三娘灣海域葉綠素-a的時空分布及相關性分析

陸祿黃祥娟翁培耀

(1.欽州市海洋環境監測預報中心，廣西 欽州 535000；2.欽州市林業局，廣西 欽州 535000)

1 概述

三娘灣位于廣西欽州灣東岸口，大風江以西海域，東鄰北海市，西與防城港市隔海相望，南臨北部灣海域[1]，地處北部灣廣西經濟區的腹心地帶，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所及主要活動區域[2]。三娘灣作為中國白海豚已知的5大分布區之一[3,4]，相較其他4個分布區，目前的開發程度是最小的，面對的人為活動壓力也較低。但由于近年來中華白海豚活動海域內人們的生產生活活動加劇、河流污染物輸入的增加以及活動外圍工業的發展，導致三娘海中華白海豚棲息生存環境面臨極大的潛在威脅[5]。

浮游植物是衡量水質的指示一種生物，一片海域水質狀況如何，與浮游植物的群落組成有著密不可分的關系。浮游植物的減少或者過度繁殖，都會預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)等藻類異常增殖現象[6]時有發生，如何平衡三娘灣日后的發展與白海豚生境保護，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生產者——浮游植物現存量的一個良好指標[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物轉化成有機物生存。一片海域浮游植物的群落組成及密度主要受到光照、溫度和限制性營養鹽(碳、氮、磷等)等作用的影響而呈現一定規律的變動[8]。本文通過分析三娘灣海域葉綠素等變化規律，以期了解三娘灣白海豚的生存環境狀況，并為藻類異常預警提供參考依據。

2 材料與方法

2.1 調查區域和站位設置

廣西欽州三娘灣(N21.618，E108.767)位于欽州灣東岸口，大風江以西海域，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”美稱。本文以三娘灣中華白海豚活動區為核心調查區域(站位1～10)進行設點綜合研究，監測站位如圖1所示。

圖1 監測站位圖

2.2 調查項目及分析方法

現場調查樣品取海水表層水樣，調查方法、樣品采集參照《海洋監測規范第3部分：樣品采集、貯存及運輸》(GB/T 17378.3-2007)，樣品分析方法參照《海洋監測規范第4部分：海水分析》(GB/T 17378.4-2007)、《海洋監測規范第7部分：近海污染生態調查和生物監測》(GB/T 17378.7-2007)開展。數據處理參考《海洋監測規范第2部分：數據處理與分析質量控制》(GB 17378.2-2007)規定開展。項目檢出率占樣品頻數的1/2以上(包括1/2)或不足1/2時，未檢出部分分別取檢出限的1/2和1/4量參加統計運算。

3 結果與分析

3.1 溫度變化

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

3.2 化學監測要素變化

利用Origin 8.0分析2016年COD、DIN、DIP數據，結果顯示，調查站位中水體COD含量在0.621～5.07mg·L-1，均值為1.40mg·L-1；無機氮含量在0.006～0.835mg·L-1，均值為0.224mg·L-1；無機磷濃度較低，檢測值90%以上在0.010mg·L-1以下，其中接近40%的檢測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，近岸點測值普遍比離岸點大，且都各有其較為相似的變化趨勢。近岸點變化趨勢相近可能受臨近入海河流影響較大，從而呈現出較為相似的變化規律，而離岸點變化趨勢相近則受潮汐影響可能更大。值得關注的是10月，三娘灣海域普遍出現COD、DIN、DIP一個小高峰，除陸源輸入外，該海域白海豚旅游觀光活動也是導致其高水平的一大原因。

圖2 2016年測站1～10各監測要素變化圖

利用富營養化狀態指數[7](E)對調查海域進行評價(E=(COD×DIN×DIP×106)/4500)，各監測站位E值在0.001～6.77，均值為0.538。如圖2所示，大部份監測站位在3—4月、8—10月E值會出現一個小高峰。根據水質富營養化水平評價分級標準對各測站E值進行分析，貧營養占78.8%，中營養占7.5%，富營養占8.8%，高富營養占比最少。富營養及高富營養基本出現在3月、4月和10月，近岸點除1號點外，這幾個月份富營養化狀態明顯，離岸點6號站、8號站也出現明顯富營養化狀態。其中也可發現，三娘灣海域COD對富營養化水平貢獻值[9]較DIN、DIP都高，基本達到1/2以上。

3.3 葉綠素-a變化趨勢及線性分析

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

圖3 測站1～10葉綠素-a與DIP、COD線性分析

利用SPSS軟件中的Pearson相關系數[10]對葉綠素-a與COD、NH4-N、NO2-N、NO3-N、DIP、E值等相關性(N=80)進行研究，結果顯示，葉綠素-a除與NH4-N呈極弱負相關外，與其他監測項均呈正相關。其中，DIP、NO3-N、E值與葉綠素-a相關性極弱，SiO4-Si、溫度、NO2-N次之，COD與葉綠素-a相關性較余項都高，按Pearson(皮爾遜)相關系數分類，相關強度達到中等程度。值得注意的是，COD的貢獻值雖然占到了E值的1/2或以上水平，但其與E值的相關性較DIP、NO2-N都要小上許多。DIP相對其它監測要素，雖然檢測值較小，但對E值的影響卻很大。

表1 葉綠素-a與各監測要求相關性分析

4 結論

調查海域所監測的要素(海溫、DIN、DIP、COD等)圴為影響海洋浮游植物生長繁殖常見的要素。通過分析監測要求年度變化情況，可見2016年三娘灣超過90%的海域海洋環境良好，富營養區域主要集中在大風江入海口及其臨近海域。值得關注的是10月，三娘灣海域普遍出現COD、DIN、DIP一個小高峰，除陸源輸入外，該海域白海豚旅游觀光活動也是導致其高水平的一大原因。

通過Origin 8.0進行線性分析時，葉綠素-a不能與單一因素進行較好的線性擬合。利用SPSS分析2016年各監測站位葉綠素-a與DIN、DIP、COD等相關性發現，與葉綠素-a相關性COD>NO2-N>溫度>SiO4-Si?？梢园l現COD對浮游植物生長影響較大。但分析過程中還可發現，葉綠素-a與富營養化指數E相關性極小，在日后監測過程中，不應單純利用富營養程度高低直接評判三娘灣海域海域浮游植物增殖情況。

與此同時，三娘灣海域COD對富營養化貢獻處于中上水平，因此，降低陸源COD輸入才能真正維持三娘灣海域環境優良水平。