瑶湖水体叶绿素a的时空分布及其与环境因子的关系
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千岛湖叶绿素a的时空分布及其与影响因子的相关分析李培培;史文;刘其根;余元龙;何光喜;陈来生;任丽萍;洪荣华【摘要】The temporal and spatial distribution patterns of chlorophyll-a and its correlation with the main environmental factors were analyzed according to the monthly investigation from January, 2007 to December, 2009 in Lake Qiandao where a large number of silver carp and bighead carp stocked. Results showed that the concentration of chlorophyll-a in sampling stations located in the upper reach riverine and transitional zones of the reservoir showed a significant seasonal variations with two concentration peaks occurred in spring and late summer or early fall, respectively. The concentrations of chlorophyll-a in upstream sites(in the riverine and transitional zones) were significantly higher than those of downstream sites. The chlorophyll-a during the warm season was usually stratified with a concentration peak occurring at depths between 4m and 12m, occasionally at a depth of 20m. The result of correlation analysis showed a weak correlation between chlorophyll-a and NO2-N, CODMn, water temperature (WT) and silicate ( SiO2-3) , while no significant correlations of the chlorophyll-a were found with other environmental factors, especially with the TP in the water. The regression equation between chlorophyll-a and the correlated environmental factors could be expressed through the multiple linear stepwise regressions as:Chl.a=0.114 WT + 2.120 C0DMn+17.157 SiO2-3 -37.391 N02-N -1.946.%为了解千岛湖在大量放养鲢鳙鱼后叶绿素a的时空分布格局及其与主要环境因子的相关性,本文于2007年1月至2009年12月对千岛湖叶绿素a及其他10个水质理化指标进行了每月定期采样及监测.结果表明:上游河流区和过渡区叶绿素a含量存在明显的季节变化,其共同特点是每年会形成春季和夏末秋初的双高峰.叶绿素a含量在空间分布上具有一定的分异性,河流区叶绿素a含量明显高于中下游区(过渡区和湖泊区).叶绿素a含量的最高峰通常出现在4 - 12m,最深出现在20m,春夏季出现明显分层.千岛湖叶绿素a与亚硝酸盐氮(NO2 -N)、高锰酸盐指数(CODMn)、水温(WT)和硅酸盐(SiO2-3)呈低度相关,与其他环境因子无显著相关性或相关性很弱.多元逐步回归分析结果显示,千岛湖叶绿素a与筛选出的几个关键环境因子之间的回归方程为:Chl.a =0.114WT+2.120CODMn +17.157SiO2-3 -37.391NO2-N-1.946.【期刊名称】《湖泊科学》【年(卷),期】2011(023)004【总页数】7页(P568-574)【关键词】千岛湖;叶绿素a;时空分布;相关分析【作者】李培培;史文;刘其根;余元龙;何光喜;陈来生;任丽萍;洪荣华【作者单位】上海海洋大学农业部水产种质资源与利用重点开放实验室,上海201306;上海海洋大学农业部水产种质资源与利用重点开放实验室,上海201306;上海海洋大学农业部水产种质资源与利用重点开放实验室,上海201306;上海海洋大学农业部水产种质资源与利用重点开放实验室,上海201306;浙江杭州千岛湖发展有限公司,杭州311700;浙江杭州千岛湖发展有限公司,杭州311700;浙江杭州千岛湖发展有限公司,杭州311700;浙江杭州千岛湖发展有限公司,杭州311700【正文语种】中文湖泊、水库的富营养化问题是当前我国乃至全世界面临的最主要水环境问题.在我国不仅太湖、滇池等高度富营养化的湖泊会经常暴发蓝藻水华[1-2],就连环境优美水质较好的千岛湖,也曾于1998、1999年发生过大面积蓝藻水华,这引起了广大专家、学者对千岛湖水环境问题的重视.