崇明島典型河道水體中葉綠素a動(dòng)態(tài)特征及其與環(huán)境因子的相關(guān)分析

黃慧琴，侯進(jìn)菊，翁辰，江濤，張秋卓

華東師范大學(xué)生態(tài)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院//上海市城市化生態(tài)過程與生態(tài)恢復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200241

崇明島典型河道水體中葉綠素a動(dòng)態(tài)特征及其與環(huán)境因子的相關(guān)分析

黃慧琴，侯進(jìn)菊，翁辰，江濤，張秋卓*

華東師范大學(xué)生態(tài)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院//上海市城市化生態(tài)過程與生態(tài)恢復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200241

目前，水體富營(yíng)養(yǎng)化已成為最棘手的全球環(huán)境問題之一。分析水體中葉綠素a時(shí)空分布特征、變化規(guī)律及其影響因素，可為水體的生態(tài)修復(fù)提供重要的數(shù)據(jù)支持。選取崇明島典型河道團(tuán)旺河水體為研究對(duì)象，布設(shè)7個(gè)采樣點(diǎn)，于2013年4月—2014年3月間對(duì)各采樣點(diǎn)進(jìn)行葉綠素a、水溫、透明度、TN、TP、氨氮、高錳酸鹽指數(shù)等水質(zhì)因子的監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，該河道中葉綠素a濃度及相關(guān)環(huán)境因子隨季節(jié)變化較為顯著，葉綠素a濃度季節(jié)性變化表現(xiàn)為夏季（42.33 μg·L-1）＞春季（31.68 μg·L-1）＞秋季（20.88 μg·L-1）＞冬季（11.70 μg·L-1）。SPSS分析結(jié)果表明，葉綠素a與總氮、總磷及溫度間呈顯著相關(guān)關(guān)系，而與其他環(huán)境因子相關(guān)關(guān)系不顯著。建立了葉綠素a的多元回歸方程：Y=377.873X1-0.507X2+0.505X3-21.834（r2=0.911），驗(yàn)證方程ρ計(jì)算（Chl-a） =2.503+0.905×ρ實(shí)測(cè)（Chl-a）（r2=0.946）表明，該回歸方程能夠準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)團(tuán)旺河水體葉綠素a的變化趨勢(shì)，可為水體富營(yíng)養(yǎng)化的預(yù)警提供可靠的科學(xué)依據(jù)。

葉綠素a；環(huán)境因子；崇明島典型河道；預(yù)警

HUANG Huiqin， HOU Jinju， WENG Chen， JIANG Tao， ZHANG Qiuzhuo. Dynamics of chlorophyll-a and its potential relationship with environmental factors in typical river of Chongming island ［J］. Ecology and Environmental Sciences， 2016， 25（8）: 1369-1375.

隨著人類活動(dòng)的加劇，大量的營(yíng)養(yǎng)鹽通過各種途徑進(jìn)入流域、湖泊、水庫等水體中，由此引發(fā)的水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，成為目前最棘手的環(huán)境問題之一（周曉紅等，2009；Junker et al.，2008；谷勇峰等，2013）。水體葉綠素a濃度的高低與水體藻類生物量密切相關(guān)，也與水環(huán)境質(zhì)量密切相關(guān)，是水體富營(yíng)養(yǎng)化的重要指標(biāo)（鄢昭等，2015）。因此，分析葉綠素a時(shí)空分布特征、變化規(guī)律及其影響因素，能清楚地反映湖泊營(yíng)養(yǎng)鹽分布規(guī)律及富營(yíng)養(yǎng)化的形成機(jī)制，從而為湖泊的生態(tài)修復(fù)提供重要的科學(xué)依據(jù)（毛旭鋒等，2015）。

諸多學(xué)者對(duì)葉綠素a與其它環(huán)境因子之間的關(guān)系進(jìn)行了廣泛研究，利用線性回歸、曲線回歸、遺傳算法、逐步多元回歸、相關(guān)分析法、小波分析法等（張以飛等，2015）用于藻類爆發(fā)的預(yù)測(cè)以及水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要驅(qū)動(dòng)因子研究，但這些模型算法基本沒有考慮季節(jié)因素的影響，不能很好地反映研究區(qū)域葉綠素a濃度分布特征的季節(jié)動(dòng)態(tài)變化。此外，已有的對(duì)葉綠素a與環(huán)境因子相關(guān)性的研究工作多集中于湖泊、水庫等封閉性水體（Bock et al.，1999；李堃等，2011；吳阿娜等，2011；Romo et al.，1996；黃偉建等，2001；葛大兵等，2005；Wang et al.，2007；蔣萬祥等，2010），而關(guān)于敞開式的河流或河道，特別是對(duì)位于城鄉(xiāng)交錯(cuò)帶河道的研究較少。

