（海洋生物学专业论文）辽东湾东南海域浮游植物类群与富营养化状况.pdf

辽东湾东南海域浮游植物类群与富营养化状况 摘要 浮游植物是海洋主要的初级生产者，其种类的组成和数量的变化直接或间接 地制约着海洋生产力的发展，从而对海洋生物资源的开发利用起着重要的指示作 用。海洋浮游植物的种类及细胞数量可作为评价海区水产资源贫富的指标，而不 同的种类由于有着不同的生物学特性，常常用来作为某些环境因子的指标。海域 富营养化与赤潮频发有关，对海洋生物资源等的危害很大；及时预测和发现海水 富营养化，对保护海洋生态平衡，预防赤潮等灾害的发生，避免渔业损失等具有 重要意义。 本文根据2 0 0 6 年4 月、7 月、9 月、1 1 月4 个航次，对辽东湾东南部红沿河 海域2 0 个站位进行的调查研究数据，对该海域物理、化学环境和浮游植物的种类 组成、细胞数量进行了分析研究。结果表明： 研究海域年内水温季节变化显著( 冬一春低、夏一秋高) ，除夏季外水温垂直 差异较小。盐度平均为3 1 3 3 1 9 、波动较小，大、小潮期和季节变化不显著， 表、底层盐度也相近。悬浮体含量底层较表层高，季节平均值和变幅均为春季 秋 季 夏季，春季最高可达3 8 7 m g d m 3 。透明度在春、秋季较低、夏季较高。 研究海域p h 夏季 秋季 春季，变幅较小。d o 春季 夏季 秋季 6 m g d m 3 ，大、 小潮不同，但表、底层差别较小，水平分布春季为自外海向东岗镇所在近岸逐渐 降低，夏、秋季则为外海较低、东岗镇所在近岸较高。c o d 夏季 春季 秋季，水平 分布春季研究海域东北部和东岗镇所在近岸较高，夏季东岗镇等近岸较高、外海 兼有高低区域，秋季东岗镇南部较高、北部和外海也有较高区域。 溶解态无机氮( d i n ) 主要来自n 0 1 - n 的贡献，d i n 季节变化显著：春季 冬季 秋季 夏季：大、小潮和表、底层差异较小；水平分布多以东岗镇附近近岸和复 州湾外较高。p 0 一p 含量较低，但季节变化较显著( 与d i n 趋势一致) ；大、小潮 和表、底层差异较小，水平分布多以东岗镇附近近岸较高。 研究海域水体叶绿素a 含量季节变化显著：春季 夏季 秋季 冬季；东岗镇附 近海区多为叶绿素a 高值区。估算本海域初级生产力水平夏季 秋季 春季，东岗 镇附近海区多为高值区。 浮游植物优势种主要为硅藻类、有季节性演变，但秋、冬季优势种类组成相似； 东岗镇附近水样优势种主要为硅藻类( 夏季优势种也包括甲藻类) 、有季节性演 变，但中肋骨条藻为春、夏季共有，具槽帕拉藻为夏、秋、冬季共有。 网采浮游植物数量的季节变化显著：春季 秋季 夏季 冬季；大、小潮数量差 异较大，水平分布以东岗镇等近岸较高，但冬季温坨子岛附近为低值区；多样性 指数春、夏、秋、冬四季平均为1 5 9 1 1 1 、1 9 4 、1 8 2 。东岗镇附近采水型浮 游植物数量季节变化显著：春季 夏季 秋季 冬季：数量分布总体上由北向南增 加；多样性指数春、夏、秋、冬四季平均为o 4 4 、2 6 9 、1 9 9 、2 1 l 。 调查期间全海域未发现赤潮事件，但发现2 7 种赤潮生物。研究海域全年四季 皆有赤潮生物，以春、夏、秋季种类较多，其中：春、夏季东岗镇附近的水样中 均发现裸甲藻类和硅藻类赤潮生物；夜光藻和三角角藻是夏、秋季的主要赤潮生 物。 根据以上研究数据，采用n q i 指数评估本海域富营养化程度为中等一贫营养海 区，局部可达富营养化；采用欧盟“综合富营养化评价程序”( o s p a r c o m p p ) ，评 价得出研究海域为“潜在问题海域”，存在一定的富营养化风险。两种方法对研究 海域的富营养化程度评价结果相近。 关键词：赤潮浮游植物营养盐n q i 指数富营养化 p h y t o p l a n k t o ng r o u p sa n de u t r o p h i c a t i o ns t a t u si nt h es o u t h e a s t e r n l i a o d o n gb a y a b s t r a c t p h y t o p l a n k t o ni st h ee l e m e n t a r yp r o d u c e r so ft h eo c e a n , i t sk i n d sc o m p o s i t i o n a n dc h a n g eo fq u a n t i t ya r er e s t r i c t i n gt h ed e v e l o p m e n to fm a r i n ep r o d u c t i v i t yd i r e c t l y o ri n d i r e c t l y ，t h u sp l a ya ni m p o r t a n ti n s t r u c t i o nr o l ei nt h ed e v e l o p m e n ta n d u t i l i z a t i o no ft h em a r i n el i v i n gr e s o u r o e s t h ek i n do ft h em a r i n ed h y t o p l a n k t o na n d c e l lq u a n t i t yc a nb er e g a r d e da st h er i c ho rp o o ri n d e xo f a q u a t i cr e s o u r c e so f s e aa r e a , a n db e c a u s ed i f f e r e n tk i n d sh a v ed i f f e r e n tb i o l o g i c a lc h a r a c t e r i s t i c s 。