唐山京唐港电厂温排水对浮游植物群落的影响

摘要 根据前期模拟唐山京唐港电厂温排水影响范围，布设5个站位，分别于2020年5月、8月、11月进行调查取样工作。通过调查取样得出的水温、盐度、电导率、叶绿素a等水文分布特征和硝酸盐、磷酸盐、硅酸盐、铵盐、亚硝酸盐等营养盐分布特征，结合影响范围内浮游植物物种组成和多样性指数的季节变化，采用冗余分析方法，研究电厂温排水对浮游植物群落的影响。结果表明，5月份JTG-1受到硅酸盐影响较大，其余站位受到硝酸盐或盐度影响;8月份各站位受温度影响较为明显;11月份则与盐度呈负相关。在优势种中，大洋角管藻受盐度影响较大，曲舟藻和新月菱形藻受硅酸盐和铵盐影响较大，微小原甲藻受硝酸盐影响较大。

关键词 温排水;浮游植物群落;营养盐;多样性指数;优势种;环境因子

中图分类号 X 171  文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2022）03-0069-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.03.018

Influence of Tangshan Jingtanggang Power Plant′s Thermal Drainage on Marine Phytoplankton Community

MA Wang

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

Abstract According to the preliminary simulation of the thermal drainage impact of Tangshan Jingtanggang Power Plant， five 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， etc. and the distribution characteristics of nutrients such as nitrate， phosphate， silicate， ammonium and nitrite were obtained through investigation and sampling， combining with the seasonal changes of phytoplankton species composition and diversity index in the affected area， the redundant analysis method was used to study the influence of thermal drainage of power plant on phytoplankton community.The results showed that in May， JTG-1 was greatly affected by silicate， and other stations were affected by nitrate or salinity;in August， the stations were obviously affected by temperature;in November， there was a negative correlation with salinity. Among the dominant species， Cerataulina pelagica was more affected by salinity， Pleurosigma spp. and Nitzschia closterium were more affected by silicate and ammonium， and Prorocentrum minimum was more affected by nitrate.

Key words Thermal discharge;Phytoplankton community;Nutrients;Diversity index;Dominant species;Environmental factors

基金項目 河北省自然资源厅科技项目（454-0503-JBN-XCLS）。

作者简介 马旺（1986—），男，河北石家庄人，工程师，硕士，从事海洋环境与海洋地质学研究。

收稿日期 2021-05-19

浮游植物是海洋生态系统中重要的初级生产者，在海洋生态系统的能量流动、物质循环和食物链传递中起着至关重要的作用[1-2]。沿海电厂温排水的排放会抑制部分狭温性浮游植物的生长甚至导致其死亡，具有广温性适应性的藻类快速生长，其竞争者的死亡将使得藻华生物获得更多的资源和生长空间，致使植物群落生物多样性降低，对群落的稳定性产生较大影响[3-4]。

大唐国际王滩发电有限公司位于唐山市京唐港，地理坐标位于118°58′27.95″E、39°11′59.04″N，于2005年12月建成，根据收集资料显示，2020年夏季排水温度33～34 ℃，排水量约330万m3/d，温排水经过排水渠到入海口的海水相对于海水本身温度升高大约2.0 ℃;冬季排水温度10～12 ℃，排水量90万～130万m3/d，温排水经排水渠到入海口的海水相对于海水本身温度升高大约2.8 ℃。温排水的排放对海域水文特征和营养盐时空分布特征产生影响，进而影响植物群落结构的组成和稳定性，笔者通过使用冗余分析的方法探讨电厂温排水对浮游植物群落的影响，为相关部门的管理提供一定的数据支撑。

1 材料与方法

1.1 站位布设及采样时间

根据前期模拟唐山京唐港电厂温排水影响范围[5-6]，分别于2020年5月（春季）、8月（夏季）、11月（秋季）在退潮时进行调查取样工作，布设5个站位，分别为JTG-1～JTG-5（图1）。

1.2 样品采集和处理 此次调查中海水温度、盐度、电导率按照海洋调查规范海洋水文观测（GB/T 12763.2—2007）;叶绿素a、浮游植物采样、固定和计数等按照海洋调查规范海洋生物调查（GB 12763.6—91）进行。

海水温度、盐度、电导率采用TDS进行现场测试;叶绿素a样品采用定深取样器进行采集表层海水2 L，现场过滤通过0.65 μm GF/F滤膜放到棕色塑料瓶中，滤膜由90%丙酮浸泡，低温萃取24 h后，采用荧光法测定;浮游植物样品采用定深取样器进行采集表层海水1 L，现场加入浓度4%酸性鲁格试剂固定，利用Utermhl计数框定量分析浮游植物种类和细胞计数。

