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胶州湾悬浮物组成特征及对营养盐的吸附解吸作用研究 摘要 本文研究了2 0 0 5 年8 月胶州湾悬浮颗粒物的组成特性及其分布的影响因素， 同时采用实验室模拟现场培养的方法研究了悬浮颗粒物对无机n 、p 营养盐的吸 附解吸过程以及吸附过程的影响因素。 结果表明：胶州湾夏季表层悬浮颗粒物浓度的分布由北部湾顶向南至湾口逐 渐降低，在局部区域，近岸悬浮颗粒物浓度较高，悬浮颗粒物的粒径以2 - 5 t a m 为主，1 - 2 a m ，小于l l a m ，大于5 l a m 的颗粒含量逐渐减少。在颗粒物中有机颗 粒和活体颗粒所占的比例较大，并且都以小于l p m 的颗粒为主；有机颗粒分布 与温度、p h 值之间具有明显的正相关关系，而与盐度的相关性较小；活体颗粒 分布与温度、p 0 4 - p 均具有较显著的正相关性 胶州湾夏季海域中，异养浮游细菌在无机磷酸盐和无机铵盐的吸收中发挥着 重要的作用，而无机硝酸盐的吸收则主要来自于较大型的浮游生物。磷酸盐对异 养浮游细菌的生长具有明显的促进作用，其次为铵盐，而硝酸盐的存在则会抑制 其生长，表明磷可能是胶州湾异养浮游细菌生长的主要限制因子。原生动物和浮 游植物的存在会在一定程度上促进异养浮游细菌的生长，有助于其对无机营养盐 的吸收。 以表层沉积物为悬浮物材质的实验中，悬浮物对磷酸盐、氨氮的吸附都属于 复合动力学过程，快吸附分别发生在6 h 和2 h 以内，而慢吸附则会持续很长的时 间；悬浮物对硝氮的吸附主要发生在0 5 h 内。吸附量都随颗粒粒径的减小而增 大，随有机质含量的增多而减少。s p m 对磷、氨氮和硝氮的释放分别发生在1 2 h 、 6 h 和0 5 h 内，并且磷的解吸量较大，而氨氮的解吸量较少。s p m 对磷酸盐和硝 氮的吸附量都随着水体温度和营养盐初始浓度的升高而增大，随着盐度、p h 值 的增大和其它营养盐离子的添加而减少；而s p m 对氨氮的吸附量则随着铵盐初 始浓度的升高和其它营养盐离子的添加而增大，随着温度、盐度和p h 值的升高 而减少。 关键词：胶州湾；悬浮物；流式细胞仪；营养盐；吸附解吸 s t u d yo nt h ec h a r a c t e r i s f i c so fc o m p o s i t i o no fs u s p e n d e d p a r t i c l e sa n di n o r g a n i cn 、pa d s o r p t i o nt os u s p e n d e d p a r t i c u l a t em a t t e ri ns u m m e ri nj i a o z h o ub a y a b s t r a c t i nt h i s p a p e r ，t h ec h a r a c t e r i s t i c so fc o m p o s i t i o no fs u s p e n d e dp a r t i c l e sa n d i n f l u e n c i n gf a c t o r so fd i s t r i b u t i o nw e r es t u d i e di nj i a o z h o ub a yd u r i n ga u g u s to f 2 0 0 5 a n di ti su s e db yt h em e t h o do fl a be x p e r i m e n t st os i m u l a t et h ef i e l ds i t u a t i o ni n o r d e rt os t u d yt h ec h a r a c t e r i s t i c so fi n o r g a n i cna n dpa d s o r p t i o nt os u s p e n d e d p a r t i c u l a t em a t t e ra n dt h ei n f l u e n c i n gf a c t o r s t h em a i nr e s u l t sa 聆l i s t e d 懿f o l l o w s ： t h ec o n c e n t r a t i o no fs u s p c n d e ap a r t i c l e si ns u m m e rd e c r e a s e dg r a d u a l l yf r o m t h en o r t ho ft h eb a yt ot h eo u t s i d et h eb a y , i nl o c a la r e a ，t h ec o n t e n to fs u s p e n d e d p a r t i c l e sa l o n g s h o r ew a sh i g h e r p a r t i c l e sb e t w e e n2t o5 p r oa r et h em a i np a r ti nt h e t o t a ls u