i so f t e nu s e df o r n qt h e i n d e xo fs o m ee n v i r o n m e n t a lf a c t o r s e u t r o p h i e a t i o ni st h eu n u s u a l p h e n o m e n o no fe c o l o g ya p p e a r i n gi nt h eo c e a n ，a sam a t e r i a lf a c t o rw h i c hi n i t i a t e s t h eh a r m f u la l g a lb l o o m e u t r o p h i c a t i o ni sa n u n u s u a lp h e n o m e n o n , a n dt h e f r e q u e n c yo fh a r m f u la l g a lb l o o mo nm a r i n eb i o l o g i c a lr e s o u r c e s ，s u c ha st h e e n o i t i i o u sh a r m ；t i m e l yp r e d i c t i o na n dd i s c o v e r yo fw a t e re u t r o p h i c a t i o n , t h e p r o t e c t i o no ft h em a r i n ee c o l c i 百c a lb a l a l i c e ，a n dp r e v e n t i o no fd i s a s t e r ss u c ha s h a r m f u la l g a lb l o o m a v o i dl o s so ff i s h e r i e si ss i g n i f i c a n t t i l i st e x tb a s e do nt h es u r v e yd a t ao fm a n ye c o l o g i c a lf a c t o r so nt h ef o u l c r u i s e s o f a p r i l 、j u l y 、s e p t e m b e r 、d e c e m b e r o f 2 0 0 6 i n t h e w a t e r s o f h o n g y a n r i v e r s o u t h e a s t o f t h el i a o d o n gb a y p h y s i c a la n de h e m i e a le n v i r o n m e n t s ，t h es p e c i e sc o m p o s i t i o no f p h y t o p l a n k t o n , e e l la b u n d a n c ea r ea l ld i s c u s s e da n da n a l y s i s e d t h er e s u l i sa r ea s f o l l o w e d ： n 圯t e m p e r a t u r ed i f f e r e n c e s e a s o n a lc h a n g e so ft h et e m p e r a t u r eo ft h er e s e a r c h w a t e r sa r ed o m i n a n t b l i tt h ev e r t i c a lc h a n g e so ft h et e m p e r a t u r ea r en o td o m i n a n t n 把a v e r a g es a l i n i t yi s3 1 3 3 1 9 n 忙f l u c t u a t i o no f t h es a l i n i t yi ss i n a i ld u r i n gt h e s p r i n g n e e pt i d ea n dt h es e a s o n a lc h a n g e a tt h es a m et i m et h es a l i n i t yo ft h es u r f a c e l a y e ri sa l m o s tt h es a m ea st h eb o t t o ml a y e r t h es u