滄東電廠溫排水對浮游植物群落的影響

馬旺 左麗明 朱琴 劉有才 董悅鐳 王火火

摘要 根據(jù)前期模擬滄東電廠溫排水影響范圍，布設(shè)6個站位，分別于2020年5、8、11月進(jìn)行調(diào)查取樣工作，通過調(diào)查取樣得出的水溫、鹽度、電導(dǎo)率、葉綠素a等水文分布特征和硝酸鹽、硅酸鹽、銨鹽、亞硝酸鹽等營養(yǎng)鹽分布特征，結(jié)合影響范圍內(nèi)浮游植物物種組成和多樣性指數(shù)的季節(jié)變化，采用冗余分析方法，得出電廠溫排水對浮游植物群落的影響。結(jié)果表明，5月份浮游植物群落主要受鹽度影響，8月份浮游植物群落主要受硅酸鹽和亞硝酸鹽影響，11月份浮游植物群落沒有顯著的環(huán)境因子制約;在優(yōu)勢種中，新月菱形藻和丹麥細(xì)柱藻與溫度呈負(fù)相關(guān)，菱形藻受鹽度影響較大，中肋骨條藻和長海毛藻受亞硝酸鹽影響較大。

關(guān)鍵詞 溫排水;浮游植物群落;優(yōu)勢種;環(huán)境因子;冗余分析;滄東電廠

中圖分類號 X173? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A? 文章編號 0517-6611（2021）24-0093-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.24.021

Influence of Cangdong Power Plant’s Thermal Drainage on Phytoplankton Community

MA Wang，ZUO Li-ming，ZHU Qin et al

（Hebei Province Hydrogelogy Survey Institute， Shijiazhuang，Hebei 050021）

Abstract According to the preliminary simulation of the temperature and drainage impact of Cangdong Power Plant， 6 stations were set up to conduct survey and sampling work in May， August and November 2020 respectively. The hydrological distribution characteristics of water temperature， salinity， conductivity， chlorophyll a and the distribution characteristics of nutrients such as nitrate， silicate， ammonium salt and nitrite obtained through investigation and sampling， combined with the seasonal changes of phytoplankton species composition and diversity index in the affected area，the redundant analysis method was used to obtain the influence of the thermal drainage of the power plant on the phytoplankton community.The results showed that the phytoplankton community in May was mainly affected by salinity， the phytoplankton community in August was mainly affected by silicate and nitrite， and the phytoplankton community in November was not restricted by significant environmental factors.Among the dominant species， Nitzschia closterium and Leptocylindrus danicus had a negative correlation with temperature， Nitzschia spp. was more affected by salinity， and Skeletonema costatum and Thalassiothrix longissima were more affected by nitrite.

Key words Thermal discharge;Phytoplankton community;Dominant species;Environmental factors;Redundancy analysis;Cangdong Power Plant

基金項(xiàng)目 河北省自然資源廳科技項(xiàng)目（454-0503-JBN-XCLS）。

作者簡介 馬旺（1986—），男，河北石家莊人，工程師，碩士，從事海洋環(huán)境與海洋地質(zhì)學(xué)研究。

收稿日期 2021-03-03

浮游植物是海洋生態(tài)系統(tǒng)中重要的初級生產(chǎn)者，在海洋生態(tài)系統(tǒng)的能量流動、物質(zhì)循環(huán)和食物鏈傳遞中起著至關(guān)重要的作用[1-2]。電廠溫排水的排放會抑制部分狹溫性浮游植物的生長甚至導(dǎo)致其死亡，致使具有廣溫性適應(yīng)性的藻類快速生長，其競爭者的死亡將使得藻華生物獲得更多的資源和生長空間，導(dǎo)致植物群落生物多樣性降低，對群落的穩(wěn)定性產(chǎn)生較大影響[3-6]。

滄東國華發(fā)電有限責(zé)任公司位于河北省滄州市黃驊港，地理坐標(biāo)位于117°52′42.43″E、38°18′35.64″N，于2009年12月建成，根據(jù)收集資料顯示，2020年夏季排水溫度約37.0 ℃，排水量約690萬m3/d，溫排水入?？诘暮Ｋ鄬τ诤Ｋ旧頊囟壬叽蠹s6.0 ℃;冬季排水溫度約10.0 ℃，排水量170萬～350萬m3/d，溫排水入?？诘暮Ｋ鄬τ诤Ｋ旧頊囟壬叽蠹s5.5 ℃。溫排水的排放對海域水文特征、營養(yǎng)鹽時空分布特征產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響植物群落結(jié)構(gòu)的組成和穩(wěn)定性，此次通過使用冗余分析方法探討溫排水對浮游植物群落的影響，為相關(guān)部門的管理提供一定的數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 站位布設(shè)及采樣時間