s p e n d e dp a n i c l e s , p a r t i c l en m n b e r so fs m a l l e rt h a nl p mj 埘吐t o2 t t m ，a n d b i g g e rt h a n5 i i mr e d u c eg r a d u a l l y t h ep r o p o r t i o no fo r g a n i ca n dl i v ep a r t i c l e sw a s l a r g e r , m o s t0 ft h e mw e r ep a r t i c l e ss m a l l e rt h a nl l n n ；t h ed i s t r i b u t i o no fo r g a n i ca n d l i v e p a r t i c l e s h a v er e m a r k a b l e p o s i t i v e c o r r e l a t i o n st ot e m p e r a t u r e 、p ha n d t e m p e r a t u r e 、t h ec o n c e n t r a t i o no fp 0 4 - pr e s p e c t i v e l y i ns u m m e r , h e t e r o t r o p h i cb a c t e r i o p l a n k t o np l a y e dv i t a lr o l ei nt h ea d s o r p t i o no f i n o r g a n i cp h o s p h a t ea n dm o h i m ，i n o r g a n i cn i t r a t ew a sm a i n l ya d s o r b e db yl a r g e r p l a n k t o n p h o s p h a t ec a l lg r e a t l yp r o m o mt h eg r o w t ho fh e t e r o t r o p h i cb a c t e r i o p l a n k t o n ， t h e ni sa m m o n i u m ，w h i l en i t r a t en o to n l yc a nn o tp r o m o t et h eg r o w t h ，b u ta l s ol i m i ti t t h er e s u l t ss h o w e dt h a tpm a y b et h em a i nl i m i t i n gf a c t o r st ot h eg r o w t ho f h e t e r o t r o p h i cb a c t e r i o p l a n k t o n t h ee x i s t e n c e so fw o f i s ta n dp h y t o p l a n k t o nw e r e h e l p f u lf o rh e t e r o t r o p h i cb a c t e r i o p l a n k t o n t oa b s o r ba n dm a k eu s eo fi n o r g a n i c n u t r i e n t s i nt h ee x p e r i m e n to fs u p e r f i c i a ls e d i m e n ta ss u s p e n d e dp a r t i c u l a t em a t t e r ( s p m ) ， t h ep r o c e s so fs o r p t i o no fb o t hp 0 4 - pa n dn h 4 0 no ns p m m a i n l yo c c u r r e dw i t h i n6 a n d2h o u r s ，r e s p e c t i v e l y , a n dt h e nr e a c h e dad y n a m i ce q u i l i b r i u m ；t h es o r p t i o no f n i t r a t eo ns p m m a i n l yo c c u r r e dw i t h i nh a l fa l lh o u r t h es o r p t i o na b i l i t ye n h a n c e d a s t h ed e c r e s c e n tp a r t i c l ed i a m e t e r , d e c l i n i n ga si n c r e a s e dc o n t e n to fo r g a n i cm a t t e r t h e p r o c e s s o f d e s o r p t i o no f p 0 4 - p 、n h 4 - na n d n 0 3 - n