崇明島地處長(zhǎng)江口，是中國(guó)第三大島，亦是上?？沙掷m(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略空間。團(tuán)旺河位于崇明島東灘的團(tuán)旺路東側(cè)，屬于城鄉(xiāng)交錯(cuò)帶河道，是崇明島上的重要河道之一，其水文環(huán)境復(fù)雜、受人類活動(dòng)干擾較嚴(yán)重。本研究選取團(tuán)旺河這一典型河道水體藻類為研究對(duì)象，于2013年4月—2014年3月間對(duì)其進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)?；谒|(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析該水體中葉綠素a濃度的季節(jié)變化和空間動(dòng)態(tài)特征，運(yùn)用多元線性回歸分析模擬葉綠素a濃度與環(huán)境因子之間的關(guān)系，并預(yù)測(cè)葉綠素a的變化趨勢(shì)，以期為上海市乃至全國(guó)河道的水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)和富營(yíng)養(yǎng)化預(yù)警等水環(huán)境保護(hù)及水域管理工作提供一定的科學(xué)依據(jù)。

圖1　采樣點(diǎn)的布設(shè)Fig. 1　Sampling sites in Tuanwang River

1　采樣及分析方法

1.1采樣點(diǎn)位置及采樣頻次

根據(jù)團(tuán)旺河的自然形態(tài)，并在充分調(diào)研河道周邊污染特征及采樣可行性的基礎(chǔ)上，于團(tuán)旺河干流及其支流上布設(shè)7個(gè)采樣點(diǎn)，分別標(biāo)記為S01～S07（如圖1所示），對(duì)其水體進(jìn)行常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)的監(jiān)測(cè)。于2013年4月—2014年3月間進(jìn)行12次采樣，采樣頻率為每月1次。為盡量減小因采樣時(shí)間不同而帶來的誤差，本研究的各點(diǎn)采樣工作規(guī)定在9:00—15:00之間同時(shí)進(jìn)行。各點(diǎn)位采樣次序一致，因此可從采樣時(shí)間上保持樣品的準(zhǔn)確性。水樣均取自水面以下0.5 m處。

1.2監(jiān)測(cè)項(xiàng)目與樣品分析方法

樣品的取樣、保存及分析監(jiān)測(cè)方法均依照國(guó)家環(huán)保局頒布的《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》（國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局，2002）進(jìn)行。水質(zhì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目與方法見表1。計(jì)算各個(gè)采樣點(diǎn)的水質(zhì)指標(biāo)均值，分析水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果。

1.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析方法

利用SPSS for Windows 22.0進(jìn)行數(shù)據(jù)的相關(guān)性分析及回歸方程建立，分析被測(cè)水樣葉綠素a與環(huán)境因子的相關(guān)性，并建立相應(yīng)的回歸方程以對(duì)葉綠素a的濃度變化特征及趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)估判斷。

表1　監(jiān)測(cè)項(xiàng)目與分析方法Table 1　Monitoring projects and analysis methods

2　結(jié)果與分析

2.1水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果與分析

2.1.1常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)監(jiān)測(cè)結(jié)果

各個(gè)月份溫度、透明度、總氮等環(huán)境因子的監(jiān)測(cè)結(jié)果如表2所示。由表2結(jié)合《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局等，2002）可以看出：被監(jiān)測(cè)河道的主要污染物為總氮?？偟?2次監(jiān)測(cè)平均值為1.84 mg·L-1，處于V類水質(zhì)水平，其中6月總氮監(jiān)測(cè)值達(dá)到峰值，為4.85 mg·L-1；總磷12次監(jiān)測(cè)平均值為0.10 mg·L-1，處于III類水質(zhì)水平，6月總磷監(jiān)測(cè)值達(dá)到峰值，為0.15 mg·L-1，5月及12月總磷含量最低，為0.08 mg·L-1；氨氮12次監(jiān)測(cè)平均值為0.30 mg·L-1，處于II類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，月際變化范圍為0.22～0.39 mg·L-1；水體透明度監(jiān)測(cè)平均值為42.48 cm，月際變化范圍為9.30～34.9 cm；高錳酸鹽指數(shù)的平均值為5.51 mg·L-1，月際變化范圍為4.43～7.04 mg·L-1。

