象山港颗粒有机碳的分布及其影响因子

象山港颗粒有机碳的分布及其影响因子 象山港颗粒有机碳的分布及其影响因子 第26卷第6期 2007年12月 海洋环境科学 MARINEENVIRONMENTALSCIENCE Vo1.26.No.6 Dec.2007 象山港颗粒有机碳的分布及其影响因子 尹维翰,曹志敏.,蓝东兆.,翟滨.,李桂海.,王珊珊. (1.国家海洋局北海环境监测中心,山东青岛266003;2.国家海洋局海洋溢油鉴别与损害评估技术重点实验室,山东青岛266003; 3.中国海洋大学海洋地球科学学院,山东青岛266003;4国家海洋局第三海洋研究所,福建厦门361005) 摘要:研究了夏季象山港海区颗粒有机碳(POC)的时空变化特征及其与海水理化因子的关系.POC含量6月最低,平均 为0.68mg/L,7月最高,平均为1.58mg/L,8月居中,平均为1.11mg/L.结果表明,POC空间分布很不稳定,呈港内向港外 逐渐递减的趋势.影响POC分布的主要影响因子为:水温,pH,chla和盐度,其对POC含量变化的贡献率分别为30.31, 23.17,l7.96和11.40. 关键词:象山港;颗粒有机碳;空间分异;影响因子 中圉分类号:文献标识码:A文章编号:1007-6336(2007)06-0550-03 Distributioncharacteristicsandinfluencefactorsof particulateorganiccarboninXiangshanBay YINWeihan',CAOZhi—min,LANDong—zhao',ZHAIBin,LIGui—hai,WANGShah.shan (1.NorthChinaSeaEnvironmentalMonitoringCenter,SOA,Qingdao266003,China;2.Ke yLaboratoryofMarineSpillOilI— dentificationandDamageAssessmentTechnology,SOA,Qingdao266003,China;3.CollegeofMarineGeo—science,OceanUni? versityofChina,Qingdao266003,China;4.ThirdInstituteofOceanograph,SOA,Xiamen361005.China) Abstract:Thispaper,thediscussionandanalysesofthecharacteristicsonspatio— temporalvariationsofparticulateorganiccarbonand therelationbetweenseawaterphysico— chemicalfactorsandPOCweremade.TheminimumcontentofPOCinwatercolumnisinJun. withanaverageof0.68mg/L,themaximumisinJul,withanaverageof1.58mg/L,themidstisinAug.withallaverageof1.11 ms/L.Inaword,thespatialdistributionofPOCisawfullynotuniformity.Itshowedatrendofbeinghigherintheinnerbaythanin theouterbay.TheprimaryinfluencefactorofthedistributionofPOCaretemperatureoftheseawater,pH,chlaandsalinity,ofwhich thecontributionratetothecontentofPOCare30.31%.23.17%,17.96%andl1.40%. Keywords:XiangshanBay;POC;spatialvariation;influencingfactor 海水中颗粒有机碳(POC)是海洋生物食物链中不可 缺少的一部分,主要来自陆源碎屑和海洋的植物碎片…. POC作为海洋生物食物网的主要环节之一,是 评价 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 海区 生产力的重要参数.2而且海水中POC的分布及其影响 因素也是研究c循环的重要内容J.基于此本文对象山 港海区进行了缜密的调查研究,第一次定量 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 了象山 港海区POC的空间分布,采用多种数学方法定量分析了 影响POC分布的影响因子,为象山港海区生态环境模型 的建立作了重要的理论基础. 