唐山京唐港電廠溫排水對(duì)浮游植物群落的影響

摘要 根據(jù)前期模擬唐山京唐港電廠溫排水影響范圍，布設(shè)5個(gè)站位，分別于2020年5月、8月、11月進(jìn)行調(diào)查取樣工作。通過(guò)調(diào)查取樣得出的水溫、鹽度、電導(dǎo)率、葉綠素a等水文分布特征和硝酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽、銨鹽、亞硝酸鹽等營(yíng)養(yǎng)鹽分布特征，結(jié)合影響范圍內(nèi)浮游植物物種組成和多樣性指數(shù)的季節(jié)變化，采用冗余分析方法，研究電廠溫排水對(duì)浮游植物群落的影響。結(jié)果表明，5月份JTG-1受到硅酸鹽影響較大，其余站位受到硝酸鹽或鹽度影響;8月份各站位受溫度影響較為明顯;11月份則與鹽度呈負(fù)相關(guān)。在優(yōu)勢(shì)種中，大洋角管藻受鹽度影響較大，曲舟藻和新月菱形藻受硅酸鹽和銨鹽影響較大，微小原甲藻受硝酸鹽影響較大。

關(guān)鍵詞 溫排水;浮游植物群落;營(yíng)養(yǎng)鹽;多樣性指數(shù);優(yōu)勢(shì)種;環(huán)境因子

中圖分類(lèi)號(hào) X 171? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2022）03-0069-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.03.018

Influence of Tangshan Jingtanggang Power Plant′s Thermal Drainage on Marine Phytoplankton Community

MA Wang

（Hebei Province Hydrogelogy Survey Institute， Shijiazhuang， Hebei 050021）

Abstract According to the preliminary simulation of the thermal drainage impact of Tangshan Jingtanggang Power Plant， five stations were set up to conduct survey and sampling work in May， August and November 2020，respectively. The hydrological distribution characteristics of water temperature， salinity， conductivity， chlorophyll a， etc. and the distribution characteristics of nutrients such as nitrate， phosphate， silicate， ammonium and nitrite were obtained through investigation and sampling， combining with the seasonal changes of phytoplankton species composition and diversity index in the affected area， the redundant analysis method was used to study the influence of thermal drainage of power plant on phytoplankton community.The results showed that in May， JTG-1 was greatly affected by silicate， and other stations were affected by nitrate or salinity;in August， the stations were obviously affected by temperature;in November， there was a negative correlation with salinity. Among the dominant species， Cerataulina pelagica was more affected by salinity， Pleurosigma spp. and Nitzschia closterium were more affected by silicate and ammonium， and Prorocentrum minimum was more affected by nitrate.

Key words Thermal discharge;Phytoplankton community;Nutrients;Diversity index;Dominant species;Environmental factors

基金項(xiàng)目 河北省自然資源廳科技項(xiàng)目（454-0503-JBN-XCLS）。

作者簡(jiǎn)介 馬旺（1986—），男，河北石家莊人，工程師，碩士，從事海洋環(huán)境與海洋地質(zhì)學(xué)研究。

收稿日期 2021-05-19

浮游植物是海洋生態(tài)系統(tǒng)中重要的初級(jí)生產(chǎn)者，在海洋生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)和食物鏈傳遞中起著至關(guān)重要的作用[1-2]。沿海電廠溫排水的排放會(huì)抑制部分狹溫性浮游植物的生長(zhǎng)甚至導(dǎo)致其死亡，具有廣溫性適應(yīng)性的藻類(lèi)快速生長(zhǎng)，其競(jìng)爭(zhēng)者的死亡將使得藻華生物獲得更多的資源和生長(zhǎng)空間，致使植物群落生物多樣性降低，對(duì)群落的穩(wěn)定性產(chǎn)生較大影響[3-4]。