1.3 指标的测定与计算 浮游植物的优势种根据各个种的优势度（Y）来确定，其计算公式如下：

Y=Ni/N×fi（1）

式中，Ni为i种类的个体数;N为所有种类总的个体数;fi为i种类个体出现的频率。Y>0.02的种类为优势种[7-8]。

Shannon-Weaver多样性指数（H′）计算公式如下：

H′=-（Ni/N）ln（Ni/N）（2）

Margalef丰富度指数（D）计算公式如下：

D=（S-1）/lnN（3）

Pielou均匀度指数（J）计算公式如下：

J=H′/lnS（4）

式中，Ni为i种类的个体数;N为所有种类总的个体数;S是群落中的物种数。

1.4 数据处理

运用SPSS软件对测定数据进行统计分析和绘图，采用Canoco 5.0软件对浮游植物与环境因子之间的关系进行冗余分析[9-11]。基于除趋势对应分析（detrended correspondence analysis DCA）对浮游植物丰度数据进行计算，DCA结果中Lengths of gradient的第一轴值为2.340，符合RDA分析。

2 结果与分析

2.1 水文时空分布特征

2.1.1 水温。从表1可以看出，5月份除JTG-5（23.3 ℃）外，其余站位水温均低于20.0 ℃，在15.1～17.9 ℃。8月份各站位水温整体偏高，在22.1～28.1 ℃，最高值在JTG-5站位，最低值在JTG-3站位。11月份各站位水温有所降低，其中JTG-5站位水温最高，为22.1 ℃，JTG-3站位水温最低，为16.4 ℃。

2.1.2 盐度。從表1可以看出，11月份盐度相对较高，其中最高值为32.09‰，出现在JTG-2站位;最低值为31.52‰，出现在JTG-1站位。8月份各站位盐度差异较小，在31.37‰～31.65‰，最小值出现在JTG-4站位，最高值出现在JTG-1站位。5月份盐度相对较低，为30.45‰～31.16‰，最高值出现在JTG-3站位，最低值出现在JTG-4站位。

2.1.3 电导率。从表1可以看出，8月份各站位电导率相对较高，其中最大值出现在JTG-5站位，为57.01 S/m，最低值为48.52 S/m，出现在JTG-3站位。5月份除JTG-5（45.49 S/m）站位偏高外，其他各站位电导率差异较小，均小于40.00 S/m，处于37.21～39.67 S/m。11月份除JTG-3站位（39.77 S/m）小于40.00 S/m外，其余各站位电导率均高于40.00 S/m，在40.10～45.85 S/m。

2.1.4 叶绿素a。从表1可以看出，8月份和11月份各站位叶绿素a浓度相对较低，均小于2.00 μg/L，处于0.21～1.93 μg/L。5月份各站位叶绿素a浓度相对较高，最高值为4.75 μg/L，出现在JTG-1站位。

2.2 营养盐时空分布特征

2.2.1 硝酸盐。从表2可以看出，5月份各站位硝酸盐浓度较高，处于0.069～0.135 mg/L，最高值出现在JTG-1站位，最低值出现在JTG-2站位。8月份和11月份硝酸盐浓度较低，8月份除JTG-1（0.053 mg/L）站位外，其他站位均未检出;11月份除JTG-4（0.051 mg/L）站位外，其他站位均未检出。

2.2.2 亚硝酸盐。从表2可以看出，11月份JTG-4站位和JTG-5站位亚硝酸盐浓度较高，分别为0.053和0.033 mg/L，其余各站位浓度较低。8月份各站位亚硝酸盐浓度差异较小，为0.011～0.020 mg/L。5月份整体含量较低，均不高于0.010 mg/L。

2.2.3 磷酸盐。从表2可以看出，除11月份JTG-4（0.034 mg/L）站位磷酸盐浓度较高外，其余各站位磷酸盐浓度均较低，在0.010～0.016  mg/L。其中，8月份5个站位均未检出，5月份2个站位（JTG-2和JTG-4）未检出，11月份3个站位（JTG-1、JTG-2和JTG-3）未检出。

2.2.4 硅酸盐。从表2可以看出，5月份各站位硅酸盐浓度较高，8月份较低。其中，5月份最高值出现在JTG-1站位，为1.850 mg/L;8月份最高值为0.939 mg/L，出现在JTG-4站位;11月份最高值为1.174 mg/L，出现在JTG-4站位。

