三娘灣海域葉綠素-a的時(shí)空分布及相關(guān)性分析

陸祿黃祥娟翁培耀

(1.欽州市海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)中心，廣西 欽州 535000；2.欽州市林業(yè)局，廣西 欽州 535000)

1 概述

三娘灣位于廣西欽州灣東岸口，大風(fēng)江以西海域，東鄰北海市，西與防城港市隔海相望，南臨北部灣海域[1]，地處北部灣廣西經(jīng)濟(jì)區(qū)的腹心地帶，交通方便，有著豐富的生物資源，是中華白海豚極佳的攝食場(chǎng)所及主要活動(dòng)區(qū)域[2]。三娘灣作為中國(guó)白海豚已知的5大分布區(qū)之一[3,4]，相較其他4個(gè)分布區(qū)，目前的開發(fā)程度是最小的，面對(duì)的人為活動(dòng)壓力也較低。但由于近年來中華白海豚活動(dòng)海域內(nèi)人們的生產(chǎn)生活活動(dòng)加劇、河流污染物輸入的增加以及活動(dòng)外圍工業(yè)的發(fā)展，導(dǎo)致三娘海中華白海豚棲息生存環(huán)境面臨極大的潛在威脅[5]。

浮游植物是衡量水質(zhì)的指示一種生物，一片海域水質(zhì)狀況如何，與浮游植物的群落組成有著密不可分的關(guān)系。浮游植物的減少或者過度繁殖，都會(huì)預(yù)示那片海域趨向惡化。近10a，三娘灣海域棕囊藻(Phaeocystis)、夜光藻(Noctiluca scintillans)、中肋骨條藻(Skeletonema costatum)等藻類異常增殖現(xiàn)象[6]時(shí)有發(fā)生，如何平衡三娘灣日后的發(fā)展與白海豚生境保護(hù)，已成為三娘灣海域亟需解決的問題。

葉綠素是海洋中的主要初級(jí)生產(chǎn)者——浮游植物現(xiàn)存量的一個(gè)良好指標(biāo)[7]。真光層的浮游植物依靠自身所含的葉綠素，利用光合作用將海水中的無機(jī)物轉(zhuǎn)化成有機(jī)物生存。一片海域浮游植物的群落組成及密度主要受到光照、溫度和限制性營(yíng)養(yǎng)鹽(碳、氮、磷等)等作用的影響而呈現(xiàn)一定規(guī)律的變動(dòng)[8]。本文通過分析三娘灣海域葉綠素等變化規(guī)律，以期了解三娘灣白海豚的生存環(huán)境狀況，并為藻類異常預(yù)警提供參考依據(jù)。

2 材料與方法

2.1 調(diào)查區(qū)域和站位設(shè)置

廣西欽州三娘灣(N21.618，E108.767)位于欽州灣東岸口，大風(fēng)江以西海域，東鄰北海市，西與防城市隔海相望，南臨北部灣海域，擁有“中華白海豚之鄉(xiāng)”美稱。本文以三娘灣中華白海豚活動(dòng)區(qū)為核心調(diào)查區(qū)域(站位1～10)進(jìn)行設(shè)點(diǎn)綜合研究，監(jiān)測(cè)站位如圖1所示。

圖1 監(jiān)測(cè)站位圖

2.2 調(diào)查項(xiàng)目及分析方法

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查樣品取海水表層水樣，調(diào)查方法、樣品采集參照《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范第3部分：樣品采集、貯存及運(yùn)輸》(GB/T 17378.3-2007)，樣品分析方法參照《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范第4部分：海水分析》(GB/T 17378.4-2007)、《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范第7部分：近海污染生態(tài)調(diào)查和生物監(jiān)測(cè)》(GB/T 17378.7-2007)開展。數(shù)據(jù)處理參考《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范第2部分：數(shù)據(jù)處理與分析質(zhì)量控制》(GB 17378.2-2007)規(guī)定開展。項(xiàng)目檢出率占樣品頻數(shù)的1/2以上(包括1/2)或不足1/2時(shí)，未檢出部分分別取檢出限的1/2和1/4量參加統(tǒng)計(jì)運(yùn)算。

3 結(jié)果與分析

3.1 溫度變化

浮游植物的群落組成及密度會(huì)受到光照、溫度和限制性營(yíng)養(yǎng)鹽(碳、氮、磷等)等作用的影響。2016年度調(diào)查海域水溫在14.4～31.3℃，5—10月海溫較高，基本穩(wěn)定在30℃左右，1月和2月海溫較低，其余月份基本維持在20℃左右。各調(diào)查站點(diǎn)在當(dāng)次調(diào)查時(shí)海水溫度相差不超過2℃。因此，可以推斷當(dāng)次調(diào)查各站點(diǎn)間水溫差異對(duì)浮游植物增殖影響較小。

3.2 化學(xué)監(jiān)測(cè)要素變化

利用Origin 8.0分析2016年COD、DIN、DIP數(shù)據(jù)，結(jié)果顯示，調(diào)查站位中水體COD含量在0.621～5.07mg·L-1，均值為1.40mg·L-1；無機(jī)氮含量在0.006～0.835mg·L-1，均值為0.224mg·L-1；無機(jī)磷濃度較低，檢測(cè)值90%以上在0.010mg·L-1以下，其中接近40%的檢測(cè)為小于或者等于檢出限(0.001mg·L-1)。如圖2所示，高水平COD基本集中在下半年，而DIN則剛好相反，近岸點(diǎn)測(cè)值普遍比離岸點(diǎn)大，且都各有其較為相似的變化趨勢(shì)。近岸點(diǎn)變化趨勢(shì)相近可能受臨近入海河流影響較大，從而呈現(xiàn)出較為相似的變化規(guī)律，而離岸點(diǎn)變化趨勢(shì)相近則受潮汐影響可能更大。值得關(guān)注的是10月，三娘灣海域普遍出現(xiàn)COD、DIN、DIP一個(gè)小高峰，除陸源輸入外，該海域白海豚旅游觀光活動(dòng)也是導(dǎo)致其高水平的一大原因。