透明度在春冬季節(jié)較高，在夏秋季節(jié)較低，主要是因?yàn)橄募舅w中的藻類大量爆發(fā)，致使大量浮游植物和懸浮物漂流在水面或沉浸在水中?？偟馁|(zhì)量濃度平均值在春季較高，為2.92 mg·L-1，冬季最低，為1.48 mg·L-1?？偭椎馁|(zhì)量濃度變化表現(xiàn)為夏季最高，冬季最低，分別為0.13 mg·L-1和0.08 mg·L-1。推測(cè)原因?yàn)檫M(jìn)入春、夏季后，水體中氮、磷的來源主要是生活污水以及農(nóng)田廢水，這與人們生活用水的方式息息相關(guān)。

表2　常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)監(jiān)測(cè)結(jié)果Table 2　The results of basic water quality analysis

圖2　葉綠素a的動(dòng)態(tài)變化Fig. 2　The fluctuations of chlorophyll-a in Tuanwang River

2.1.2葉綠素a時(shí)空變化特征

采樣期間葉綠素a的時(shí)空變化特征如圖2所示。在2013年4月—2014年3月間，團(tuán)旺河各個(gè)采樣點(diǎn)葉綠素a的質(zhì)量濃度平均值為26.65 μg·L-1，變化范圍在8.48～52.16 μg·L-1。從月份變化上看，本次調(diào)查共監(jiān)測(cè)到3次明顯峰值，分別為6月、7月、8月，其中6月份各樣點(diǎn)平均值為40.10 μg·L-1，變化范圍為37.83～72.42 μg·L-1；7月份各樣點(diǎn)平均值為52.16 μg·L-1，變化范圍為43.84～71.77 μg·L-1；8月份各樣點(diǎn)平均值為48.40 μg·L-1，變化范圍為39.87～70.42 μg·L-1。2月各樣點(diǎn)葉綠素a質(zhì)量濃度最低，僅為8.48 μg·L-1，各樣點(diǎn)變化范圍為7.43～9.94 μg·L-1。同時(shí)，4月較5月而言，葉綠素a濃度反而偏高（其它污染物也偏高），這可能是由于人為活動(dòng)的干擾所致。

不同季節(jié)的葉綠素a的平均質(zhì)量濃度表現(xiàn)為夏季最高，達(dá)到42.33 μg·L-1，春季和秋季次之，分別為31.68、20.88 μg·L-1，冬季最低，為11.70 μg·L-1?？梢妶F(tuán)旺河的葉綠素a的濃度存在顯著的季節(jié)變化特征，表現(xiàn)為夏季＞春季＞秋季＞冬季，反應(yīng)了該水域浮游植物現(xiàn)存量從冬季開始，經(jīng)過春季到夏季達(dá)到最大值，而從秋季開始逐漸下降。各采樣點(diǎn)葉綠素a的濃度存在一定的空間分布特征，四季中葉綠素a濃度最高值為4號(hào)采樣點(diǎn)，平均質(zhì)量濃度為36.11 μg·L-1；最低值為7號(hào)采樣點(diǎn)，平均質(zhì)量濃度為22.92 μg·L-1。4號(hào)采樣點(diǎn)位于團(tuán)旺河的支流上，旁邊有一定的養(yǎng)殖區(qū)域，長(zhǎng)期的養(yǎng)殖活動(dòng)使得水體中的營(yíng)養(yǎng)鹽成分含量增高，有利于浮游植物類的生長(zhǎng)繁殖，故4號(hào)采樣點(diǎn)葉綠素a濃度高于其他采樣點(diǎn)。

