核电厂温排水对辽东湾浮游动物群落年际变化的影响及其生态响应机制研究

本研究针对核电厂温排水对周边海域浮游动物群落的影响，通过2017–2020年夏季辽东湾11个站点的环境因子（ST、SS、Chl a）与浮游动物群落结构的综合调查，揭示了温排水与气候变化对群落组成的交互作用，为评估核电设施对海洋生态的长期影响提供了科学依据。

　　

在全球气候变化和人类活动双重压力下，海洋生态系统正面临前所未有的挑战。沿海区域因其水动力条件活跃且易受陆地影响，成为环境变化的敏感区。核电厂作为典型的人类活动设施，在运行过程中需大量海水用于冷却，产生的温排水可能导致周边海域水温升高、水化学环境改变，进而影响海洋生物分布与生态系统结构。辽东湾作为半封闭性海湾，生态特征独特，对人为干扰和全球变化的响应尤为显著。位于该区域的红沿河核电厂是中国在运装机容量最大的核电站之一，其温排水可使周边海水温度升高7–10°C，但长期以来缺乏关于温排水与气候变化对浮游动物群落综合影响的系统性研究。在此背景下，研究人员于2017–2020年夏季对红沿河核电厂周边海域的浮游动物群落及环境因子展开了多年度调查，旨在揭示浮游动物群落的年际变化特征及其与环境因子和温排水的关联机制，相关成果发表在《Marine Environmental Research》。

本研究依托2017–2020年每年7月和9月在红沿河海域11个站点开展的海洋调查，使用CTD仪现场测定水温（ST）、盐度（SS），利用尼金采水器采集表层水样，经GF/F滤膜过滤后荧光法测定叶绿素a（Chl a）浓度。浮游动物样品分别使用500 μm和160 μm网目的浮游生物网垂直拖网采集，实验室显微镜下进行种类鉴定与计数，计算丰度（ind/m3）。通过香农-维纳多样性指数（H′）、皮卢均匀度指数（J′）、马格列夫指数（Dm）和优势度指数（Y）评估群落结构与多样性，运用聚类分析、BIO-ENV分析和冗余分析（RDA）解析环境因子与群落间的关联。

3.1. 环境条件的年际变化

2017年夏季平均水温最高（23.94°C），2020年最低（22.06°C）。盐度在2017年最低（31.78 PSU），其余年份相对稳定。叶绿素a浓度在2017年最高，2019年7月与2020年9月较低。水温、盐度和叶绿素的空间分布呈现近岸高、远岸低的趋势，站间差异显著（p<0.05）。核电厂排水口邻近站D4的表层水温自2013年持续运营以来显著上升，最高升幅约2.5°C。

3.2. 浮游动物群落组成与结构的年际变化

大型浮游动物（macrozooplankton）和中型浮游动物（mesozooplankton）种类数年际间波动显著，2017年与2020年群落相似性最低。群落多样性指数（H′、J′、Dm）在2017年7月最高，2020年7月最低，9月则呈相反趋势。聚类分析显示，群落结构可划分为近岸组和远岸组，站间相似性多数低于50%，D4站群落结构在多个月份显著区别于其他站点。

3.3. 浮游动物群落丰度的水平与年际变化

大型浮游动物平均丰度从2017年338.84 ind/m3增至2020年7150.75 ind/m3，最高值出现在2020年7月C3站（45,208.64 ind/m3）。中型浮游动物丰度在2017年7月最高（60,055.50 ind/m3），2019年9月最低（1511.06 ind/m3）。水平分布上，多数年份浮游动物丰度近岸高于远岸，2018年7月则呈现东部高、西部低的格局。

3.4. 浮游动物优势种

共鉴定出12个大型浮游动物优势种和9个中型浮游动物优势种。Calanus sinicus是唯一在四年八次调查中均出现的优势种，2017–2019年7月为其主要优势期（Y>0.46）。2017年与2020年Noctiluca scintillans（夜光藻）暴发，成为主要优势种（Y>0.65），取代了C. sinicus的地位。Acartia bifilosa在多数月份为中型浮游动物的第一优势种，其丰度与Chl a呈正相关。

3.5. 浮游动物群落分布与环境因子的关系

Pearson相关与BIO-ENV分析表明，水温（ST）是驱动浮游动物群落变化的首要环境因子（ρ=0.34–0.60）。RDA结果显示，C. sinicus丰度与水温负相关，与盐度正相关；A. bifilosa与Chl a和盐度正相关；N. scintillans暴发与盐度正相关，与水温和Chl a负相关。在核电厂排水口邻近站D4，C. sinicus和A. bifilosa对环境因子的响应与整体趋势一致，但温度效应更为显著。

本研究通过四年夏季观测，揭示了红沿河核电厂周边海域浮游动物群落的显著年际变化，并阐明其与水温、盐度和叶绿素a的密切关系。温排水导致局部海域升温，对浮游动物群落结构产生一定影响，尤其体现在优势种更替（如C. sinicus减少和N. scintillans暴发）和群落多样性变化上。然而，与全球气候变化的区域效应相比，核电温排水的影响范围较为有限，多局限于排水口附近3海里内。研究强调，尽管温排水可改变局部生态，但大尺度上浮游动物群落的变化更多由气候因子驱动。这一发现为核电厂环境评估与生态管控提供了重要依据，建议在运营中关注温排水的时空调控，尤其在 hydrodynamic 条件较差的区域，以避免对敏感物种和生态系统结构的长期影响。未来需开展全年多尺度观测，并整合营养动力学与 trophic interaction 分析，以更全面评估温排水的生态效应。