由于叶绿素a是浮游植物现存量的重要指标[3],其含量的高低能够反映水体的营养状况,因此,叶绿素a是湖泊富营养化调查的一个主要参数,并且在水体富营养状况评价中起关键性作用[4].开展叶绿素a的监测,对于了解千岛湖水环境质量现状及演变趋势具有重要意义. 近年来国内外很多学者对湖泊(水库)中叶绿素a的分布对其与各种环境因子的相关性开展了深入的研究,得到的结果不尽相同:虽然大多数研究认为叶绿素a(或其对数)主要与总磷(或其对数)呈线性相关,但也有不少报道认为两者呈其他回归关系[5-7];此外,也有叶绿素a与其他环境因子的相关性分析.虽然有关千岛湖的叶绿素a及其与各环境因子间的相互关系曾有过一些研究,但这些研究主要集中于发生水华的1998-1999年及随后的2000年[8-10].自2000年起千岛湖开展了以鲢鳙鱼放养为主要措施旨在预防控制蓝藻水华和改善水质的保水渔业试验后[11],千岛湖的食物网结构发生了显著的改变,水质也得到了明显的改善,特别是总磷下降明显[12].这些食物网和水质的双重改变是否会影响到叶绿素a的分布及其与环境因子的相关性值得关注.而有关滤食性鱼类(鲢、鳙)能否用于控制浮游植物以及改变藻类生物量与营养盐之间的相关性在国内外也仍存有争议[13-16].因此,本文将重点对2007年1月-2009年12月千岛湖叶绿素a浓度的动态变化及其与环境因子的相关性进行分析,旨在了解千岛湖在大量放养鲢鳙鱼后叶绿素a的时空分布特征及影响因子,从而了解千岛湖初级生产力的现存状况、发展趋势,合理评价保水渔业对千岛湖水质的中长期影响并为千岛湖今后的水环境保护提供重要的依据.千岛湖原名新安江水库,是1959年新安江水库大坝建成后形成的巨大人工湖,位于浙江省淳安县境内(29°22'-29°50'N,118°34'-119°15'E),正常水位108m 时,库区面积 573m2,蓄水量178.4 ×108m3,平均水深30.44m,多年平均入库水量94.5×108m3,出库水量为91.07×108m3,水体交换周期长达2年.千岛湖水量主要来自地表径流,共有大小入库支流30余条,其中新安江是最主要的入库地表径流,约占入库总径流量的60%.根据水库自上而下常区分为河流区、过渡区和湖泊区的生态特点设置样点:河流区样点宅上(1#),过渡区样点温馨岛(3#),湖泊区样点猴岛(4#),姥山(8#)和密山(9#),它们分别位于千岛湖的西北、中心和东南湖区.采样的具体位置分别用Garmin72型(中国台湾产)全球定位仪(GPS)进行定位.从2007年1月至2009年12月每月中旬采集水样一次,根据各采样点的水文特征及其水体深度,对各采样点水样进行分层采集.其中1#设定了七个水层(0.5、4、8、12、16、20、25m),4#设定了八个水层(0.5、4、8、12、16、20、25、30m),9#设定了十二个水层(0.5、4、8、12、16、20、25、30、35、40、45、50m),3#和 8#为(0.5、4、8、12、16、20、25、30m)分层采样后再取混合水样.样品采集方法按照《湖泊富营养化调查规范》[17]进行,监测项目主要有水温、pH、溶解氧(DO)、叶绿素a(Chl.a)、透明度(SD)、总氮(TN)、硝酸盐氮(NO3-N)、亚硝酸盐氮(NO2-N)、铵氮(NH4-N)、总磷(TP)、高锰酸盐指数(CODMn)、硅酸盐(SiO2-3)等.透明度采用Secchi盘法现场测定,水温和DO采用YSI-58型溶解氧测定仪现场测定,pH值采用pH B-2型便携式pH仪现场监测,其余项目于24小时内在实验室里进行相关分析测定:Chl.a采用分光光度法分析[17];TN、TP采用国家地表水质量监测标准进行,其中 TN用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法(GB 11894-89),TP测定采用磷钼酸铵分光光度法(GB11893-89).其他指标的测定采用《水和废水监测分析方法》中的方法[18].采用多元统计分析技术及PASW Statistics 18(SPSS 18)软件进行Pearson相关性分析、三因素方差分析和逐步回归分析,使用美国GOLDEN软件公司的Surfer进行作图.2.1.1 Chl.a浓度的时间分布从冬季到春季,全湖的Chl.a含量逐渐上升.从区域分布上看,湖泊区除4#在2008年7月和2009年9月形成峰值外,8#和9#的Chl.a含量随季节变化幅度不大,但河流区和过渡区(1#、3#)存在明显的季节变化,其共同特点是每年会形成2个高峰,即春季的高峰和夏末秋初的高峰,冬季为全年最低.最高值出现在2008年7月温馨岛采样点(3#),均值为10.7μg/L,最低值出现在2009年2月密山采样点(9#),均值为0.33μg/L(图2).三因素方差分析表明,千岛湖Chl.a含量在季节、年份、采样点间均有极显著差异,且季节与年份(P <0.001)、季节与采样点(P <0.05)对 Chl.a 均有交互作用,而年份与采样点对Chl.a无交互作用(表1).2007年5个采样点的Chl.a含量基本维持在1.06-2.48μg/L 之间,2008 年的变动范围在1.59-3.13μg/L之间,2009 年则在 1.27-2.62μg/L 之间.除4#和8#外,各样点的Chl.a含量2008年最高,2009年次之.但4#和8#的 Chl.a含量在2009年最高,2008 年次之.各样点Chl.a均是2007年最低(图3).2.1.2 Chl.a 浓度的水平分布Chl.a含量在空间分布上具有一定的分异性,即河流区Chl.a含量(1#)最高,过渡区(3#)次之,湖泊区(4#、8#和 9#)最低(图3),这与其他理化指标空间分布基本保持一致,且各采样点的Chl.a含量差异极显著(表1).2.1.3 Chl.a浓度的垂直分布千岛湖2007-2009年各采样点在4-11月Chl.a形成明显且稳定的分层现象.这种分层现象较大可能是伴随着“温跃层”的出现而出现的。