葉綠素a（Chl-a）是浮游植物現(xiàn)存量的重要指標(biāo)，水體中Chl-a的含量及其動(dòng)態(tài)變化反映了水體中藻類的豐度、生物量及變化規(guī)律，是評(píng)價(jià)湖泊富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的重要指標(biāo)（王斌等，2015）。監(jiān)測(cè)期間，團(tuán)旺河葉綠素a的平均質(zhì)量濃度為26.65 μg·L-1，與其他水域葉綠素a的平均質(zhì)量濃度相比（見表3）：團(tuán)旺河葉綠素a的平均質(zhì)量濃度高于近海岸區(qū)域而明顯低于內(nèi)陸河流區(qū)域。葉綠素濃度的分布具有從近岸向遠(yuǎn)海區(qū)域遞減的趨勢(shì)（高爽，2009），這是由于近海岸口的泥沙較多，透明度低，限制了藻類的光合作用，致使葉綠素a存在明顯的區(qū)域性變化特點(diǎn)。而團(tuán)旺河處于近海區(qū)域與內(nèi)陸區(qū)域之間，其葉綠素a的濃度也就處于兩者之間。巢湖屬于富營(yíng)養(yǎng)化情況較為嚴(yán)重的湖泊區(qū)域，而團(tuán)旺河的葉綠素a濃度最接近于巢湖，故認(rèn)為團(tuán)旺河水體富營(yíng)養(yǎng)化程度較高。

表3　各水域葉綠素a值的比較Table 3　Reported Chlorophyll a concentration in different water body

表4　描述統(tǒng)計(jì)量Table 4　Descriptive statistics

表5　顯著性系數(shù)表Table 5　Significant coefficient table

2.2葉綠素a與環(huán)境因子的相關(guān)分析

選取水溫、透明度、氨氮、總氮、總磷及氮磷比等6個(gè)相關(guān)環(huán)境因子，利用SPSS軟件，對(duì)被測(cè)河道中葉綠素a含量與環(huán)境因子之間的相關(guān)系數(shù)及其雙尾顯著性進(jìn)行分析，結(jié)果如（表4）所示。根據(jù)表4可知，pH、溶解氧和高錳酸鹽指數(shù)離散程度較小，葉綠素a、溫度和懸浮物離散程度較大。由此表明水體酸堿度、溶解氧含量保持在比較穩(wěn)定的狀態(tài)，而其他水質(zhì)因子波動(dòng)幅度則比較大。

顯著性系數(shù)如表5所示。從表中可以看出，葉綠素a與總磷呈極顯著相關(guān)關(guān)系，與總氮、溫度呈顯著相關(guān)關(guān)系。透明度、高錳酸鹽指數(shù)及氨氮都未與葉綠素a呈現(xiàn)顯著相關(guān)關(guān)系。說明團(tuán)旺河的水體污染及一定程度的富營(yíng)養(yǎng)化的形成的主要原因是由磷含量的升高而導(dǎo)致的，磷是水體富營(yíng)養(yǎng)化的潛在因子。還有部分原因也可能是總氮含量升高導(dǎo)致的，總氮也是營(yíng)養(yǎng)鹽的一部分，是水體生物生長(zhǎng)繁殖所需要的主要成分之一。

2.2.1葉綠素a與水溫的相關(guān)分析

本研究中，團(tuán)旺河水體中葉綠素a含量與水溫呈顯著相關(guān)關(guān)系，并且由表2可以看出：水溫的季節(jié)變化為夏季＞春季＞秋季＞冬季，這與葉綠素a的季節(jié)變化保持一致，表明水溫對(duì)浮游植物的生長(zhǎng)具有一定的促進(jìn)作用，與大多數(shù)學(xué)者的研究結(jié)果相吻合。吳阿娜等（2011）對(duì)淀山湖藍(lán)藻水華高發(fā)期葉綠素a動(dòng)態(tài)及相關(guān)環(huán)境因子的研究和張瑜斌等（2009）對(duì)赤潮多發(fā)區(qū)深圳灣葉綠素a的時(shí)空分布及其影響因素的研究結(jié)果均表明：葉綠素a與水溫呈顯著正相關(guān)關(guān)系。

2.2.2葉綠素a含量與營(yíng)養(yǎng)鹽的相關(guān)分析

營(yíng)養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)變化影響著浮游植物營(yíng)養(yǎng)動(dòng)力學(xué)、生物碳傳遞、生物量以及群落演替，甚至可影響整個(gè)食物網(wǎng)系統(tǒng)（王玉玨等，2015）。因此，研究營(yíng)養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)與葉綠素a的相關(guān)關(guān)系具有重要意義。

