（一）恢复区的选择

黎安海湾（图16-26）地处海南省东南部，是海南省最大的海湾和海水养殖基地之一。黎安海湾地理位置为：最北端N18°26′42.43″，最南端N17°24′24.58″，最东端E110°03′53.40″，最西端E110°02′17.01″。港湾风平浪静，海水清澈，浮游生物丰富，常年水温 24.5℃～25.5℃。海湾面积 150000亩，港内可供海水养殖的面积达6990亩。海湾周围有6个渔村，人口 15000人，沿海而居。黎安湾的入海口狭窄，宽度仅十几米，而且水浅，即使涨潮时也不超过30m，海水不容易倒灌，所以黎安海湾无论什么季节、什么天气，总是风平浪静。黎安海湾的地理优势，加上得天独厚的气候条件使得黎安港成为进行海水养殖的一流海港，可大力养殖石斑鱼、章雄鱼、对虾及贝类等。尤其是近几年来，珍珠贝养殖业的迅猛发展，加重了黎安海湾的污染，海水富营养程度增加。

图16-26　恢复区位置图

（二）恢复工具种的选择

以大型经济海藻长心卡帕藻作为恢复工具种，分别在室内、室外藻类处理系统和海湾现场三种条件下，进行藻类去除海水中氮、磷的实验，研究了其对海水中无机氮、无机磷的吸收速率和去除能力，初步评估了其生态应用价值。

选择长心卡帕藻（见插文）作为恢复工具种原因如下。

（1）长心卡帕藻是一种经济价值很高的热带海藻，是当今世界上卡拉胶工业的主要原料。在实验海域作为经济海藻进行养殖，养殖条件成熟，可为本案例的进行提供技术和原材料的支撑。

（2）长心卡帕藻生长速度快，一年中可重复收获，可以每季度采收一次，从而可以连续地去除养殖水体中的营养物质。

（3）长心卡帕藻与其他经济生物混养不会带来二次污染。

（4）对养殖者而言，当前氮和磷的排放（未摄食和排泄的营养）较高，意味着相同投入产生的经济效益降低，而采用长心卡帕藻进行营养物质的吸收则可通过各种海藻食品和生化产品的形式挽回一定损失。（三）恢复前准备

长心卡帕藻（Kappaphycus alvarezii）

长心卡帕藻（K.alvarezii），曾用名异枝麒麟菜（Eucheuma striatum），属红藻门、真红藻纲、杉藻目、红翎菜科、卡帕藻属，是热带、亚热带多年生海藻（夏邦美等，1999）。在我国，主要分布于海南、广东、广西、台湾等暖海区域，西沙群岛、东沙群岛也有分布。藻体多呈圆柱状或扁平状，有二杈式或不规则分枝，一般分枝上有乳头状或疣状突起。新鲜藻体肥厚多汁、脆软，晒干后变硬，多为软骨质。长心卡帕藻生长的最佳温度范围是 25℃～30℃；24℃以下生长速度逐渐减慢，低于20℃则生长基本停止；30℃以上生长速度也减慢；根据在海南三亚的养殖试验，温度一旦高于33℃，部分藻体组织便开始白化，腐烂甚至死亡。长心卡帕藻是喜光性海藻，光强在7000lx时，藻体生长最快，低于3000lx，藻体生长速度明显下降。其适宜生长盐度为33～37，海水密度在1.020以上时，生长正常；有时受降雨影响，海水密度下降至1.015时，短期内对长心卡帕藻生长还有利，持续下降则导致藻体腐烂。

1.室内条件实验

长心卡帕藻取自海南省陵水县黎安海港，清洗干净、去除藻体上的杂物后，在室内培养。培养温度为25℃±2℃，盐度为35，光强为100±50μmol photons /（m2·s），光周期为12L∶12D。室内实验选取生长良好的长心卡帕藻，取同一生长部位的藻体做实验材料，测量长心卡帕藻鲜重时，要将藻体表面的水分吸干，再烘干使用。实验所用海水取自海南省三亚湾，海水盐度为35，pH为 8.2，氨氮浓度为1.18μmol/L，硝酸氮浓度为1.37μmol/L，亚硝酸氮浓度为 0.12μmol/L，正磷酸盐浓度为 0.25μmol/L。

无机氮为氨氮、硝酸氮、亚硝酸氮的总和，无机磷主要指可溶性磷酸盐含量。采用以下方法测定实验水体中无机氮和无机磷的浓度：氨氮——次溴酸纳氧化法，硝酸氮——铜镉柱还原法，亚硝酸氮——氮萘乙二胺分光光度法，可溶性磷酸盐——磷钼蓝分光光度法。

室内实验研究发现，长心卡帕藻对氮、磷的吸收速率随底物浓度升高而升高。在氮磷比为 10∶1，温度 28℃条件下，氮浓度为50μmol/L时，藻对氮、磷的吸收速率达到最大，分别为 0.93μmol/（g· h）（干重）和 0.072μmol/（g·h）（干重）。可见，长心卡帕藻对氮、磷的最适吸收温度与适宜长心卡帕藻生长的温度基本一致，去除海水富营养能力较强。