圖2 2016年測(cè)站1～10各監(jiān)測(cè)要素變化圖

利用富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)指數(shù)[7](E)對(duì)調(diào)查海域進(jìn)行評(píng)價(jià)(E=(COD×DIN×DIP×106)/4500)，各監(jiān)測(cè)站位E值在0.001～6.77，均值為0.538。如圖2所示，大部份監(jiān)測(cè)站位在3—4月、8—10月E值會(huì)出現(xiàn)一個(gè)小高峰。根據(jù)水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化水平評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各測(cè)站E值進(jìn)行分析，貧營(yíng)養(yǎng)占78.8%，中營(yíng)養(yǎng)占7.5%，富營(yíng)養(yǎng)占8.8%，高富營(yíng)養(yǎng)占比最少。富營(yíng)養(yǎng)及高富營(yíng)養(yǎng)基本出現(xiàn)在3月、4月和10月，近岸點(diǎn)除1號(hào)點(diǎn)外，這幾個(gè)月份富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)明顯，離岸點(diǎn)6號(hào)站、8號(hào)站也出現(xiàn)明顯富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)。其中也可發(fā)現(xiàn)，三娘灣海域COD對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水平貢獻(xiàn)值[9]較DIN、DIP都高，基本達(dá)到1/2以上。

3.3 葉綠素-a變化趨勢(shì)及線性分析

2016年各測(cè)站葉綠素-a含量在0.7～57.6μg·L-1，均值為7.5μg·L-1。近岸點(diǎn)普遍大于離岸點(diǎn)，同時(shí)，靠近河口點(diǎn)也普遍大于非河口點(diǎn)。利用Origin8.0對(duì)葉綠素-a與COD、NH4-N、NO2-N、NO3-N、DIP、E值等進(jìn)行線性分析(N=80)，葉綠素-a與NH4-N、NO2-N、NO3-N、E值相關(guān)系數(shù)R2值均為負(fù)數(shù)，無法擬合；與DIP相關(guān)系數(shù)R2為0.157，COD相關(guān)性稍好，R2值為0.279，如圖3所示，但相關(guān)系數(shù)R2仍舊太低，線性擬合效果不佳。

圖3 測(cè)站1～10葉綠素-a與DIP、COD線性分析

利用SPSS軟件中的Pearson相關(guān)系數(shù)[10]對(duì)葉綠素-a與COD、NH4-N、NO2-N、NO3-N、DIP、E值等相關(guān)性(N=80)進(jìn)行研究，結(jié)果顯示，葉綠素-a除與NH4-N呈極弱負(fù)相關(guān)外，與其他監(jiān)測(cè)項(xiàng)均呈正相關(guān)。其中，DIP、NO3-N、E值與葉綠素-a相關(guān)性極弱，SiO4-Si、溫度、NO2-N次之，COD與葉綠素-a相關(guān)性較余項(xiàng)都高，按Pearson(皮爾遜)相關(guān)系數(shù)分類，相關(guān)強(qiáng)度達(dá)到中等程度。值得注意的是，COD的貢獻(xiàn)值雖然占到了E值的1/2或以上水平，但其與E值的相關(guān)性較DIP、NO2-N都要小上許多。DIP相對(duì)其它監(jiān)測(cè)要素，雖然檢測(cè)值較小，但對(duì)E值的影響卻很大。

表1 葉綠素-a與各監(jiān)測(cè)要求相關(guān)性分析

4 結(jié)論

調(diào)查海域所監(jiān)測(cè)的要素(海溫、DIN、DIP、COD等)圴為影響海洋浮游植物生長(zhǎng)繁殖常見的要素。通過分析監(jiān)測(cè)要求年度變化情況，可見2016年三娘灣超過90%的海域海洋環(huán)境良好，富營(yíng)養(yǎng)區(qū)域主要集中在大風(fēng)江入?？诩捌渑R近海域。值得關(guān)注的是10月，三娘灣海域普遍出現(xiàn)COD、DIN、DIP一個(gè)小高峰，除陸源輸入外，該海域白海豚旅游觀光活動(dòng)也是導(dǎo)致其高水平的一大原因。

通過Origin 8.0進(jìn)行線性分析時(shí)，葉綠素-a不能與單一因素進(jìn)行較好的線性擬合。利用SPSS分析2016年各監(jiān)測(cè)站位葉綠素-a與DIN、DIP、COD等相關(guān)性發(fā)現(xiàn)，與葉綠素-a相關(guān)性COD>NO2-N>溫度>SiO4-Si?？梢园l(fā)現(xiàn)COD對(duì)浮游植物生長(zhǎng)影響較大。但分析過程中還可發(fā)現(xiàn)，葉綠素-a與富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)E相關(guān)性極小，在日后監(jiān)測(cè)過程中，不應(yīng)單純利用富營(yíng)養(yǎng)程度高低直接評(píng)判三娘灣海域海域浮游植物增殖情況。

與此同時(shí)，三娘灣海域COD對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化貢獻(xiàn)處于中上水平，因此，降低陸源COD輸入才能真正維持三娘灣海域環(huán)境優(yōu)良水平。