廈門(mén)周邊海域水體葉綠素含量的時(shí)空變化

廈門(mén)周邊海域水體葉綠素含量的時(shí)空變化

許多關(guān)于廈門(mén)附近水域的水生植物的研究報(bào)道。陳世軍等（1983）首次研究了廈門(mén)附近水域葉片的時(shí)空變化特征。結(jié)果表明，葉片含量從9龍口內(nèi)側(cè)逐漸從門(mén)外到港口外逐漸減少，并呈現(xiàn)兩個(gè)周期（高峰值出現(xiàn)在7月和1月，下降值出現(xiàn)在11月）。從那以后，陳其煥等人（1988）報(bào)道了1980年至1981年上海門(mén)港綜合海拔高度調(diào)查中廈門(mén)周邊水域葉片含量和初等生產(chǎn)生產(chǎn)力的結(jié)果。文獻(xiàn)報(bào)道了20世紀(jì)90年代至1991年對(duì)廈門(mén)門(mén)島、廈門(mén)周?chē)蛉~片含量的詳細(xì)調(diào)查和研究。蔡子平（1991）研究了海上生態(tài)系統(tǒng)中葉片含量的變化及其影響因素。林玉等（1992）研究了在海洋周?chē)鷳B(tài)系統(tǒng)富營(yíng)養(yǎng)化的情況下，葉片含量作為時(shí)間序列的短周期變化。陳其煥等（1993）報(bào)道了廈門(mén)門(mén)崗r（a）葉片含量的分布變化。洪華生等（1994）、高亞輝等（1994）、曹振瑞等（2005）等人研究了廈門(mén)海滄沿岸水域、上嶼附近水域和東海域海水中的葉色含量和初始生產(chǎn)力。蔡立勛（2008）報(bào)道了廈門(mén)門(mén)海潮變化的幾個(gè)典型特征。這些結(jié)果表明，廈門(mén)門(mén)海潮的科學(xué)評(píng)價(jià)、紅潮的評(píng)價(jià)以及環(huán)境調(diào)查是取得重要科學(xué)成就的。然而，在以往的研究中，研究的時(shí)間短，研究的范圍小。本文利用2005-2007年“廈門(mén)門(mén)灣原發(fā)動(dòng)赤潮發(fā)生率理化指標(biāo)體系研究”項(xiàng)目獲得的廈門(mén)周邊血潮采集區(qū)27個(gè)測(cè)站，以及每年5月、8月和11月（或10月）之前的9個(gè)航天數(shù)據(jù)，對(duì)廈門(mén)周邊水域的葉片含量進(jìn)行了分析研究，并研究了廈門(mén)周邊水域的葉片含量、水生生產(chǎn)區(qū)的時(shí)空變化特征。這為研究廈門(mén)周邊水體的紫色評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和海洋環(huán)境管理提供了基礎(chǔ)依據(jù)。以及廈門(mén)門(mén)港口波東西評(píng)價(jià)體系的建立和海洋環(huán)境管理。1材料和方法1.1現(xiàn)場(chǎng)跟蹤監(jiān)測(cè)根據(jù)“廈門(mén)內(nèi)灣原發(fā)型赤潮預(yù)警理化指標(biāo)體系研究”項(xiàng)目的要求,在廈門(mén)周邊赤潮多發(fā)區(qū)布設(shè)了29個(gè)觀測(cè)站位(圖1),于2005～2006年每年的5、8、11月份和2007年5、8、10月份進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)跟蹤監(jiān)測(cè).此監(jiān)測(cè)工作共獲得9個(gè)航次的葉綠素和相關(guān)的水色、透明度、水溫、鹽度、pH、溶解氧、活性磷酸鹽、亞硝酸鹽、硝酸鹽、銨、化學(xué)需氧量、懸浮物、銅、鉛、鎘、汞、砷、石油類(lèi)等及浮游植物資料.采樣層次:水深≤5.0m,取表層(0.5m)水樣;水深>5.0m,則取表層(0.5m)和底層(離底部2.0m)水樣.水文、化學(xué)及浮游植物的分析方法執(zhí)行文獻(xiàn)規(guī)定的方法.