根據(jù)前期模擬滄東電廠溫排水影響范圍，分別于2020年5月（春季）、8月（夏季）、11月（秋

季）在退潮時進(jìn)行調(diào)查取樣工作，布設(shè)6個站位，分別為HHG-1～HHG-6（圖1）。

1.2 樣品采集和處理

此次調(diào)查中海水溫度、鹽度、電導(dǎo)率測量按照海洋調(diào)查規(guī)范海洋水文觀測（GB/T 12763.2—2007）;葉綠素a、浮游植物采樣、固定和計(jì)數(shù)等按照海洋調(diào)查規(guī)范海洋生物調(diào)查（GB 12763.6—1991）進(jìn)行。

海水溫度、鹽度、電導(dǎo)率采用TDS進(jìn)行現(xiàn)場測試;葉綠素a 樣品采用定深取樣器采集表層海水2 L，現(xiàn)場過濾通過0.65 μm GF/F濾膜放到棕色塑料瓶中，濾膜由90%丙酮浸泡，低溫萃取24 h后，利用熒光法測定;浮游植物樣品采用定深取樣器采集表層海水1 L，現(xiàn)場加入濃度4%酸性魯格試劑固定，利用Utermhl計(jì)數(shù)框定量分析浮游植物種類和細(xì)胞數(shù)。

1.3 指標(biāo)的測定與計(jì)算

浮游植物的優(yōu)勢種根據(jù)各個種的優(yōu)勢度（Y）值來確定。

Y=Ni/N×fi（1）

式中，Ni為i種類的個體數(shù);N為所有種類總的個體數(shù);fi為i種類個體出現(xiàn)的頻率。Y>0.02的種類為優(yōu)勢種[7-8]。

Shannon-Wiener多樣性指數(shù)（H′）計(jì)算公式如下：

H′=-[（Ni/N）ln（Ni/N）]（2）

Margalef豐富度指數(shù)（D）計(jì)算公式如下：

D=（S-1）/lnN（3）

Pielou均勻度指數(shù)（J）計(jì)算公式如下：

J=H′/lnS（4）

1.4 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用SPSS軟件對測定數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和繪圖，采用Canoco 5.0軟件對浮游植物與環(huán)境因子之間的關(guān)系進(jìn)行冗余分析[9-10]?；诔厔輰?yīng)分析（detrended correspondence analysis，DCA）對浮游植物豐度數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，DCA結(jié)果中Lengths of gradient的第一軸值為3.552，介于3.0～4.0，符合RDA分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 水文時空分布特征

從表1可以看出，5月和8月各站位水溫均超過24.5 ℃，11月各站位水溫均低于19.5 ℃;5月各站位水溫溫差較小，處于24.5～26.5 ℃，其中最高值出現(xiàn)在HHG-1站位，最低值出現(xiàn)在HHG-5站位;8月除HHG-5站位外，其余站位水溫均超過30.0 ℃，其中最高值出現(xiàn)在HHG-1 站位，為36.1 ℃;11月各站位水溫有所降低，其中HHG-1站位水溫最高，為19.2 ℃，HHG-3站位水溫最低，為13.8 ℃。5月鹽度相對較高，其中最高值為32.14‰，出現(xiàn)在HHG-2站位，最低值為31.58‰，出現(xiàn)在HHG-1站位;8月各站位鹽度差異較小，最小值出現(xiàn)在HHG-4站位，為31.66‰，最高值出現(xiàn)在HHG-6站位，為31.90‰;11月鹽度略有下降，鹽度為31.21‰～31.94‰，最高值出現(xiàn)在HHG-1站位，最低值出現(xiàn)在HHG-4站位。

5月各站位電導(dǎo)率差異較小，均處于48.36～49.82 S/m;