s p e n s i o no ft h eb o t t o ml a y e ri s m o r et h a nt h es u r f a c el a y e r n l em e a n - v a l u ea n dv a r i a b l e a m p l i t u d eo ft h es u s p e n s i o n i st h eb i g g e s ti ns p r i n g t h ew a t e rt r a n s p a r e n c yi sl o w e ri ns p r i n ga n da u t u m n , h i g hi n 鲫l m m e r t h ee x c h a n g eo f p hi nt h er e s e a r c hw a t e r si sd o m i n a n t ：t h em e a n - v a l u eo fs p r i n g ， s u m m e r a u t u m ni s7 9 5 、8 2 1a n d8 1 3 t h ev a r i a b l e a m p l i t u d ei ss m a l l e rt h a n0 2 t h ee x c h a n g eo fd oi sd o m i n a n t ：t h ed oi ns p r i n gi sh i g h e rt h a ni ns u m l t l e ra n d a u t u n m t h ee x c h a n g eo fd oi sa l s os h o w e di nt h e s p r i n g n e e p t i d e b u tt h e d i f f e r e n c eo fs u r f a c ea n db o t t o ml a y e ri sn o to b v i o u s t h eh o r i z o n t a ld i s t r i b u t i o no f d oi nt h eo p e ns e ai sh i g l l e rt h a ni nt h es e a s h o r ei ns p r i n g ，b u tt h es i t u a t i o ni sj u s t c o n t r a r yi nt h es u m m e ra n da n t u m n t h ee x c h a n g eo fc o di sa l s od o m i n a n t ：t h e h o r i z o n t a ld i s t r i b u t i o no fc o di nt h er e s e a r c hw a t e r si sh i 吐e ri nt h es e a s h o r e t h e d i s t r i b u t i o no f c o di ns u m m e ri sc o m p l e x ：t h es e a s h o r ei sh i g h e l a n dt h e r ea r eh i g h e r a n di o w e rd i s t r i b u t i o ni nt h eo p e ns e a i na u t u m nt h ec o di sh i 曲e l i nt h es o u t ho f d o n g g a n gt o 帅 d i nm a i n l yc o m e sf r o mn 0 3 - n 1 1 1 ee x c h a n g eo fi ti sd o m i n a n t ：t h eh i g h e s ti s s p r i n g ，t h e nw i n t e r , a u t u m n , a n ds u m m e ri nt u r n t h e r ei so n l yal i t t l ed i f f e r e n c ei n t h es u r f a c ea n db o t t o ml a y e ra n di nt h es p r i n g - n e e pt i d e t h eh o r i z o n t a ld i s t r i b u t i o ni s h i g h e ri nt h es e a s h o r eo ft h ed o n g g a n gt o w na n di nt h eo u t e ro ff u z h o ub a y p 0 4 一p i sl o w e r t h es e a s o n a lc h a n g e si sd o m i n a n t t b es i t u a t i o no fp 0 4 一pi sa l m o s tt h e s a m e 越t h es i t u a t i o no f t h ed i n n 圮s e a s o n a le x c h a n g eo fc h l ai nt h