由于馬鑾灣已成為半封閉的咸水湖,其水體與廈門(mén)西港的交換很差,又接納了其周?chē)まr(nóng)業(yè)的大量廢水,水質(zhì)較為特殊,故其中的2個(gè)監(jiān)測(cè)站(1、2號(hào)站)數(shù)據(jù)未列入本文研討范圍.1.2浮游植物中葉綠素的種類(lèi)水樣用2.5dm3有機(jī)玻璃采水器采集,每樣取0.6～1.0dm3(取樣量在現(xiàn)場(chǎng)視水色和透明度而定).立即往取上的樣品中加入1cm3碳酸鎂懸浮液混合均勻,用直徑為47mm、孔徑為1.2μm的WhatermanGF/C玻璃纖維濾膜抽濾至干.含樣品的濾膜內(nèi)折并用濾紙包住后放入特制小盒中冷藏.回實(shí)驗(yàn)室后,立即將其轉(zhuǎn)入冰箱中保存.樣品在采樣后1～4d內(nèi)按《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范》的方法測(cè)定其葉綠素a、b、c的含量.此分析方法所測(cè)得的結(jié)果中,包含小型(20.0～200.0μm)、微型(3.0～20.0μm)和部分超微型(0.2～3.0μm)浮游植物中的葉綠素.據(jù)文獻(xiàn)的報(bào)道,本海域葉綠素a在上述3類(lèi)浮游植物中平均含量的百分比分別為17.4%、72.9%和9.7%.因此,本文中的葉綠素絕大部分是小型和微型浮游植物中的葉綠素.2結(jié)果與討論2.1濱水浮液中葉綠素b、c、c含量2005～2007年廈門(mén)周邊海域水體葉綠素含量的統(tǒng)計(jì)結(jié)果列于表1.由表1可知,在監(jiān)測(cè)期間,表層水葉綠素a含量的測(cè)值為0.28～28.55μg/dm3,總平均值為3.47μg/dm3;底層水的相應(yīng)值為0.29～18.69、3.36μg/dm3.與福建省沿海各海灣(或海島)附近海域的相比(圖2),本海域葉綠素a的平均含量處于相當(dāng)高的狀態(tài).這主要是廈門(mén)海域較長(zhǎng)期處于富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)中,且整年水溫又較高(監(jiān)測(cè)期間水溫>21.4℃),很適合浮游植物的生長(zhǎng)繁衍,故其葉綠素a含量不但遠(yuǎn)高于閩北各海灣或海島附近海域葉綠素a的平均含量,也略高于閩中、閩南各海灣或海島附近海域水體葉綠素a的平均含量.表層水葉綠素b的含量在0.00～6.95μg/dm3之間,平均值為0.78μg/dm3;底層水的相應(yīng)值分別為0.00～4.15、0.72μg/dm3.表層水葉綠素c含量在0.00～8.13μg/dm3之間,平均值為0.93μg/dm3;底層水的相應(yīng)值分別為0.00～5.50、0.83μg/dm3.本文所得的葉綠素b含量的年均值比1980～1981年的相應(yīng)值高4倍以上,而葉綠素a、c含量的則大致相當(dāng).這可能暗示著經(jīng)過(guò)十多年的演變廈門(mén)海域的浮游植物群落結(jié)構(gòu)已發(fā)生了某些變化.表層水總?cè)~綠素(∑=a+b+c)含量在0.40～37.78μg/dm3之間,平均值為5.18μg/dm3;底層水的相應(yīng)值分別為0.35～26.48、4.92μg/dm3.表層水葉綠素a含量平均占總?cè)~綠素含量的70.4%,底層水的則占71.8%,表、底層水葉綠素c含量的相應(yīng)值分別為15.5%、14.4%.葉綠素b含量占比略小于葉綠素c,表、底層水的相應(yīng)值分別為14.1%、13.8%.這一結(jié)果與已有報(bào)道相近,并與本海區(qū)浮游植物主要以硅藻和少數(shù)甲藻(其細(xì)胞內(nèi)主要色素是葉綠素a、c,其中葉綠素c的含量通常低于葉綠素a)組成的實(shí)際情況相符合.由上述結(jié)果可知,廈門(mén)周邊海域水體各葉綠素含量及占比的統(tǒng)計(jì)結(jié)果具有如下特征:(1)各種葉綠素含量的測(cè)值范圍都比較大,表、底層水總?cè)~綠素含量的最大值分別是其最小值的94倍和76倍,葉綠素a含量的相應(yīng)值則分別為103倍和65倍.