北戴河近岸海域葉綠素a分布特征及影響因素

朱凌宇，韓榮榮，劉志遠(yuǎn)

（1.秦皇島市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站，河北秦皇島066002；2.秦皇島市環(huán)保技術(shù)咨詢(xún)服務(wù)中心，河北秦皇島066002）

北戴河近岸海域葉綠素a分布特征及影響因素

朱凌宇1，韓榮榮2，劉志遠(yuǎn)1

（1.秦皇島市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站，河北秦皇島066002；2.秦皇島市環(huán)保技術(shù)咨詢(xún)服務(wù)中心，河北秦皇島066002）

2015年及2016年的6月—8月，在北戴河近岸海域設(shè)立4個(gè)站點(diǎn)，進(jìn)行海水葉綠素a及理化指標(biāo)分析。監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，鴿子窩海域葉綠素a含量最高，平均值為8.93 μg/L，老虎石海域含量最低，平均值為6.61 μg/L；最大值發(fā)生在鴿子窩海域，為19.4 μg/L，最小值發(fā)生在金沙灘海域，為2.01 μg/L?？傮w上，北戴河近岸海域水質(zhì)達(dá)到國(guó)家二類(lèi)海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。與葉綠素a相關(guān)性顯著的影響因素有無(wú)機(jī)氮、PO4-P、CODMn和pH值。

北戴河；葉綠素a；分布特征；相關(guān)性；影響因素

秦皇島市北戴河區(qū)位于渤海北部，風(fēng)景優(yōu)美，是馳名國(guó)內(nèi)外的海濱旅游勝地。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，秦皇島市北戴河區(qū)面臨的環(huán)境壓力越來(lái)越大。自2009年以來(lái)，北戴河海域藻類(lèi)在夏季大量繁殖，時(shí)常有赤潮等暴發(fā)，海水變色，養(yǎng)殖魚(yú)類(lèi)和貝類(lèi)大量死亡，給當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境和濱海旅游業(yè)帶來(lái)不利影響[1-2]。

葉綠素a能夠反映海洋中的初級(jí)生產(chǎn)者——浮游植物的現(xiàn)存生物量[3]，是表征海洋生態(tài)系統(tǒng)功能的重要指標(biāo)之一，對(duì)藻類(lèi)大規(guī)模暴發(fā)有一定的指示作用。邵和賓[4]在長(zhǎng)江口海域進(jìn)行海洋綜合調(diào)查，利用多參數(shù)CTD現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查數(shù)據(jù)、懸浮體濃度測(cè)定數(shù)據(jù)，系統(tǒng)研究了該區(qū)懸浮體和葉綠素的空間分布及影響因素。胡毅[5]對(duì)臺(tái)灣淺灘鄰近海域的水體濁度、熒光葉綠素a進(jìn)行監(jiān)測(cè)，闡述了分布變化特征。商少凌[6]結(jié)合臺(tái)灣海峽的SeaWiFS水色數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)Chla數(shù)據(jù)，初步對(duì)照分析了遙測(cè)與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。夏季是浮游植物生長(zhǎng)繁殖的最佳時(shí)期，葉綠素a含量也隨之發(fā)生較大變化。本研究對(duì)北戴河夏季近岸海域水體中的葉綠素a進(jìn)行監(jiān)測(cè)，探討其分布特征及影響因素，以期為相關(guān)海域的生態(tài)環(huán)境保護(hù)和生態(tài)災(zāi)害防治管理提供參考依據(jù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 采樣時(shí)間和采樣點(diǎn)位

2015年及2016年的6月4日—8月31日，在北戴河近岸海域設(shè)立4個(gè)站點(diǎn)（39.81°～39.84°N，119.47°～119.54°E）每天進(jìn)行調(diào)查。4個(gè)站點(diǎn)位置如圖1所示。