f r o m s p m m a i n l y o c c u r r e d w i t h i n 1 2 、6a n d0 5h o u r s ，t h ea m o u n to fd e s o r p t i o no fp 0 4 - pw a sm o r et h a nt h ea m o i m to f n i - 1 4 - na n dn 0 3 一n h i g ht e m p e r a t u r ea n di n i t i a lc o n c e n t r a t i o no fn u l r i e n t sp r o m o t e d t h es u r p t i o no fp 0 4 - pa n dn 0 3 no ns p m ，h i g hs a l i n i t y 、p ha n dt h ea d d i t i o no fm i x e d s o l u t i o n r e s t r a i n e dt h ep r o c e s so f s o r p t i o n ；b u th i g h i n i t i a lc o n c e n t r a t i o no f a m m o n i u ma n dt h ea d d i t i o no fm i x e ds o l u t i o np r o m o t e dt h es o r p t i o no fn h 4 - n ，h i g h t e m p e r a t u r e 、s a l i n i t ya n dp hr e s l r a i n e dt h ep r o c e s so fs o r p t i o n k e y w o r d s ：j i a o z h o nb a y ；s u s p e n d e dp a r t i c l e s ；f a c s c a l i b u rf l o wc y t o m e t e r ； n u t r i t i o n ；a d s o r p t i o n - d e s o r p t i o n 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 据我伊知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写 过的研究成果，也不包含未获得 逵；塑筮直墓也盂要挂到童塑 鲍：奎整亘窒! 或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一一工作的同志对本研 究所做的任何员献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名籼 签字日期：址钼，日 一_ - - _ _ h _ _ _ _ _ - - h - _ _ _ _ _ h _ _ _ - m h _ - - - _ _ - - - _ _ h - - - _ - _ _ _ - - _ - - 一 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有 关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权学校可以将学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手 段保存、汇编学位论文( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名： 导师签字： 签字日期：矽z 年歹月7 日签字日期：一辟多月日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 电话： 邮编 股州湾悬浮物组成特征及对营养盐的吸附解吸作用研究 0 、前言 胶州湾是一个典型的半封闭、低浊度海湾，同时也是一个相对独立的海湾生 态系统，它的存在为其周边地区经济、文化的发展做出了重要的贡献。但是随着 沿岸人口的增多和人为干预的日益加剧，胶州湾生态系统的污染日益严重，据多 年的海洋环境质量公报显示，悬浮物和无机氮、磷营养盐逐渐成为湾内的主要污 染物，使得海域环境质量逐渐恶化。 悬浮颗粒物是一种非常复杂的非均质有机无机复合体，其在河口、海湾等 水体中发挥着重要的作用，而作为无机n 、p 营养盐迁移的载体即是其作用之一， 但是目前国内外关于无机n 、p 营养盐在悬浮颗粒物上的吸附解吸特征，原理和 机制的研究还尚不多见。 - 基于以上情况，作者于2 0 0 5 年夏季研究了胶州湾海域悬浮颗粒物的分布及 组成成分、悬浮颗粒物对无机氮、磷营养盐的吸附解吸过程以及影响因素，该成 果将对悬浮物在海洋生态系统中的作用以及无机n 、p 营养盐的循环转化过程研 究提供重要参考。 胶州湾悬浮物组成特征及对营养盐的吸附解吸作用研究 1 、综述 1 1 胶州湾概况 胶州湾( 3 5 0 5 4 7 n 3 6 01 8 7 n ，1 2 0 0 0 4 7 e 1 2 0 0 2 4 7 e ) 位于黄海中部西岸， 山东半岛南部，其南端与黄海相通，环湾地带均为青岛市辖区( 地形图见图1 - 1 ) 。 