天津市内水体叶绿素a变化及影响环境因子分析贾振睿;孙力平;钟远【摘要】监测了2013年3月到12月天津市内7个点位的水质变化情况,分析了叶绿素a(Chl-a)质量浓度的时空变化特征和主要环境因子的相关关系.结果表明,叶绿素a(Chl-a)质量浓度夏季最高,秋冬季次之,春季最低.空间分布上海河、南运河、津河叶绿素a质量浓度依次升高,湖泊中叶绿素a质量浓度相对河流较低.叶绿素a(Chl-a)质量浓度与水温呈显著正相关关系,与p H、CODMn呈极显著正相关关系,与溶解氧(DO)呈显著负相关关系.lg(Chl-a)与lg(TP)呈极显著正相关关系,与lg(TN),lg(TN/TP)呈极显著负相关关系,叶绿素a(Chl-a)质量浓度与氨氮不存在明显的相关关系.这表明磷是天津河湖水体富营养化的限制性因子.【期刊名称】《天津城建大学学报》【年(卷),期】2015(021)003【总页数】5页(P196-199,232)【关键词】市内水体;叶绿素a;环境因子;相关分析【作者】贾振睿;孙力平;钟远【作者单位】[1]天津城建大学环境与市政工程学院,天津300384;[2]天津城建大学天津市水质科学与技术重点实验室,天津300384【正文语种】中文【中图分类】X524近年来,在天津市内重要河流和人工湖等景观水域每年都会出现“水华”现象,“水华”爆发的直接原因就是水体中的藻类大量增殖,而水体中叶绿素a(Chl-a)的质量浓度及其动态变化可以反映出该水体中藻类生长变化规律.为了研究天津典型河湖(海河、津河、水上公园和城建中心湖)水质时空变化的特征和城市富营养化河湖环境限制因子之间的关系,本研究选取天津市内典型水体重要的采样点进行叶绿素a(Chl-a)的动态变化及相关环境因子分析[1-3].1.1 采样时间与采样点设置针对所研究河湖的环境特点和研究目的,设置了7个具有代表性的跟踪监测点,分别为1#海河南运河交汇口处、2#南运河金钟桥处、3#津河源头处、4#津河天津二十五中处、5#津河天津一中心医院处、6#天津水上公园处、7#天津城建大学中心湖处.采样点位置如图1所示.采样点具体特征如下:1#点:天津穿过市中心两条主要的河流交汇口.2#点:南运河中游部位.3#点:津河发源地带.4#点:津河中游部位.5#点:天津津河中游,有排污口处.6#点:天津市中心最大的人工湖泊.7#点:天津西青区具有代表性的景观湖.水样的采集采用上、下底均有阀门的有机玻璃采水器采集水下0.5,m的亚表层水样,采集水样送实验室当日下午进行各指标的测定.由于温度较高时水质易发生变化,5月到11月取水周期定为每周一次;3月到5月,12月取水周期为每两周一次.1.2 监测指标叶绿素a(Chl-a)的测定方法采用有机溶剂提取叶绿素中的色素然后用分光光度计进行检测[4].其他监测指标及监测方法如表1所示.数据统计方法:采用SPSS18.0软件计算统计数据的相关系数,分析天津河湖水体叶绿素a(Chl-a)与环境因子的相关性,建立相应的回归方程.2.1 叶绿素a(Chl-a)质量浓度的时空变化水域7个监测点位水质的8个环境变量年平均值见表2,各监测点位叶绿素a(Chl-a)质量浓度年度变化曲线见图2.由图2可以看出各监测点位叶绿素a(Chl-a)的质量浓度在时间上变化较大,3—4月较低,6—8月较高,夏季最高,秋冬季次之,春季最低.所有监测点位叶绿素a(Chl-a)质量浓度全年平均值为(55.74±52.15)μg/L,变化范围为0.009~469.48,μg/L.由表2可以看出各监测点位叶绿素a(Chl-a)的质量浓度空间分布特征上较为明显.天津津河水域(点位3#,4#,5#)的叶绿素a(Chl-a)质量浓度年平均值明显高于海河和南运河水域(点位1#,2#),水上公园和城建大学中心湖(点位6#,7#)人工湖水域的叶绿素由于人为干预补水年平均值较低.叶绿素a(Chl-a)质量浓度年平均值最高的是津河中游位置(点位4#),最低的是南运河(点位2#).对监测时间内各点位叶绿素a质量浓度进行分析,点位3#,4#,5#无显著差异(P>0.1),点位1#与4#之间差异显著(P<0.05),点位2#和4#之间差异显著(P<0.05),点位6#,7#无显著差异(P>0.1),点位4#和点位6#差异极其显著(P<0.01),点位6#与点位1#,2#差异极其显著(P<0.01).说明河流中海河、南运河、津河叶绿素a质量浓度依次升高,湖泊水体叶绿素a质量浓度相对河流较低.水体中叶绿素a(Chl-a)的质量浓度直接受水体中浮游藻类量的影响,而水温和营养盐质量浓度等是影响藻类生长的主要环境因子,叶绿素a质量浓度的时空分布是浮游植物对这些因子季节和地点变化的反映[5-6].2.2 叶绿素a(Chl-a)与环境因子的相关分析2.2.1 叶绿素a(Chl-a)与理化环境因子的相关分析各监测点位叶绿素a(Chl-a)质量浓度和环境因子的相关关系系数如表3所示,由表3可知:(1)与水温的关系:叶绿素a(Chl-a)的质量浓度与水温(T)呈显著正相关关系(P<0.05),说明叶绿素a的质量浓度容易受到季节性温度变化的影响[7].(2)与pH的关系:叶绿素a(Chl-a)的质量浓度与pH呈极显著正相关(P<0.01),但是水体中pH变化在正常值范围(6.6~11.0)时pH不是影响叶绿素a(Chl-a)的质量浓度变化的主要原因[8].