圖1 調(diào)查站位

1.2 采樣與監(jiān)測(cè)方法

按照《近岸海域環(huán)境監(jiān)測(cè)規(guī)范》[7]，利用ETM-2020采水器在各站點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)采樣，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有葉綠素a、無(wú)機(jī)氮（NH4-N、NO3-N、NO2-N）、PO4-P、DO、CODMn、溫度。其中葉綠素a和營(yíng)養(yǎng)鹽的海水樣品采集后立即用0.45 μm醋酸纖維濾膜過(guò)濾，將濾膜和過(guò)濾完畢的海水分別保存好，運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室分析。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目方法參照《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范》[8-9]。葉綠素a采用熒光分光光度法，NH4-N采用次溴酸鹽氧化法，NO3-N和NO2-N采用連續(xù)流動(dòng)注射比色法，PO4-P采用磷鉬藍(lán)分光光度法，DO采用碘量滴定法，CODMn采用堿性高錳酸鉀法。

2 結(jié)果與討論

2.1 葉綠素a分布特征

監(jiān)測(cè)結(jié)果如表1所示，各站位葉綠素a含量平均值為6.61～8.93 μg/L，變化范圍為2.01～19.4 μg/L。標(biāo)準(zhǔn)差均較高，分別為7.85 μg/L、5.33 μg/L、6.86 μg/L、8.16 μg/L，表明葉綠素a含量差異較大。

表1 各站位葉綠素a含量μg/L

結(jié)合各站位地理位置，可以看出，北戴河葉綠素a含量呈現(xiàn)出“南北高、中間低”的特征。在南部的西沙灘海域，平均值為7.92 μg/L。北部的鴿子窩海域，平均值為8.93 μg/L，均高于老虎石（6.61 μg/L）和金山嘴（7.03 μg/L），呈現(xiàn)出明顯的地域性。

北戴河位于秦皇島主城區(qū)西南角，北部海域受主城區(qū)人類(lèi)活動(dòng)影響，又有新河流入，附近的鴿子窩海域，其葉綠素a含量范圍為2.18～19.4 μg/L，是調(diào)查站位中變化最大的。一方面，陸地土壤中的營(yíng)養(yǎng)鹽可以通過(guò)地表水流入大海，為附近海域的浮游植物提供豐富的養(yǎng)料，從而促進(jìn)浮游植物生長(zhǎng)，葉綠素a含量增加；另一方面，鴿子窩附近有峽灣地形，水體交換能力相對(duì)較弱，有利于浮游植物大量聚集。2016年7月29日—8月12日年鴿子窩附近海域發(fā)生綠潮，本次調(diào)查出現(xiàn)的葉綠素含量a最高值19.4 μg/L，出現(xiàn)在8月5日，此后，由于人工干預(yù)捕撈藻類(lèi)，浮游植物大量減少，葉綠素a含量最終下降。

西沙灘海域位于北戴河南部，海岸線相對(duì)平直，不受岬灣地形限制，附近有戴河流入，同樣受地表徑流影響，水體中營(yíng)養(yǎng)鹽含量較高，葉綠素a含量變化較大，本次調(diào)查的最低含量出現(xiàn)在該海域，為2.01 μg/L。

老虎石和金山嘴海域距離戴河、新河較遠(yuǎn)，地表徑流影響相對(duì)較小，海面平闊，水動(dòng)力較強(qiáng)，水體交換頻繁，浮游植物能夠充分隨著海流移動(dòng)，導(dǎo)致海域內(nèi)浮游植物細(xì)胞豐度較小，葉綠素a含量偏低。在本次調(diào)查中，老虎石海域葉綠素a含量平均值最低，為6.61 μg/L。

2.2 影響因素

調(diào)查海域中水溫為21.4～27.9℃，均值為24.6℃；pH值為7.7～8.4，均值為8.0；溶解氧為5.14～10.3 mg/L，均值為6.79 mg/L；CODMn為0.39～2.56 mg/L，均值為1.53 mg/L。無(wú)機(jī)氮為0.077～0.500 mg/L，均值為0.182 mg/L；PO4-P為0.010～0.045 mg/L，均值為0.018 mg/L。將葉綠素a與各理化因素進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果如表2所示。分析結(jié)果表明，調(diào)查海域中，與葉綠素a相關(guān)性較好的因素有無(wú)機(jī)氮、CODMn、PO4-P和pH值。其中西沙灘海域主要影響因素為pH值和PO4-P，老虎石海域、金山嘴海域主要影響因素為無(wú)機(jī)氮、PO4-P和pH值，鴿子窩海域主要影響因素為無(wú)機(jī)氮和CODMn。