胶州湾是以团岛与薛家岛连线为界的半封闭海湾，海湾东西宽2 7 8 k m ( 湾口仅 3 5 k i n ) ，南北长3 3 3 k m ，岸线长2 1 0 k m ，水域总面积为4 2 3 k m 2 ，其中滩涂面积 为1 2 5 k m 2 ，零米线以下水域面积为2 9 8 k m 2 ，平均水深6 - 7 m ，最大水深为6 4 m 。 胶州湾又以团岛头和黄岛的黄山咀连线分为内湾和外湾，内湾中又有沧口湾、阴 岛湾，外湾有黄道前湾、海西湾等小湾，湾内原有的阴岛( 红岛) 、团岛、黄岛 均已与陆地相连，只有冒岛孤悬于海。湾内还有马蹄礁，中砂礁及安湖石等礁滩。 胶州湾沿岸白东向西分别与青岛市市区、即墨市、胶州市、胶南市，黄岛区相邻。 海湾东侧与南侧际域为崂山山地和珠山山地，北部和西部则为胶莱河平原及丘 陵。 荔潴 鬟潆 撤轳 氅熊矿 麓筠。群- 3 铲 捌槲 黼 图1 - 1 胶州湾地形图 f i g 1 1t h er e l i e f m a po f j i a o z h o ub a y 胶州湾地处北温带季风区域，属温带季风型大陆性气候，由于海洋环境的调 节，受来自洋面上的东南季风及海流、水团的影响，因此又具有显著的海洋性气 2 胶州湾悬浮物组成特征及对营养盐的吸附解吸作用研究 候特点，温和湿润，雨量充沛，四季分明，代表着太平洋西岸北温带海湾生态系 统的主要类型。据青岛气象台多年资料统计，海湾年平均气温1 2 3 0 c ，年平均 湿度为7 2 ，夏季最大，春季次之，冬季最小。胶州湾年日照数为2 5 1 8 h ，3 - 6 月与8 1 0 月较多。海湾年平均降水量为7 7 5 6 m m ，夏季最大，而冬季最小。湾 内水温大约在2 2 8 0 c ，盐度在2 8 8 0 3 3 o l 之间。 胶州湾潮汐和潮流类型稳定，均属于正规半日潮，两次高潮的高度基本一致， 两次低潮的高度略有差异，平均潮差2 7 3 m ，大潮潮差3 8 5 m ，属于中强潮海湾， 海浪以风浪为主，波能较低，平均波高0 1 0 4 m ，最大波高小于1 9 m 。湾内潮 波系统具有明显的协振潮性质，转流发生在高低潮，潮流在物质输运中起支配作 用，其中半日分潮m 2 占湾内动能的8 0 ，对胶州湾流场变化贡献率高达8 0 。 平均潮流流速为1 5 e m s ，最大流速为1 5 0 e m s ，出现在湾的入口处。胶州湾与外 海交换情况良好，半交换周期为5 天，基本上为湍急交换。潮流导致强混合，这 对湾内温度、盐度和生物变量全年变化的垂向均匀分布起了很大的作用。 胶州湾是一个受人类活动影响较大的半封闭型海湾，其东南部为港口区。西 部、东北部与西北部为养殖区。胶州湾外与黄海水交换，湾内有白沙河、海泊河、 李村河、墨水河、大沽河，洋河、岛耳河、洪江河等l l 条河流流入。水体环境 中有较丰富的营养物质，湾内水面广阔，水质肥沃，是鱼虾贝类产卵、索饵、育 肥的天然场所。胶州湾自然条件优越，水域生产力高，生物繁茂，具有黄、渤海 沿岸水域环境特征和生物区系类型特点，但它同时又是一个典型的温带半封闭、 中型、浅海湾，因而也是一个相对独立的海湾生态系统。 胶州湾作为青岛发展的摇篮，有着“港阔、水深、浪小，少淤”的美称，从 舟楫之便，渔盐之利，到现代集航运、旅游、科研、军事、海洋开发于一体，对 于青岛的发展有着重要的作用，它的存在为青岛市增添了迷人的自然景观，对青 岛市气候的调节起着重要作用。胶州湾的开发被国家列入“中国海洋2 l 世纪议 程”项目，加强胶州湾海洋生态系统的研究，对于认识、利用、保护胶州湾，促 进青岛市经济的发展，具有重要的意义。 但改革开放以来，随着沿岸人口的增多和人为污染的日益加剧，胶州湾生态 系统的生态功能正在趋于下降，生态环境也受到越来越严重的破坏，主要表现在 水域面积不断缩小、纳潮量逐步降低、自净能力日益减弱、生物群落结构破坏和 3 胶卅湾悬浮物组成特征及对营养盐的吸附解吸作用研究 渔业资源严重衰退以及纳污量逐年增长、水质和底质不断恶化、滩涂生物越来越 少，直接威胁着胶州湾的可持续发展。因此，胶州湾不仅是进行海湾生态系统结 构与功能研究的理想水域，也是探讨人类活动的影响，进行受损或退化生态系统 的恢复和重建研究的优良场所( 刘哲，2 0 0 4 ；张吴飞，2 0 0 4 ；赵淑江，2 0 0 2 ；印萍， 2 0 0 0 ) 。 1 2 悬浮颗粒物概述及国内外研究现状 1 2 1 悬浮颗粒物概述 海水中的悬浮颗粒物是指海水中包括胶粒在内的、分散度不同的各种悬浮物 质，其粒径差别很大，粒径范围从胶体( 的无菌螺口试管中，用于悬浮颗粒活体生物含量测定的水样直接注入无菌螺口试 管中，冷藏保存，带回实验室立即测定。 在采集水样的同时，对水温、盐度和p h 值采用y s l 6 0 0 型水质监测仪进行 现场监测。 图2 - 1 1 胶州湾海区调查站位 f i g 2 1 1s t a t i o nm a po f t h ej i a o z h o ub a y l l e 胶州湾悬浮物组成特征及对营养盐的吸附解吸作用研究 2 1 3 样品测定 2 1 3 1 营养盐浓度的测定 营养盐的浓度测定采用a a 3 型b r a n + l u e b b e 营养盐自动分析系统进行， 磷酸盐用磷钼蓝法，亚硝酸盐采用重氮化偶氮反应法，硝酸盐采用c d - c u 还原 法，氨氮采用靛酚蓝法，硅酸盐用硅钼蓝法( 海洋调查规范，1 9 9 1 ) 。 