2. 广西燃气液化天然气有限责任公司, 广西北海 536000;
3. 中国科学院海洋研究所海洋环境腐蚀与生物污损重点实验室, 山东青岛 266071
2. Guangxi LNG Co., Ltd., Beihai, Guangxi, 536000, China;
3. Key Laboratory of Marine Environmental Corrosion and Bio-fouling, Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences, Qingdao, Shandong, 266071, China
液化天然气(Liquefied Natural Gas，LNG)作为一种清洁能源，在我国能源供应体系中的地位日益重要。很多重要的LNG接收站建设在海洋环境中，运行过程中其海水取水系统常受到海洋生物附着、生物污损甚至堵塞等问题的影响[1]。微型浮游动物和浮游植物(以下统称为“浮游动植物”)大量存在于海水中，是海洋生态系统和食物网的重要组成部分[2]，与LNG接收站海水取水系统海洋生物附着和生物污损等问题的形成和发展可能密切相关。因此，研究浮游动植物群落组成特征及其潜在危害具有重要意义。
浮游动植物可以从多个方面影响LNG接收站海水取水系统的正常运行。以浮游植物为例，在适宜的环境下，它们可能会暴发性生长从而形成赤潮，根据《2023年中国海洋灾害公报》，近十年来我国海域每年都观测到多次赤潮[3]，赤潮形成可能会进一步引发生物体聚集，大量浮游植物及其残骸随着海水进入取水系统，容易在管道、滤网等位置堆积，从而影响取水系统和后端换热系统的运行。已有不少研究关注到包括浮游植物在内的浮游生物对海洋工程设施的影响，特别是对核电冷源系统的影响[1, 4]。例如，对中国东南沿海核电站冷却水系统硅藻暴发的研究表明，浮游植物堵塞风险集中在4-7月，主要有害浮游植物包括双环海链藻(Thalassiosira diporocyclus)、夜光藻(Noctiluca scintillans)、球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)、中肋骨条藻(Skeletonema costatum)、多尼骨条藻(S. dohrnii)等[5]；2014年12月到2015年2月期间，防城港核电站冷源水取水口周边海域暴发球形棕囊藻水华，致使部分冷却水系统出现不同程度的堵塞[2, 6]；Prakash等[7]利用水文和海藻迁移模型，发现美国塞勒姆核电厂被来自3英里(1英里=1.61 km)外潮间沼泽的海藻入侵。LNG接收站海水取水系统与核电冷源系统的结构和功能相似，可能面临类似的问题。此外，浮游动植物是海洋食物网的重要基础，也是宏观污损生物的重要食物来源，对宏观污损生物的生长构成影响，例如贻贝属(Mytilus)、牡蛎属(Ostrea)和藤壶属(Balanus)等宏观污损生物主要依赖滤食水中的浮游微藻和有机颗粒等获取营养[8-10]，这些宏观污损生物在取水系统的附着生长将进一步加剧LNG接收站海水取水系统生物污损程度和堵塞风险。
针对可能阻塞冷却水系统的海洋生物群，目前已经制定多项监测计划，并发展了预警技术和决策支持系统。研究人员通过建立数学模型来模拟浮游生物的迁移和聚集过程，对可能阻塞沿海核电站的生物进行监测和预警，旨在分析其暴发或聚集的影响因素，并探索有效的预防方法，尝试预测堵塞发生的概率。例如，沿海核电站冷水取水口致灾生物综合监测系统，能够对沿海核电站冷水取水区的致灾生物[如球形棕囊藻、中国毛虾(Acetes chinensis)和小鱼等]进行监测，并且依据水文数据预测它们的运动，再通过对实验数据的分析，实现对沿海核电站取水区致灾生物的监测与预警[11-13]。同时，目前往往通过海水制氯形成次氯酸钠并将其添加到LNG接收站海水取水系统的取水管内，或者是通过外加EGD杀生缓蚀剂来防治海洋生物在取水系统内的附着生长，但是这些药剂不可避免地残留在外排水中，因此会对附近海域生态环境造成影响。部分研究针对我国沿海特定LNG接收站的海水水质进行调查[1, 14]，发现浮游生物的数量、种类与取水系统的运行状况存在一定关联，表明一些学者已经意识到LNG接收站周围海洋生态环境对其运行的重要性。然而，当前的研究大多还处于初步阶段，尚未全面且深入地探究浮游动植物群落特征与取水系统堵塞、生物污损之间复杂的关系，缺乏系统性的研究成果。尽管关于LNG接收站海水取水系统受到生物影响的问题研究具有重要的实际意义，但目前针对我国沿海典型LNG接收站取水口海水浮游动植物群落组成特征及其潜在危害的研究鲜有报道，因此，本研究借助环境DNA(eDNA)元条形码测序方法，深入研究我国沿海典型LNG接收站取水口海水浮游动植物的群落组成特征，并结合已有研究探讨其对LNG接收站海水取水系统可能的影响，以期为防治LNG接收站海水取水系统的堵塞和解决生物污损问题提供参考。