(3)与溶解氧(DO)的关系:叶绿素a(Chl-a)的质量浓度与DO呈显著负相关(P<0.05),藻类通过光合作用释放的氧气会增加水体溶解氧的质量浓度,但藻类死亡分解会消耗水体中大量氧气,水体中有机物矿化和沉积物消耗氧气的协同作用,使水体中溶解氧(DO)降低[9].(4)与高锰酸盐指数(CODMn)的关系:叶绿素a(Chl-a)与CODMn呈极显著正相关(P<0.01).藻类在光合作用下会产生大量有机物,藻类死亡分解也会产生有机物.当水中叶绿素a(Chl-a)质量浓度升高时,高锰酸盐指数也升高,CODMn是叶绿素a的被动因子.2.2.2 叶绿素a(Chl-a)与营养盐环境因子的相关分析营养盐的含量变化可以影响藻类的数量,而藻类的生长状况又是营养盐含量变动的主要条件.叶绿素a(Chl-a)作为藻类体内的主要成分,其与营养盐的相关关系较为复杂[10].N,P是影响藻类生长繁殖的因子,当N/P<7.2时,磷会成为藻类生长的潜在限制因子,反之N/P>7.2时,氮是藻类生长的潜在限制因子[11].在本研究中监测水域TP的质量浓度平均值为0.197,mg/L,TN的质量浓度平均值为4.524,mg/L,TN/TP平均值为35.7.叶绿素a的质量浓度与NH3-N的质量浓度无显著相关性,叶绿素a(Chl-a)质量浓度的对数与TP,TN,TN/TP的对数均呈一元线性相关(见图3),lg(Chl-a)与lg(TP)呈极显著正相关(相关系数为0.429,P<0.01),见图3,a;lg(Chl-a)与lg(TN)呈极显著负相关(相关系数为0.489,P<0.01),见图3b;lg(Chl-a)与lg(TN/TP)呈极显著负相关(相关系数为0.120,P<0.01),见图3c.说明磷元素是水体藻类生长的限制因子[12-13].本文用2013年天津重要河湖的专项监测数据,分析了“水华”爆发的规律,叶绿素a(Chl-a)的动态变化趋势和空间分布特征,并探究了其和相关环境因子的关系.(1)2013年天津河湖“水华”爆发期为6月初到10月底,叶绿素a(Chl-a)质量浓度的平均值为62.34,μg/L,达到富营养化水平,叶绿素a(Chl-a)的质量浓度存在显著的季节性动态变化规律和空间分布特征.夏季最高,秋冬季次之,春季最低.海河、南运河、津河的叶绿素a的质量浓度依次升高,湖泊水体叶绿素a的质量浓度相对河流较低.(2)监测水域叶绿素a(Chl-a)的质量浓度与水温呈显著正相关关系,与pH,CODMn呈极显著正相关关系,与溶解氧(DO)呈显著负相关关系,其中水温是影响藻类生长的重要因子,而pH、溶解氧、CODMn是叶绿素a(Chl-a)的质量浓度变化的被动反应因子而不是限制因子.(3)lg(chl-a)与lg(TP)呈极显著正相关关系,与lg(TN),lg(TN/TP)呈极显著负相关关系,叶绿素a(Chl-a)的质量浓度与氨氮不存在明显的相关关系,说明磷是造成天津河湖富营养化关键的限制性因子.【相关文献】[1]佟玉洁,朱琳. 天津津河营养状态综合评价及防治对策[J]. 城市环境与城市生态,2003,16(2):46-47.[2]赵新华,赵胜跃,张信阳,等. 景观河流(津河)水质变化的研究与控制[J]. 天津大学学报,2005,38(9):824-829.[3]刘春光. 城市景观河流夏季污染状况及营养水平动态分析:以天津市津河为例[J]. 环境污染与防治,2004. 26(4):312-316.[4]国家环境保护总局. 水和废水监测分析方法[M]. 4版.北京:中国环境科学出版社,2002:722-723.[5]虞锐鹏,何恩奇,钮伟民. 2010 年度太湖水域藻密度和叶绿素时空分布特征的研究[C]//2011中国环境科学学会学术年会论文集(第一卷).北京:中国环境科学出版社,2011:367-371.[6]李波,濮培民,韩爱民. 洪泽湖水质的时空相关性分析[J]. 湖泊科学,2002,14(3):259-266.[7]吴阿娜,朱梦杰,汤琳. 淀山湖蓝藻水华高发期叶绿素a动态及相关环境因子分析[J]. 湖泊科学,2011,23(1):67-72.[8]阮晓红,石晓丹,赵振华. 苏州平原河网区浅水湖泊叶绿素a与环境因子的相关关系[J]. 湖泊科学,2008,20(5):556-562.[9]葛大兵,陈菊芳,朱伟林. 岳阳南湖叶绿素a及其水质关系分析[J]. 中国环境监测,2005,21(4):69-71.[10] LAU SSS,LANE SN. Biological and chemical factors influencing shallow lake eutrophication a long-term study [J]. Science of the Total Environment,2002,228:167-181.[11]宋敬阳. 湖泊富营养化相关物理量的定量关系[J]. 中国环境管理干部学院学报,1999,9(1):33-36.[12]江敏,卢柳,邢斌. 滴水湖水体叶绿素a与水质因子的多元分析[J]. 上海海洋大学学报,2011,20(3):451-456.[13]杨晓红,陈江,周李. 南太湖入湖口蓝藻水华时空分布规律及相关相应因子分析[J]. 中国环境监测,2011,27(2):92-96.Changes of Chlorophyll-a Concentration and Its Relationship with Environmental Factors in the Tianjin Water Body。
叶绿素a浓度变化对水环境健康的影响研究叶绿素是一种人们常常提到的生物色素,它能够赋予植物绿色。
而叶绿素a是最常见的一种类型,它在光合作用中起到重要的作用。
