秦皇岛海域营养盐与叶绿素a的特征多元分析
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作者:杨雯 李微微
摘要：根据2019年4―10月对秦皇岛海域水质要素和叶绿素a的连续监测数据，分析营养盐与叶绿素a的季节性变化，并对监测数据进行了相关性和逐步回归分析，找出与叶绿素a显著相关的环境因子，建立多元线性回归方程。结果表明，秦皇岛海域营养盐与叶绿素a具有季节性变化，夏季氮高磷低海域存在明显的磷限制，而夏季水温、光照适宜，浮游植物生长迅速，叶绿素a浓度约为春、秋季节的3倍。运用多元分析手段分析环境因子与叶绿素a之间的复杂关系，得出结论：影响叶绿素a含量的主要环境因子为pH值、水温、溶解氧，其中水温的影响最大。
关键词：秦皇岛;营养盐;叶绿素a;相关分析
海水中的营养盐是影响海洋动植物生长发育和繁殖的重要影响因素，其浓度变化会影响海洋生物种群结构[1]。水体中N、P营养盐含量过高会造成水质恶化，使水体富营养化，甚至发生赤潮，给海洋整体环境造成极大危害[2-3]。N、P、Si又是海洋生物所需的基本营养元素，若缺乏任一种营养盐会成为该水域的限制因素，叶绿素a是海洋浮游植物表征藻类现存量的重要标准之一[4-6]。秦皇岛市位于渤海峡湾，海洋岸线全长约162.7 km，公共浴场、旅游胜地众多，沿海物产丰富，研究海洋营养盐和叶绿素a的水体环境特征及富营养化情况科学意义重大[7]。
1调查方法
1.1调查区域与时间
调查区域为39.84°―39.91°N，119.53°―119.67°E，秦皇岛近岸海域，在2019年的4―10月份分别对秦皇岛附近海域布设的15个站位表层水质进行了调查，具体调查站位分布详见图1。
1.2调查要素及测定方法
调查水质要素包括水温、pH值、盐度、浊度、溶解氧、化学需氧量、亚硝酸盐、硝酸盐、铵盐、活性磷酸盐、活性硅酸盐和叶绿素a。监测要素样品按GB 17378-2007《海洋监测规范》[8]中的方法进行采集、处理、保存、运输及分析。使用有机玻璃采水器在各站位采集水样，水样采表层（水面下0.5 m），样品按《海洋监测规范》第四部分：海水分析（GB 17378.4-2007）[9]测定，检测项目包括pH值、盐度、溶解氧（DO）、活性磷酸盐（PO-P即DIP）、三氮之和即DIN，包括硝酸氮（NO-N）、亚硝酸氮（NO-N）和铵氮（NH-N）、活性硅酸盐（SiO-Si）和叶绿素a（Chl-a），测定方法分别采用pH计法、盐度计法、碘量法、磷钼蓝分光光度法、锌-镉还原法、萘乙二胺分光光度法、次溴酸盐氧化法、硅钼黄法、可见分光光度法，水温和浊度分别采用水温计和浊度计测定。
利用SPSS Statistics 23.0统计软件对各环境因子（表层水温、盐度、pH值、DO、NH-N、NO-N、NO-N、DIN、PO-P、SiO-Si、N/P）和叶绿素a进行相关分析，并计算叶绿素a与环境因子的逐步回归方程。
2结果与分析
2.1水文要素分析
由图2可知，2019年秦皇岛海域监测区域平均水温最低值为6.8 ℃，出现在4月，最高值为30.0 ℃，出现在8月。水温的季节性变化比较明显，8月上旬之前水温一直升高，然后逐渐下降。图3显示，秦皇岛近岸监测海域浊度最低值在7月为2.9度，最高值为10.8度，出现在6月。6月水温明显升高，受微型藻类影响水色略变差浊度升高，但持续时间较短，整体来看浊度状况良好。
2.2水质单要素分析
图4―图7为水质各监测要素在2019年4月至10月平均值的变化曲线。pH值平均值最低在9月，为7.92，最高值为8.20，出现在4月份，pH值在合理范围内波动。盐度均值最低值在8月，为29.485‰;最高值在4月，为32.578‰，盐度变化大致呈现出逐渐降低的趋势，仅在8月份盐度值骤然降低，与夏季降水量增多等因素有关。DO均值最低值在9月，为7.81 mg/L;最高值出现在4月，为11.0 mg/L，监测结果看，水体中DO含量较高，氧含量丰富。DIN浓度最低均值出现在7月，为0.070 9 mg/L;在8月份最高，为0.220 mg/L，按国家海水水质标准（GB 3097―1997）[10]中海水水质DIN含量评价标准，8月份略超第一类海水评价标准，其他月份均在第一类海水标准以内。DIP浓度有先下降后升高的趋势，7月份浓度平均值最低，为0.003 47 mg/L;最高值在10月份，为0.0145 mg/L，各月份浓度值波动较大，均符合第一类海水水质标准。叶绿素a浓度值先上升后下降，6―8月浓度值相对较高，叶绿素a浓度最低，为1.19 μg/L，出现在10月;最高值在8月份，为9.43 μg/L。活性硅酸盐在一定范围内上下浮动变化，最低均值出现在7月，为0.350 mg/L;最高值出现在10月，为1.12 mg/L。
3讨论
3.1营养盐与叶绿素a状况分析
将监测月份按季节进行划分，4―5月为春季，6―8月为夏季，9―10月为秋季，温度呈季节性变化，主要要素参数值见表1。在春季DIN浓度平均值为0.134 mg/L，浓度变化差异性较小。在夏季DIN浓度范围0.041 3～0.810 mg/L，平均值为0.128 mg/L，8月份10站位DIN浓度偏高，该站位邻近汤河口且8月降水量较多，陆源入是影响DIN浓度的主要因素。在秋季DIN浓度范围0.062 9～0.227 mg/L，平均值为0.136 mg/L，DIN浓度均值变化较为平稳。
nlc202207261005
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