1 材料与方法 1.1 样本采集和环境理化因子测定2024年2月，在北海(B)、舟山(Z)、青岛(Q)和天津(T)4个采样点，通过采水器(武汉水天地科技有限公司)在取水口附近水深0.5 m处，采用多点采样、混匀再取样的方式，分别在每个LNG接收站取水口附近采集2个混合水样，共采集8个表层水样，每个样品约2 L[15]。现场测定采集水样的温度(T)、盐度(S)、溶解氧(DO)和pH值，氨氮(NH4+-N)和硝态氮(NO3--N)采用营养盐自动分析仪(荷兰SKALAR公司)测定。将采集的水样分两部分用于后续检测分析，其中1 L水通过0.2 μm孔径的聚碳酸酯膜(直径142 mm，美国Millipore公司)过滤，过滤后的膜立即在液氮中保存，并运至实验室，在-20 ℃下储存，用于浮游动植物DNA提取；剩余的1 L水则置于无菌塑料容器中，用于海水环境理化因子的实验室测定[16]。
1.2 DNA提取和PCR扩增、文库构建及测序使用PowerWater DNA分离试剂盒(德国Qiagen公司)按照说明书从每个水样的过滤膜中提取总DNA。通过2%琼脂糖凝胶电泳验证提取效果，并使用NanoDrop ND-1000分光光度计(美国NanoDrop公司)检测DNA质量。PCR扩增选择浮游动植物18S引物18SV9F：5′-CCCTGCCNTTTGTACACAC-3′和18SV9FR：5′-CCTTCNGCAGGTTCACCTAC-3′[17]，18S rRNA基因扩增区域为V9高变区，将PCR产物用QuantiFluorTM-ST蓝色荧光定量系统(美国Promega公司)进行检测定量，之后按照每个样本的测序量要求进行相应比例的混合，在Illumina MiSeq PE250平台(上海凌恩生物科技有限公司)上进行高通量测序。获取的原始数据已上传至美国国家生物技术信息中心(NCBI)，BioProject编号为PRJNA1177254。
1.3 数据处理首先，过滤掉平均Phred分数低于20、模糊碱基、同聚物长度超过6以及引物不匹配的reads[18]。根据反向引物末端的唯一条形码将reads归类到相应样本，获取高质量reads。通过DADA2方法与QIIME 2平台，将这些读取分配为扩增子序列变体(ASV)，剔除仅出现一次的ASV后获取有效数据[19]。利用QIIME 2平台将ASV比对到SILVA 138数据库，并进行分类注释[20]。使用R平台对浮游动植物的ASV进行分类，并对各分类级别重新匹配分类名称。最后，根据reads数量最少的样本，对浮游动植物的ASV丰度表进行标准化处理。
1.4 统计分析所有统计分析均在R平台上进行。通过vegan包计算浮游动植物群落的Alpha多样性指数：Shannon指数和Chao1指数。采用多元方差分析(Multivariate Analysis of Variance，MANOVA)，测试Alpha多样性指数在不同采样点的差异。通过ggplot2包生成Venn图；采用基于Bray-Curtis距离的主坐标分析(PCoA)和Adonis测试评估群落组成的差异性。使用Wilcoxon秩和检验(wilcox.test函数)分析不同采样点浮游动植物类群相对丰度的差异并绘制热图。采用相似度百分比(Similarity percentage, SIMPER)分析方法，分析不同物种对样品差异的贡献率。根据去趋势对应分析(Detrended Correspondence Analysis，DCA)结果选择约束性排序方法：依据DCA第一轴(DCA1)的梯度长度(Lengths of gradient)判断，若大于4.0，采用典型相关分析(Canonical Correlation Analysis, CCA)；若为3.0-4.0，冗余分析(Redundancy Analysis, RDA)和CCA均可选用；若小于3.0，则选择RDA[21]。
2 结果与分析 2.1 海水理化指标B、Z、Q和T采样点海水理化指标分析结果如图 1所示。各采样点pH值为7.36-8.04，均为弱碱性；DO含量为7.46-14.82 mg/L；S为46.30-55.10；T从B到T自南向北依次降低，为-0.50-21.10 ℃；NH4+-N含量为1.21-2.20 mg/L；NO3--N含量为2.37-5.03 mg/L。