8月各站位電導(dǎo)率相對較高，其中最大值出現(xiàn)在HHG-1站位，為59.57 S/m，最低值為53.56 S/m，出現(xiàn)在HHG-5站位;11月除HHG-1站位（45.41 S/m）和HHG-2站位（43.28 S/m）外，其余站位電導(dǎo)率均低于40.00 S/m。

5月和8月各站位葉綠素a濃度相對較低，均處于0.12～1.93 μg/L;11月各站位葉綠素a濃度相對較高，最高值為6.73 μg/L，出現(xiàn)在HHG-2站位。

2.2 營養(yǎng)鹽時空分布特征

從表2可以看出，8月各站位硝酸鹽含量最高，處于0.430～0.478 mg/L，最高值出現(xiàn)在HHG-2站位，最低值出現(xiàn)在HHG-1站位;5月各站位硝酸鹽含量稍低，最高值為0.385 mg/L，出現(xiàn)在HHG-3站位，最低值為0.340 mg/L，出現(xiàn)在HHG-5站位;11月各站位硝酸鹽含量最低，最低值為0.053 mg/L，出現(xiàn)在HHG-4站位。

8月各站位硅酸鹽濃度較高，11月較低;其中，5月最高值出現(xiàn)在HHG-1站位，為1.23 mg/L;8月最高值為2.36 mg/L，出現(xiàn)在HHG-5站位;11月最高值為0.55 mg/L，出現(xiàn)在HHG-1站位。

5月各站位均未檢測出銨鹽;8月僅HHG-2站位和HHG-3站位檢測出銨鹽，分別為0.056和0.050 mg/L;11月HHG-2站位（0.057 mg/L）、HHG-3站位（0.066 mg/L）和HHG-6站位（0.073 mg/L）檢測出銨鹽。

5月HHG-3站位和HHG-4站位亞硝酸鹽濃度較高，均為0.020 mg/L;8月各站位亞硝酸鹽濃度差異較小，為0.101～0.112 mg/L;11月最高值為0.012 mg/L，出現(xiàn)在HHG-2站位。

2.3 浮游植物種類組成

從表3和圖2可以看出，滄東電廠溫排水影響區(qū)域6個采樣站位共鑒定出29種浮游植物，隸屬硅藻門和甲藻門。其中，5月和8月變化不大，均僅出現(xiàn)硅藻，且每個站位都小于6種。11月浮游植物種類變化較大，達(dá)到29種，出現(xiàn)了較多甲藻種類，占比達(dá)51.72%，于HHG-3站位、HHG-5站位和HHG-6站位超過了硅藻種類數(shù)量。

從圖3可以看出，滄東電廠溫排水海域浮游植物種包括硅藻和甲藻，所有站位在5月和8月均由硅藻組成。在11月出現(xiàn)了較多甲藻，其中HHG-2站位甲藻占比最小，為2%;HHG-1站位甲藻占比為24%;HHG-3站位、HHG-4站位、HHG-5站位和HHG-6站位較多，占比均超過80%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過硅藻。

2.4 群落多樣性指數(shù)

從圖4可看出，滄東電廠溫排水海域Shannon-Wiener指數(shù)（H′）出現(xiàn)了季節(jié)差異，11月H′指數(shù)均高于5月和8月H′指數(shù)。其中，HHG-1站位在11月H′指數(shù)最高。HHG-5站位在8月H′指數(shù)最低。5月各站位H′指數(shù)差異較小，最高值出現(xiàn)在HHG-1站位。

從圖5可以看出，滄東電廠溫排水海域浮游植物Margalef豐富度指數(shù)（D）的季節(jié)差異較為明顯。11月D指數(shù)明顯高于5月和8月。11月最高值出現(xiàn)在HHG-5站位，最低值出現(xiàn)在HHG-4站位。5月和8月D指數(shù)變化較小，HHG-2站位和HHG-4站位一致，均為3。

從滄東電廠溫排水海域浮游植物Pielou均勻度指數(shù)（J）變化（圖6）可以看出，5月各站位J指數(shù)總體較高，特別是HHG-2站位、HHG-3站位、HHG-5站位和HHG-6站位。8月各站位差異較大，HHG-3站位、HHG-5站位和HHG-6站位均低于0.2，其他站位均高于0.5。11月最低值出現(xiàn)在HHG-5站位，最高值出現(xiàn)在HHG-1站位。