象山港地处浙江中部沿海,北面紧邻杭州湾,是三面 低山丘陵环抱,狭长的半封闭海湾.主湾中心线60km, 口宽20km,内港宽3,8km,总面积563.3km,其中水 域面积391.8km2,岸线长280.5km.港内有西沪港,黄 墩港,铁港三大支港,平均水深10m,最深达47mJ.港 区水体交换因港区狭长半封闭而显滞缓,从余流分析可 以认为,港内水体交换方式是外海水由下层人侵,再涌升 随落潮流由上层外泄,故港内水体尚处在不断更新之中, 整个港区水体大约每半个月更新一次.港区气候温和湿 润,雨量充沛,是多种海洋生物繁殖,索饵,生长栖息的优 良场所.2000年养殖网箱4万余只,目前已经成为浙江 省最大的海水网箱养鱼基地. 收稿日期:2006-03-02.修订日期:2006436—25 基金项目:欧盟第六框架与发展中国家合作项目(INCO—CT一2004-510706) 作者简介:尹维翰(1981一),男,山东青岛人,中国海洋大学硕士研究生,从事海洋地 球化学研究,E-mail:yinweihan@126.com. 第6期尹维翰等:象山港颗粒有机碳的分布及其影响因子551 1研究区域及分析方法 1.1样品采集 采样分别在2005年6月14日,7月17日,8月14日 在象山湾海区进行,采样站位如图1所示.现场采用Ni? skin采水器采水,水样采集后立即用0.45m玻璃纤维 微孔滤膜过滤.过滤水样和滤膜在一20.下保存至分析. 1.2悬浮物分析方法 1.2.1悬浮物含量测定 分别测定取样前滤膜质量,取样后60?烘干质量 r砷及450~C烘干质量.,即有机物含量为(r砷一.)/ V(ms/L);无机物含量为(.一Wo)/V(mS/L);悬浮物含 量为(一)/V(ms/L). 1.2.2POC测定 (1)预处理:滤膜在50~C下烘干;滤膜经浓盐酸熏4 — 5h除去无机碳;用纯水滴洗滤膜去HC1(几滴即可), 后于60?下烘干,待测. (2)测定:取处理后的样品于日本岛津公司的TOC. V总有机碳分析仪及SSM一5000A(固体试样燃烧装置) 测定滤膜上的颗粒有机碳(POC)的质量.POC的含 量即为/V(ms/L),V为滤液体积. 图1象山港沉积物采样站位 Fig.1Locationofsamplingstations 1.3其它海水理化因子的测定 按照国家海洋局《海洋监测 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 》(1998年)中的分 析方法进行:叶绿素a用荧光分光光度法测定;NO.N测 定用锌一镉还原法;NO一N测定用重氮偶氮法;NH?N测定 用次溴酸钠氧化法;PO-P用磷钼蓝法测定;SiO一Si用硅 钼蓝法测定;总氮(TN),总磷(TP)用过硫酸钾湿法氧化 消化,调整pH后分别按照测定硝酸盐和磷酸盐的方法进 行测定;总有机氮(TON),总有机磷(TOP)采用差减法计 算.上述各项测定均在岛津SHIMADZUUV.1200型紫外 可见光分光光度计上进行.温度,盐度,浊度,pH,溶解氧 等采用美国YSI-6600型便携式水质检测仪现场测定. 2结果与讨论 2.1POC分布特征 2.】.1POC分布的时间变化特征 象山港海域海水表层POC含量存在明显的时间变化 特征,各站位都以7月份含量最高,平均含量为1.58ms/ L;各站位都以6月含量最低,平均含量为0.68ms/L;8月 居中,平均含量为1.11ms/L(表1).比东海近岸含量略 高,比大洋含量高一个数量级以上'. 2.1.2POC分布的空间分异 为了定量反映夏季象山港海域POC含量的空间分异 程度的差异,本文选用变异系数来表示它们空间变化分 异程度的大小,变异系数计算 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 如下: CV:s/X 式中:CV为变异系数;.s表示POC含量空间序列的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 偏 差;表示各月份POC含量空间序列的平均值. 表1列出了象山港海域9个采样站在6,7,8月POC 的含量,平均含量及其变异系数(CV).从表1可以看出, 各月份POC含量空间分布总体上呈由港顶向港外递减的 趋势,说明POC的空间分布特征主要与陆源人海径流和 投放养殖饲料有关.因为象山港港顶处两支港黄墩港, 铁港由于离岸较近,水动力较弱为象山港的主要养殖区. 并且象山港全港主要的陆源径流输入来自港顶处的凫 溪,约占全港径流总量的1/8_9. 