2.2.5 铵盐。从表2可以看出，5月份除JTG-2和JTG-4站位未检出外，其他3个站位浓度含量变化不大，在0.064～0.066  mg/L;8月份除JTG-1（0.053 mg/L）外，其他4个站位未检出;11月份除JTG-4（0.098 mg/L）外，其他4个站位未检出。

2.3 浮游植物种类组成

唐山京唐港电厂温排水影响区域5个采样站位共鉴定出47种浮游植物，隶属硅藻门和甲藻门（表3和图2），硅藻门34种、甲藻门13种。其中，8月份，鉴定出浮游植物种类最多，为33种，硅藻门24种、甲藻门9种;11月份鉴定出浮游植物24种，硅藻门19种、甲藻门5种;5月份鉴定出浮游植物种类数最少，为13种，硅藻门12种、甲藻门1种。

唐山京唐港电厂温排水海域浮游植物以硅藻为主，在所有浮游植物物种中占比超过86%（图3）。相对而言，5月份 JTG-5站位出现了较多的甲藻，占比14%;8月份甲藻略有增加，JTG-2站位和JTG-5站位的甲藻分别占比13%和11%;11月份硅藻占比維持较高水平，JTG-1站位和JTG-2站位均出现7%的甲藻。

2.4 群落多样性指数季节变化

2.4.1 Shannon-Wiener指数。从图4可以看出，唐山京唐港电厂温排水海域Shannon-Wiener指数季节差异较小，最大值出现在8月份的JTG-5站位。5月份总体指数较低，位于1.0～1.5;8月份最低值出现在JTG-3站位，约为1.5;11月份指数波动较小，最大值出现在JTG-4站位。

2.4.2 Margalef丰富度指数。从图5可以看出，唐山京唐港电厂温排水海域浮游植物Margalef丰富度指数的季节差异较为明显。8月份Margalef丰富度指数均高于5月份和11月份，其中最高值出现在JTG-2站位，最低值出现在JTG-3站位。5月份和11月份波动较小，除了JTG-2站位和JTG-3站位，11月份Margalef丰富度指数均超过5月份。

2.4.3 Pielou均匀度指数。从图6可以看出，唐山京唐港电厂温排水海域浮游植物Pielou均匀度指数11月份各站位（除JTG-5）均高于5月份和8月份，其中最高值出现在JTG-3站位。除JTG-3站位，5月份Pielou均匀度指数均低于8月份和11月份。JTG-5站位Pielou均匀度指数各季节较为相似，均在0.8左右。

2.5 浮游植物群落与环境因子冗余分析 从唐山京唐港电

厂温排水海域环境因子与浮游植物群落的冗余分析（图7）

2.6 环境因子与浮游植物优势种的关系

从唐山京唐港电厂温排水海域环境因子与浮游植物优势种的冗余分析（图8）可以看出，优势种中受温度影响较大的有7种藻，包括5种硅藻和2种甲藻。2种甲藻是链状裸甲藻（Gymnodinium catenatum）和具毒冈比甲藻（Gambierdiscus toxicus）。此外，大洋角管藻（Cerataulina pelagica）受盐度影响较大，曲舟藻（Pleurosigma spp.）和新月菱形藻（Nitzschia closterium）受硅酸盐和铵盐影响较大，微小原甲藻（Prorocentrum minimum）受硝酸盐影响较大。

3 结论与讨论

通过此次调查，得出唐山京唐港电厂温排水影响区域内

水文和营养盐的时空分布特征以及浮游植物群落物种组成和群落结构在不同季节的分布特征。通过冗余分析，得出5

月份JTG-1受硅酸盐影响较大，其余站位受硝酸盐或盐度影

响;8月份各站位受温度影响较为明显，11月份则与盐度呈负相关。在优势种中，大洋角管藻受盐度影响较大，曲舟藻和新月菱形藻受硅酸盐和铵盐影响较大，微小原甲藻受硝酸盐影响较大。

此次调查研究也存在一定的局限性，主要表现在3次调查取样浮游植物群落物种组成存在较大差异， 8月份浮游植物种类最多，硅藻门24种、甲藻门9种;其次为11月份，硅藻门19种、甲藻门5种;5月份浮游植物种类最少，硅藻门12种、甲藻门1种。在今后的工作中，应加大取样频率和取样站位，建立长期持续的监测工作，为海洋行政主管部门开展海洋生态环境监测提供基础数据。

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