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| 图 1 B、Z、Q和T采样点海水理化指标含量 Fig. 1 Physicochemical indexes of seawater at the sampling points of B, Z, Q, and T |
2.2 浮游动植物的分类学注释
本研究从8个水样中共获得494 090条测序序列，这些序列被聚类成635个高质量的ASV。其中，被注释为微型浮游动物的ASV数目为76个，对应的序列数量为5 897-33 809；浮游植物的ASV数目为149个，对应的序列数量为1 908-44 845。所有浮游动植物的ASV均在门水平上得到注释，而在属水平上，被注释到的微型浮游动物属和浮游植物属的ASV分别为79.70%和78.05%，种的ASV则分别仅有2.07%和6.25%(图 2)。共鉴定出20个微型浮游动物门和7个浮游植物门，每个样本中分别包含2-5个微型浮游动物门和6-7个浮游植物门。
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| 图 2 浮游动植物在不同分类水平上成功注释ASV的比例 Fig. 2 Proportions of successfully annotated ASV of micro-zooplankton and phytoplankton at different taxonomic levels |
2.3 B、Z、Q和T采样点海水浮游动植物群落多样性
为了比较B、Z、Q和T采样点海水浮游动植物群落多样性，基于样品的ASV相对丰度的信息，计算每个样品的Shannon指数和Chao1指数。多元方差分析表明，海水浮游动植物群落的Shannon指数和Chao1指数在4个采样点间存在显著差异(P＜0.05)。各采样点微型浮游动物群落的Shannon指数排序为Z＞Q＞B＞T(P＜0.05)[图 3(a)]；Chao1指数排序为T＞B＞Q＞Z，T采样点浮游动物群落Chao1指数显著高于Z采样点(P＜0.05)[图 3(b)]。各采样点浮游植物群落的Shannon指数排序为Z＞Q＞B＞T(P＜0.05)[图 3(c)]；Chao1指数排序为T＞Z＞Q＞B，T采样点浮游植物群落Chao1指数显著高于B和Q采样点(P＜0.05)[图 3(d)]。浮游动植物群落在Z采样点的Shannon指数均最高，在T采样点的Chao1指数均最高。以上结果说明B、Z、Q和T采样点之间，浮游动植物群落均匀度有显著差异，浮游动植物的多样性在Z采样点较高，而丰富度在T采样点较高。
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| Different lowercase letters indicate significant difference (P < 0.05), and the same lowercase letters indicate no significant difference(P > 0.05). 图 3 B、Z、Q和T采样点海水浮游动植物群落Alpha多样性指数及PCoA Fig. 3 Alpha-diversity indexes and PCoA of micro-zooplankton and phytoplankton communities in seawater at the sampling points of B, Z, Q, and T |
采用PCoA进一步研究B、Z、Q和T采样点之间浮游动植物群落的差异性。结果表明，来自B、Z、Q和T采样点的浮游动植物群落被明显区分开来，PC1分别解释了微型浮游动物总变化的42%和浮游植物总变化的38%，同时，P＜0.001，表明不同区域的浮游动植物群落结构均差异显著[图 3:(e)、(f)]。
利用Venn图进一步研究4个区域中存在的优势微型浮游动物，结果显示，B、Z、Q和T采样点海水中共有的ASV数目为64个[图 4(a)]。其中，37.50%属于Intramacronucleata类群，21.88%属于Thecofilosea类群，17.19%属于Imbricatea类群，15.62%属于丝足虫门(Cercozoa)，7.81%属于Stramenopiles类群[图 4(b)]。B、Z、Q和T采样点海水中特有的ASV数目分别为862、362、138和408个，B采样点海水中特有的ASV数目显著大于Z、Q和T采样点[图 4(a)]。
