湛江湾海水富营养化水平和浮游植物多样性分析

2009年

海洋湖沼通报

T ransactions of Oceano logy and Limnolo gy 3

文章编号:1003-6482(2009)03-0121-06

湛江湾海水富营养化水平和浮游植物多样性分析*

程海鸥1,马启敏1,杨 锋2

(1.中国海洋大学环境科学与工程学院,山东青岛266100;

2.湛江市海洋与渔业环境监测站,广东湛江524039)

摘要:根据2007年8月的水质调查数据,并结合历史调查资料,对湛江湾海水富营养化水平

和浮游植物多样性以及相互关系进行了探讨。结果表明:湛江湾各站位营养状态指数(E)均

>1,海水富营养化异常严重;氮磷比例严重失去平衡,北部海域氮磷污染比南部海域氮磷污

染严重,北部海域赤潮控制因子为磷,南部海域赤潮控制因子为氮;近十年来,营养状态指数

呈现不断上升趋势,原因可能是湛江湾海水无机磷含量迅速上升所至,营养状态指数水平分

布呈现由北向南、由湾内向湾口逐渐减少的趋势。湛江湾浮游植物种类多样性指数(H )变

化范围为1.45~3.4,平均值2.42 0.31,均匀度变化范围为0.48~0.89,平均值为0.67

0.02,浮游植物种类多样性指数(H )和均匀度J水平分布类似,呈现由北向南、由湾内向湾口

逐渐减少的趋势,湛江湾浮游植物种类多样性差异较大;浮游植物种类多样性指数(H )和均

匀度J与营养状态指数的分布总体上成正相关关系。

关键词:湛江湾;富营养化;浮游植物;多样性

中图分类号:Q178;X834 文献标识码:A

引言

湛江湾位于粤西海岸大尺度湾曲处,由东海岛、南三岛和硇州岛所环绕,属亚热带海区,水域生境多样,生物区系复杂,是多种经济鱼、虾、贝类的繁育所。近几年随着湛江市经济社会的快速发展,特别是随着湛江港吞吐量的增加以及临港工业的高度发展,湛江湾海水污染日趋明显,富营养化加重,赤潮时有发生。而近几年来对该海湾的水质状况的研究却鲜有报道。本文根据湛江湾水质调查结果,结合历史调查数据,分析湛江湾海水富营养化水平和浮游植物多样性及其相互关系,为揭示赤潮的发生规律和湛江湾水环境保护提供科学依据。

1 样品采集与分析

2007年8月,为探讨湛江湾海水营养水平及浮游植物多样性,布设16个站位(见图1),进行水质和浮游生物样品采集。水质进行表、底层采样,采集水样经0.45 m滤膜过滤后,根据 海洋监测规范 (GB17378-1998)[2,3]的方法对水样中的COD Mn、NO2--N、NO3--N、NH4+-N, PO43--P等项目进行分析。浮游植物用浮游生物网由底层至表层垂直拖网采集样品,采集到的样品按照 海洋监测规范 (GB17378-1998)用5%福尔马林固定,带回实验室进行鉴定和计数。

(a)营养状态综合指数:目前表示海湾海水富营养化状态的方法有许多[1,5-7],本文采用目

*基金项目:908项目(908-02-02-03)资助

第一作者简介:程海鸥(1985-),山东人,硕士,主要从事海洋环境、环境化学研究

联系方式:159********seagull830818@s

收稿日期:2008-05-30

图1 监测站位Fig.1 Sampling stat ions

前国内外常用的营养状态综合指数分析湛江湾海域海水富营养状况,其公式为:

E=COD*DIN*DIP*106

/4500其中,COD 、DIN 、DIP 分别表示海水中的化学需氧量、无机氮和无机磷(单位为m g/L )。当E 1时,水体为富营养化类型,E 值越大,富营养化程度越严重。

(b)生物多样性指数(H )(Shan -non -Weiver 指数)按下式计算:

H =- s

i=1

p i lo g 2

Pi

式中,s 为样品中的种类总数;Pi 为第i 种的个体数(ni)与总个体数(N)的比值(n i /N 或w i /W)。

(c)均匀度(Pielou 指数):