在本研究中，河道中總氮的平均含量為1.84 mg·L-1，根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局等，2002），可將其定為V類水質(zhì)。從季節(jié)上看，總氮的濃度呈現(xiàn)夏＞春＞冬＞秋的變化情況，這一研究結(jié)論與多數(shù)學(xué)者的相關(guān)研究是相符合的，如（龍?jiān)品嫉龋?012）210研究表明，春夏季節(jié)受水體攪動(dòng)的影響底泥中的氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽向水體中釋放，進(jìn)而使水體中氮、磷濃度升高。葉綠素a與氮的相關(guān)性分析結(jié)果（表5）表明，葉綠素a濃度與總氮之間存在著顯著正相關(guān)關(guān)系。由各月份葉綠素a和總氮的均值（圖2和表2）也可看出，葉綠素a與總氮的峰值出現(xiàn)時(shí)間相吻合，這一研究結(jié)果與多數(shù)學(xué)者的研究結(jié)果相符。如鄧建才等（2008）通過對(duì)太湖水體中氮、磷空間分布特征及環(huán)境效應(yīng)的研究發(fā)現(xiàn)，葉綠素a與總氮存在顯著的線性正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.662。本研究結(jié)果表明，團(tuán)旺河中浮游植物的生長(zhǎng)與總氮存在密切的相關(guān)關(guān)系。

同時(shí)，監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，河道中總磷的平均質(zhì)量濃度為0.1 mg·L-1，水質(zhì)處于III類。從季節(jié)上看，總磷的濃度呈現(xiàn)夏＞春＞冬＞秋的變化特征，這一研究結(jié)論與多數(shù)學(xué)者的相關(guān)研究是相符合的，龍?jiān)品嫉龋?012）211研究表明春夏季節(jié)，溫度升高，河道中底泥膨脹，底泥中的磷營(yíng)養(yǎng)鹽向水體中不斷釋放，使得春夏季節(jié)水體中磷含量偏高。相關(guān)性分析結(jié)果表明，團(tuán)旺河水體中葉綠素a與總磷之間存在著極顯著正相關(guān)關(guān)系。這一研究結(jié)果與大多數(shù)學(xué)者的研究結(jié)果相吻合。國(guó)際經(jīng)濟(jì)與合作發(fā)展組織（OECD）在北美、北歐、阿爾卑斯地區(qū)進(jìn)行的綜合調(diào)查表明，lg（Chla）=0.96lg（TP）-0.55；日本相關(guān)研究結(jié)果表明lg（Chla）與lg（TP）存在顯著正相關(guān)；宋敬陽（1991）據(jù)相關(guān)研究表明，在磷為限制因子的水體中，葉綠素a與磷的相關(guān)程度一般較高（毛旭鋒等，2015）。OECD在對(duì)北歐264個(gè)水體中的葉綠素a 濃度調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，其中80%的水體中葉綠素a濃度受到磷的限制（王蘭等，2016）。

水體中TN、TP濃度升高，使水體處于富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，促進(jìn)了藻類等浮游植物生長(zhǎng)，因而水體中葉綠素a濃度也增高（龍?jiān)品嫉龋?012）211。由表2可以看出：TN、TP的季節(jié)變化都呈現(xiàn)夏＞春＞冬＞秋的季節(jié)變化特征，這與葉綠素a的濃度的季節(jié)變化大體上保持一致。

氮、磷營(yíng)養(yǎng)是影響藻類生長(zhǎng)最重要的營(yíng)養(yǎng)鹽，當(dāng)?shù)妆龋═N/TP）＜13時(shí)，氮是限制性因子；當(dāng)?shù)妆龋═N/TP）＞17時(shí)，磷是限制性營(yíng)養(yǎng)因子（王蘭等，2016）。團(tuán)旺河水體的TN/TP比值為18.4，因此磷有可能為限制性營(yíng)養(yǎng)因子。綜上，磷濃度的增加可能會(huì)增加藻類爆發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)。

2.3利用多元線性回歸方程預(yù)測(cè)葉綠素a的變化趨勢(shì)