er e s e a r c hs e ai sr e m a r k a b l e t h ec h a n g eo f c h l ai sh i g h e s ti ns p r i n g ，t h e ns l a m m e r , a u t u m n ，a n dw i n t e ri nt u r n ，1 1 l ec h l av a l u eo f t h es e a s h o r en e a rt h ed o n g g a n gt o w ni sh i g h i ti se s t i m a t e dt h a tt h ep r i m a r y p r o d u c t i v i t yo fr e s e a r c hs e ai sh i g h e s ti ns u m m e r , t h e na u t u m n , s p r i n gi nt u r n 1 1 l e p r i m a r yp r o d u c t i v i t yo f t h es e an e a rd o n g g a n gt o w ni su s u a l l yh i g h t h ed o m i n a t es p e c i e so fp h y t o p l a n k t o ni sd i a t o m s t h e r ea r es e a s o n a lv a r i a t i o i l s b u tt h ed o m i n a t es p e c i e si ss i m i l a ri na u t u m na n di nw i n t e r t h ed o m i n a t es p e c i e so f t h ew a t e rs a m p l en e a rd o n g g a n gt o w ni sd i a t o m s ，b u tt h ed o m i n a t es p e c i e si n s u m m e ri sa l s oi n c l u d i n gd i n o f l a g e l l a t e s t h e r ea r es e a s o n a lv a r i a t i o no f t h ed o m i n a t e s p e c i e s b u tn o t i l u c as c i e n l l a n sa n dc e r a t i u mt r i p o s a r ed o m i n a t es p i c yi ns p r i n g a n ds u m m e r n l eq u a n t i t yo fn e t - p h y t o p l a n k t o nc h a n g ei so b v i o u sd u r i n gt h es e a s o n a l e x c h a n g e 豫ee x c h a n g ei sh i g l l e s ti ns p r i n g , t h e na u t l l m n ，s p r i n g ，a n dw i n t e ri nt u r n n 幢r ei sab i gd i f f e r e n c ei nt h es p r i n g n e e pt i d e t h eh o r i z o n t a ld i s t r i b u t i o no f n e t - p h y t o p l a n k t o nq u a n t i t yi sh i g h e ri nt h es e a s h o r en e a rd o n g g a n gt o w n b u tt h e q u a t i t yi sl o w n e a rw e n t u o z ii s l a n di nw i n t e r t h ea v e r a g eb i o d i v e r s i t yi n d e xi ns p r i n g s u m m e r , a u t u m n a n d w i n t e r i s1 5 9 、1 1 1 、1 9 4 、1 8 2 i n t u r n t h e q u a t i t y v a r i a t i o n o f p h y t o p l a n k t o no fw a t e rs a m p l ei sd o m i n a n td u r i n gt h es e a s o n a lv a r i a t i o n t h e v a i l a t i o no f s p r i n gi sh i g h e s t ，t h e ns u m m e r , a u t u m na n dw i n t e ri nt u r n t h eq u a t i t yo f p h y t o p l a n k t o ni si n c r e a s