近年来,关于叶绿素a浓度变化对水环境健康的影响的研究引起了广泛关注。
水是生命之源,它不仅滋养着所有生物,也承载着各种物质的运输。
水中的营养物质含量对水质的保持起着至关重要的作用。
而叶绿素a正是水体中常见的一种营养物质,其浓度的变化直接关系到水环境的健康。
叶绿素a作为一种光合色素,在光合作用中能够吸收太阳光,促使植物进行光合作用,从而制造出能量。
然而,在过度营养化的水体中,水体中的营养物质浓度会升高,导致植物过度生长。
这时,植物摄取光合作用所需的叶绿素a也会增加。
虽然这可能会让水体中的植物看起来更加茂盛,但实际上却给水环境健康带来了一系列问题。
首先,高浓度的叶绿素a会导致水体富营养化现象的发生。
过量的叶绿素a会促使藻类的大量繁殖,形成藻华。
藻华不仅会使水体呈现出绿色或蓝绿色,还会导致水体浑浊,光线无法穿透,影响水中其他生物的生长和繁殖。
此外,藻华中的某些藻类还会释放有毒物质,对水中生物造成伤害。
其次,高浓度的叶绿素a还会导致水体缺氧。
藻类大量繁殖会消耗水体中的氧气,在夜晚或清晨,水体中的溶解氧浓度会急剧下降,从而导致水体出现缺氧现象。
缺氧不仅会对水中生物造成直接伤害,还会破坏水体中的生态平衡,使得其他生物种群减少或消失。
此外,高浓度的叶绿素a还会对水体的可见性产生影响。
当水体中叶绿素a浓度过高时,颜色变得浑浊,可见光的穿透能力降低。
这会使得水下的景观变得模糊,对于水下观察和研究产生一定的困难,也会影响水下生物的觅食和互相间的觅食行为。
叶绿素a浓度变化对水环境健康的影响是一个综合性的问题,需要从多个维度进行研究。
除了了解导致叶绿素a浓度变化的原因之外,水域的流动性、水体温度、光照条件以及其他生物对叶绿素a的吸收等因素也需要进行综合考虑。
只有全面了解了这些因素,才能够更好地预防和控制叶绿素a浓度的变化,保护水环境的健康。
淮河中游叶绿素a的时空分布特征及富营养化评价何利聪;王东伟;张敏莹;周彦锋【期刊名称】《大连海洋大学学报》【年(卷),期】2024(39)1【摘要】为探究淮河中游水体中叶绿素a (Chl-a)浓度的时空分布特征及富营养化状况,分别于2019年6月(平水期)、9月(丰水期)和2020年2月(枯水期)在淮河中游水域设置28个采样断面进行水质调查分析,并运用主成分分析(PCA)和多元线性逐步回归分析方法探究了Chl-a的时空分布与环境因子的关系。
结果表明:淮河中游Chl-a浓度呈现出明显的时空分布特征,Chl-a年平均值为(20.12±7.25)μg/L,变化范围为2.97~80.61μg/L,不同水文期Chl-a浓度变化明显,表现为丰水期>平水期>枯水期;其空间变化特征为临淮岗闸上段>临淮岗至蚌埠闸河段>蚌埠闸下段;主成分分析显示,临淮岗闸上段Chl-a浓度与透明度(SD)、溶解氧(DO)呈显著正相关(P<0.05),与亚硝酸盐氮(NO2--N)呈显著负相关(P<0.05),临淮岗闸至蚌埠闸河段Chl-a浓度与DO、pH呈显著正相关(P<0.05),蚌埠闸下段河流Chl-a浓度与化学需氧量(CODMn)和总磷(TP)呈显著正相关(P<0.05);多元线性回归分析显示,pH、TP和总氮(TN)是影响淮河中游Chl-a浓度的主要环境因子,pH为Chl-a浓度变化的被动因子,TN在不同水文期与Chl-a浓度相关性存在较大差异,TP可能是淮河中游浮游植物生长的限制营养因子;淮河中游水体以轻度富营养化为主,综合营养状态指数(TLI)时空变化特征与Chl-a浓度变化特征相近,其中临淮岗闸、淮河干流及颍河与涡河交汇口是水质变化的主要突变点。
研究表明,淮河中游主要存在TN浓度超标的情况,水坝、支流汇入和面源污染所导致的河流水文情势的改变是引起TLI 变化的主要影响因素。
水口库区叶绿素a含量与环境因子的关系作者:邹丽珍来源:《安徽农学通报》2013年第22期摘要:以2012年水口库区全年的监测数据为依据,应用SPSS软件通过主成分分析和多元线性回归方法分析了春、夏、秋、冬四季叶绿素a与环境因子的关系。
结果表明:高锰酸盐指数和五日生化需氧量在春、夏、秋、冬四季对叶绿素a都具有显著影响。
其中,pH、溶解氧、高锰酸盐指数、五日生化耗氧量和悬浮物对春季叶绿素a含量具有显著影响;总氮、总磷、氨氮、亚硝酸盐氮、悬浮物、高锰酸盐指数和五日生化耗氧量对夏季叶绿素a含量具有显著影响;溶解氧、氨氮、高锰酸盐指数和五日生化耗氧量对秋季叶绿素a含量具有显著影响;高锰酸盐指数、五日生化耗氧量和悬浮物对冬季叶绿素a含量具有显著影响。
关键词:水口水库;叶绿素a;环境因子中图分类号 X83 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2013)22-32-04水口水库位于福建省闽江干流上游,是以发电为主,兼顾防洪、航运和渔业的大型河道型水库。
叶绿素a是浮游植物的主要光合色素,不仅可以表征水体中浮游植物的现存量和初级生产力水平,而且也是水体富营养化的有效指标。
叶绿素a含量对于水体渔业资源的评估、富营养化程度的判定以及水环境质量评价具有重要意义,但其本身也受到其他环境因子的诸多影响[1-2]。
因此,了解水体叶绿素a含量与环境因子的关系极其重要。
本文通过主成分分析和多元线性回归方法分析叶绿素a与环境因子之间的关系,为水口水库水环境评价提供依据。
1 材料与方法1.1 站位布设 2012年全年对水口库区进行了水环境质量监测,监测站位19个,监测频率为每月2次,监测项目为pH、溶解氧、氨氮、化学需氧量、叶绿素a、总氮、总磷、亚硝酸盐氮、五日生化需氧量、悬浮物、石油类、总大肠菌群。
1.2 样品的采集分析与处理采用5L有机玻璃采水器采集0.5m处表层水样。