但由圖3可知,總?cè)~綠素含量絕大部分測(cè)值(占數(shù)據(jù)總個(gè)數(shù)442個(gè)的81.4%)落在2.0～9.0μg/dm3之間,小于2.0μg/dm3和大于9.0μg/dm3數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)很少,僅占總數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)的18.6%.葉綠素a含量的測(cè)值則有82.4%落在1.0～7.0μg/dm3之間,葉綠素b、c的含量測(cè)值分別有86%和90%落在0.0～2.0μg/dm3之間,其中69%和74%落在0.5～2.0μg/dm3之間.這表明監(jiān)測(cè)期間本海域水體葉綠素含量的高測(cè)值僅出現(xiàn)于少數(shù)測(cè)站,多數(shù)測(cè)站的葉綠素含量都在本海域的正常范圍內(nèi).(2)葉綠素a含量平均占總?cè)~綠素含量的70.%以上.2.2底層水總?cè)~綠素的季節(jié)動(dòng)態(tài)2005～2007年各航次廈門(mén)周邊海域水體葉綠素平均含量的季節(jié)變化示于圖4.由圖4可見(jiàn),2005年表、底層水葉綠素a平均含量(圖4a)的季節(jié)變化曲線(xiàn)較為相似,其高峰值都出現(xiàn)在8月(分別達(dá)3.57、4.10μg/dm3);表層水的谷值出現(xiàn)在11月(為2.50μg/dm3),底層水的出現(xiàn)在5月(為1.35μg/dm3).2007年表、底層水葉綠素a平均含量(圖4a)的季節(jié)變化與2005年表層水的相似,曲線(xiàn)的峰值都出現(xiàn)在8月(分別達(dá)4.26、4.09μg/dm3),谷值都出現(xiàn)在10月(分別為2.96、3.34μg/dm3),分別與當(dāng)年的表、底層水溫變化的趨勢(shì)、1980年廈門(mén)港灣海洋綜合調(diào)查相應(yīng)月份的觀測(cè)結(jié)果及曹振銳等2005年研究結(jié)果一致,卻與當(dāng)年鹽度的變化趨勢(shì)相反.2006年由于5月份在廈門(mén)東部海域出現(xiàn)赤潮,故其表、底層水葉綠素a的平均含量不但是當(dāng)年的高峰值,而且也是3a中的最高峰值(分別達(dá)5.30、5.97μg/dm3),其低谷值則都出現(xiàn)在11月(分別為1.48、1.53μg/dm3),與1990年廈門(mén)海島資源綜合調(diào)查相應(yīng)月份的觀測(cè)結(jié)果一致.總?cè)~綠素平均含量的季節(jié)變化(圖4a)與葉綠素a的大致相似.2005年表、底層水的峰值出現(xiàn)在8月,分別達(dá)5.54、6.10μg/dm3;低谷值出現(xiàn)在5月,分別為2.69、1.67μg/dm3;2007年表、底層水總?cè)~綠素平均含量的高峰值分別出現(xiàn)在5、8月,其分別達(dá)6.45、5.53μg/dm3;低谷值都出現(xiàn)在10月,分別為4.91、5.04μg/dm3.2006年表、底層水的峰值都出現(xiàn)在5月,分別達(dá)7.22、7.93μg/dm3;表層水的谷值出現(xiàn)在11月(為3.85μg/dm3),底層水的低谷值移至8月(為4.43μg/dm3).由圖4a可見(jiàn),雖然該海域水體總?cè)~綠素中的葉綠素a占絕大部分(平均占比為70%以上,也見(jiàn)文獻(xiàn)),但葉綠素b、c含量變化對(duì)總?cè)~綠素含量時(shí)間變化的影響仍清晰可見(jiàn).葉綠素b、c平均含量的季節(jié)變化特征與葉綠素a的有明顯不同.2005年5月表、底層水葉綠素b、c的平均含量(圖4b)都很低,并為監(jiān)測(cè)期間的最低谷值,而8月和11月的均值都相對(duì)較高且差異很小.2006、2007年葉綠素b、c含量的時(shí)間變化與2005年的有很大差異.這2a中表、底層水葉綠素b平均含量(圖4b)的高峰值,2006年的出現(xiàn)在11月,2007年的則在5月,低谷值都出現(xiàn)在8月.