i n gf t o mn o r t ht os o u t h t h eb i o d i v e r s i t yi n d e xo fs p r i n g , s u m m e r , a u t u m n a n d w i n t e r i s0 4 4 、2 6 9 、1 9 9 、2 i n t u r n h a r m f u la l g a lb l o o mj sn o tf o u n dd u r i n gt h ei n v e s t i g a t i o np e r i o d b u t2 7s p e c i e s o fh a r m f u la l g a lb l o o mo r g a n i s m sa r ef o u n d h a r m f u la l g a lb l o o mo r g a n i s m se x i s t d u r i n gt h ey e a r t h e r ea r em o r eh a r m f u la l g a lb l o o mo r g a n i s m s s p e c i e si ns p r i n g ， 羽_ i i 衄e ra n da u t u m n h a r m f u la l g a lb l o o mo r g a n i s m so fa t h e c a t ed i n o f l a g e l l a t e sa n d d i a t o m sa r ef o u n di nt h ew a t e rs a m p l eb e a rd o n g g a n gt o w ni ns p r i n ga n ds u r n n l e r , n o c t i l u c as i n i c u si st h em a i nh a r m f u la l g a lb l o o mo r g a n i s m si ns u m m e ra n da u t u m n o t h e r w i s e ，s o m ed o m i n a t es p e c i e so ft h ep h y t o p l a n k t o ni nt h er e s e a r c hs e aa r en o t h a r m f u la l g a lb l o o mo g a n i s m si nt h i sa r e ab u tt h eh a r m f u la l g a lb l o o mo r g a n i s m so f o t h e rs e aa r e a s a c c o r d i n gt ot h ea b o v ed a t a , t h et r o p h i cs t a t eo ft h es t u d ys e ai s “m e s ot oo l i g o - t r o p h i cw a t e r sw i 也l o c a la r e ae u t r o p h i c a t e d ”a s s e s s e dw i t ht h en u t r i t i o n a lq u a l i t y i n d e x ( n q i ) t h er e s u l ti ss i m i l a rt ot h er e s u l tt h a tt h es t u d ya r e ai sa “p o t e n t i a l p r o b l e ma r e a , w i t hr i s ko fe u t r o p h i c a t i o n 。g i v e nb ya s s e s s m e n tw i t ht h ee u ”c o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o np r o c e s so fe u t r o p h i c a t i o n ”( o s p a r c o m p p ) ” k e yw o r d s ：h a r m f u la l g a lb l o o mp h y t o p l a n k t o nn u t r i t i o nn q i n d e xe u t r o p h i c a t i o n i v 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立 进行研究工作取得的成果除文中已经注明引刚的内容外，本论文不含任何 其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果对本文的研究做出重要贡 献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承 担。 论文作者签名：冰汞林 日期：z 。