2.室外半连续性实验

图16-27　实验现场

室外半连续性实验中，利用人工修建的露天水池（水池面积100m2，水深50cm；图16-27和图16-28），水体由水池内搅拌机搅拌，养殖藻密度为10g/L。每天添加氮、磷1次（氮磷比为10∶1），氮浓度每两天由低到高依次增加，实验期间氮浓度依次从10上升到20、30、50和100μmol/L-1。每天添加营养盐时间确定在上午7点半，搅拌均匀后立即取样检测氮初始浓度。下午5点半水样检测氮终浓度，计算10小时内藻体吸收氮变化。每天日落之后换水1次。日水温在24℃～29℃之间变化。以太阳光作为光源，光照时间为13h±1h。

图16-28　藻类养殖池结构示意图

在人工修建的藻类养殖系统中进行长心卡帕藻去除氮、磷的半连续实验，结果表明该藻具有连续去除海水溶解无机磷、溶解无机氮的能力。只要保持足够的底物浓度，长心卡帕藻对无机氮、无机磷的吸收速率达到最大，分别为0.3μmol/（g·h）（干重）和0.03μmol/（g·h）（干重）。但是对氮、磷的吸收速率较室内实验有所降低。

（四）自然水域的恢复

1.富营养水平的调查

2003年3月至2004年2月，连续一年对海南省黎安海湾进行水质监测，每月采样1次。采样站点6个，由外到里分别是外海、湾口、码头、虾池、湾中部、湾底（图16-29）。

调查结果如下。

（1）不同位点氮、磷含量的相关性分析。从各位点之间氮含量的相关系数可以看出，外海与湾口呈极显著相关，外海与码头呈显著相关，而外海与湾内其他位点的相关性不显著，湾内各位点之间氮含量相关性都达极显著水平（表16-5）。相关性分析表明，湾口位点氮含量受外海的影响很大；而湾内各位点氮含量相互影响，密切相关。

图16-29　黎安海湾及采样站点示意图

表16-5　各位点之间氮含量的相关性分析

注：**表示在0.01水平显著，R0.01=0.708；*表示在0.05水平显著，R0.05=0.576

从表16-6可以看出，湾口与外海磷含量的相关性达显著水平，说明湾口磷含量受外海影响较大，原因在于湾口与外海水交换比较频繁。虾池、湾中部、湾底三个位点之间磷含量均呈极显著相关，说明三个位点之间磷含量密切相关，这与三点在地理位置上相邻有关。

表16-6　各位点之间磷含量的相关性分析

注：**表示在0.01水平显著，R0.01=0.708；*表示在0.05水平显著，R0.05=0.576。

（2）海水富营养状态评价。根据下列公式评价海水富营养状态：EI=COD×DIN×DIP/4500，其中EI为富营养指数，COD为化学需要量（mg/L），DIN为海水无机氮浓度（μg/L），DIP为海水无机磷浓度（μg/L）。EI大于或等于1时，表明海水富营养化；EI小于 1时，说明海水未发生富营养化（表16-7）。

表16-7　不同位点在不同季节的 EI 值

湾口和码头海水未发生富营养化，主要是这两个位点和外海海水交换较充分的缘故。湾底是海产养殖区，剩余的饵料以及鱼、虾、贝的排泄物和居民生活垃圾导致湾底部污染较重，引起海水富营养化。

2.富营养水域的恢复

在黎安海湾湾中部有片段化的长心卡帕藻养殖区。2004年3月在原有养殖区基础上对长心卡帕藻进行了补种，使原片段化的养殖区连成一片，总面积共达到3000亩。

2004年3至2005年2月，连续一年对海南省黎安海湾进行水质监测，每月采样1次。采样站点6个，由外到里分别是外海、湾口、码头、虾池、湾中部、湾底（图16-29）。黎安海湾是一半封闭海湾，湾口非常狭窄，只有数米宽，与外海海水交换很慢，海湾内营养盐含量受外海影响较小。

3.恢复结果

黎安海湾6个位点，从外到里，即外海、湾口、码头、虾池、湾中部、湾底，DIN含量总体上呈递增趋势（图16-30）。各位点无机氮年变化趋势是先降低后升高，即2004年3月～8月无机氮浓度下降，8月份浓度达到最低；然后无机氮浓度又呈上升趋势，到 2005年 2月达到一个较高点。

图16-30　海南省黎安海湾不同站位水质无机氮含量变化

不同位点无机磷浓度差异较大，从湾口到湾底无机磷的浓度呈升高趋势（图16-31）。即2004年3月～8月，各点无机磷浓度呈下降趋势，到8月份达到最低，从9月开始，无机磷浓度又呈上升趋势。

图16-31　海南省黎安海湾不同站位水质无机磷含量变化

各位点DIN、DIP含量年际变化呈先降低后升高，而含量最低时恰是长心卡帕藻生长那个最旺盛时。

占海湾面积最大的中部地区全年栽培长心卡帕藻，其无机总氮含量维持在19±2μmol/L，无机磷含量为 0.8±0.2μmol/L，水质完全达到国家2级海水标准。卡帕藻吸收DIN、DIP并没有受到底物浓度的限制而全年可始终维持最大同化氮能力 0.3mol/（t·h）（干重），同化磷能力0.03mol/（t·h）（干重）。因此，栽培的长心卡帕藻每小时从海区总共吸收330mol的DIN（约合4.6kg氮素）和33mol的DIP（约合1kg磷素）。如果每天吸收时间按20h计算，1年内栽培该藻可从该海区DIN中吸收约33t的纯氮素和7.5t的磷素。