波多黎各珊瑚礁监测计划（2023-2025）水质数据集：揭示加勒比海珊瑚礁健康的关键环境驱动因子

《Scientific Data》：Puerto Rico Coral Reef Monitoring Program Water Quality Data from 2023–2025

本推荐介绍了一项针对加勒比海珊瑚礁生态系统健康的重要研究。为解决水质参数对珊瑚礁退化影响机制不明确的问题，研究团队系统开展了波多黎各珊瑚礁监测计划（PRCRMP）水质调查。通过对42个珊瑚礁站点进行八次季度监测，获得了8,032组包含温度、盐度、溶解氧、pHNBS、CO2化学参数（DIC和TA）等16项指标的水质数据。该数据集首次建立了波多黎各群岛珊瑚礁水质的综合基线，为制定水质阈值、验证遥感观测和优化地球系统模型提供了关键支撑，对全球珊瑚礁保护具有重要科学价值。

　　

在全球气候变化和人类活动的双重压力下，珊瑚礁生态系统正经历着前所未有的退化危机。数据显示，从1969年至今，珊瑚平均覆盖率已从34.8%急剧下降至16.3%，而大型藻类覆盖率同期从7%上升至23.6%。这种结构性变化导致加勒比海珊瑚礁出现"扁平化"趋势，珊瑚骨架构建能力减弱，甚至可能无法跟上海平面上升的速度。尽管疾病爆发、旅游压力、过度捕捞和海水变暖已被确定为珊瑚礁退化的主要驱动因素，但水质参数（如沉积物、重金属、除草剂、浊度、营养盐、污水和径流输入）对珊瑚礁生物和群落的潜在影响一直缺乏系统研究，这主要是由于加勒比海地区长期缺乏全面的水质监测数据。

为填补这一关键空白，由Travis A. Courtney和Juan J. Cruz-Motta领导的研究团队在《Scientific Data》上发表了波多黎各珊瑚礁监测计划（PRCRMP）2023-2025年水质数据集。该研究对波多黎各群岛42个珊瑚礁站点进行了系统监测，涵盖了从5米到30米深度的不同生境。

研究团队采用标准化方法进行了八次季度调查，主要技术方法包括：使用手持多参数水质仪（Ott Hydrolab HL4和Eureka Manta+20）现场测量温度、盐度、溶解氧和pH_NBS；通过范多恩采水器采集表层和底层海水样本；应用分光光度法分析叶绿素a和营养盐；采用滴定法测定溶解无机碳（DIC）和总碱度（TA）；使用IDEXX Enterolert方法检测肠道球菌（Enterococcus spp.）；并通过标准方法分析生物氧需求（BOD）、总悬浮固体等参数。所有样本均在加勒比珊瑚礁研究所水质实验室进行分析，并实施了严格的质量控制措施。

数据记录

研究共获得8,032个测量值，数据记录显示表层海水温度平均为28.94°C（标准差1.26），底层为28.85°C（标准差1.26）；盐度表层平均为36.31 psu，底层为36.38 psu；溶解氧表层平均为6.24 mg/L，底层为6.13 mg/L。Secchi深度平均为10.20米，表明大部分站点水体透明度较高。CO₂化学参数中，溶解无机碳表层平均为2005.81 μmol/kg，底层为2008.06 μmol/kg；总碱度表层平均为2345.54 μmol/kg，底层为2346.27 μmol/kg。

质量保证

质量控制结果显示，大多数参数的实验室平均百分比误差控制在5%以内，如温度（0.02%）、盐度（-0.29%）、溶解氧（0.22%）和pH（-0.26%）。然而，生物氧需求（BOD）的平均百分比误差较高（-26.5%），这主要是由于季度采样初期分析方法的不稳定性所致。现场重复样的相对百分比差异也显示大多数参数具有良好的重现性，但肠道球菌的相对百分比差异较高（32.23%），反映了微生物检测固有的变异性。

数据特征

数据集涵盖了广泛的环境梯度，温度范围从26.34°C到31.25°C，盐度从33.19 psu到38.08 psu，显示了波多黎各珊瑚礁生境的自然变异。营养盐浓度普遍较低，正磷酸盐平均为0.01 mg/L，硝酸盐+亚硝酸盐（NO_x）平均为0.01 mg/L，总凯氏氮（TKN）平均为0.09 mg/L，表明大多数站点处于相对贫营养状态。叶绿素a平均浓度为0.42 μg/L，进一步证实了水体的贫营养特征。

这项研究建立的综合水质基线对理解加勒比海珊瑚礁生态系统具有多重意义。首先，这些数据可与PRCRMP已有的底栖群落和鱼类组合数据结合，用于开发当地水质指南，为波多黎各及整个加勒比地区的管理保护工作提供科学依据。其次，水质参数的空间和时间变异性数据为了解珊瑚礁代谢和生态过程（如钙化、生产力和营养循环）提供了宝贵信息。此外，该数据集还可用于验证遥感观测参数，优化地球系统模型的下尺度化，从而提高全球珊瑚礁监测能力和对未来人为影响预测的准确性。

该研究不仅填补了加勒比海地区珊瑚礁水质监测的关键空白，也为全球珊瑚礁保护提供了重要的数据支撑。随着气候变化的加剧和人类活动的持续影响，这种长期系统的监测数据将变得越来越珍贵，为珊瑚礁生态系统的科学管理和保护提供不可或缺的基础。