多元線性回歸是指含有多個(gè)變量的線性回歸方程，用于解釋因變量與多個(gè)自變量之間的線性關(guān)系，其多元線性回歸模型的回歸方程為：y=b0+b1x1+b2x2+…+bnxn，其中，b0為模型中的回歸常數(shù)， b1， b2，…bn是模型中的偏回歸系數(shù)。為了更好地掌握水體中葉綠素a的變化特征和趨勢(shì)， 根據(jù)2013年4月—2014年3月的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行多元回歸分析，建立多元線性回歸方程，通過探究葉綠素a濃度變化的規(guī)律來研究水華發(fā)生的規(guī)律性。根據(jù)表6可知，與葉綠素a呈極顯著性相關(guān)的環(huán)境因子分別為總氮、總磷、溫度，相關(guān)系數(shù)分別為0.040、0、0.001，均小于0.05。因此選擇溫度、總磷和總氮與葉綠素a進(jìn)行多元線性回歸方程。建立的回歸方程為：

式中，Y表示葉綠素a的濃度；X1、X2分別表示總氮、總磷的濃度；X3表示溫度。

顯著性檢驗(yàn)P=0.000＜0.01表明方程擬合度較好，回歸結(jié)果有效。同時(shí)，通過擬合變量葉綠素a的殘差分布直方圖（圖3）也可以看出，殘差符合正態(tài)分布，模型擬合度較好。

圖3　殘差分布直方圖Fig. 3　Regression standardized residual

將由回歸線性方程計(jì)算而來的葉綠素a的濃度值與實(shí)測(cè)值進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如圖4所示。計(jì)算值與實(shí)測(cè)值的線性方程為：

圖4　葉綠素a實(shí)測(cè)值與計(jì)算值的擬合Fig. 4　Simulation of experimental value and predicted value of Chl-a in Tuanwang River

計(jì)算值與實(shí)測(cè)值間極好的擬合關(guān)系亦說明，所建立的多元線性回歸方程能夠以溫度、總磷和總氮為自變量，準(zhǔn)確地反映和預(yù)測(cè)團(tuán)旺河水體中葉綠素a濃度的變化特征及趨勢(shì)。將2013年4月—2014年5月的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和根據(jù)多元線性回歸方程得出的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)加以驗(yàn)證，結(jié)果如圖5所示。由圖5可以看出，該方程能夠很好地預(yù)測(cè)團(tuán)旺河葉綠素a的變化趨勢(shì)，結(jié)合多元線性回歸分析法可為水體富營(yíng)養(yǎng)化的預(yù)警提供可靠的數(shù)據(jù)支撐與科學(xué)依據(jù)。

圖5　葉綠素a實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值的比較Fig. 5　Comparison between experimental value and predicted value of Chl-a in Tuanwang River

3　結(jié)論

水體富營(yíng)養(yǎng)化是現(xiàn)階段我國(guó)主要的水環(huán)境問題，探究水體藍(lán)藻水華的發(fā)生規(guī)律、內(nèi)在機(jī)制及預(yù)警研究迫在眉睫。本研究利用2013年4月—2014年3月崇明島團(tuán)旺河水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析崇明典型河道中葉綠素a的動(dòng)態(tài)變化及其與環(huán)境因子的關(guān)系，以期為水體富營(yíng)養(yǎng)化防治及藍(lán)藻水華預(yù)警提供科學(xué)數(shù)據(jù)。主要結(jié)論如下：

（1）2013年4月—2014年3月團(tuán)旺河水體葉綠素a及相關(guān)水質(zhì)監(jiān)測(cè)因子隨時(shí)空變化較為顯著，且葉綠素a的年平均值為26.65 μg·L-1，表現(xiàn)為夏季（42.33 μg·L-1）＞春季（31.68 μg·L-1）＞秋季（20.88 μg·L-1）＞冬季（11.70 μg·L-1）；其中，6月、7月、8月均存在峰值，12月存在谷值。

（2）通過相關(guān)分析，發(fā)現(xiàn)葉綠素a與總氮、總磷及溫度呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與氨氮、高錳酸鹽指數(shù)、透明度均不存在顯著相關(guān)關(guān)系。

（3）以溫度、總磷和總氮為自變量，葉綠素a為因變量，建立了擬合效果良好的多元線性回歸方程，該方程能夠較為準(zhǔn)確地反映和預(yù)測(cè)團(tuán)旺河水體葉綠素a濃度的變化規(guī)律和趨勢(shì)。

JUNKER B， BUCHECKER M. 2008. Aesthetic preferences versus ecological objectives in river restorations ［J］. Landscape and Urban Planning， 85（3-4）: 141-154.