，年 月2 日 学位论文使用授权说明 本人完全了解国家海洋局第一海洋研究所关于收集、保存、使用学位论 文的规定，即： 按照本所要求提交学位论文的印刷本剃电子版本； 研究所有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务： 研究所可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文； 在不以赢利为目的的前提下。研究所可以公布论文的部分或全部内容。 ( 保密论文在解密后遵守此规定) 论文作者签名：帮丧林 导师签名： r 期：2 0 0 7 年7 月2 日 飞 ( 咯 国家海洋局第一海洋研究所 硕士学位论文 前言 近年来，在世界范围内赤潮发生越来越频繁，使近海生态环境遭到破坏，海 洋渔业和水产养殖遭受巨大的损失，甚至危及人类的身体健康。追根溯源，赤潮 发生与人为排放到海洋中的工农业和生活污水不断增多、引起水体富营养化、藻 类得以大量繁殖密切相关，而河口和近海富营养化问题已经成为困扰世界沿海国 家的首要环境问题之一。 经过近几十年来许多学者的努力，国际上河口和沿岸海域富营养化评价模 型和方法，已经从以营养盐为基础的第l 代评价体系发展到当前的以富营养化 症状为基础的第2 代多参数富营养化评价模型和方法。而我国的河口和沿岸海 域富营养化评价模型和方法尚停留在以营养盐为基础的第1 代评价体系阶段。 这一现状已不适应我国海岸带富营养化问题的科学研究和海岸带管理的需求。 因此，探讨富营养化评价新方法对我国近岸海域的适用性显得十分必要。 本文以辽东湾东南部的红沿河海域为例，对其海水的物理、化学环境和浮 游植物群落进行了调查研究，据此数据比较了国内目前常用的营养状态质量指 数( n q i ) 法与欧盟“综合富营养化评价程序”( o s p a r c o m p p ) 对研究海域的 评价结果，探讨了研究两种富营养化评价方法的利弊，以期为建立适合于我国 河口和沿岸海域特点的富营养化评价方法，完善和健全我国目前现有的海洋环 境监测和管理机制提供依据。 辽东湾东南海域浮游植物类群。j 富特养化状况 1 文献综述 1 1 富营养化的概念及成因 富营养化是水体衰老的一种现象。由于径流对地表的冲刷和淋溶，雨水对 大气的淋洗，以及废水、污水的排放，带有大量营养物质的淡水向河口和近海 水域汇集，使得n 、p 等营养元素的量大大增加往往造成水体的富营养化( 张 正斌等，1 9 9 9 ) 。 关于“富营养化”( e u t r o p h i c a t i o n ) 的定义多种多样，但多数强调营养盐的 富集和植物生长的增加。这一术语常常是指某一特定水体中营养盐( 主要是氮 和磷) 输入的增加。 s m e t a c e k 等( 1 9 9 1 ) 将富营养化定义为“海洋生态系统中限制性营养盐的 自然增加和人为增加及其引起生态系统的相应变化”。 j a r g e n s e na n dr i c h a r d s o n ( 1 9 9 6 ) 将富营养化定义为“营养盐来源的增加导致 某一给定水体营养状况改变的过程”。值得注意的是上述定义意谓着纯粹的无机 营养盐的富集也可视为富营养化，即使这一过程没有导致有机物的增加。与此 相反，n i x o n ( 】9 9 5 ) 提出了一个更为概括的定义：“富营养化一某一生态系统 中有机物供给速率的增大”。 s o l i i i n e “1 9 9 8 ) 则根据营养状态和人为影响来定义富营养化：“富营养化是指 人为影响导致水体营养状态的提高”。 v o l l e n w c i d e r 等( 1 9 9 2 ) 提出了一个适用于淡水和海水的定义：“富营养化 一普遍适用于淡水和海水的定义是一水体中植物营养盐的增加( 主要是氮和 磷) ，刺激水生初级生产，并在情况严重时引起看得见的藻华、藻沫、底栖藻类 的加速生长，以及有时水下和漂浮的大型植物大量繁殖的过程”。在上面提到的 定义中，营养盐的富集过程并未与其引起的不良效应相联系。但在v o l l e n w e i d e r 等的定义中则暗含了某些负面效应，如藻类的大量繁殖。 海洋大词典( 1 9 9 8 ) 中对“富营养化( 作用) ”定义为水体由于营养物质 的过量积累，造成藻类的大量繁殖，导致水质恶化的过程”。同时又强调“富营 国家海洋局第一海洋研究所 硕上学位论文 养化过程虽然是一个自然过程，但人类的活动能够大大加速这一过程，这种情 况称为人为富营养化”。此定义强调了人类活动的影响，并提及了某些负面效 应，如水质恶化。 欧盟之“奥斯陆巴黎抗击富营养化战略”( o s p a rs t r a t e g yt oc o m b a t e l i 舡o d i l i c a t i o n ) ( 1 9 9 8 ) 给出了富营养化定义：“富营养化意指水体中营养盐的 过度累积导致藻类和高等植物的加速生长，造成对水体中生物平衡的不良干扰 和水质破坏，因而归因于人为的营养盐累积导致的不良后果。”这一定义中不仅 包括了水体营养状态的提高过程，也包含了营养盐过富的不良效果。本定义强 调了“人为营养盐过富”的持久性。自然的富营养化或能对海洋环境有期望效果 的人为营养盐过富( 如：保持食物链稳定从而获得更高的经济渔获量) 则不在 考虑之列。 