样品的采集及分析处理方法参照《渔业生态环境监测规范SC/T 9102》[3]。
瑶湖水体叶绿素a的时空分布及其与环境因子的关系摘要:根据2010年5月至2011年4月期间江西瑶湖水质监测指标的分析数据,利用Q型聚类分析的方法将9个监测点分成两类区域,在此基础上探讨了水体中叶绿素a的时空分布规律。
结果表明,全湖叶绿素a含量的年平均值为25.82 mg/m3,各监测点的变幅为1.59~142.68 mg/m3;在时间上,水体中叶绿素a含量总体上呈现春、夏和秋季持续升高,冬季降低的趋势;在空间上,水体中叶绿素a含量存在显著性差异,其随着营养盐含量的减少而不断降低。
采用Pearson 指数分析的方法进一步考察了水体中叶绿素a与环境因子之间的相关性,研究显示,水体中叶绿素a与水温(或溶解氧)、营养盐(总磷、亚硝酸盐氮、氨氮)和pH具有较高的正相关,而与透明度具有较高的负相关。
关键词:叶绿素a;时空分布;环境因子;相关性;瑶湖Temporal and Spatial Distribution of Chlorophyll-a in Yao Lake and Its Correlation with Environmental FactorsAbstract:According to the analysis on water quality monitoring indexes data of Yao lake in Jiangxi from May 2010 to April 2011,the nine monitoring sites were classified into two kinds of areas using Q-type analysis method,based on which the temporal and spatial distribution rules of chlorophyll-a were investigated. The results showed that the annual average content of chlorophyll-a was 25.82 mg/m3;and the variation range in the monitoring sites were 1.59~142.68 mg/m3. From the view of temporal distribution,on the whole,chlorophyll-a content increased continuously in spring,summer and autumn,and reduced in winter. Chlorophyll-a content was significantly different in different sites;and it decreased continuously with the decrease of nutrient content. The correlation between chlorophyll-a content and environmental factors was analyzed using Pearson index method. There was high positive correlations between chlorophyll-a content and water temperature (or dissolved oxygen),nutrient (total phosphorus,nitrite nitrogen,ammonia nitrogen),pH;while high negative correlation between chlorophyll-a content and transparency.Key words:chlorophyll-a;temporal and spatial distribution;environmental factors;correlation;Yao lake瑶湖位于长江中下游江西省南昌市的东部,是集水产养殖和水上娱乐为一体的封闭型城市浅水湖泊。
瑶湖水体叶绿素a的时空分布及其与环境因子的关系摘要:根据2010年5月至2011年4月期间江西瑶湖水质监测指标的分析数据,利用Q型聚类分析的方法将9个监测点分成两类区域,在此基础上探讨了水体中叶绿素a的时空分布规律。
结果表明,全湖叶绿素a含量的年平均值为25.82 mg/m3,各监测点的变幅为1.59~142.68 mg/m3;在时间上,水体中叶绿素a含量总体上呈现春、夏和秋季持续升高,冬季降低的趋势;在空间上,水体中叶绿素a含量存在显著性差异,其随着营养盐含量的减少而不断降低。
采用Pearson 指数分析的方法进一步考察了水体中叶绿素a与环境因子之间的相关性,研究显示,水体中叶绿素a与水温(或溶解氧)、营养盐(总磷、亚硝酸盐氮、氨氮)和pH具有较高的正相关,而与透明度具有较高的负相关。