2 1 3 2 叶绿素a 含量的测定 叶绿素a 含量的测定采用分光光度法，用u v - 9 1 0 0 型紫外可见分光光度计 进行测定( 海洋调查规范，1 9 9 1 ) 。 2 1 3 3 悬浮物浓度的测定 悬浮物浓度的测定采用重量法进行( 海洋调查规范，1 9 9 1 ) 。 2 1 3 4 悬浮颗粒物有机含量的测定 悬浮颗粒物有机含量的测定采用流式细胞仪( f a c s c a l i b u r ，美国b d 公司) 进行，主要探测前向光散射f s c 和f l 荧光，测定采用异硫氰酸荧光素( f r r c ) 染色法( 李道季等，2 0 0 0 ) ，f i t c 的最大吸收波长为4 9 5 n m ，最大发射波长为 5 2 0 r i m ，所使用的微球粒径分别为l l m l ，2 t i m 和5 t t m 。 2 1 3 5 悬浮颗粒物活体含量的测定 悬浮颗粒物活体含量的测定采用二乙酸荧光素( f d a ) 法( 李道季等，2 0 0 0 ) ， 利用流式细胞仪进行，f d a 的最大吸收波长为4 9 0 r i m ，最大发射波长为5 2 0 h m ， 用f l 荧光进行探测。 2 1 3 6 海洋异养浮游细菌的测定 海洋异养浮游细菌的测定采用s y b rg r e e ni 染色法( 潘洛安等，2 0 0 5 ) ， 利用流式细胞仪进行，s y b rg r e e ni 是专用于双链d n a 的荧光染料，该法可 以对异养浮游细菌进行比较精确的计数。 本研究中所有用于流式细胞仪测定的样品均事先经6 0 i u n 筛绢过滤( 仪器最 大测定粒径1 0 0 t t m ) 。 2 2 结果与讨论 2 2 1 采样站点现场环境状况 根据2 0 0 5 年8 月的调查结果，胶州湾大面站各站位的平均水深1 7 m ，表层 水体中平均的p 0 4 3 - p 浓度为9 6 1 a g l ，n h 4 + o n 浓度为2 4 4 1 9 l ，n o r n 浓度为 胶卅湾悬浮物组成特征及对营养盐的吸附解吸作用研究 1 3 9 8 i i g l ，n 0 2 - n 浓度为2 9 t i i g t ，s i o k - s i 浓度为2 3 9 4 t t g l ，叶绿素平均浓 度为2 7 3 t t g l 。表层平均水温为2 4 8 5 0 c ，盐度为2 9 3 9 ，p h 值为7 9 2 。 2 2 2 胶州湾表层悬浮颗粒物的水平分布 胶州湾夏季的表层悬浮颗粒物浓度范围在1 2 1 7 4 m g l 之间，最高值出现在 湾西北部的a 2 站，最低值出现在湾口的e 2 站( 图2 - 2 2 ) 。从整体来看，悬浮物 的浓度从湾内到湾口有逐渐减少的趋势，这主要是由于湾的西北部水深较浅，水 流速较小，泥沙不容易向湾内迁移，并且大沾河的汇入使得悬浮物的浓度相对较 高，而湾口附近水交换动力较强，使得悬浮物较易向湾内迁移( 张铭汉，2 0 0 0 ) 。 从局部看来，由于近岸水深较浅，沉积物容易在波浪的作用下悬浮于水体中，因 此悬浮物浓度具有近岸较高，离岸逐渐降低的特点， 图2 4 2 胶州湾夏季表层悬浮颗粒物浓度水平分布图 f i g 2 - 2 2 h o r i z o n t a l d i s t r i b u t i o n o f c o n c e n t r a t i o n o f s u s p e n d e d p a r t i c l e s f r o m j i a o z h o u b a y 2 2 3 胶州湾表层悬浮有机性颗粒物含量及分布特征 f i t c 是对蛋白质具有特异性的荧光染色剂，其借助异硫氰基与蛋白质中氨 基酸( 主要是赖氨酸) 的氨基结合，一旦结合，所形成的产物极为稳定，因此可 以通过流式细胞仪f i 荧光检测鉴别出含有蛋白质的细菌、浮游动植物以及与其 结合的有机颗粒物等，以区分单纯的粘土矿物颗粒( 李道季，1 9 9 7 ) 。图2 2 3 1 、 图2 2 3 2 分别是胶州湾e 2 站未经过和经过f i t c 染色处理的水样的典型流式细 胞仪分析结果，其中前向光散射表示颗粒物的大小，基线以上f l 荧光阳性的部 胶州湾悬浮物组成特征及对营养盐的吸附解吸作用研究 分是可被f i t c 染色的颗粒数，即为有机性颗粒数。图2 2 3 。3 为流式细胞仪分 析结果，从图中可以准确计算出悬浮颗粒中有机性颗粒所占的比例。在胶州湾水 域小于6 0 t i m 的悬浮颗粒物中，有机性悬浮颗粒物在总颗粒物数量中所占的比例 在5 8 7 3 7 2 1 之间，平均6 3 5 8 ，由数据结果可以看出胶州湾有机颗粒成分 在颗粒物中占有绝对优势，矿物成分含量相对较少，这主要是由于胶州湾的浊度 较低，波浪、潮流动力较弱，海底的沉积物再悬浮作用不强，并且来自陆源和海 域的颗粒泥沙较少，而沿岸又有大量非矿物成分通过排污的方式进入胶州湾等原 因造成的( 中国海湾志，1 9 9 3 ) 。 