第25卷第6期 天津科技大学学报 、,01.25 NO.6 2010年12月 Journal of Tianjin University of Science&Technology Dec.2010 天津近岸海域沉积物叶绿素状况分析 张青田L ,王新华 ,胡桂坤 (1.天津市海洋资源与化学重点实验室,天津科技大学海洋科学与工程学院,天津300457; 2.南开大学生命科学学院,天津300071) 摘要:于2006 2007年间,分4个季节对天津近岸10 m等深线以内水域进行了沉积物中叶绿素a和脱镁叶绿酸a 的调查研究工作,旨在了解该海域的沉积物叶绿素分布情况,为环境评价、生物资源研究提供背景资料.结果表明,沉 积物中叶绿素a和脱镁叶绿酸a分布存在站位和季节差异,脱镁叶绿酸a含量一般要高于叶绿素a含量.与已有研究 结果比较,本研究海域的叶绿素a含量处于中等水平,而脱镁叶绿酸a含量偏高. 关键词:沉积物;叶绿素a;脱镁叶绿酸a;天津近岸 中图分类号:Q178.1 文献标志码:A 文章编号:1672—6510(2010)06—0018—04 Analysis of the Sediment Chlorophyll Distribution at Tianjin Coast ZHANG Qing—tian ’。,WANG Xin.hua2,HU Gui—kun (1.Tianjin Key Laboratory ofMarine Resources and Chemistry,College ofMarine Science and Engineering, Tianjin University ofScience&Technology,Tianjin 300457,China; 2.College ofLi ̄Science,Nankai Universiyt,Tianjin 300071,China) Abstract:Distribution of chlorophyll a(Chl a)and phaeophorbide a(Pha)in the sediment at Tianjin coast from 2006 to 2007 was studied.Seasonal cruises were carried out at the depth less than 1 0 m.This could provide data for the environmental evaluation and bio—resource study.It is shown that Chl a and Pha in the sediment varied in space and seasons.The concentration of Pha was usually higher than that of Chl a.Comparing with other results,the concentration of Chl a in the study area was at middling level,but the concentration of Pha was at higher leve1. Keywords:sediment;chlorophyll a:phaeophorbide a:Tianjin coast 叶绿素(Chlorophyl1)是自养植物细胞中一类很 在小型底栖动物的研究过程中进行了一些研究,涉及 重要的色素,是植物进行光合作用时吸收和传递光能 渤海、黄海、东海,以及热带太平洋的深海. 的主要物质.叶绿素a(Chl a)是其中的主要色素…. 渤海中部的Chl a和Pha含量与小型底栖动物分 以往的研究中往往只关注水体中叶绿素a的情况,进 布无关,尚未见含量水平报道【5刊.渤海湾的研究则 而计算初级生产力状况.在调查研究过程中,人们逐 表明,Chl a和Pha含量与小型底栖动物量正相关;其 渐认识到海洋沉积物中的叶绿素也有着重要的作 Chl a和Pha含量存在深度和季节的变化 J.黄河口 用.沉积物中叶绿素a和有机物是底栖动物赖以生存 水下三角洲海域的Chl a和Pha含量在国内报道中属 的有机环境,是许多底栖动物的食物.沉积物中叶绿 于较高水平[ .南黄海小型底栖生物丰度与Chl a含 素的含量关系到底栖动物的食物来源和底质环境的 量正相关;线虫丰度和生物量均与Chl a显著正相 质量,脱镁叶绿酸a(Pha)的含量预示着底质中死亡 关.线虫种类数与Chl a、Pha以及(Chl a+Pha)显著 植物的量LHJ. 负相关.桡足类丰度与Chl a的关系不一,有的表明不 目前专门研究海洋沉积物中叶绿素的报道极少, 相关,有的认为其与Chl a、Pha以及(Chl a+Pha)显 收稿日期:201O_07—31;修回日期:2010-09-25 基金项目:国家“908专项”资助项目(908-TJ一10,908一TJ-09);天津科技大学引进人才科研启动基金资助项目(20090413) 作者简介:张青田(1974一),男,天津人,副教授,博士;通信作者:王新华,教授,xhwang@nankai.edu.cn. 2010年12月 张青田,等:天津近岸海域 扬口十 塞 堑 ・19・ 著相关[8-10】.