关键词:叶绿素a;时空分布;环境因子;相关性;瑶湖Temporal and Spatial Distribution of Chlorophyll-a in Yao Lake and Its Correlation with Environmental FactorsAbstract:According to the analysis on water quality monitoring indexes data of Yao lake in Jiangxi from May 2010 to April 2011,the nine monitoring sites were classified into two kinds of areas using Q-type analysis method,based on which the temporal and spatial distribution rules of chlorophyll-a were investigated. The results showed that the annual average content of chlorophyll-a was 25.82 mg/m3;and the variation range in the monitoring sites were 1.59~142.68 mg/m3. From the view of temporal distribution,on the whole,chlorophyll-a content increased continuously in spring,summer and autumn,and reduced in winter. Chlorophyll-a content was significantly different in different sites;and it decreased continuously with the decrease of nutrient content. The correlation between chlorophyll-a content and environmental factors was analyzed using Pearson index method. There was high positive correlations between chlorophyll-a content and water temperature (or dissolved oxygen),nutrient (total phosphorus,nitrite nitrogen,ammonia nitrogen),pH;while high negative correlation between chlorophyll-a content and transparency.Key words:chlorophyll-a;temporal and spatial distribution;environmental factors;correlation;Yao lake瑶湖位于长江中下游江西省南昌市的东部,是集水产养殖和水上娱乐为一体的封闭型城市浅水湖泊。
湖面呈长方形,自南向北分为上瑶湖、中瑶湖、下瑶湖,水面面积15.86 km2,平均水深近2 m[1]。
浮游植物在湖泊生态系统的物质循环和能量转化过程中起着重要的作用,而水体叶绿素a是评价浮游植物含量高低的重要指标[2]。
国内外学者利用湖泊(水库)水体环境因子的监测数据对湖泊水体叶绿素a与环境因子之间的关系进行了大量的研究[3-9]。
本研究采用2010年5月至2011年4月期间水质监测指标的月监测数据,以水质监测指标的年均值为变量,运用Q型聚类分析方法将全湖9个数据监测点从空间上进行了分类,在此基础上,利用月监测数据水质指标的月平均值和监测点水质指标的年平均值探讨了叶绿素a时间和空间的变化规律,并采用Pearson 指数分析的方法进一步分析了水体叶绿素a与环境因子之间的相关性,以期为瑶湖的环境管理和污染防治提供理论依据。
1 研究方法1.1 监测点布设与数据监测监测点设在瑶湖,全湖布设9个数据监测点[1],监测点布设图和监测点所处经纬度分别见图1和表1。
2010年5月至2011年4月,对全湖9个监测点进行了为期1年每月1次的水质指标监测和分析工作。
分析水样的采集为监测点水面下0.5 m处,采集的分析水样按要求进行样品的预处理后置于4 ℃恒温箱中保存,并于当日分析完毕。
1.2 水质监测指标与分析方法水质监测指标包括叶绿素a(Chl.a)、水温(Tw)、pH、溶解氧(DO)、塞氏透明度(SD)、高锰酸盐指数(CODMn)、总磷(TP)、总氮(TN)、硝酸盐氮(NO3--N)、亚硝酸盐氮(NO2--N)、氨氮(NH4+-N)。
监测项目的分析方法采用文献[10]的方法。
1.3 数据处理方法利用PASW Statistics 18.0软件中的Q型聚类分析方法对湖区监测点进行分类;利用该软件中的Pearson指数分析方法对叶绿素a和环境因子的相关系数进行计算分析。
2 结果与分析2.1 监测点的聚类分析以“1.2”中的11项水质监测指标的年平均值为变量,以欧式平方距离为度量,采用组间连接的方式对全湖9个监测点进行Q型聚类。
监测点聚类分析树形图见图2。
从图2可以看出,当距离系数为20时,可以将全湖9个监测点分为两类,第一类(A区)包括1、2、3、4、5号监测点,其中1、2、3号监测点处于下瑶湖,4号和5号监测点处于中瑶湖;第二类(B区)包括6、7、8、9号监测点,这4个监测点均处于上瑶湖。
A区的营养盐主要来自于周围农田的面源;B区的营养盐主要来自于周围的点源,其中6、7、8号监测点是高校园区生活污水、氨厂工业废水等的排放点和水产养殖基地,且6号监测点处是污水的主要排放点,9号监测点处建有国际水上运动中心。
2.2 水体Chl.a的时间和空间分布在水质监测期间共监测分析了83个样本,全湖Chl.a含量的年平均值为25.82 mg/m3,各个监测点Chl.a含量在全年的变幅为1.59~142.68 mg/m3。