表2 葉綠素a與各因素pearson相關(guān)性系數(shù)

2.2.1 營(yíng)養(yǎng)鹽（無(wú)機(jī)氮、PO4-P）的影響

營(yíng)養(yǎng)鹽能夠?yàn)榇笮驮孱?lèi)和單細(xì)胞浮游植物的新陳代謝提供必需的N、P等，有利于藻類(lèi)生長(zhǎng)繁殖。本次調(diào)查中，營(yíng)養(yǎng)鹽與葉綠素a之間的相關(guān)性影響最為顯著，相關(guān)性系數(shù)從-0.486～0.427。在各站位海域，影響又不盡相同。在西沙灘海域，葉綠素a與PO4-P呈正相關(guān)趨勢(shì)，而與無(wú)機(jī)氮關(guān)系不大。老虎石海域和金山嘴海域葉綠素a與PO4-P、無(wú)機(jī)氮均成顯著正相關(guān)。鴿子窩海域，葉綠素a只與無(wú)機(jī)氮相關(guān)性顯著。在2015年8月13日—28日，2016年7月29日—8月12日均發(fā)生了綠潮現(xiàn)象，大型藻類(lèi)和浮游植物過(guò)度生長(zhǎng)，營(yíng)養(yǎng)鹽被大量消耗，水體中N、P含量下降，因此呈現(xiàn)出負(fù)相關(guān)趨勢(shì)。

2.2.2 CODMn的影響

CODMn能夠反映水體中有機(jī)物的污染程度。當(dāng)浮游植物大量繁殖時(shí)，消耗O2產(chǎn)生大量有機(jī)物，可導(dǎo)致高錳酸鹽指數(shù)含量升高。同樣，水體中的有機(jī)物也會(huì)影響浮游植物的生長(zhǎng)繁殖。本次調(diào)查中，只有鴿子窩海域與CODMn顯著相關(guān)。鴿子窩海域靠近主城區(qū)，主城區(qū)的有機(jī)物會(huì)排放到附近區(qū)域，而西沙灘、老虎石和金山嘴海域主要以海水浴場(chǎng)為主，附近有機(jī)物排放量較少，水體污染程度低，因此與CODMn之間的相互影響不大。

2.2.3 pH值的影響

海水中，pH值主要受CO2的影響，大型藻類(lèi)和單細(xì)胞浮游植物進(jìn)行光合作用消耗大量CO2時(shí)，可導(dǎo)致HCO3-解離平衡傾向于產(chǎn)生CO2，從而造成H+減少，pH值升高。在西沙灘、老虎石和金山嘴海域，葉綠素a與pH值呈現(xiàn)較高的相關(guān)性，其中在老虎石海域相關(guān)性最為顯著，說(shuō)明在這些海域夏季浮游植物活動(dòng)對(duì)pH值變化起著主導(dǎo)作用。而鴿子窩海域的葉綠素a與pH值相關(guān)性系數(shù)僅為0.130，是所有相關(guān)性系數(shù)中最低的?？梢?jiàn)由于其特殊的地理位置，影響pH值的因素更多，更復(fù)雜，所以相關(guān)性小一些。

3 結(jié)論

北戴河夏季葉綠素a的分布受近岸水域和陸源環(huán)境影響較大。在地表徑流和潮汐的共同作用下，河口附近海域水體混合充分，營(yíng)養(yǎng)鹽含量豐富，有利于海洋大型藻類(lèi)和單細(xì)胞浮游植物的繁殖，使得葉綠素a含量相對(duì)較高。在雨季，則更應(yīng)當(dāng)注意，因?yàn)榻涤昴軌蚴龟懹颦h(huán)境中的營(yíng)養(yǎng)鹽匯入海域的機(jī)會(huì)大大增加，短時(shí)間含量暴漲，更易導(dǎo)致綠潮等現(xiàn)象發(fā)生。峽灣內(nèi)水體與外界交換相對(duì)較少，有利于大型藻類(lèi)和浮游植物聚集，從而進(jìn)一步提高葉綠素a含量，易導(dǎo)致赤潮、綠潮等藻類(lèi)暴發(fā)。