图2 - 2 3 1 胶州湾悬浮颗粒前向光散射( f s c ) 和f l 荧光二位参数图( 3 3 显示) f i g 2 2 - 3 1p l o tb e t w e e nf s ca n df 1f l u o r e s c e n c eo fs u s p e n d e dp a n i c l e sf r o mj i a o z h o ub a y 图2 - 2 3 2 胶州湾表层经f c 染色后前向光散射( f s c ) 和f 1 荧光二位参数图( 3 3 显示) f i g 2 - 2 3 - 2p l o tb e t w e e nf s ca n df if l u o r e s c e n c eo f s u s p e n d e dp a r t i c l e s 缸衄m ，yf i t cf r o mj i a o z h o ub a y 1 4 胶州湾悬浮物组成特征及对营养盐的吸附解吸作用研究 有机颗粒物含量的水平分布如图2 2 3 _ 4 所示，由图可见有机颗粒物含量的 最高值出现在c 3 站，这主要是由于c 3 站作为锚地，有大量的有机污染物排入水 体中，并且该区域水动力交换能力较弱造成的，在湾西部的b 2 站有机颗粒含量 也相对较高，这主要是受到湾西北部汇入的大沽河等河流的影响，d 4 、e 2 站虽 然处于青岛港位置，但是由于外海的汇入使得水动力交换十分剧烈，因此其有机 颗粒含量并不是很高。在局部区域，胶州湾水体有机颗粒物比例具有近岸较高、 离岸较低的分布特征，这种分布特征与近岸受人为活动的影响较大、陆源有机物 的输入较多、营养盐含量较高等因素具有较密切的关系。 图2 2 3 3 胶州湾表层悬浮颗粒物分布图( 其中阴影、空白部分分别代表 f i t c 染色前后悬浮颗粒物的数量及其荧光强度) f i g 2 - 2 3 3h i s t o g r a mo f s u s p e n d e dp a r t i c l e sf r o mj i a o z h o ub a y 二 图2 - 2 3 4 胶州湾表层有机颗粒含量水平分布图 f i g 2 2 - 3 _ 4h o r i z o n t a ld i s t r i b u t i o no f t h ec o n t e n to f o r g a n i cp a r t i c l e si n j i a o z h o ub a y 胶州湾悬浮物组成特征及对营养盐的吸附解吸作用研究 在胶州湾有机颗粒物中，粒径组成以小粒径为主，其中小于l t t m 的颗粒占 总颗粒物的2 4 9 1 5 6 6 9 ，平均为3 8 9 ，1 - 2 t t m 、2 - 5 1 j m 、大于5 p r o 的颗 粒数量则依次递减，平均占总颗粒物的1 4 6 9 、8 4 1 和1 5 8 ，表明在胶州 湾有机颗粒物中，小于l t t m 的细菌等微生物、有机碎屑占主要部分。 2 2 4 表层悬浮颗粒物的活体颗粒含量及其分布特征 f d a 是一种非极性物质，其能够自由的穿越细胞质膜，在活细胞内f d a 可 以被酯酶裂解，并且发射荧光，由于荧光素不能自由通过质膜，因此可以在流式 f 细胞仪下通过观测细胞内荧光来确定是否为活细胞。 图2 2 4 1 胶州湾表层悬浮颗粒前向光散射( f s c ) 和f l 荧光二位参数图( 3 3 显示) f i g 2 2 4 ip l o tb e t w e e n f s ca n d f i t u o r e $ c e l k eo f s u s p e n d e d p a r t i c l e s f r o m j i a o z h o u b a y 图2 2 4 2 胶州湾表层经f d a 染色后前向光散射( f s c ) 和f l 荧光二位参数图( 3 3 显示) f i g 2 2 4 2p l o tb e t w e e nf s ca n df 1f l u o r e s c e n c eo f s u s p e n d e dp a r t i c l e s t r e a t e db yf d af r o mj i a o z h o ub a y 图2 2 4 l 、2 - 2 4 - 2 、2 2 - 4 3 分别为流式细胞仪分析胶州湾表层悬浮颗粒物 胶州湾悬浮物组成特征及对营养盐的吸附解吸作用研究 的典型点图和直方图( c 站) ，其中点图的基线上方是可以被f d a 染色的活体 颗粒数，直方图则可以准确的计算出悬浮颗粒中活体颗粒所占的百分比。 图2 2 4 3 胶州湾悬浮颗粒物分布图( 其中阴影，空白部分分别代表 f d a 染色前后悬浮颗粒物的数量及其荧光强度) f i g 2 2 4 - 3h i s t o g r a mo fs u s p e n d e dp a r t i c l e sf r o m j i a o z h o ub a y ( e n t r e a t e d a n d t r e a t e d b y f d a ) 胶州湾活体颗粒占总悬浮颗粒物的比例为4 0 0 5 - 6 1 3 7 。