Chl.a含量月平均值的时间分布规律见图3,年平均值的空间分布规律见图4,对各监测点Chl.a含量进行单因素方差分析,结果表明各监测点之间Chl.a含量存在显著差异(P7时,P可能是限制性营养盐;当N/P<7时,N可能是限制性营养盐[14]。
瑶湖全湖TN的年平均值为1.26 mg/L,TP的年平均值为0.13 mg/L,TN/TP为9.69,表明TP可能是限制性营养盐。
因此在本研究中全湖水体Chl.a含量与TP呈极显著正相关,而与TN相关性不显著。
从表2可以看出,A区、B区和全湖水体Chl.a含量与NO2--N呈极显著正相关,A区和全湖水体Chl.a含量与NH4+-N呈极显著正相关。
这是因为水体中的浮游植物需要利用NO3--N、NO2--N或NH4+-N在光合作用下合成细胞所需要的氨基酸等物质,其结果说明水体中的浮游植物更倾向于利用NO2--N或NH4+-N合成细胞所需要的物质。
与A区和全湖区相比,B区水体中Chl.a含量与TP、SD和CODMn没有显著相关性。
因为水体营养盐含量(上行效应)和藻食生物(主要是浮游动物和鲢、鳙等藻食鱼类)的多少(下行效应)是影响藻类数量变动的重要因素[6]。
由“2.1”可知,B区是水产养殖基地,B区投放的大量藻食鱼类对藻类的滤食改变了水体中Chl.a含量,说明在B区中浮游植物的数量即水体Chl.a含量可能是受下行效应控制的,即受藻食生物控制的,从而产生了此种差异性。
3 结论根据水质监测指标,利用Q型聚类分析的方法将全湖分为A区和B区,全湖分区的结果主要由所分区中监测点周边外源营养物质的含量决定。
水体中Chl.a含量具有明显的时间和空间分布规律。
在时间上,水体中Chl.a 含量总体上呈现春、夏和秋季持续升高,冬季降低的趋势;在空间上,各监测点水体中Chl.a含量存在显著差异(P<0.05),在水体的扩散和自净作用下,水体中Chl.a含量随着营养盐含量的减少而不断降低。
水体中Chl.a含量与多个环境因子之间具有极显著的相关性,其与Tw(或DO)、营养盐(TP、NO2-N、NH4-N)和pH具有较高的正相关,而与SD具有较高的负相关。
当水体中存在藻食生物时,可能改变水体中Chl.a与TP、SD之间的相关性。
参考文献:[1] 江立文,陈杨,林暾,等.瑶湖湖泊水质监测点的优化布设研究[J].环境科学与技术,2012,35(9):197-200.[2] 阮晓红,石晓丹,赵振华,等.苏州平原河网区浅水湖泊叶绿素a与环境因子的相关关系[J]. 湖泊科学,2008,20(5):556-562.[3] 张晓晶,李畅游,张生,等.内蒙古乌梁素海富营养化与环境因子的相关分析[J].环境科学与技术,2010,33(7):125-128,133.[4] 王丽卿,张军毅,王旭晨,等.淀山湖水体叶绿素a与水质因子的多元分析[J].上海水产大学学报,2008,17(1):58-64.[5] 刘佳,黄清辉,李建华.崇明北湖叶绿素a浓度与环境因子的GAM回归分析[J]. 中国环境科学,2009,29(12):1291-1295.[6] 李培培,史文,刘其根,等.千岛湖叶绿素a的时空分布及其与影响因子的相关分析[J].湖泊科学,2011,23(4):568-574.[7] 赵超,于宁楼,戴伟,等.银湖夏季叶绿素a与水质因子的相关分析及富营养化评价[J].安徽农业科学,2010,38(32):18252-18254.[8] WERDELL P J,BAILEY S W,FRANZ B A,et al. Regional and seasonal variability of chlorophyll-a in Chesapeake Bay as observed by SeaWiFS and MODIS-Aqua[J]. Remote Sensing of Environment,2009,113(6):1319-1330.[9] CALVO-DAZ A,MORN X A G,SUREZ L . Searsonality of picophytoplankton chlorophyll a and biomass in the central Cabtabrian Sea,southern Bay of Biscay[J]. Journal of Marine Systems,2007,72(1-4):271-281.[10] 国家环保总局《水和废水监测分析方法》编委会. 水和废水监测分析法[M].第四版. 北京:中国环境科学出版社,2002.[11] 翁笑艳. 山仔水库叶绿素a与环境因子的相关分析及富营养化评价[J]. 干旱环境监测,2006,20(2):73-78.[12] 周贝贝,王国祥,徐瑶,等.南京秦淮河叶绿素a空间分布及其与环境因子的关系[J].湖泊科学,2012,24(2):267-272.[13] Organization for Economic Cooperation and Development (OECD). Eutrophication of Waters:Monitoring Assessment and Control[R]. Paris:OECD Cooperative Program on Monitoring of Inland Waters (Eutrophication Control),Environment Directorate,OECD,1982.[14] BULGAKOV N G,LEVICH A P. The nitrogen:Phosphorus ratio as a factor regulating phytoplankton community structure[J]. Arch Hydrobiol,1999,146(1):3-22.。