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| 图 4 B、Z、Q和T采样点海水浮游动植物群落的Venn分析 Fig. 4 Venn analysis of micro-zooplankton and phytoplankton communities in seawater at the sampling points of B, Z, Q, and T |
对于浮游植物而言，B、Z、Q和T采样点海水中共有的ASV数目为146个[图 4(c)]。其中，35.62%属于硅藻门(Bacillariophyta)，21.23%属于甲藻门(Pyrrophyta)，17.81%属于绿藻门(Chlorophyta)，15.07%属于隐藻门(Cryptophyta)，10.27%属于金藻门(Chrysophyta)[图 4(d)]。B、Z、Q和T采样点海水中特有的ASV数目分别为465、692、463和903个，T采样点海水中特有的ASV数目显著大于B、Q和Z采样点[图 4(c)]。
2.4 B、Z、Q和T采样点海水浮游动植物的组成根据SILVA注释的结果，4个LNG接收站取水口海水样品共注释出微型浮游动物13类103属，其中，B采样点9类37属，Z采样点11类76属，Q采样点9类52属，T采样点11类67属；共注释出浮游植物7门151属，其中，B采样点6门88属，Z采样点7门113属，Q采样点7门92属，T采样点7门104属。
门水平上，微型浮游动物在B采样点中以Intramacronucleata类群为主要优势类群，相对丰度达到90.06%；在Z、Q和T采样点优势微型浮游动物分布较均匀，主要以Thecofilosea、Imbricatea、Intramacronucleata和丝足虫门等为优势类群[图 5(a)]。各采样点浮游植物包括硅藻门、甲藻门、金藻门、绿藻门、隐藻门、裸藻门(Euglenophyta)和红藻门(Rhodophyta)。其中，B采样点甲藻门相对丰度最高，达到39.07%，其次是绿藻门，相对丰度为23.82%；Z采样点以硅藻门和甲藻门居多，相对丰度分别为36.28%和32.83%；T和Q采样点的浮游植物种类相近，硅藻门相对丰度均最高，分别达到60.09%和58.80%[图 5(b)]。
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| In the figure (c) and (d), the size of each dot represents the relative abundance (%) of the genus, with larger dots indicating higher relative abundance. 图 5 在B、Z、Q和T采样点门水平及属水平相对丰度前30的浮游动植物类群特征 Fig. 5 Characteristics of micro-zooplankton and phytoplankton communities at the phylum level and the top 30 relative abundances genus at the sampling points of B, Z, Q, and T |
属水平上，微型浮游动物相对丰度前30的物种类群如图 5(c)所示。在B采样点的优势浮游植物属有属于Intramacronucleata类群的拟铃虫属(Tintinnopsis，30.89%)、Eutintinnus(11.66%)、Choreotrichia(11.36%)、Cryptocaryon(7.99%)、Amphorellopsis(7.9%)和Spirotontonia(4.89%)，以及属于Thecofilosea类群的Protaspis(4.21%)等；在Z采样点的优势微型浮游动物属有属于Intramacronucleata类群的Tintinnidium(8.12%)和Myrionecta(3.71%)，以及分别属于Thecofilosea和丝足虫门类群的Ebria(5.36%)和多聚毛属(Massisteria，3.57%)等；在Q和T采样点的优势微型浮游动物属有属于Thecofilosea类群的Protaspis(12.72%，4.29%)和Ebria(6.53%，34.70%)，以及属于Imbricatea类群的Paulinella(10.38%，25.47%)等；此外，Q采样点优势微型浮游动物属还有Cryothecomonas(10.25%)和Pseudopirsonia(5.96%)等，分别属于Thecofilosea和Imbricatea类群。