平均值为 5 0 9 8 活体颗粒物的粒径比较小，其粒径分布趋势与有机颗粒分布趋势相似， ， 以小于1 邺m 的颗粒为主，平均含量为4 2 6 4 5 ，1 - 2 1 m x 、2 - 5 t t m 、大于5 t t m 的颗 粒数量逐级递减。活体颗粒物含量的水平分布趋势与有机颗粒分布大致相似，具 有近岸较高、离岸较低的特点( 如图2 2 4 _ 4 ) 。 图2 2 4 4 胶州湾表层活体颗粒含量水平分布图 f i g 2 2 4 4 h o r i z o n t a l d i s t r i b u t i o n o f t h ec o l i t e m o f l i v e p a r t i c l e s i n j i a o z h o u b a y 1 7 胶州湾悬浮物组成特征及对营养盐的吸附解吸作用研究 根据实验结果，胶州湾活体颗粒物平均占有机颗粒物含量的8 1 1 4 ，活体 颗粒含量与有机颗粒含量的线性相关系数r = o 6 2 ( 样本数1 2 ) ，p 值 o 0 5 ，由 此可以看出胶州湾表层悬浮颗粒中活体颗粒和有机颗粒含量之间具有很好的正 相关性，并且胶州湾的有机颗粒物中，活体颗粒占有很大的比重。 2 2 5 胶州湾表层异养浮游细菌数量及其分布特征 胶州湾表层异养浮游细菌数量由3 4 2 x 1 0 8 卟 d m 3 变化到1 6 9 1 0 9 个，d m 3 ， 平均值为5 4 6 2 1 0 8 个，d m 3 ，其分布也具有近岸较高、离岸较低的特点( 如图2 2 5 所示) ，最高值出现在c 4 站，最低值则出现在b 3 站，其中a 2 、b 2 、c 2 站位的异 养浮游细菌数量也相对较高，主要是受到沿岸大沽河等河流汇入的影响，该结果 与过去对胶州湾异养浮游细菌的分布趋势研究结果基本一致( 白洁等，2 0 0 4 ) 。 1 2 0 1 51 2 0 2 01 2 0 2 51 2 0 3 01 2 0 3 5 图2 2 5 胶州湾异养浮游细菌水平分布图 f 远2 - 2 - 4 _ 4 h o r i z o n t a l d i s t r i b u t i o n o f h e t e r o t r o p h i cb a c t e r i o p l a n k t o n i nj i a o z h o u b a y 对异养浮游细菌数量和有机，活体颗粒含量进行线性相关分析，其相关系数 分别为0 4 8 和o 3 3 ( 样本数1 2 ) ，p 值 o 0 5 ，表明异养浮游细菌数量与有机、 活体颗粒含量存在较显著的正相关性，而异养浮游细菌在有机颗粒和活体颗粒中 占有较大的比例。、 2 2 6 胶州湾表层悬浮颗粒物的粒径组成 胶州湾夏季水体中悬浮颗粒物的典型粒径组成如图2 2 6 所示( e 2 站) ，可见 胶州湾悬浮物组成特征及对营养盐的吸附解吸作用研究 胶州湾表层悬浮颗粒物以2 - 5 1 m a 之间的颗粒为主，其次为i - 2 t t m 的颗粒，含量 分别为3 6 8 6 和2 8 5 7 ，小于l t t m 和大于5 p m 的颗粒含量较少，分别为2 2 2 4 和1 2 3 3 。通过与有机颗粒和活体颗粒粒径的分布相比较可以看出，2 - 5 i t m 之 间的颗粒主要为粘土矿物等成分，有机及活体颗粒含量较少，而小于1 t i m 的颗 粒则主要为活体、有机成分。由于在测定时水样经6 0 p m 的筛绢过滤，因此本研 究结果只包括小于6 0 t t m 的颗粒物。 ! 一 圈黔 e 歌斯 t 图2 2 6 胶州湾表层悬浮物前向光散射( f s c ) 和侧向光散射( s s c ) 二位参数图( 图 中r l 、慰，r 3 分别表示i r m a 、2 1 a m 和5 p m 的粒径) f i g 2 - 2 6 p l o tb e t w n f s ca n d s s co f s u s p e n d e d p a r t i c l e s f r o mj i a o z h o u b a y ( r t 、r 2 、 r 3i si p m 、2 t t ma n d5 p mf l u o r e s c e n c em i c r o s p h e r e ) 2 2 7 胶卅湾表层悬浮有机、活体颗粒与环境因素的关系 胶州湾表层悬浮有机、活体颗粒含量与水温( o 、盐度( s ) 、叶绿素a ( c h l a ) 、 悬浮物浓度、营养盐含量等环境因子之间的线性相关系数见表1 ，由表1 可以看 出胶州湾表层有机颗粒含量百分比与温度、盐度、叶绿素a 含量、p 0 4 - p 、悬浮 物浓度之间都呈正相关关系，并且与温度、p h 值之间的正相关性比较明显( p 0 1 ) ，有机颗粒物的含量随悬浮物浓度的增大而增大，随温度的升高而升高，温 度升高可以使细菌等生物体含量相应增加，因此也进一步证明在胶州湾细菌等是 有机颗粒物的主要组成成分；有机颗粒含量百分比与盐度的相关性较小，而盐度 是小颗粒有机絮凝的重要影响因素，在淡水中小颗粒基本上不发生絮凝作用，随 着盐度的增加，小颗粒迅速絮凝( 蒋国俊等，2 0 0 2 ) ，因此该结果表明有机絮凝可 胶州湾悬浮物组成特征及对营养盐的吸附解吸作用研究 能不是胶州湾大颗粒形成的主要途径，这与过去胶州湾的研究结果相一致( 杨世 伦等，2 0 0 3 ) 。