美国“国家河口富营养化评价”( n e e a ，n a t i o n a le s t u a r i n ee u t r o p h i c a t i o n a s s e s s m e n t ) 计划专家组( 1 9 9 9 ) 提出了一个更为详细的定义：“富营养化是指 水体中有机物、特别是藻类的加速生产。它通常是由排入水体的营养盐通量的 增加造成的。藻类加速生产的结果可产生一系列的效果，包括有害和有毒藻华、 溶解氧耗尽和水下植被损失。这些效果是互相关联的，并通常被认为对水质和 生态系统健康具有负面影响”。后来，考虑到本定义有许多不完善之处，如未强 调人类活动的影响、未包括未来营养赫压力和管理目标等，2 0 0 4 年又对富营养 化的定义进行了进一步地完善：“富营养化是由于营养盐输入的增加而使水体的 生产力( 通过有机物测定) 增加的一个自然过程。营养盐的输入是一个自然过 程，但近几十年来各种人类活动大大增加了营养盐的输入。耕作富营养 化( c l l l t me u t r o p h i c a t i o n ) 或营养盐过富( n u t r i e n to v e r - e n r i c h m e m ) 是指由于与 人类活动有关的排入水体的营养盐量的增加和组成的改变而导致水体中有机物 ( 尤其是藻类) 的加速累积。其可产生一系列的后果，包括有害和有毒藻华、 溶解氧耗尽和水下植被及底栖动物损失。这些效果是互相关联的，并通常被认 为对水质、生态系统健康和人类利用具有负面影响。管理应关注的是人为或耕 作增加的那部分营养盐对环境是有害的”。本定义不仅强调了人类活动对富营养 化的影响，而且强调了除了营养盐的量外，营养盐组成的改变也将对富营养化 产生影响；全面的指出了富营养化产生的负面效应，并提出了环境管理需要关 辽东湾东南海域浮游植物类群与宦营养化状况 注的利害关系。这是迄今关于富营养化的最为全面和恰切的定义。 引起海水富营养化的原因可分为两大类：自然因素和人为因素。由自然因 素引起的海水富营养化的情况很少，而且这一过程往往需要几十年甚至更长的 时间。因此，由人为因素造成的海水富营养化成为人们关注的焦点。人类活动 主要通过以下几个方面加速对水体营养盐的输入：( 1 ) 农阳大量施用的化肥，随 降水和地表径流入海；( 2 ) 工业废水和城市生活污水直接和间接排入海洋；( 3 ) 海水养殖( 包括滩涂养殖) 废物和废水；( 4 ) 土地侵蚀、淋溶出的营养盐。( 5 ) 大 气沉降( 主要是氮化物) ：人类活动大大增加了对大气氮化物的排放，随降水过 程进入海洋( s m e h a c e ke ta l ，1 9 9 l ：陈尚等，1 9 9 9 ) 。 1 2 富营养化对海洋生态系统的影响 世界海洋学家组织对全球公海和沿海水域考察后指出：沿海开发带对海洋 生物生长环境的破坏以及海滨地区细菌性污染是最令人注目的问题。同时还指 出：目前对海洋环境构成最大威胁的首要因素就是富营养化作用。 富营养化会导致赤潮的发生，直接引起水质恶化，提高水处理费用，加重 工业用水的设备费和运转费，也会破坏疗养和旅游胜地的水环境。水体富营养 化为赤潮生物大量增殖和赤潮爆发提供了物质基础。在富营养化的水体中，一 旦遇到适宜的水温、盐度和气候等条件，或对赤潮生物增殖有特殊促进作用的 物质含量的增加，赤潮生物就会以异常的速度大量繁殖而形成赤潮。在世界各 地沿岸水域、河口区、封闭性和半封闭性海湾及大中城市附近海域发生的赤潮 大多数都与水体富营养化有关( 关道明等，2 0 0 3 ) 。 水体富营养化的危害主要有： 1 ) 富营养化改变了底栖生态环境。富营养化水体底部沉积大量的有机物，在 水体缺氧情况下，加剧了水体底部的厌氧发酵，如沼气发酵、硫酸盐还原反应等， 也相应引起微生物群落的演替，改变了原来的生态环境。 2 ) 水体富营养化导致赤潮的发生。大部分赤潮是由藻类的暴发性增殖或聚集 形成的。大量的藻类在光合作用过程中，势必消耗水体中大量的c 0 2 ，水体中的 酸碱度随之发生较大的变化。一般而言，海水中的p h 值通常在8 8 2 之间，而 4 国家海洋局第一海洋研究所硕士学位论文 赤潮发生海域的p h 值可达8 5 9 上，有时甚至高达9 3 。水体酸碱度的变化，必然 会影响生活在该水体中各类海洋生物的生理活动。由于藻类和异养细菌的代谢活 动，大量消耗了水中的溶解氧，大量藻类覆盖于水面，大气中的氧气很难溶于水 中而造成水体缺氧，使浮游动物、鱼类、贝类等无法生存；与此同时，水面漂浮 着厚厚的一层赤潮生物，阻挡了阳光到达水体的深度，降低了水体的透明度，导 致生长于水体深层的水草、造礁珊瑚及生活于水草中的海洋动物大量死亡，底层 生物量锐减。 3 ) 富营养化影响海洋生物和人类的健康。赤潮生物很容易附在鳃上导致鱼 类窒息死亡，使水产养殖业受到严重危害。许多赤潮生物含有毒素，这些毒素 可使海洋动物生理失调或死亡。人类食用了含有这些毒素的水产品后，对人类 身体健康造成严重威胁。 