浮游植物相对丰度前30的物种类群中，B和Q采样点最优势的属分别为骨条藻属(Skeletonema，8.05%)和角毛藻属(Chaetoceros，16.92%)，Z和T采样点最优势的属均为海链藻属(Thalassiosira，相对丰度分别为25.97%和15.59%)，以上属均属于硅藻门。此外，各采样点还存在一些相对丰度较高的属，如B和Z采样点属于甲藻门的共甲藻纲(Syndiniales Group Ⅰ，相对丰度分别为5.69%和8.30%)；B采样点属于甲藻门的膝沟藻属(Gonyaulax，6.58%)、单眼藻属(Warnowia，6.19%)和原多甲藻属(Protoperidinium，4.61%)，属于绿藻门的共球藻纲(Trebouxiophyceae，5.87%)和微单胞菌属(Micromonas，5.51%)等；Q采样点属于硅藻门的菱形藻属(Pseudo-nitzschia，3.94%)，T采样点属于甲藻门的Islandinium(7.08%)和属于隐藻门的副葡萄单胞菌属(Paraphysomonas，4.11%)等[图 5(d)]。
2.5 B、Z、Q和T采样点海水浮游动植物的差异微型浮游动物群落的SIMPER分析表明，门水平上，对微型浮游动物群落差异贡献度前6的门的组间差异累积贡献度达到97.69%(表 1)；属水平上，对微型浮游动物群落差异贡献度前15的属的组间差异累积贡献度达到82.44%(表 2)，而且多数类群的P值小于0.01，达到极显著水平，说明这些相对丰度较高的类群在组间差异累积贡献度上发挥较大作用。
| 门 Phylum |
累计贡献度/% Cumulative contribution/% |
P值 P value |
| Intramacronucleata | 49.98 | 0.073 |
| Imbricatea | 75.60 | 0.001 |
| Cercozoa | 85.27 | 0.006 |
| Thecofilosea | 92.15 | 0.979 |
| Kinetoplastea | 95.15 | 0.001 |
| Conoidasida | 97.69 | 0.001 |
| Stramenopiles | 99.57 | 0.979 |
| Foraminifera | 99.86 | 0.001 |
| Rhizaria | 99.94 | 0.001 |
| Ascetosporea | 99.96 | 0.001 |
| Euglenida | 99.98 | 0.137 |
| Euglenozoa | 99.99 | 0.596 |
| Heterolobosea | 100.00 | 0.487 |
| 属 Genus |
累计贡献度/% Cumulative contribution/% |
P值 P value |
| Tintinnopsis | 23.68 | 0.001 |
| Eutintinnus | 33.03 | 0.001 |
| Choreotrichia | 42.09 | 0.001 |
| Tintinnidium | 48.60 | 0.024 |
| Amphorellopsis | 54.89 | 0.001 |
| Cryptocaryon | 60.21 | 0.001 |
| Spirotontonia | 64.12 | 0.001 |
| Ebria | 67.77 | 0.817 |
| Massisteria | 70.62 | 0.019 |
| Neobodo | 73.20 | 0.001 |
| Ventrifissura | 75.54 | 0.001 |
| Paulinella | 77.74 | 0.981 |
| Allas | 79.46 | 0.001 |
| MAST-2 | 81.14 | 0.001 |
| Myrionecta | 82.44 | 0.519 |
浮游植物群落的SIMPER分析表明，门水平上，硅藻门、绿藻门、金藻门、隐藻门和甲藻门对浮游植物群落差异累计贡献度达97.06%(表 3)；属水平上，对浮游植物群落差异贡献度前15的属的组间差异累积贡献度达到70.47%(表 4)。以上结果与微型浮游动物群落的SIMPER分析结果相似。
| 门 Phylum |
累计贡献度/% Cumulative contribution/% |
P值 P value |
| Bacillariophyta | 32.58 | 0.786 |
