三娘湾海域叶绿素-a的时空分布及相关性分析

陆禄黄祥娟翁培耀

(1.钦州市海洋环境监测预报中心，广西 钦州 535000；2.钦州市林业局，广西 钦州 535000)

1 概述

三娘湾位于广西钦州湾东岸口，大风江以西海域，东邻北海市，西与防城港市隔海相望，南临北部湾海域[1]，地处北部湾广西经济区的腹心地带，交通方便，有着丰富的生物资源，是中华白海豚极佳的摄食场所及主要活动区域[2]。三娘湾作为中国白海豚已知的5大分布区之一[3,4]，相较其他4个分布区，目前的开发程度是最小的，面对的人为活动压力也较低。但由于近年来中华白海豚活动海域内人们的生产生活活动加剧、河流污染物输入的增加以及活动外围工业的发展，导致三娘海中华白海豚栖息生存环境面临极大的潜在威胁[5]。

浮游植物是衡量水质的指示一种生物，一片海域水质状况如何，与浮游植物的群落组成有着密不可分的关系。浮游植物的减少或者过度繁殖，都会预示那片海域趋向恶化。近10a，三娘湾海域棕囊藻(Phaeocystis)、夜光藻(Noctiluca scintillans)、中肋骨条藻(Skeletonema costatum)等藻类异常增殖现象[6]时有发生，如何平衡三娘湾日后的发展与白海豚生境保护，已成为三娘湾海域亟需解决的问题。

叶绿素是海洋中的主要初级生产者——浮游植物现存量的一个良好指标[7]。真光层的浮游植物依靠自身所含的叶绿素，利用光合作用将海水中的无机物转化成有机物生存。一片海域浮游植物的群落组成及密度主要受到光照、温度和限制性营养盐(碳、氮、磷等)等作用的影响而呈现一定规律的变动[8]。本文通过分析三娘湾海域叶绿素等变化规律，以期了解三娘湾白海豚的生存环境状况，并为藻类异常预警提供参考依据。

2 材料与方法

2.1 调查区域和站位设置

广西钦州三娘湾(N21.618，E108.767)位于钦州湾东岸口，大风江以西海域，东邻北海市，西与防城市隔海相望，南临北部湾海域，拥有“中华白海豚之乡”美称。本文以三娘湾中华白海豚活动区为核心调查区域(站位1～10)进行设点综合研究，监测站位如图1所示。

图1 监测站位图

2.2 调查项目及分析方法

现场调查样品取海水表层水样，调查方法、样品采集参照《海洋监测规范第3部分：样品采集、贮存及运输》(GB/T 17378.3-2007)，样品分析方法参照《海洋监测规范第4部分：海水分析》(GB/T 17378.4-2007)、《海洋监测规范第7部分：近海污染生态调查和生物监测》(GB/T 17378.7-2007)开展。数据处理参考《海洋监测规范第2部分：数据处理与分析质量控制》(GB 17378.2-2007)规定开展。项目检出率占样品频数的1/2以上(包括1/2)或不足1/2时，未检出部分分别取检出限的1/2和1/4量参加统计运算。

3 结果与分析

3.1 温度变化

浮游植物的群落组成及密度会受到光照、温度和限制性营养盐(碳、氮、磷等)等作用的影响。2016年度调查海域水温在14.4～31.3℃，5—10月海温较高，基本稳定在30℃左右，1月和2月海温较低，其余月份基本维持在20℃左右。各调查站点在当次调查时海水温度相差不超过2℃。因此，可以推断当次调查各站点间水温差异对浮游植物增殖影响较小。