大唐國(guó)際王灘發(fā)電有限公司位于唐山市京唐港，地理坐標(biāo)位于118°58′27.95″E、39°11′59.04″N，于2005年12月建成，根據(jù)收集資料顯示，2020年夏季排水溫度33～34 ℃，排水量約330萬(wàn)m3/d，溫排水經(jīng)過(guò)排水渠到入?？诘暮Ｋ鄬?duì)于海水本身溫度升高大約2.0 ℃;冬季排水溫度10～12 ℃，排水量90萬(wàn)～130萬(wàn)m3/d，溫排水經(jīng)排水渠到入?？诘暮Ｋ鄬?duì)于海水本身溫度升高大約2.8 ℃。溫排水的排放對(duì)海域水文特征和營(yíng)養(yǎng)鹽時(shí)空分布特征產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響植物群落結(jié)構(gòu)的組成和穩(wěn)定性，筆者通過(guò)使用冗余分析的方法探討電廠溫排水對(duì)浮游植物群落的影響，為相關(guān)部門(mén)的管理提供一定的數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 站位布設(shè)及采樣時(shí)間

根據(jù)前期模擬唐山京唐港電廠溫排水影響范圍[5-6]，分別于2020年5月（春季）、8月（夏季）、11月（秋季）在退潮時(shí)進(jìn)行調(diào)查取樣工作，布設(shè)5個(gè)站位，分別為JTG-1～JTG-5（圖1）。

1.2 樣品采集和處理 此次調(diào)查中海水溫度、鹽度、電導(dǎo)率按照海洋調(diào)查規(guī)范海洋水文觀測(cè)（GB/T 12763.2—2007）;葉綠素a、浮游植物采樣、固定和計(jì)數(shù)等按照海洋調(diào)查規(guī)范海洋生物調(diào)查（GB 12763.6—91）進(jìn)行。

海水溫度、鹽度、電導(dǎo)率采用TDS進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試;葉綠素a樣品采用定深取樣器進(jìn)行采集表層海水2 L，現(xiàn)場(chǎng)過(guò)濾通過(guò)0.65 μm GF/F濾膜放到棕色塑料瓶中，濾膜由90%丙酮浸泡，低溫萃取24 h后，采用熒光法測(cè)定;浮游植物樣品采用定深取樣器進(jìn)行采集表層海水1 L，現(xiàn)場(chǎng)加入濃度4%酸性魯格試劑固定，利用Utermhl計(jì)數(shù)框定量分析浮游植物種類(lèi)和細(xì)胞計(jì)數(shù)。

1.3 指標(biāo)的測(cè)定與計(jì)算 浮游植物的優(yōu)勢(shì)種根據(jù)各個(gè)種的優(yōu)勢(shì)度（Y）來(lái)確定，其計(jì)算公式如下：

Y=Ni/N×fi（1）

式中，Ni為i種類(lèi)的個(gè)體數(shù);N為所有種類(lèi)總的個(gè)體數(shù);fi為i種類(lèi)個(gè)體出現(xiàn)的頻率。Y>0.02的種類(lèi)為優(yōu)勢(shì)種[7-8]。

Shannon-Weaver多樣性指數(shù)（H′）計(jì)算公式如下：

H′=-（Ni/N）ln（Ni/N）（2）

Margalef豐富度指數(shù)（D）計(jì)算公式如下：

D=（S-1）/lnN（3）

Pielou均勻度指數(shù)（J）計(jì)算公式如下：

J=H′/lnS（4）

式中，Ni為i種類(lèi)的個(gè)體數(shù);N為所有種類(lèi)總的個(gè)體數(shù);S是群落中的物種數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用SPSS軟件對(duì)測(cè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和繪圖，采用Canoco 5.0軟件對(duì)浮游植物與環(huán)境因子之間的關(guān)系進(jìn)行冗余分析[9-11]?；诔厔?shì)對(duì)應(yīng)分析（detrended correspondence analysis DCA）對(duì)浮游植物豐度數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，DCA結(jié)果中Lengths of gradient的第一軸值為2.340，符合RDA分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 水文時(shí)空分布特征

2.1.1 水溫。從表1可以看出，5月份除JTG-5（23.3 ℃）外，其余站位水溫均低于20.0 ℃，在15.1～17.9 ℃。8月份各站位水溫整體偏高，在22.1～28.1 ℃，最高值在JTG-5站位，最低值在JTG-3站位。11月份各站位水溫有所降低，其中JTG-5站位水溫最高，為22.1 ℃，JTG-3站位水溫最低，為16.4 ℃。