| Chlorophyta | 58.00 | 0.069 |
| Chrysophyta | 72.47 | 0.085 |
| Cryptophyta | 86.41 | 0.042 |
| Pyrrophyta | 97.06 | 0.974 |
| Euglenophyta | 99.87 | 0.008 |
| Rhodophyta | 100.00 | 0.078 |
| 属 Genus |
累计贡献度/% Cumulative contribution/% |
P值 P value |
| Thalassiosira | 14.92 | 0.256 |
| Gonyaulax | 22.62 | 0.043 |
| Warnowia | 29.05 | 0.068 |
| Trebouxiophyceae | 34.54 | 0.068 |
| Micromonas | 39.77 | 0.068 |
| Protoperidinium | 44.94 | 0.051 |
| Bathycoccus | 49.69 | 0.068 |
| Geminigera | 53.47 | 0.053 |
| Haplozoon | 56.81 | 0.076 |
| Syndiniales GroupⅠ | 59.86 | 0.965 |
| Paraphysomonas | 62.32 | 0.135 |
| Cryptomonadales | 64.65 | 0.007 |
| Pedinellales | 66.82 | 0.001 |
| Coscinodiscus | 68.81 | 0.043 |
| Neobodo | 70.47 | 0.076 |
基于Wilcoxon秩和检验，绘制不同采样点间浮游动植物存在显著差异的门和相对丰度前30属水平的差异热图(图 6)。门水平上，微型浮游动物的Intramacronucleata在B采样点的相对丰度显著更高，丝足虫门、Kinetoplastea和Conoidasida等类群在Z采样点的相对丰度显著更高，Stramenopiles在Q采样点显著更丰富，Thecofilosea和Imbricatea在T采样点的相对丰度显著更高[图 6(a)]；浮游植物的甲藻门、绿藻门和隐藻门在B采样点显著更丰富，硅藻门在Q和T采样点显著更丰富，金藻门在T和Z采样点显著更丰富[图 6(b)]。属水平上，微型浮游动物的拟铃虫属、Eutintinnus、Choreotrichia、Cryptocaryon、Amphorellopsis和Spirotontonia等在B采样点的相对丰度显著更高，Tintinnidium等在Z采样点的相对丰度显著更高，Protaspis、Cryothecomonas和Pseudopirsonia等在Q采样点相对丰度显著更高，Ebria和Paulinella等在T采样点的相对丰度显著更高[图 6(c)]；相对丰度前15的浮游动物属中，有6个属在B采样点显著更高，这些类群可能在B采样点的生态系统中具有重要作用。浮游植物的骨条藻属、Teleaulax、单眼藻属、Trebouxiophyceae、膝沟藻属、Bathycoccus和Heterocapsa等在B采样点显著更丰富，海链藻属、角毛藻属、副葡萄单胞菌属和Islandinium在T采样点显著更丰富，原多甲藻属在B和Q采样点显著更丰富[图 6(d)]。SIMPER分析中，差异贡献度前14的属在Wilcoxon秩和检验中均存在显著差异，表明各采样点间浮游植物群落组成存在显著差异。
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| Different letters indicate significant difference (P < 0.05), and the same letters indicate no significant difference(P > 0.05). 图 6 B、Z、Q和T采样点海水浮游动植物群落差异分析热图 Fig. 6 Heatmap of differential analysis of micro-zooplankton and phytoplankton communities in seawater at the sampling points of B, Z, Q, and T |
2.6 B、Z、Q和T采样点海水浮游动植物与环境理化因子的典型相关分析