在东、黄海,春季和秋季的Chl a和Pha 海域的连续观测是很有理论意义和应用价值的. 分布趋势一致;但是,春季是秋季的1.44倍.小型底 天津滨海新区是国家确立的经济增长点,其开发 栖动物数量与Chl a、Pha极显著相关_J .长江口及邻 和建设与海洋密切相关.天津海域环境的优劣与变 近海域的Chl a和Pha在沉积物0~5 cm的含量值均 化成为人们关注的热点问题.本文选择了4个航次 高于渤海和黄海,尤其是次表层2~5 cm的高含量值 (季节)进行沉积物Chl a和Pha含量的研究,旨在了 表明沉积物Chl a和Pha分布较深.小型底栖生物数 解天津近岸海域沉积物中叶绿素分布情况,进而可以 量与Chl a、Pha高度显著相关,线虫亦然;而桡足类则 了解初级生产力状况,为海洋底栖生物分析和环境评 与之不相关【1引.杨俊毅等l1 认为,食物是热带北太平 价提供数据服务. 洋深海小型底栖生物分布的因子之一,其“食 物”实际上是以Chl a计算的,表示的是与沉积物中叶 1 站点设置与研究方法 绿素a的关系. 综上所述,沉积物中的Chl a和Pha是底栖生态 1.1 调查海域及站点分布 系统中的重要环节,对能量流动和食物链研究起着重 研究海域在天津市近岸10 m等深线以内,共设 要作用.其分布随海域和季节而异.因此,开展更多 置15个站位,站位布设见图1. 图1本研究调查站位(星号)和地形(虚线) Fig.1 Survey stations(star)and the top0graphy(dashed line) 1.2航次安排及现场取样 沉积物,再用有机玻璃管从箱式采泥器中采取芯样, 根据国家“908专项”的计划和天津的实际情 芯样长度为1 0 cm以上.采样位置必须离开采泥器边 况,确定了采样的4个航次.2006年7月为夏季航 缘2 cm以上,然后快速按5~10 cm,2~5 cm和0~ 次;2006年12为冬季航次;2007年4月为春季航次; 2 cm层次将芯样分段,分别装入自封袋,置于船上的 2007年10月为秋季航次.外业调查用船为津汉渔 冰箱内保存,如果当天不能测定则转入冷冻柜保 04046号和中国渔政12026号(冬季航次). 存.由于天气恶劣,没有采集BH06站位的冬季航次 每个站位用0.05 m 箱式采泥器取4~6个样方 样品. ・20・ 天津科技大学学报第25卷第6期 这和两个航次的调查月份相近有关. 1.3样品分析 用荧光计法测定沉积物中的Chl a和Pha.称取 为了了解各个航次结果的统计差异,进行了非参 数差异性分析.冬季航次的表层和底层Chl a含量差 异显著(P=0.041, =14),其他层次没有显著差 异.对4个航次间的Chl a含量结果分析,差异极显著 =0.000, =14),表明沉积物中Chl a含量在不同季 2 g左右的沉积物湿样,放入150 mL磨口、具塞的碘 量瓶中,加入90%丙酮9mL,同时加入适量碳酸 镁.塞紧瓶塞,振荡摇匀后置于冰箱冷藏室保存,约 20h后以4000 r/min离心约15 min.然后利用植物 色素的荧光特性测定Chl a和PhaE8,14].采用SPSS和 Microsoft Excel软件进行数据统计和绘图等. 2结果与讨论 2.1叶绿素a分布 沉积物Chl a在各个站点的差异性很大,各个层 次间也有差异.春季至冬季航次的表层Chl a含量依 次为:0.49—4.37 gg/g;0.46~3.97 ̄tg/g;0.02~ 4.56 gg/g和0.88~5.85 ̄tg/g.冬季值较高,秋季的差 异较大.春季至冬季航次的中层Chl a含量依次为: 0.14~2.54 g;0.66~5.02 g/g;0.14—4.84 ktg/g和 0.54—5.64 gg/g.整体水平低于相应表层的Chl a.春 季至冬季航次的底层Chl a含量依次为:0.06~ 1.56 gg/g;O.02~5.02 gg/g;0.03—8.17 gg/g和0.48~ 4.66 gg/g.一些站点表现出了较高的Chl a值. 求各站位三层沉积物中Chl a含量的平均值绘制 成图2,代表该站位的Chl a水平. 图2 4航次各站位Chla比较 Fig.2 Comparison of Chi a during the four cruises 图2显示:Chl a的波动较大,春季航次的量值较 低.靠近岸边的站位常能够保持较高的Chl a含量, 例如BH02和BH04等站位.BH13站位的值始终不 太高. 春季航次的高值区在研究海域中部的靠近岸边 区域,而低值出现最北部区域和南部的BH10及深水 区的BH07;夏季航次除了北部海域外的5 m等深线 以浅水域均有较高值,而深水区的值较低;相对于夏 季航次,秋季航次的结果较高,其高值区有向东北方 向迁移的趋势,靠岸的站位Chl a含量较低;冬季航 次的结果高于春季,但是二者的水平分布趋势一致, 节变化明显. 