胶州湾表层活体颗粒含量百分比与温度、盐度、p h 值、叶绿素a 含量、p 0 4 - p 、悬浮物浓度之间也呈正相关关系，并且与温度，p 0 4 - p 浓度具有 一定的正相关性( p 0 2 ) ，表明随着温度、p 0 4 - p 含量的升高会提高活体颗粒物 的含量。 表2 - 2 7 胶州湾表层悬浮颗粒物有机，活体颗粒含量百分比与环境因子的相关系数( f ) t a b l e 2 - 2 - 7 c o r r e l a t i o n ( f ) b e t w e e n o r g a n i c 、l i v e p a r t i c l e sc o n t e n t o fs u s p e n d e d p a r t i c l e s f r o mj i a o z h o ub a ya n de n v i r o n m e n t a lf a c t o r s 2 0 胶州湾悬浮物组成特征及对营莽盐的吸附解吸作用研究 2 3 小结 ( 1 ) 胶州湾表层悬浮颗粒物浓度的分布由北部湾顶向南至湾口逐渐降低，在 局部区域，近岸悬浮颗粒物浓度较高；颗粒物粒径以2 - 5 i t m 为主，1 - 2 p m 、小于 l p m 、大于5 v t m 颗粒的含量逐渐减少； ( 2 ) 在颗粒物中有机颗粒和活体颗粒所占的比例较大，并且以小于i p m 的颗 粒为主； ( 3 ) 有机颗粒分布与温度、p h 值之间具有明显的正相关关系，而与盐度的 相关性较小，这表明有机絮凝可能不是胶州湾大颗粒形成的主要途径；活体颗粒 分布与温度、p 0 4 - p 浓度具有一定的正相关性，表明温度、p 0 4 - p 含量的升高会 提高活体颗粒物的含量。 胶州湾悬浮物组成特征及对营养盐的吸附梓吸作用研究 3 、模拟现场实验研究胶州湾悬浮物对无机营养盐的吸附解 吸作用 3 1 材料与方法 3 1 1 样品采集和处理 水样取自于胶州湾大面站的c 3 站和e 2 站( 站位图参见图2 1 1 ) 。取各站位 表层海水分别用6 0 p r o 筛绢、2 p m 和0 7 p r o 玻璃纤维膜过滤，过滤后的海水保存 于l l 的无菌玻璃瓶中，带回实验室立即培养测定。 3 1 2 实验方法 实验共分为三个部分，分别测定水样中悬浮物对磷酸盐、铵盐和硝酸盐的影 响。每个部分的实验都分为两个平行的6 组( a 、b 、c 、d 、e 、f ) ，分别测定 c ，和e 2 两个站位水样中的营养盐变化，a 组和b 组为3 0 0 m l 经过6 0 t t m 筛绢过 滤处理后的水样，除去大型浮游动物的影响：c 组和d 组为3 0 0 m l 经过2 t t m 玻 璃纤维膜处理后的水样，除去微型浮游动物，保留了部分浮游植物的影响；e 组 和f 组为3 0 0 m l 经过0 7 t t m 玻璃纤维膜处理后的水样，除去原生动物和浮游植 物的影响。然后在a 、c ，e 三组中分别添加一定量k h 2 p 0 4 溶液、n h 4 c l 溶液 或k n 0 3 溶液，使得c 3 ( e 2 ) 站溶液中p 0 4 - p 、n h 4 - n 、n 0 3 - n 的初始浓度为 i p m o l d m 3 ( i p m o l d m 3 ) 、7 1 j m o l d m 3 ( 7 t m a o l d m 3 ) 和2 5 1 j m o l d m 3 ( 1 0 p m o l d m 3 ) 左右 b 、d 、f 三组中不添加任何营养盐，用来作为空白对照。用5 0 0 m i 三角瓶模拟 现场条件，在温度2 5 。c ，光暗比1 4 ：l o 下振荡培养，每隔一定时间间隔取样2 0 m l ， 其中1 0 m l 加入含有多聚甲醛的无菌螺口试管中，冷藏保存以备测定其异养浮游 细菌数量，另外1 0 m l 水样经过3 0 0 0 r - m i n l 离心、0 2 p m 滤膜抽滤，滤液以备测 定其p o ，、n 0 3 或n h 4 + 浓度。 3 1 3 样品测定 水中p o ，、n 0 3 和n h 4 + 浓度测定方法参见2 1 3 1 。 异养浮游细菌数量用f a c s c a l i b u r 流式细胞仪进行测定，方法参见3 1 3 6 。 3 2 结果与讨论 3 2 1 无机磷酸盐浓度和异养浮游细菌数量的变化 整体看来c 3 和e 2 站不同粒径过滤后的水样，除了e 组磷酸盐浓度一直保持 腔州湾悬浮物组成特征及对营养盐的吸附解碾作用研究 下降趋势外，其他组和不加磷酸盐的对照组最终都呈现增大的趋势( 如图3 21l 3 2 一l 一2 、3 2 1 3 和3 - 2 1 4 ) 。从培养过程来看，前2 4 小时，磷酸盐浓度基本都 在下降，而4 8 小时除e 组外磷酸盐浓度都在增大；在加p 组中o - 2 4 小时内c 3 站磷酸盐浓度下降幅度要大于e 2 站，并且两个站位的水样中a 组磷酸盐浓度下 降趋势都比c 和e 组明显，e 组磷酸盐浓度变化最小。