J =H /H max

式中,H 为种类多样性指数值;H max 为log 2S ,表示多样性指数的最大值,S 为样品中总种类数。

2 监测结果与分析

图2 富营养化状态指数(E)分布

Fig.2 Distr ibut ion of the eut ro phicatio n status index

2.1 湛江湾富营养化水平和分布

调查期间,湛江湾营养状态指数(E )的变化范围为1.80~132.39,平均值为15.49(见表1),港湾内各站位点的E 值均>1,部分站位E 值已达到几十甚至超过100。说明湛江湾海水富营养化异常严重。湛江湾营养状态指数的水平分布(见图2)呈现由西向东、由北向南、由湾内向湾口逐渐减少的趋势。尤其是B12~B16站位E 值较高,这可能是由于B12~B16站位处于湛江市区,紧邻湛江市主要生活工业区域,排污口比较多,并且湾内分布许多养殖区,海水营养

物质含量较高;靠近湾口站位由于受城

市排污影响较小,并且受湾外干净海水影响,调查点营养状态指数都较低。可见,湛江湾内与湾口海水水质营养化水平差异较大。

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海 洋 湖 沼 通 报2009年

表1 海水营养含量及营养化水平

Table 1 N utrients concentration and eutrophication 站位

St ance CO D DIN DIP E

B10.670.380.07 4.07

B20.630.300.06 2.40B30.690.260.06 2.48B40.710.300.08 3.56B50.630.250.06 1.89B60.790.270.05 2.18B7 1.050.410.07 6.79B80.620.390.07 3.51B90.940.390.08 6.57B100.670.230.05 1.80B110.660.410.09 5.63B12 3.21 1.160.1188.09B13 2.73 1.190.1181.58B14 2.81 1.120.1071.27B15 3.710.940.0972.79B16 3.55 1.310.13132.39平均值A ver age

1.50

0.58

0.08

15.49

(表中COD 、DIN 、DIP 单位均为mg/L)

表2 海水中浮游植物均匀度及生物多样性T able 2 U nifo rmit y and diver sity o f phy toplankton

站位St ance 种数

Species J H '

B180.48 1.45

B2110.65 2.24B3120.57 2.06B4100.66 2.19B5110.54 1.86B6160.53 2.10B780.72 2.16B8120.76 2.73B9120.82 2.94B10160.65 2.58B11130.67 2.48B12110.84 2.89B13210.77 3.4B14160.73 2.92B15110.46 1.59B16120.89 3.18平均值A ver age 12.5

0.67

2.42

平均方差Average variance

0.67 0.022.42 0.31

表3 各指标年度变化

T able 3 A nnual variations of fo ur pa rameters 年份DIN DIP E CO D 1996[10]0.4480.0040.44 1.11997[10]0.6820.007 1.7 1.61998[10]0.4230.01 1.13 1.21999[10]

0.3070.0080.98 1.82000[10]

0.6730.014 5.44 2.62001[10]0.7170.02 5.74 1.82007

0.58

0.08

15.49

1.5

2.2 年际变化

近十几年来,许多学者研究了湛江湾海水的富营养化状态,并分析计算了富营养化状态指数[10]。表3结合历史数据[10]

表达湛江湾海水的富营养化状态指数和主要污染因子的年度变化情况。从表中数字可以看出:湛江湾富营养指数近十年呈现不断上升趋势,特别

是进入新世纪,增加的趋势在迅速增大。

究其内在原因可能是湛江湾海水无机磷含量迅速上升所至。湛江港湾海水中COD 含量近十年没有大幅度的变化,基本保持稳定的状态,DIN 含量处于一个

小范围的波动变化状态,总体也没有太大改变;但DIP 含量逐年增加,近十年从含量0.02mg /L 增大到0.05、0.08m g/L,从而导致了富营养指数的大幅度增加。

2.3 浮游植物多样性分析

浮游植物多样性是描述生物群落结构的重要参数,反映组成生物群落的种类与各个体的个体数的函数关系,可用多样性指数均匀度指数衡量。调查期间,湛江湾内浮游植物种类多样

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