2.1.2 鹽度。從表1可以看出，11月份鹽度相對(duì)較高，其中最高值為32.09‰，出現(xiàn)在JTG-2站位;最低值為31.52‰，出現(xiàn)在JTG-1站位。8月份各站位鹽度差異較小，在31.37‰～31.65‰，最小值出現(xiàn)在JTG-4站位，最高值出現(xiàn)在JTG-1站位。5月份鹽度相對(duì)較低，為30.45‰～31.16‰，最高值出現(xiàn)在JTG-3站位，最低值出現(xiàn)在JTG-4站位。

2.1.3 電導(dǎo)率。從表1可以看出，8月份各站位電導(dǎo)率相對(duì)較高，其中最大值出現(xiàn)在JTG-5站位，為57.01 S/m，最低值為48.52 S/m，出現(xiàn)在JTG-3站位。5月份除JTG-5（45.49 S/m）站位偏高外，其他各站位電導(dǎo)率差異較小，均小于40.00 S/m，處于37.21～39.67 S/m。11月份除JTG-3站位（39.77 S/m）小于40.00 S/m外，其余各站位電導(dǎo)率均高于40.00 S/m，在40.10～45.85 S/m。

2.1.4 葉綠素a。從表1可以看出，8月份和11月份各站位葉綠素a濃度相對(duì)較低，均小于2.00 μg/L，處于0.21～1.93 μg/L。5月份各站位葉綠素a濃度相對(duì)較高，最高值為4.75 μg/L，出現(xiàn)在JTG-1站位。

2.2 營(yíng)養(yǎng)鹽時(shí)空分布特征

2.2.1 硝酸鹽。從表2可以看出，5月份各站位硝酸鹽濃度較高，處于0.069～0.135 mg/L，最高值出現(xiàn)在JTG-1站位，最低值出現(xiàn)在JTG-2站位。8月份和11月份硝酸鹽濃度較低，8月份除JTG-1（0.053 mg/L）站位外，其他站位均未檢出;11月份除JTG-4（0.051 mg/L）站位外，其他站位均未檢出。

2.2.2 亞硝酸鹽。從表2可以看出，11月份JTG-4站位和JTG-5站位亞硝酸鹽濃度較高，分別為0.053和0.033 mg/L，其余各站位濃度較低。8月份各站位亞硝酸鹽濃度差異較小，為0.011～0.020 mg/L。5月份整體含量較低，均不高于0.010 mg/L。

2.2.3 磷酸鹽。從表2可以看出，除11月份JTG-4（0.034 mg/L）站位磷酸鹽濃度較高外，其余各站位磷酸鹽濃度均較低，在0.010～0.016? mg/L。其中，8月份5個(gè)站位均未檢出，5月份2個(gè)站位（JTG-2和JTG-4）未檢出，11月份3個(gè)站位（JTG-1、JTG-2和JTG-3）未檢出。

2.2.4 硅酸鹽。從表2可以看出，5月份各站位硅酸鹽濃度較高，8月份較低。其中，5月份最高值出現(xiàn)在JTG-1站位，為1.850 mg/L;8月份最高值為0.939 mg/L，出現(xiàn)在JTG-4站位;11月份最高值為1.174 mg/L，出現(xiàn)在JTG-4站位。

2.2.5 銨鹽。從表2可以看出，5月份除JTG-2和JTG-4站位未檢出外，其他3個(gè)站位濃度含量變化不大，在0.064～0.066? mg/L;8月份除JTG-1（0.053 mg/L）外，其他4個(gè)站位未檢出;11月份除JTG-4（0.098 mg/L）外，其他4個(gè)站位未檢出。

2.3 浮游植物種類(lèi)組成

唐山京唐港電廠溫排水影響區(qū)域5個(gè)采樣站位共鑒定出47種浮游植物，隸屬硅藻門(mén)和甲藻門(mén)（表3和圖2），硅藻門(mén)34種、甲藻門(mén)13種。其中，8月份，鑒定出浮游植物種類(lèi)最多，為33種，硅藻門(mén)24種、甲藻門(mén)9種;11月份鑒定出浮游植物24種，硅藻門(mén)19種、甲藻門(mén)5種;5月份鑒定出浮游植物種類(lèi)數(shù)最少，為13種，硅藻門(mén)12種、甲藻門(mén)1種。