去趋势对应分析结果见表 5，DCA1的长度大于4.0，因此采用CCA分析B、Z、Q和T采样点海水浮游动植物的ASV与环境理化因子之间的关系。结果表明，影响海水浮游动植物类群变化的关键环境理化因子均为pH值、DO和T。各采样点与环境理化因子的相关性主要表现如下：B采样点与T呈正相关，与DO呈负相关；Z采样点与pH值呈负相关；Q和T采样点与pH值和DO呈正相关，与T呈负相关。相对丰度前10的微型浮游动物属中，Eutintinnus、Choreotrichia、拟铃虫属和Cryptocaryon主要与T、S呈正相关，与DO呈负相关；Ebria、Protaspis、Cryothecomonas和Paulinella主要与DO呈正相关，与T、S等呈负相关；Tintinnidium主要与NH4+-N和NO3--N呈正相关，与pH值呈负相关[图 7(a)]。相对丰度前10的浮游植物属中，海链藻属、Islandinium和角毛藻属等主要与DO呈正相关，与T呈负相关；单眼藻属和原多甲藻属主要与pH值和T呈正相关，与DO呈负相关；骨条藻属和Teleaulax等主要与pH值呈负相关[图 7(b)]。
| 类别 Category |
排序轴 Sorting axis |
特征值 Eigenvalue |
DCA值 Decorana value |
轴长度 Axis length |
| Micro-zooplankton | DCA1 | 0.835 | 0.855 | 4.621 |
| DCA2 | 0.482 | 0.179 | 3.221 | |
| DCA3 | 0.224 | 0.090 | 3.054 | |
| DCA4 | 0.152 | 0.057 | 3.391 | |
| Phytoplankton | DCA1 | 0.736 | 0.758 | 4.115 |
| DCA2 | 0.607 | 0.136 | 3.880 | |
| DCA3 | 0.485 | 0.066 | 3.441 | |
| DCA4 | 0.596 | 0.057 | 3.882 |
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| 图 7 海水浮游动植物的ASV与环境理化因子的典型相关分析 Fig. 7 Canonical correlation analysis of ASV of micro-zooplankton and phytoplankton with physical-chemical factors in seawater |
3 讨论 3.1 4个LNG接收站取水口海水微型浮游动物群落组成特征及其影响因素
微型浮游动物是海水环境食物网的重要组成部分，参与海水环境物质、能量流动和生物地球化学循环。根据SILVA注释的结果，4个LNG接收站取水口海水样品中，Z和T采样点所注释出的浮游动物类群均较高，这与Alpha多样性分析结果一致，Z采样点海水浮游动物多样性较高，而T采样点丰富度较高。
由于环境因子的差异，以及微型浮游动物对环境适应能力的不同，各海洋区域微型浮游动物分布呈现明显差异。门水平上，Intramacronucleata在B采样点的相对丰度显著更高，该类群属于纤毛虫(Ciliates)，有研究发现其丰度与叶绿素a浓度呈正相关[22-23]；丝足虫门和Imbricatea在Z采样点的相对丰度显著更高，Thecofilosea在T采样点的相对丰度显著更高，三者均属于丝足虫，在表层水体中较为丰富，分布主要受到温度的驱动[24-25]。属水平上，丰度较高、在各采样点具有明显差异的物种主要属于纤毛虫和丝足虫，其中，在B和Z采样点的优势物种主要属于纤毛虫，T和Q采样点的优势物种则主要属于丝足虫。B采样点的拟铃虫属为相对丰度最高的属，广泛分布于全球各海域中[26-27]，对环境具有较强适应性[28]，是中、大型浮游动物的重要食物来源[29]；其他相对丰度较高的属，如Eutintinnus的一些种类可以附着在藻类、船体等物体上[30-31]，是南海中主要的浮游动物[32]；Choreotrichia栖息于生物膜内，受到底栖藻类、浮游藻类的影响[33]，在渤海和黄海底栖纤毛虫中占主导地位[34]；Cryptocaryon中有一些物种为重要的鱼类病原体，如刺激隐核虫(Cryptocaryon irritans)能引起海洋“白斑病”[35]，其致病性主要受T、S、DO和pH值等影响[36-37]；Amphorellopsis与拟铃虫属系统分类关系较近，前者具有属典型的纤毛，而后者没有，两者在南大洋印度区被检测出具有较高的相对丰度[38-39]。