3.2 化学监测要素变化

利用Origin 8.0分析2016年COD、DIN、DIP数据，结果显示，调查站位中水体COD含量在0.621～5.07mg·L-1，均值为1.40mg·L-1；无机氮含量在0.006～0.835mg·L-1，均值为0.224mg·L-1；无机磷浓度较低，检测值90%以上在0.010mg·L-1以下，其中接近40%的检测为小于或者等于检出限(0.001mg·L-1)。如图2所示，高水平COD基本集中在下半年，而DIN则刚好相反，近岸点测值普遍比离岸点大，且都各有其较为相似的变化趋势。近岸点变化趋势相近可能受临近入海河流影响较大，从而呈现出较为相似的变化规律，而离岸点变化趋势相近则受潮汐影响可能更大。值得关注的是10月，三娘湾海域普遍出现COD、DIN、DIP一个小高峰，除陆源输入外，该海域白海豚旅游观光活动也是导致其高水平的一大原因。

图2 2016年测站1～10各监测要素变化图

利用富营养化状态指数[7](E)对调查海域进行评价(E=(COD×DIN×DIP×106)/4500)，各监测站位E值在0.001～6.77，均值为0.538。如图2所示，大部份监测站位在3—4月、8—10月E值会出现一个小高峰。根据水质富营养化水平评价分级标准对各测站E值进行分析，贫营养占78.8%，中营养占7.5%，富营养占8.8%，高富营养占比最少。富营养及高富营养基本出现在3月、4月和10月，近岸点除1号点外，这几个月份富营养化状态明显，离岸点6号站、8号站也出现明显富营养化状态。其中也可发现，三娘湾海域COD对富营养化水平贡献值[9]较DIN、DIP都高，基本达到1/2以上。

3.3 叶绿素-a变化趋势及线性分析

2016年各测站叶绿素-a含量在0.7～57.6μg·L-1，均值为7.5μg·L-1。近岸点普遍大于离岸点，同时，靠近河口点也普遍大于非河口点。利用Origin8.0对叶绿素-a与COD、NH4-N、NO2-N、NO3-N、DIP、E值等进行线性分析(N=80)，叶绿素-a与NH4-N、NO2-N、NO3-N、E值相关系数R2值均为负数，无法拟合；与DIP相关系数R2为0.157，COD相关性稍好，R2值为0.279，如图3所示，但相关系数R2仍旧太低，线性拟合效果不佳。

图3 测站1～10叶绿素-a与DIP、COD线性分析

利用SPSS软件中的Pearson相关系数[10]对叶绿素-a与COD、NH4-N、NO2-N、NO3-N、DIP、E值等相关性(N=80)进行研究，结果显示，叶绿素-a除与NH4-N呈极弱负相关外，与其他监测项均呈正相关。其中，DIP、NO3-N、E值与叶绿素-a相关性极弱，SiO4-Si、温度、NO2-N次之，COD与叶绿素-a相关性较余项都高，按Pearson(皮尔逊)相关系数分类，相关强度达到中等程度。值得注意的是，COD的贡献值虽然占到了E值的1/2或以上水平，但其与E值的相关性较DIP、NO2-N都要小上许多。DIP相对其它监测要素，虽然检测值较小，但对E值的影响却很大。

表1 叶绿素-a与各监测要求相关性分析

4 结论

调查海域所监测的要素(海温、DIN、DIP、COD等)圴为影响海洋浮游植物生长繁殖常见的要素。通过分析监测要求年度变化情况，可见2016年三娘湾超过90%的海域海洋环境良好，富营养区域主要集中在大风江入海口及其临近海域。值得关注的是10月，三娘湾海域普遍出现COD、DIN、DIP一个小高峰，除陆源输入外，该海域白海豚旅游观光活动也是导致其高水平的一大原因。

通过Origin 8.0进行线性分析时，叶绿素-a不能与单一因素进行较好的线性拟合。利用SPSS分析2016年各监测站位叶绿素-a与DIN、DIP、COD等相关性发现，与叶绿素-a相关性COD>NO2-N>温度>SiO4-Si。可以发现COD对浮游植物生长影响较大。但分析过程中还可发现，叶绿素-a与富营养化指数E相关性极小，在日后监测过程中，不应单纯利用富营养程度高低直接评判三娘湾海域海域浮游植物增殖情况。

与此同时，三娘湾海域COD对富营养化贡献处于中上水平，因此，降低陆源COD输入才能真正维持三娘湾海域环境优良水平。