2.2脱镁叶绿酸a分布 沉积物Pha在各个站点的差异性很大,各个层次 间也往往不同.春季至冬季航次的表层Pha含量依 次为:0.0l~2.43 g/g;4.49~13.54 g/g;0.04~ 6.16 uedg和2.20—7.41 uedg.夏季、冬季值较高,除了 春季外,Pha含量大于同层的Chl a含量.春季至冬季 航次的中层Pha含量依次为:0.004~2.18 ; 3.05~l0.53 g/g;0.15—4.64 urdg和2.02~ 5.07 g .总体上来看,其水平低于相应表层的 Pha.除了夏季航次外,中层Pha含量和相应的Chl a 含量差不多.春季至冬季航次的底层Pha含量依次 为:0.15~2.34 pg/g;0.43~9.01 g/g;0.36~9.58 g 和1.76~5.00 gg/g. 求各站位三层沉积物中Pha含量的平均值绘制 成图3. 图3 4航次各站位Pha比较 Fig.3 Comparison of Pha during the four cruises 图3显示,4个航次的Pha相差较大,各个站位 的增减趋势比较一致.夏季航次的Pha含量最高;春 季航次则最低.春季航次的高值出现在近岸的BH02 和BH09,但总体波动不大;夏季航次的高值区在中 南部水域,是Chl a含量较低的海域;秋季航次的高 值站点也和Chl a的不一样;冬季航次的高Pha区域 在南部近岸海域. 为了了解各个航次结果的统计差异,进行非参数 差异性分析.结果表明:夏季航次中表层和底层、表 层和中层的Pha差异显著(P=0.023,n=15).秋季航 次,中层和底层的Pha差异显著(P=0.017,n= 15).冬季航次的表层和底层的Pha差异也显著(尸= 2010年12月 张青田,等:天津近岸 口十堡耋 堑 ・21・ 0.035, :14).对4个航次间的Pha结果分析,差异 极显著(尸=0.000, =14),表明沉积物中Pha含量在 不同季节变化明显. 2.3比较和讨论 与已有研究结果比较,本研究Chl a含量处于中 的变化还与沿岸开发、河道清淤、航道污染有一定的 关系,在重要站位进行长期、连续的多要素(包含水体 和沉积物)观测将有助于环境的评价和预测. 参考文献: [1] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB/T 12763.6—2【)07海洋调查规范・第6部分:海洋生物调 等水平,比深水海域的结果稍高;而稍低于生产力高 的河口、近岸海域的结果.Pha含量则高于其他海域 的.这可能与水体中藻类沉降有一定关联.黄勇 J认 查[S].北京:中国标准出版社,2008. 为南黄海(冬季)的沉积物Chl a和Pha的分布极大重 合,表明二者是同源的,即活性叶绿素和脱镁叶绿素 均由底栖藻类或由浮游藻类沉降到底部形成.比较 本研究的Chl a和Pha航次分布,夏季航次(P= 0.001, =15)和冬季航次(P=0.006,/7=l5)的结果支 持了其说法,但是春季航次(P=0.410,/7=15)和秋季 航次(P=0.460, =14)的结果却不一致.如果有同步 的水体叶绿素数据参考,则有助于分析成因;后续的 工作应该结合水体和沉积物综合开展. 从引言中叙述可知,小型底柄动物和Chl a及 Pha间的关系并不统一,甚至结论间有抵触.这是否 与水体中叶绿素沉降速率(及水深)有关?这将是一 项很有价值的研究内容,有助于确定说法,以及指导 生物资源分析. 本研究的Pha含量较高,除了与海域有关外,还与 数据校正有一定关系.本研究主要依据GB 17378.7— 1998《海洋监测规范・第7部分:近海污染生态调查 和生物监测》方法测定,未作修正.王荣f】 】认为,由 于以前对叶绿素a的降解产物认识错误,导致了计算 Pha公式的错误,应该将结果乘一个修正因子 0.663 3.国内的一些研究报道(沉积物)按照王荣的 观点对Pha含量进行了修正,有些则未说明是否修 正.本研究按照《海洋监测规范》的公式计算Pha, 没有进行修正,请同行在研究和对比数据时注意这个 问题. 3结语 本研究海域内沉积物中Chl a和Pha分布有站 位、深度和季节的差异,Pha含量通常要高于Chl a含 量.与其他海域比较,Chl a处于中等水平,比深水海 域的结果稍高,而稍低于生产力高的河口、近岸海域 的结果;Pha含量则高于其他海域的.建议以后的相 关研究应该综合考虑水体和沉积物叶绿素的关联,进 行更全面的研究.这将有利于分析沉积物中叶绿素 的来源和水体一底栖环境的耦合性.沉积物中叶绿素 [2] Olav Giere.Meiobenthology:The Microscopic Fauna in Aquatic Sediments[M].Berlin Heidelberg:Springer- Verlag,1993:1-328. 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