Z采样点相对丰度最高的属Tintinnidium对水文变化具有分布敏感性，本次调查中Z采样点的海水温度较低，为11.65 ℃，可能正好适宜该类群的生长，该属相对丰度较高，与已有研究报道结果相符[40-41]。Q采样点相对丰度最高的属为Protaspis，在各采样点该属均表现出较高的优势，在淡水、海洋和土壤中均有被检出[42]；Cryothecomonas和Pseudopirsonia为Q采样点的优势物种，两者都是表层海水中重要的浮游动物属[43]，部分物种可以寄生在硅藻上[44-45]。T采样点相对丰度最高的属为Ebria, 其次为Paulinella, Paulinella被报道在富营养化海湾中丰度较高，可能其对富营养化水体耐受性较高[46]。典型相关分析结果表明，影响微型浮游动物变化的关键环境理化因子为pH值、DO和T，这与已有研究报道[36]结果相似。B采样点主要与T呈正相关，与DO呈负相关，Q和T采样点则正好相反，这可能反映出海水环境理化因子对浮游动物的影响特点，对预测和评估浮游动物分布具有参考意义。
3.2 4个LNG接收站取水口海水浮游植物群落组成特征及其影响因素浮游植物是重要的初级生产者，在海水环境物质、能量流动和生物地球化学循环中具有重要作用。根据SILVA注释的结果，在4个LNG接收站取水口处，海水中硅藻门均为优势类群，特别是Z、Q和T采样点的硅藻门相对丰度均最高，而在B采样点以甲藻门相对丰度最高，绿藻门次之，硅藻门在Q采样点显著丰富于其他采样点，金藻门在T采样点显著更丰富，这与已有的研究报道相似[47-51]。属水平上，属于硅藻门的骨条藻属、角毛藻属和海链藻在各采样点的相对丰度均较高；这些浮游植物在全球各海域具有广泛分布，骨条藻属的一些物种是赤潮的主要贡献者[52-53]，角毛藻属是世界海洋浮游植物中数量最多、种类最多的硅藻属之一[54]，部分物种可能引发藻华[55]，海链藻在条件适宜时也能够在短时间内大量繁殖并引发藻华[56]。各采样点还有一些相对丰度较高的属值得关注，如B采样点的膝沟藻属、单眼藻属和原多甲藻属等显著高于其他采样点，这些浮游植物属类群与赤潮形成密切相关[57-60]。
根据典型相关分析结果，4个LNG接收站取水口海水浮游植物群落组成主要受到pH值、DO和T影响，这与已有研究报道结果相近[61]，说明这些环境理化因子可能在调控浮游植物群落组成方面发挥重要作用。
3.3 浮游动植物对LNG接收站海水取水系统的影响浮游动植物对LNG接收站海水取水系统的影响有3个方面值得特别关注。一是浮游动植物通过影响宏观污损生物的生长，间接引发LNG接收站海水取水系统的生物污损问题，大量滤食性污损生物的生长还与浮游动植物群落结构、功能演替存在密切的关系[62]。因此，需要关注海水中相对丰度较高的浮游动植物类群如硅藻门、绿藻门，以及拟铃虫属等。二是一些浮游动植物可以形成生物膜，在LNG接收站海水取水系统附着生长时可能构成微型生物污损，同时，由于微生物的代谢反应和生物膜的沉积等会改变材料表面理化条件，易引起金属、混凝土等材料的腐蚀[63]，进而影响取水系统的正常运行。三是在条件适宜时，一些有害浮游植物会大量生长，形成藻华，对周围海水水质造成影响，大量藻华生物的聚集会增加取水系统中循环水过滤系统旋转滤网的运行负荷，甚至形成堵塞，不利于LNG接收站取水系统的正常运行。如在B采样点相对丰度较高的骨条藻属、膝沟藻属、单眼藻属、微单胞菌属和原多甲藻属等与赤潮形成密切相关，在Z采样点相对丰度较高的海链藻属和Q采样点相对丰度较高的角毛藻属等易引发藻华[53]。
4 结论我国沿海4个典型LNG接收站取水口海水微型浮游动物和浮游植物的群落组成存在显著差异，但是Alpha多样性均在Z采样点较高，而丰富度均在T采样点较高。微型浮游动物以纤毛虫和丝足虫为主，B采样点中与中、大型浮游动物食物来源相关的属的相对丰度较高，有利于宏观污损生物的生长。浮游植物群落以硅藻门和甲藻门为主，B采样点甲藻门的相对丰度最高，Z、Q和T采样点硅藻门的相对丰度均最高；属水平上，B和Q采样点最优势的属分别为骨条藻属和角毛藻属，Z和T采样点最优势的属均为海链藻属，这些浮游植物群落中存在与藻华相关的浮游植物，有藻华形成的风险；B采样点的膝沟藻属、单眼藻属和原多甲藻属等显著高于其他采样点，有引起赤潮暴发的风险。4个LNG接收站取水口海水浮游动植物群落组成均主要与pH值、DO和T相关，这些理化指标在调控浮游动植物生长方面发挥作用。因此，在LNG接收站运营过程中需关注浮游动植物对取水系统污损生物生长的影响和生物污损形成的潜在危害，并预防赤潮对取水系统正常运行的影响。
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