BOCK M T， MILLERBS， BOWMAN A W. 1999. Assessment of eutrophication in the firth of clyde:Analysis of coastalwater data from 1982 to 1996 ［J］.Marine Pollution Bulletin， 38（3）: 222-231.

ROMO S， DONK VAN E， GYLSTRA R， et al. 1996. A multivariate analysis of phytoplankton and food web changes in a shallow biomanipulated lake ［J］. Freshwater Biology， 36: 683-696.

WANG X L， LU Y L， HE G Z， et al. 2007. Multivariate analysis of interactions between phytoplankton biomass and environmental variables in TaihuLake， China ［J］. Environmental Monitoring and Assessmen， 133（1-3）: 243-253.

鄧建才， 陳橋， 翟水晶， 等. 2008. 太湖水體中氮、磷空間分布特征及環(huán)境效應(yīng).環(huán)境科學(xué)［J］. 29（12）: 3382-3386.

高爽. 2009. 北黃海葉綠素和初級(jí)生產(chǎn)力的時(shí)空變化特征及其影響因素［D］. 青島: 中國(guó)海洋大學(xué).

葛大兵， 吳小玲， 朱偉林. 2005. 岳陽南湖葉綠素a及其水質(zhì)關(guān)系分析［J］.中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)， 21（4）: 69-71.

谷勇峰， 李梅， 陳淑芬， 等. 2013. 城市河道生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展［J］.環(huán)境科學(xué)與管理， 38（4）: 25-29.

國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》編委會(huì). 2002. 水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法（第四版）［M］. 北京: 中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社: 243-284.

國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局， 國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局. 2002. 地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn): GB3838—2002［S］. 北京: 中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社.

黃偉建， 陳菊芳， 徐寧， 等. 2001. 鄱陽湖水環(huán)境要素與葉綠素a的灰關(guān)聯(lián)模型［J］. 水生生物學(xué)報(bào)， 25（4）: 416-419.

蔣萬祥， 賴子尼， 龐世勛， 等. 2010. 珠江口葉綠素a時(shí)空分布及初級(jí)生產(chǎn)力［J］. 生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào)， 26（2）: 132-136.

李堃， 肖莆. 2011. 巢湖葉綠素a濃度的時(shí)空分布及其與氮、磷濃度關(guān)系［J］. 生物學(xué)雜志， 28（1）: 53-56.

李榮欣， 王雨， 康建華， 等. 2011. 九龍江河口水體葉綠素a含量和初級(jí)生產(chǎn)力的時(shí)空變化［J］. 臺(tái)灣海峽， 30（4）: 551-558.

李柱， 郭偉勝， 成水平， 等. 2014. 南淝河葉綠素a時(shí)空分布特征及環(huán)境因子影響分析［J］. 水生生物學(xué)報(bào)， 38（2）: 342-350.

龍?jiān)品迹?葛大兵， 謝小魁， 等. 2012. 洞庭湖立體養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)底泥總氮與總磷的時(shí)空變化及其與葉綠素a的關(guān)系［J］. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，38（2）: 209-211.

毛旭鋒，魏曉燕. 2015. 富營(yíng)養(yǎng)化湖泊葉綠素a時(shí)空變化特征及其影響因素分析［J］. 中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)， 31（6）: 65-70.

繆燦， 李堃， 余冠軍. 2011. 巢湖夏、秋季浮游植物葉綠素a及藍(lán)藻水華影響因素分析［J］.生物學(xué)雜志， 28（2）: 54-57.

宋敬陽. 1999. 湖泊富營(yíng)養(yǎng)化相關(guān)物理量的定量關(guān)系［J］. 中國(guó)環(huán)境管理干部學(xué)院學(xué)報(bào)， （1）: 33-36.

王斌， 馬健， 王銀亞， 等. 2015. 天山天池夏季葉綠素a的分布及富營(yíng)養(yǎng)化特征研究［J］. 環(huán)境科學(xué)， 36（7）: 2465-2471.

王蘭， 王超， 趙秀俠， 等. 2016. 升金湖葉綠素a濃度的時(shí)空變化特征［J］.生物學(xué)雜志， 33（1）: 49-52.