而表、底層水葉綠素c平均含量(圖4b)的高峰值都出現(xiàn)在5月,2006年底層水的低谷值出現(xiàn)在11月,其余的低谷值都出現(xiàn)在8月.2.3水體葉綠素c含量的年際變化廈門(mén)周邊海域水體中各種葉綠素含量年平均值的變化示于圖5.由圖5可知,各種葉綠素含量均有明顯的年際變化.其中表、底層水葉綠素a、總?cè)~綠素和葉綠素b平均含量的變化趨勢(shì)較相似,高峰值均出現(xiàn)在2006年,低谷值均出現(xiàn)在2005年,與水溫和鹽度的年變化趨勢(shì)正好相反.而表、底層水葉綠素c平均含量則呈逐年上升之勢(shì),與總無(wú)機(jī)氮和硝酸鹽含量的年際變化趨勢(shì)相似,與活性磷酸鹽的年際變化趨勢(shì)相反.圖6進(jìn)一步證實(shí)了廈門(mén)周邊海域水體中葉綠素a含量有明顯的年際變化.其多年(1980～2007年各年春、夏、秋3個(gè)季節(jié)的平均含量)的年變化曲線(xiàn)呈波浪形起伏,表層波峰出現(xiàn)在2003年(達(dá)7.00μg/dm3),波谷出現(xiàn)在2001年(僅2.53μg/dm3),相差2.8倍;但總體上呈隨時(shí)間的推移而增加之勢(shì).這種趨勢(shì)與廈門(mén)周邊海域水體富營(yíng)養(yǎng)化程度逐年增高趨勢(shì)一致.由于監(jiān)測(cè)期間廈門(mén)周邊海域水體中葉綠素a含量平均占總?cè)~綠素含量的70%以上,葉綠素a含量的時(shí)空變化總體上能反映浮游植物葉綠素含量的變化,故以下僅討論葉綠素a含量的平面變化.2.4水體葉綠素a含量的市場(chǎng)特征監(jiān)測(cè)期間各航次廈門(mén)周邊海域水體中葉綠素a含量的平面分布示于圖7.由圖7可知,其平面分布具有如下特征:(1)同航次表層、底層海水中葉綠素a含量的平面分布較相似,但不同航次間的平面分布則差異較大.(2)2005年3個(gè)航次和2006年8月底層水及11月表、底層水葉綠素a含量的平面變化相對(duì)較小,分布相對(duì)均勻.(3)2006年8月表層水和2007年各航次表、底層水葉綠素a含量的平面變化較大些,分布趨勢(shì)大致相似,并與相應(yīng)的活性磷酸鹽含量和總無(wú)機(jī)氮含量的平面分布趨勢(shì)相似,呈西北沿岸海域的較高,向東南逐漸遞減的分布態(tài)勢(shì),其高值區(qū)常出現(xiàn)在廈門(mén)西港的寶珠嶼以西和河口附近海域.(4)2006年5月葉綠素a含量的平面變化大,分布趨勢(shì)也較為特殊,其含量呈東南部海域的最高、河口海域的次之、同安灣和廈門(mén)西港大部海域最低的分布狀態(tài).這與當(dāng)月在廈門(mén)東南部海域的29號(hào)站觀測(cè)到赤潮現(xiàn)象相符合.2005年各航次廈門(mén)周邊海域水體葉綠素a含量的平面分布如圖7所示.5月表層水葉綠素a含量的測(cè)值在0.28～15.75μg/dm3之間,最大值出現(xiàn)在同安灣的17號(hào)站,最小值出現(xiàn)于19號(hào)站(大于10.0μg/dm3的數(shù)據(jù)僅出現(xiàn)于17號(hào)站,繪平面分布圖時(shí)當(dāng)作異常數(shù)據(jù)處理),平均值為2.50μg/dm3;底層水的測(cè)值在0.29～6.38μg/dm3之間,最大值出現(xiàn)在14號(hào)站,最小值出現(xiàn)于3號(hào)站,平均值為1.65μg/dm3;表層在龍海的嶼仔尾東側(cè)和翔安的小嶝島附近海域、底層在海門(mén)島附近海域水體葉綠素a含量的測(cè)值略高,其余海域的測(cè)值較低,分布較為均勻.2005年8月表層水葉綠素a含量的測(cè)值在1.68～7.07μg/dm3之間,最大值出現(xiàn)在3號(hào)站,最小值出現(xiàn)于29號(hào)站,平均值為3.57μg/dm3;底層水的測(cè)值在2.23～6.87μg/dm3之間,最大值出現(xiàn)在10號(hào)站,最小值出現(xiàn)于20號(hào)站,平均值為4.10μg/dm3;表層在馬