2.5 浮游植物群落與環(huán)境因子冗余分析

從滄東電廠溫排水海域環(huán)境因子與浮游植物群落的冗余分析（圖7）可以看出，5月浮游植物群落主要受鹽度影響，8月浮游植物群落主要受硅酸鹽和亞硝酸鹽影響，11月浮游植物群落沒有顯著的環(huán)境因子制約。

2.6 環(huán)境因子與浮游植物優(yōu)勢種的關(guān)系

從滄東電廠溫排水海域環(huán)境因子與浮游植物優(yōu)勢種的冗余分析（圖8）可以看出，新月菱形藻（Nitzschia closterium）和丹麥細(xì)柱藻（Leptocylindrus danicus）與溫度呈負(fù)相關(guān)。另外，菱形藻（Nitzschia spp.）受鹽度影響較大，中肋骨條藻（Skeletonema costatum）和長海毛藻（Thalassiothrix longissima）受亞硝酸鹽影響較大。

3 結(jié)論與討論

通過此次調(diào)查，得出滄東電廠溫排水影響區(qū)域內(nèi)水文和營養(yǎng)鹽的時空分布特征，以及浮游植物群落物種組成和群落結(jié)構(gòu)在不同季節(jié)的分布特征，通過冗余分析，得出5月浮游植物群落主要受鹽度影響，8月浮游植物群落主要受硅酸鹽和亞硝酸鹽影響，11月浮游植物群落沒有顯著的環(huán)境因子制約。新月菱形藻和丹麥細(xì)柱藻與溫度呈負(fù)相關(guān)，菱形藻受鹽度影響較大，中肋骨條藻和長海毛藻受亞硝酸鹽影響較大。

此次調(diào)查研究也存在一定的局限性，主要表現(xiàn)在3次調(diào)查取樣浮游植物群落物種組成存在較大差異，5月和8月均僅出現(xiàn)硅藻，且種類數(shù)較少，11月出現(xiàn)大量的硅藻和甲藻，物種數(shù)出現(xiàn)明顯增多。在今后的調(diào)查取樣中，應(yīng)加大取樣頻率和取樣站位，建立長期持續(xù)的監(jiān)測工作，為海洋行政主管部門開展海洋生態(tài)環(huán)境監(jiān)測提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱浩，劉興國，陳曉龍，等.大蓮湖濕地修復(fù)區(qū)浮游植物群落結(jié)構(gòu)與水質(zhì)環(huán)境因子分析[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2020，48（11）：270-274.

[2] 郭楠楠，李丹丹，陳曦，等.春秋兩季西大洋水庫生態(tài)修復(fù)示范區(qū)浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征[J].大連海洋大學(xué)學(xué)報(bào)，2020，35（3）：417-423.

[3] 唐森銘，商照榮，黃浩，等.芻議我國直流冷卻電廠冷卻用水生態(tài)危害與減損[J].應(yīng)用海洋學(xué)學(xué)報(bào)，2020，39（4）：590-599.

[4] 魏新渝，張琨，熊小偉，等.電廠取水設(shè)施運(yùn)行對水生生物影響與減緩措施[J].水生態(tài)學(xué)雜志，2017，38（4）：1-10.

[5] 汪求順，劉成剛，李志永，等.杭州灣溫排水熱擴(kuò)散的數(shù)值模擬[J].水動力學(xué)研究與進(jìn)展（A輯），2019，34（5）：630-636.

[6] 顧杰，韓雪健，匡翠萍，等.溫排水在河口潟湖海岸中輸運(yùn)的三維模擬與分析[J].水動力學(xué)研究與進(jìn)展（A輯），2020，35（2）：201-212.

[7] 汪琪，黃蔚，陳開寧，等.大溪水庫浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征及營養(yǎng)狀態(tài)評價[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2020，40（4）：1286-1297.

[8] 劉林峰，周先華，高健，等.神農(nóng)架大九湖濕地浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征及營養(yǎng)狀態(tài)評價[J].湖泊科學(xué)，2018，30（2）：417-430.

[9] 馬沛明，施練東，張俊芳，等.浙江湯浦水庫浮游植物季節(jié)演替及其影響因子分析[J].環(huán)境科學(xué)，2016，37（12）：4560-4569.

[10] 劉西漢，王玉玨，石雅君，等.曹妃甸海域浮游植物群落及其在圍填海前后的變化分析[J].海洋環(huán)境科學(xué)，2020，39（3）：379-386.