在研究时间内POC含量存在明显的空间分异特征, 变异系数分析表明,7月份POC含量的空间分异程度最 小,变异系数为0.19,小于0.2,这说明7月份POC空间 分布相对均匀稳定,6月,8月空间分异系数较大,其变异 系数分别达到了0.29和0.32,这表明在6月和8月POC 含量空间波动程度很大,空间分布很不稳定. 表1象山港各测站颗粒有机碳含量,标准偏差及变异系数 Tab.1ConcentrationsofPOC,standarddeviationandCVat thesamplingstationsinXiangshanBay 2.2POC分布的影响因子 在海洋科学中,分析各海水理化因子对某一因子的 影响程度,常用的数学方法主要有:相关分析,灰色关联 度分析,因子分析和逐步回归法等.由于各种方法都有 其自身的缺陷,所以单纯的使用其中一种方法并不能很 好的解释各因子的影响呈度.然而,对海水POC与海水 理化因子的分析往往只涉及到其中的一种方法,而且此 552海洋环境科学第26卷 类研究较少.因此本文采用Spss软件?"进行多种数学 方法综合分析各海水理化因子对POC的影响,由于相关 分析和灰色关联分析作用相仿,所以在此二者之间只选 择相关分析作分析. 2.2.1相关分析 通过对POC与海水理化因子进行Pearson相关分析, 发现除SIO23一,NO;,NH4+,TIN外都与POC含量具有一定 的相关性,其中pH和溶解氧与POC成比较好的负相关, 相关系数分别为-0.727和-0.566.其他海水理化因子(水 温,盐度,POj,NOi,TON,TOP,TN,TP和悬浮物含量)都 与POC具有比较好的正相关性,相关系数在0383—0.752 之间(n=27,P<0.05).但是相关系数的绝对值都没有 超过0.8,说明POC的影响因素是多方面的,并没有十分 显着的影响因素. 2.2.2因子分析 通过因子分析(表2)可以看出,影响POC的因素主要 可以分为四类:因子1的贡献率为30.31%,因子2的贡献 率为23.17%,因子3的贡献率为17.96%,因子4的贡献 率为11.4o%.其中,因子1包括:水温,有机物含量,无机 物含量,TON,TOP;因子2包括:pH,溶解氧,NO,NOj;因 子3包括:chla,POj,NH4+;因子4包括:盐度,si0 表2因子的特征值,贡献率及累积贡献率 Tab.2Latentroot-contributionrateandaccumulativerateoffactors 2.2.3逐步回归 相关分析和因子分析虽然很好的解释了各因子之间 的相关性以及各因子对POC的累积贡献率,但还不能区 分各因子共同影响POC是哪些是有效因子哪些是无效因 子以及有效因子与POC的关系.所以本文又采用逐步回 归分析方法作进一步分析. 为了得到更好的拟合效果,在计算前首先对母序列 和子序列进行均值化(无量纲化)处理,即: Y}:y}/y}f,X:x/xf. 式中:(POC)和(理化因子)分别是均值化后的母序 列和第i个理化因子均值化后的子序列;y,和分别为母 序列和各理化因子子序列的实测值;y,和分别为母序 列和各理化因子子序列的平均值.上述过程实际上是对 实测各因子进行了均值化处理,使得各因子序列的平均 值为1,从而消除了各因子序列因权重,量级以及单位的 不同所产生的影响,使不同因子及各系列(各站位)数据 之间具有可比性.而经过这样处理后并不影响各因子子 序列与母序列的相关性. 然后采用Stepwise(Criteria:Probability一0f-F—to—enter< =0.050,Probability—of.F—to—remove>=0.100)回归分析 得回归方程为: POC=6.818+0.904t+4.222S一11.054pH+0.11chla (=27,R=0.836). 式中:t为水温;.s为盐度. 与未作处理得回归方程为:POC=7.707+0.55t+ 0.208S一1.621pH(n=27,r=0.772)相比,判定系数R明 显大于r,而且引入更多有效变量(水温,盐度,pH, chla),更能反映海洋环境的复杂性. 2.2.4影响因子分析 由相关分析可以看出在象山港海区POC含量的因素 很多,POC含量大体上随着悬浮物含量,水温,chla,盐度, POj,NOi,TON,TOP的升高而升高,随着溶解氧,pH的降 低而降低.经逐步回归剔除无效因子看出在象山港海区 影响POC含量变化的主要影响因子为:水温,pH,chla和 盐度.在因子分析中由于各因子包含的海水理化因子之 间具有很强的相关性,所以上述四类因子可以下列四种 因子表征:因子1——水温,因子2——pH,因子3—— chla,因子4——盐度,与逐步回归分析剔除无效因子的结 果一致.