鸞灣海堤?hào)|側(cè)至集美沿岸和白石炮臺(tái)附近海域、底層在雞嶼至白石炮臺(tái)附近海域葉綠素a含量的測(cè)值較高(>5.00μg/dm3),其余海域較低,分布較均勻.2005年11月表層水葉綠素a含量的測(cè)值在1.42～8.31μg/dm3之間,最大值出現(xiàn)在3號(hào)站,最小值出現(xiàn)于21號(hào)站,平均值為2.31μg/dm3;底層水測(cè)值在1.39～4.22μg/dm3之間,最大值出現(xiàn)在14號(hào)站,最小值出現(xiàn)于22號(hào)站,平均值為2.21μg/dm3;除馬鸞灣海堤附近海域表層水葉綠素a含量的測(cè)值略高外,其余海域測(cè)值較低,分布較均勻.2006年各航次廈門(mén)周邊海域水體葉綠素a含量的平面分布如圖8所示.5月表層水葉綠素a含量的測(cè)值在0.81～28.55μg/dm3之間,最大值出現(xiàn)在29號(hào)站,最小值出現(xiàn)于17號(hào)站,平均值為5.30μg/dm3;底層水測(cè)值在0.40～18.69μg/dm3之間,最大值出現(xiàn)在25號(hào)站,最小值出現(xiàn)于4號(hào)站,平均值為5.97μg/dm3;表層在東部海域和馬鸞灣海堤?hào)|側(cè)海域、底層在東部海域和河口海域的葉綠素a含量的測(cè)值高,廈門(mén)西港海域和同安灣的測(cè)值低、分布較均勻,監(jiān)測(cè)區(qū)內(nèi)其大致呈西北低東南高的平面分布態(tài)勢(shì).這種分布狀況與當(dāng)月在東部海域觀測(cè)到赤潮現(xiàn)象相符.2006年8月表層水葉綠素a含量的測(cè)值在1.63～14.45μg/dm3之間,平均值為4.20μg/dm3,最大值出現(xiàn)在3號(hào)站,最小值出現(xiàn)于23號(hào)站;底層水測(cè)值在1.08～4.97μg/dm3之間,最大值出現(xiàn)在25號(hào)站,最小值出現(xiàn)于14號(hào)站,平均值為2.81μg/dm3;表層除寶珠嶼以西海域水體葉綠素a含量的測(cè)值較高(>5.00μg/dm3)外,其余海域表、底層水的測(cè)值較低,分布較均勻.2006年11月表層水葉綠素a含量的測(cè)值在1.48～3.45μg/dm3之間,最大值出現(xiàn)在19號(hào)站,最小值出現(xiàn)于8號(hào)站,平均值為2.41μg/dm3;底層水的測(cè)值在1.53～5.57μg/dm3之間,最大值出現(xiàn)在3號(hào)站,最小值出現(xiàn)于8號(hào)站,平均值為2.80μg/dm3;除底層在馬鸞灣海堤外附近海域的測(cè)值略高外,其余海域呈低測(cè)值均勻分布狀態(tài).2007年各航次廈門(mén)周邊海域水體葉綠素a含量的平面分布如圖9所示.5月表層水葉綠素a含量的測(cè)值在1.03～9.13μg/dm3之間,最大值出現(xiàn)在3號(hào)站,最小值出現(xiàn)于20號(hào)站,平均值為3.62μg/dm3;底層水測(cè)值在1.25～11.50μg/dm3之間,最大值出現(xiàn)在3號(hào)站,最小值出現(xiàn)于19號(hào)站,平均值為3.35μg/dm3;表、底層在寶珠嶼以西及九龍江口附近海域的葉綠素a含量的測(cè)值較高,其余海域的測(cè)值較低,分布較均勻,呈較典型的西高東低的分布態(tài)勢(shì).2007年8月表層水葉綠素a含量的測(cè)值在0.90～12.17μg/dm3之間,最大值出現(xiàn)在3號(hào)站,最小值出現(xiàn)于13號(hào)站,平均值為3.74μg/dm3;底層水的測(cè)值在0.98～11.44μg/dm3之間,最大值出現(xiàn)在3號(hào)站,最小值出現(xiàn)于24號(hào)站,平均值為4.09μg/dm3;表層在寶珠嶼以西、九龍江口附近海域,底層在寶珠嶼以西和浯嶼海域的葉綠素a含量的測(cè)值較高(>4.00μg/dm3),其余海域的較低.2007年10月表層水葉綠素a含量的測(cè)值在1.4