王玉玨， 劉哲， 張永， 等. 2015. 2010—2011年膠州灣葉綠素a與環(huán)境因子的時(shí)空變化特征［J］. 海洋學(xué)報(bào)， 37（4）: 103-116.

吳阿娜， 朱夢(mèng)杰， 湯琳， 等. 2011. 淀山湖藍(lán)藻水華高發(fā)期葉綠素a動(dòng)態(tài)及相關(guān)環(huán)境因子分析［J］. 湖泊科學(xué)， 23（1）: 67-72.

鄢昭， 劉婷， 付婷， 等. 2015. 磁湖葉綠素a時(shí)空分布特征及環(huán)境因子影響分析［J］. 環(huán)境科學(xué)與及時(shí)， 38（8）: 123-126， 149.

張瑜斌， 章潔香， 張才學(xué)， 等. 2009. 赤潮多發(fā)區(qū)深圳灣葉綠素a的時(shí)空分布及其影響因素生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)［J］. 18（5）: 1638-1643.

周貝貝， 王國(guó)祥， 徐瑤， 等. 2012. 南京秦淮河葉綠素a空間分布及其與環(huán)境因子的關(guān)系［J］. 湖泊科學(xué)， 24（2）: 267-272.

周偉華， 袁翔城， 霍文毅， 等. 2004. 長(zhǎng)江口鄰域葉綠素a和初級(jí)生產(chǎn)力的分布［J］. 海洋學(xué)報(bào)， 26（3）: 143-150.

周曉紅， 王國(guó)祥， 馮冰冰， 等. 2009. 3種景觀植物對(duì)城市河道污染水體的凈化效果［J］. 環(huán)境科學(xué)研究， 22（1）: 108-113.

張以飛， 汪靚， 王玉琳. 2015. 非參數(shù)季節(jié)分解模型太湖葉綠素a濃度變化特征研究［J］. 四川環(huán)境， 34（2）: 26-32.

董開升， 王悠， 楊震， 等. 2007. 膠州灣夏、冬兩季葉綠素a的分布特征研究［J］. 中國(guó)海洋大學(xué)學(xué)報(bào)， 37（s2）: 127-130.

Dynamics of Chlorophyll-a and Its Potential Relationship with Environmental Factors in Typical River of Chongming Island

HUANG Huiqin， HOU Jinju， WENG Chen， JIANG Tao， ZHANG Qiuzhuo*
Shanghai Key Lab for Urban Ecological and Eco-Restoration， School of Ecological and Evironmental Sciences， East China Normal University，ShangHai 200241， China

Eutrophication is one of the intractable global environmental problems nowadays. The spatial and temporal distribution analysis of chlorophyll a in water body and its influence factors could provide us important data information to choose suitable water restoration project. Seven sampling sites in Tuanwang river， Chongming island were selected and monitored for their water quality fators included chlorophyll a， temperature， SD， NH4+-N， TN， CODMnfrom Apr. 2013 to Mar. 2014. The results showed that Chl-a concentration and its related water quality index were changed in different seasons. Chl-a concentrations in summer（42.33μg·L-1）＞spring （31.68 μg·L-1）＞autumn （20.88 μg·L-1）＞winter （11.70 μg·L-1）. Significant positive correlations were found between chlorophyll-a concentration and total nitrogen， total phosphorus and water temperature there was no significant correlation between chlorophyll-a and other water quality factors by SPSS analysis. Further， a valid regression equation Y=377.873X1-0.507X2+0.505X321.834 （r2=0.911） was built successfully， which could predict Chl-a concentrations in future， thus it could help us to early warm eutrophication state of water body.

chlorophyll-a； environmental factors； typical river of Chongming island； early warming

10.16258/j.cnki.1674-5906.2016.08.017

X171

A

1674-5906（2016）08-1369-07

上海市科委科技攻關(guān)項(xiàng)目（12231205305）；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31400513）

黃慧琴（1991年生），女，碩士研究生，研究方向?yàn)楣腆w廢棄物資源化利用。E-mail: huanghq1991@163.com

2016-07-10

引用格式：黃慧琴， 侯進(jìn)菊， 翁辰， 江濤， 張秋卓. 崇明島典型河道水體中葉綠素a動(dòng)態(tài)特征及其與環(huán)境因子的相關(guān)分析［J］.生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)， 2016， 25（8）: 1369-1375.