., et al., 2014. Nutrient and eutrophication characteristics of the Dongshan Bay, South China. Chinese Journal of Oceanology and Limnology, 32(4):886-898.

Li, D., Xu, Y., Li, Y., et al., 2018. Sedimentary records of human activity and natural environmental evolution in sensitive ecosystems: A case study of a coral nature reserve in Dongshan Bay and a mangrove forest nature reserve in Zhangjiang River estuary, Southeast China. Organic Geochemistry, 121:22-35.

Gao, C., Yu, F., Chen, J., et al., 2021. Anthropogenic impact on the organic carbon sources, transport and distribution in a subtropical semi-enclosed bay. Science of the Total Environment, 767 :145047.

Han, A., Dai, M., Kao, S.J., et al., 2012. Nutrient dynamics and biological consumption in a large continental shelf system under the influence of both a river plume and coastal upwelling. Limnology Oceanography, 57(2):486-502.

张文静，林秋琳，林元烧, 等：《东山湾微型浮游动物摄食压力分析》，载于《安全与环境工程》2014年第21卷第5期，第26-32页。

王臻：《东山湾营养盐结构及限制作用的初步研究》，载于《环境保护科学》2015年第41卷第3期，第93-92页。

陆忠响，谢斌，郑新庆，等：《基于稳定同位素技术解析东山湾表层水体硝态氮污染》，载于《应用生态学报》2024年第35卷第6期， 第1944-1950页。

郑斌鑫，李九发，廖康明，等：《福建东山湾潮流和余流特征研究》，载于《海洋科学进展》2013年第31卷第2期， 第188-195页。

Zhong, Q., Guo, W., , Wang, H., et al., 2023. ²¹⁰Po and ²¹⁰Pb as tracers for particle cycling in a shallow semi-enclosed bay of Taiwan Strait. Deep-Sea Research II, 207:105228.

Wang, F., Cheng, P., Chen, N., et al., 2021. Tidal driven nutrient exchange between mangroves and estuary reveals a dynamic source-sink pattern. Chemosphere, 270 :128665.

Wang, F., Chen, N., Yan, J., et al., 2019. Major processes shaping mangroves as inorganic nitrogen sources or sinks: Insights from a multidisciplinary study. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, 124:1194-1208.

文：李炎  

编辑：李灿如