唐山京唐港電廠溫排水海域浮游植物以硅藻為主，在所有浮游植物物種中占比超過(guò)86%（圖3）。相對(duì)而言，5月份 JTG-5站位出現(xiàn)了較多的甲藻，占比14%;8月份甲藻略有增加，JTG-2站位和JTG-5站位的甲藻分別占比13%和11%;11月份硅藻占比維持較高水平，JTG-1站位和JTG-2站位均出現(xiàn)7%的甲藻。

2.4 群落多樣性指數(shù)季節(jié)變化

2.4.1 Shannon-Wiener指數(shù)。從圖4可以看出，唐山京唐港電廠溫排水海域Shannon-Wiener指數(shù)季節(jié)差異較小，最大值出現(xiàn)在8月份的JTG-5站位。5月份總體指數(shù)較低，位于1.0～1.5;8月份最低值出現(xiàn)在JTG-3站位，約為1.5;11月份指數(shù)波動(dòng)較小，最大值出現(xiàn)在JTG-4站位。

2.4.2 Margalef豐富度指數(shù)。從圖5可以看出，唐山京唐港電廠溫排水海域浮游植物Margalef豐富度指數(shù)的季節(jié)差異較為明顯。8月份Margalef豐富度指數(shù)均高于5月份和11月份，其中最高值出現(xiàn)在JTG-2站位，最低值出現(xiàn)在JTG-3站位。5月份和11月份波動(dòng)較小，除了JTG-2站位和JTG-3站位，11月份Margalef豐富度指數(shù)均超過(guò)5月份。

2.4.3 Pielou均勻度指數(shù)。從圖6可以看出，唐山京唐港電廠溫排水海域浮游植物Pielou均勻度指數(shù)11月份各站位（除JTG-5）均高于5月份和8月份，其中最高值出現(xiàn)在JTG-3站位。除JTG-3站位，5月份Pielou均勻度指數(shù)均低于8月份和11月份。JTG-5站位Pielou均勻度指數(shù)各季節(jié)較為相似，均在0.8左右。

2.5 浮游植物群落與環(huán)境因子冗余分析 從唐山京唐港電

廠溫排水海域環(huán)境因子與浮游植物群落的冗余分析（圖7）

2.6 環(huán)境因子與浮游植物優(yōu)勢(shì)種的關(guān)系

從唐山京唐港電廠溫排水海域環(huán)境因子與浮游植物優(yōu)勢(shì)種的冗余分析（圖8）可以看出，優(yōu)勢(shì)種中受溫度影響較大的有7種藻，包括5種硅藻和2種甲藻。2種甲藻是鏈狀裸甲藻（Gymnodinium catenatum）和具毒岡比甲藻（Gambierdiscus toxicus）。此外，大洋角管藻（Cerataulina pelagica）受鹽度影響較大，曲舟藻（Pleurosigma spp.）和新月菱形藻（Nitzschia closterium）受硅酸鹽和銨鹽影響較大，微小原甲藻（Prorocentrum minimum）受硝酸鹽影響較大。

3 結(jié)論與討論

通過(guò)此次調(diào)查，得出唐山京唐港電廠溫排水影響區(qū)域內(nèi)

水文和營(yíng)養(yǎng)鹽的時(shí)空分布特征以及浮游植物群落物種組成和群落結(jié)構(gòu)在不同季節(jié)的分布特征。通過(guò)冗余分析，得出5

月份JTG-1受硅酸鹽影響較大，其余站位受硝酸鹽或鹽度影

響;8月份各站位受溫度影響較為明顯，11月份則與鹽度呈負(fù)相關(guān)。在優(yōu)勢(shì)種中，大洋角管藻受鹽度影響較大，曲舟藻和新月菱形藻受硅酸鹽和銨鹽影響較大，微小原甲藻受硝酸鹽影響較大。

此次調(diào)查研究也存在一定的局限性，主要表現(xiàn)在3次調(diào)查取樣浮游植物群落物種組成存在較大差異， 8月份浮游植物種類(lèi)最多，硅藻門(mén)24種、甲藻門(mén)9種;其次為11月份，硅藻門(mén)19種、甲藻門(mén)5種;5月份浮游植物種類(lèi)最少，硅藻門(mén)12種、甲藻門(mén)1種。在今后的工作中，應(yīng)加大取樣頻率和取樣站位，建立長(zhǎng)期持續(xù)的監(jiān)測(cè)工作，為海洋行政主管部門(mén)開(kāi)展海洋生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

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