因此水温,pH,chla和盐度对POC变化的贡献率 分别为30.31%,23.17%,17.96%和11.40%. 3结语 (1)象山港海区夏季POC含量存在明显的时空变化 特征,7月含量最高,8月居中,6月最低.各月份总体上 呈现由港顶向港外递减.但各月份空间分异系数不同,7 月较小,空间分布相对较均匀,6月,8月较大,空间分布 很不稳定. (2)通过多种数学方法定量分析了POC含量的主要 影响因子为:水温,pH,chla和盐度.对POC变化的贡献 率分别为30.31,23.17,17.96和11.40%. (3)第一次采用无量纲处理得出了非常理想的关于 POC含量的回归方程:POC=6.818+0.904t+4.222S一11. 054pH+0.11chla(=27,R=0.836).为象山港海区生 态模型的建立作了重要的理论基础. 致谢:本文工作承蒙中国海洋大学环境科学与工程 学院张龙军教授的帮助,特此感谢! (下转第567页) 第6期马祖友等:2005年闽东沿岸大型底栖生物调查分析567 3结论 (1)2005年闽东沿岸的底栖浅海生物物种共46种, 包括软体类,甲壳类,多毛类,棘皮类,腔肠类5种类型, 总栖息密度为822个/m,总生物量为460.25g/m.其 中软体类的棒锥螺在栖息密度和生物量上都占优势,分 别占总栖息密度的17.52%和总生物量的60.58%. (2)闽东沿岸浅海底栖生物物种多样性丰富,种类较 多,分布也较均匀.其中物种丰度为4.65,生物多样性为 4.63,均匀度达0.84.表明闽东沿岸一带环境未受到严 重污染和破坏,有利于底栖生物生长. 参考文献: [1]阮金山,吴立峰,罗冬莲,等.泉州大港湾海水,沉积物及水产 生物体内重金属的含量分布[J].海洋通报,2004,23(3):41- 45. [2]谢进金.崇武潮间带贝类的调查[J].泉州师专,1999,17 (6):29-33. [3]高爱根,董永庭,王慧珍,等.南麂列岛邻近海域贝类生态分 布的初步研究[j].东海海洋,1998,16(2)49?54. [4]谢进金.福建省泉州湾河口湿地潮间带贝类的分布[J].动物 学杂志,2003,38(3),6l-64. [5]陈海燕.浙江省温岭海区潮间带软梯动物的调查报告[J].动 物学杂志,2000,35(3):l0一l2. [6]谢进金.福建崇武潮问带滨螺科的生态研究[J].泉州师范学 院(自然科学版),2002,20(6):66-70. [7]海洋监测规范,GB17378.7-1998[s]. (上接第552页) 参考文献: [1]PARSONSTR,RILEYJP,SKIRROWG.Particulateorganic carboninthesea[A].ChemicalOceanography[C].London: AcademicPress,1975.2:365-383. [2]洪华生,郭劳动,陈敬度,等.罗源湾颗粒有机碳的变化[J]. 厦门大学(自然科学版),1989,12,28(增刊):4549. [3]金海燕,林以安,陈建芳,等.黄海,东海颗粒有机碳的分布 特征及其影响因子分析[J].海洋,2005,27(5):46-53. [4]胡文翔,陈铁熔,忻颖,等.象山港环境监测总结评价[Jj. 海洋环境科学,1995,14(4):57-63. [5]叶勇,徐继林,应巧兰,等.象山港网箱养鱼区海水营养盐变 化研究[J].海洋环境科学,2002,21(1):39-41. [6]黄自强,傅天保,张远辉.东海水体中POC的分布特征[J]. 台湾海峡,1997.6,16(2):145-152. [7]LOHAN,BAUERJE.Distribution,partitioningandfluxesof dissolvedandparticulateorganicC,NandPintheeasternNorth PacificandSouthernOceans[J].Deep—SeaResearch,2000,47: 2287-23l6. [8]张丽旭,任松,蒋晓山.象山港海域N,P污染特征及潜在性富 营养化程度评价[J].海洋环境科学,2005.8,24(3):68-71. [9]陈伟,王小华.象山港盐度峰面及其动力成因[J].东海海 洋,1998.3,16(1):1-9. [10]LUwD.SPSSforWindowsUsingforStatisticalAnalyzing [M].Bering:ElectronicIndust~Press,2000. [11]ZHANGWT.TheSchoolbookofSPSS11UsingforStatistical Analyzing[M].Beijing:HopeElectronicPress,2003.