常见的海洋藻毒素根据毒素对人的中毒症状和藻源可分为5 大类：麻痹性 贝毒( p a r a 【y t i c a ls h e l l f i s hp o i s o n i n g ，p s p ) 、腹泻性贝毒( d i a r r h e r i cs h e l l f i s h p o i s o n i n g ，d s p ) 、神经性贝毒( n e u r o t o x i cs h e l l f i s hp o i s o n i n g ，n s p ) 、记忆缺 失性贝毒( a m n e s i cs h e l l f i s hp o i s o n i n g ，a s p ) 、西加鱼毒素( c i g u a t e m f i s h - p o i s o n i n g ，c f p ) 。目前分布范围较广、对人类经常造成影响的主要是麻痹 性贝毒( p s p ) 和腹泻性贝毒( d s p ) 。其中麻痹性贝毒( p s p ) 是由赤潮生物 中的微原甲藻、裸甲藻等产生的一种对人毒性很大的有毒物质，由于有些水产 动物对其有较大抗性，在食物链里面进行累积，当人误食了体内积聚了p s p 的 水产品，就能致病甚至死亡。腹泻性贝毒( d s p ) 主要积累在扇贝、贻贝等双 壳动物的中肠腺中，在人类误食这些贝类后将会引起腹泻、恶心、呕吐等( 闫 庆松，1 9 9 4 ) 。 4 ) 富营养化改变浮游植物群落结构。赤潮的发生可引起浮游植物群落结构的 改变，并进而改变整个生态平衡。例如，在水体富营养化之前通常是硅藻占支 配地位，这时鲑鱼等高等鱼类的生产量较高；而在水体富营养化之后，鞭毛藻 类有可能占支配地位，这样食植动物增加，食肉动物减少，高级鱼种开始减少， 低级的普通鱼种增加，这对当地的渔业生产显然是非常不利的( 林荣根& 邹景 忠，1 9 9 6 ) 。在浮游植物或动物生物量增加的同时，它们的种群数量将减少，生 辽东湾东南海域浮游植物类群与富营养化状况 存环境变得越来越只适合于少数种类的生长，生物多样性减少，破坏了原来的 生态平衡。 1 3 富营养化评价方法 近几十年来国内外许多学者致力于研究并提出了许多评价水体富营养化的 方法，其中大部分是从淡水水体的富营养化评价中移植过来的。林荣根( 1 9 9 6 ) 和张正斌等( 1 9 9 9 ) 等将其归纳为两大类：单因子法和综合指标法。 1 ) 单因子法： ( 1 ) 物理参数法：气温、水色、透明度、照度、辐射量等。其中较常用的是 透明度。这是因为富营养化现象主要是藻类形成的初级生产增大的现象。所以， 常用测定水体的透明度这一简便方法来确定藻类现存量，如c a r l s o n 的营养状态指 数：t s i = 1 0 ( 6 - l 0 9 2 z ) ，z 为用塞氏圆盘测得的透明度。由于水体中悬浮物也影响 透明度，因此，本方法不适用于悬浮物含量高的河1 2 1 等地区。 ( 2 ) 化学参数法：用d o 、c 0 2 、n 、p 、c o d m n ( 高锰酸钾法测得的化学耗氧量) 等这些与藻类增殖有直接关系的化学物质的含量来衡量水体富营养化的程度。 ( 3 ) 生物学参数法：藻类现存量或叶绿素a ( c r a a ) ，浮游植物种类，多样性指数， a g p ( 藻类增殖的潜力) 等【日本机械工业联合会( 杨祯奎等译) ，1 9 8 7 。 2 ) 综合指数法：较常用的有： ( 1 ) 营养状态质量指燃n q i = 罴+ 蔫+ 罢+ ( 盅) ，其彻d s 、 i n s 、t p s 和c h l a s 分别为c o d 、t n 、t p 和c h l a 的标准值，n q i 值大于3 为富营养 水平，在2 3 之间为中营养水平，小于2 为贫营养水平。 ( 2 ) 富营养化指数法，邹景忠等给出：e l = c o d x 石d 而i n x d i p 1 0 6 ，此值大 于或等于1 即为富营养化( 式中要素单位均为m g l ) 。本方法仅适用于没有藻类 生长限制因素州或p ) 的水域( 邹景忠等，1 9 8 3 ) 。 ( 3 ) 模糊数学法：如彭云辉等( 1 9 9 1 ) 将模糊数学理论应用于近海( 包括河 口区) 进行水体富营养化水平评价：他们使用4 个评价指标：c o d 、t n 、t p 和 6 国家海洋局第一海洋研究所 硕上学位论文 c h l a ，以三类海水标准作为其闽值，通过求解模糊矩阵与隶属标准值进行比较 而进行评价。 ( 4 ) 其它方法：如李清雪等( 1 9 9 9 ) 应用浮游植物群落结构指数进行评价海 域富营养化，并认为当浮游植物大量繁殖，消耗了大量的营养盐，生物学指标 更能正确合理的评价水质状况；j u s t i e 等( 1 9 9 1 ) 和a u r ee ta l ( 1 9 9 6 ) 根据氧 的消耗加上统计规律订立标准进行富营养化评价；l o w e r y t o n y ( 1 9 9 8 ) 使用缺 氧量、氮输入、层化和营养盐比值建立模型进行海域富营养化评价，等等。 1 4 研究海域的相关历史资料 辽东湾是中国渤海三大海湾之一。位于渤海东北部。西起中国辽宁省西部 六股河口，东到辽东半岛西侧长兴岛有辽河、大凌河、小凌河等注入。广义 的辽东湾则指河北省大清河口到辽东半岛南端老铁山角以北的海域。海底地形 自湾顶及东西两侧向中央倾斜，湾东侧水深大于西侧，最深处约3 2 米，位于湾 口的中央部分。河口大多有水下三角洲。辽河口外的水下谷地实为古辽河的河 谷，是现代辽河泥沙输送的渠道。平均潮差( 营口站) 2 7 米，最大可能潮差 5 4 米。冬季结冰，冰厚3 0