葉綠素a含量的影響因素，有一定的地域性。本次調(diào)查發(fā)現(xiàn)，與其他三個(gè)海域相比，鴿子窩海域葉綠素a和無(wú)機(jī)氮呈負(fù)相關(guān)趨勢(shì)。由此可見(jiàn)，它們之間存在著一定的閾值，當(dāng)達(dá)到或超過(guò)閾值時(shí)，相關(guān)趨勢(shì)就會(huì)發(fā)生改變。因此，建立適合當(dāng)?shù)氐拈撝禈?biāo)準(zhǔn)，是下一步的研究方向。

[1]張萬(wàn)磊，張永豐，等.北戴河赤潮監(jiān)控區(qū)環(huán)境質(zhì)量狀況分析[J].河北漁業(yè)，2012（7）：13-16.

[2]張建樂(lè)，陳海.北戴河養(yǎng)殖海域浮游植物的種類(lèi)組成和時(shí)空分布特征[J].海洋通報(bào)，2010，9（4）：407-411.

[3]劉子琳，寧修仁，蔡昱明，等.浙江海島鄰近海域葉綠素a和初級(jí)生產(chǎn)力的分布[J].東海海洋，1997，15（3）：22-28.

[4]邵和賓，范德江，張晶，等.三峽大壩啟用后長(zhǎng)江口及鄰近海域秋季懸浮體、葉綠素分布特征及影響因素[J].中國(guó)海洋大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2012，42（5）：94-104.

[5]胡毅，陳堅(jiān)，黃財(cái)賓.秋初臺(tái)灣淺灘水體濁度和熒光葉綠素分布特征研究[J].中國(guó)海洋大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2009，39（3）：490-494.

[6]商少凌，洪華生，張彩云，等.1998年冬季臺(tái)灣海峽遙測(cè)葉綠素分布特征[J].海洋通報(bào)，2001，20（2）：25-29.

[7]中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，浙江省舟山海洋生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)站.HJ442-2008近岸海域環(huán)境監(jiān)測(cè)規(guī)范[S].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2009.

[8]國(guó)家海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中心.GB/T17378.4—2007海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范第四部分：海水分析[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

[9]國(guó)家海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中心.GB/T17378.7—2007海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范第七部分：近海污染生態(tài)調(diào)查和生物監(jiān)測(cè)[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

（編輯：程?。?/p>

Distribution Characteristics and Influencing Factors of Chlorophyll a in Coastal Waters of Beidaihe

Zhu Lingyu1，Han Rongrong2，Liu Zhiyuan1
（1.Qinhuangdao Environmental Protection and Monitoring Station,Qinhuangdao Hebei 066002,China; 2.Qinhuangdao Environmental Technology Advisory and Services Center,Qinhuangdao Hebei 066002, China）

From June to August of 2015 and 2016,four sites were set up in the coastal waters of Beidaihe,for analyzing chlorophyll a,its physical and chemical factors.The results showed that the highest content of chlorophyll a was 8.93 μg/L,which was in Geziwo waters,and the lowest average was 6.61 μg/L in Laohushi waters.The maximum occurred in waters of Geziwo,with 19.4 μg/L,and the minimum occurred in Jinshatan waters,with 2.01 μg/L.Generally speaking,the water quality in the coastal waters of Beidaihe reached the national second-class sea water quality standards.The significant influencing factors related to chlorophyll a were inorganic nitrogen,PO4-P, CODMnand pH.

Beidaihe,chlorophyll a,distribution characteristics,correlation,influencing factors

X55

A

1008-813X（2017）03-0060-04

10.13358 /j.issn.1008-813x.2017.03.16

2017-05-17

朱凌宇（1985-），男，河北唐山人，畢業(yè)于河北大學(xué)水生生物學(xué)專(zhuān)業(yè)，碩士，助理工程師，主要從事實(shí)驗(yàn)室化學(xué)及儀器分析工作。