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大亚湾是广东省重要的水产资源繁殖保护区，其生物资源丰富、生境多样，具有“低营养，高生产力”的显著特点。近年来，随着沿岸经济的快速发展，大亚湾海洋生态系统的可持续发展也越来越受到人们的重视。进行大亚湾水体和沉积物中营养盐的赋存、循环及其交换特征的研究，可以为大亚湾生态系统的物质平衡和环境容量研究、海区监测与评价和污染防治等提供依据，并为大亚湾管理提供理论指导，为海区生态动力学模型构建提供沉积物营养盐释放量的基确数据。
于2007年4月和8月在大亚湾大面站位进行了一个年度两次的调查，分别采集表层和底层水样各54个、上覆水样26个、表层沉积物和间隙水样品各26个，对海域的环境特征以及表层沉积物与间隙水中营养盐的形态分布、时空分布和环境意义进行了分析研究。根据表层沉积物间隙水与上覆海水溶解无机营养盐的浓度差，利用间隙水浓度梯度法估算了沉积物—水界面溶解无机营养盐的扩散速率。利用在DS12、DS15、DS17、DS20和DS28站采集的沉积物柱状样，于2007年4月和8月开始2次模拟自然条件下沉积物—水界面溶解无机营养盐的交换过程，采用非线性拟合法和线性回归法计算了溶解无机营养的交换速率。同时，也利用在DS12、DS15和DS28站采集的表层沉积物湿样模拟研究了其对磷氮的吸附行为特征。研究取得如下初步成果：
1.从水环境质量现状看，4月大亚湾水质整体处于良好状态，而8月水质处于轻度污染状态，水质相对较差。从营养盐结构现状看，与Redfield值和Justic等提出的营养盐化学计量限制标准比较，氮已经成为大亚湾浮游植物生长的限制因子。
2.大亚湾表层沉积物理化性质的总体现状为，沉积物基本呈还原状态，含水率、有机质、硫化物和磷含量不高，而氮的积累较明显。在表层沉积物理化指标背景值的基础上对表层沉积物质量进行单因子评价，结果表明：总氮、总磷、硫化物和有机碳在湾北部和西部均呈轻度污染状态，并且4月的硫化物在湾北部近岸海域处于污染状态，其它海域为正常背景值区。综合指数评价结果表明：4月表层沉积物在湾北部、西部处于轻度污染状态，并且湾北部近岸海域污染较重，8月份湾大部分海域表层沉积物均处于轻度污染状态，其它海域为清洁状态。
3.大亚湾表层沉积物中氮以有机氮为主，平均占75％以上。可转化不同形态的氮在表层沉积物中的含量分布规律为，SOEF—N的含量最高，IEF—N次之，SAEF—N含量最低，WAEF—N的含量介于IEF—N和SAEF—N之间。SOEF—N是可转化态氮的绝对优势形态，IEF—N是可转化无机氮的绝对优势形态。在可转化态氮都能参与循环的情况下，不同形态氮对循环的相对贡献大小为：SOEF—N>IEF—N>WAEF—N>SAEF—N。相关分析表明，沉积物中有机质含量、粒度、氧化还原环境等是影响各形态氮含量与分布的重要环境因子。表层沉积物中各形态氮还与上覆水体NO3-—N、NH4+—N及叶绿素a大致呈正相关，表明浮游植物的生长与营养盐含量和各营养盐之间的比例有关。
4.大亚湾表层沉积物中磷以无机磷为主，占80％以上。无机磷可分为四种形态，其含量分布规律为，De—P的含量最高，Ca—P次之，Ads—P含量最低，Fe—P的含量介于Ads—P和Ca—P之间。沉积物有机质含量、粒度、沉积物的氧化还原电位以及含水率等都是影响沉积物中磷的形态及含量的重要因素。生物有效性磷的研究结果表明，沉积物中的Ads—P、Fe—P和OP等3种形态是大亚湾潜在的生物有效性磷，其占总磷的比例不足30％。
5.大亚湾表层沉积物间隙水中的溶解无机氮以NO2-—N为主要赋存形态，其次为NH4+—N，NO3-—N为最小。磷酸盐和硅酸盐含量的空间分布总体趋势是海湾西部、北部较高，而无机氮则总体表现出海湾西部、北部海域明显低于湾东南部海域的分布趋势，这与大亚湾水质情况、外源性污染分布情况及复杂的氮形态、磷形态转换行为密切相关。大亚湾上覆海水和间隙水中DIN/DIP相近，均显著低于海水中一般水生植物细胞和组织中氮磷原子比，也低于大亚湾多年平均值。沉积物中TN/TP和IN/IP均较低，并且IN/IP显著低于YN/TP，ON/OP远远大于16，说明大亚湾上覆海水的营养盐结构已受到实质性影响。
6.4月和8月绝大多数站位的溶解无机营养盐均由沉积物向上覆海水释放；DIN的扩散速率主要由NO2-—N和NO3-—N贡献，占85％以上；大亚湾沉积物氮磷释放对上覆水营养盐的影响磷大于氮。大亚湾沉积物—水界面PO43-—P、SiO32-—Si、NH4+—N、NO2-—N和NO3-—N的平均扩散速率分别为9.22、444.99、13.49、20.71、8.99μmol.m—2d-1。
7.两次交换模拟实验PO43-—P、SiO32-—Si、NH4+—N、NO2-—N和NO3-—N均由沉积物向上覆水释放，交换总量随培养时间的变化为非线性或线性。大亚湾沉积物—水界面PO43-—P、SiO32-—Si、NH4+—N、NO2-—N和NO3-—N的平均交换速率分别为67.83、3978.17、42.24、15.11、383.80μmol·m—2·d-1。应用数理统计分析方法对所得交换速率与相应理化参数进行分析，结果表明：PO43-—P的交换速率主要由吸附—解吸、间隙水分子扩散和氧化还原环境控制，SiO32-—Si的交换速率主要由溶解—沉淀和间隙水分子扩散过程控制，溶解无机氮的交换速率主要由间隙水分子扩散过程控制。与间隙水分子扩散模型计算结果相比较，两者所得速率具有数量级的差异，这种差异来源与海湾生物扰动、浪流搅动等作用有关。相比较而言，柱状样实验室培养法得出的交换速率更准确客观。
8.根据溶解无机营养盐在大亚湾沉积物-水界面的平均交换速率，并结合大亚湾的面积，得到春、夏季溶解无机营养盐的交换通量，为维持大亚湾春、夏季的初级生产力，春季海底沉积物-水界面交换过程可提供约9.69％的DIN、20.85％的PO43--p和97.87％的SiO32--Si，夏季海底沉积物—水界面交换过程可提供约9.13％的DIN、24.40％的PO43--P和75.48％的SiO32--Si。
9.大亚湾湿沉积物对磷的吸附动力学和等温吸附实验表明，吸附动力学过程和等温吸附过程均可用Langmuir方程描述，湿沉积物对磷的最大吸附量在141.24～632.91mg/kg之间。大亚湾湿沉积物对氨氮的等温吸附实验表明，Langmuir模型对氨氮吸附热力学的实验结果拟合效果最好，湿沉积物对氨氮的最大吸附量在42.97～271.74mg/kg之间。