人工魚礁建設對海州灣海域水質改善的作用分析

展衛紅，許祝華，姜玲

（1.連云港市環境信息中心 連云港 222001；2.連云港市海域動態使用保護管理中心 連云港 222001；3.連云港市環境監測中心站 連云港 222001）

人工魚礁建設對海州灣海域水質改善的作用分析

展衛紅1，許祝華2，姜玲3

（1.連云港市環境信息中心 連云港 222001；2.連云港市海域動態使用保護管理中心 連云港 222001；3.連云港市環境監測中心站 連云港 222001）

文章通過對海州灣海域人工魚礁建設情況統計以及人工魚礁投放位置與監測點位的變化關系，并根據水質綜合污染指數評價結果，對比分析了海州灣海域近15年來人工魚礁建設前、后水質的變化情況。結果表明：離人工礁區近的點位水質明顯好于其他點位水質，可見人工魚礁建設對海州灣海域水質改善起到極大的促進作用，不僅優化了海域生態環境，而且營造了良好的海洋生物棲息場所。建議進一步加大魚礁建設范圍，發展以人工魚礁為主的海洋生態環境恢復建設，提高整個海州灣海域生態環境資源的合理配置，調整漁業產業結構、促進海洋產業升級優化。

人工魚礁；海州灣；水質改善；生態環境

1　前言

人工魚礁是人們在大海中經過科學選點而設置的構造物，旨在改善海域生態環境，為魚類等水生生物的聚集、索餌、繁殖、生長、避敵提供必要的、安全的棲息場所［1］，是一項海洋生態環境和資源增殖的修復工程。

海州灣位于江蘇省東北端的黃海之濱，北起繡針河口，南抵灌河口，面積約20 000 km2，是海床平緩、開放型的淺海性水域，灣內有20座島礁，為海洋生物提供了天然的棲息環境。隨著沿海工業的發展以及淺海相關產業的興起，海洋環境面臨的壓力與日俱增，陸源污染輸入加劇，使海洋水環境的污染日趨嚴重［2-3］。同時，水體富營養化及營養鹽失衡、產卵場退化、海洋生物棲息地和生存環境喪失或改變等現象，對海州灣海洋生態資源系統尤其是優勢生物物種資源造成了嚴重破壞。近岸海洋工程開發的頻繁與多樣化，如填海造地、圍海養殖、港口與航道建設等，都消耗并損害著海洋自然資源和生態環境，制約了沿海地區的可持續發展［4］。

為了修復受損的海州灣海域，連云港市海洋部門從2002年起在海州灣海域實施人工魚礁建設工程。截至2012年，累計投放混凝土魚礁11 756個、浮魚礁25個、石頭礁22 600個，改造舊船礁190條，總投放規模為178 845.2 m3，分布大小規模不同礁群21座，形成人工魚礁調控海域面積達134.25 km2。通過礁體投放后的跟蹤調查發現：人工魚礁對于投放海域生態環境有所改善，營養鹽結構更趨合理，生物多樣性指數增高。

本研究通過系統搜集對比海州灣人工魚礁建設前、后海州灣海域水環境質量的變化情況，對海水評價點位和評價因子進行選取，利用綜合污染指數評價法對人工魚礁構建區進行評價，更好地反映人工魚礁構建效益，有效促進我國人工魚礁建設的發展，提高海洋生態系統管理水平。構建以人工魚礁為主的海洋生態環境資源恢復工程，對于合理開發與利用海洋資源、修復受損的海洋生態環境和漁業資源有著重要意義［5］。

2　實驗部分

2.1人工魚礁建設情況

2002—2012年，連云港市海洋部門在海州灣海域水產資源保護區范圍實施了人工魚礁建設，具體建設情況見表1。

表1　海州灣海域人工魚礁建設情況統計

2.2海水評價點位和評價因子的選取

2.2.1海水評價點位的確定

根據魚礁建設范圍，結合連云港市環境監測中心站歷年對海州灣海域例行監測設置的點位，確定8個點位作為研究對象，研究范圍在119°13′1″E—119°45′50″E，34°45′32″N—34°57′46″N之間，完全覆蓋魚礁建設區域。評價的8個點位所屬功能區分別是水產資源保護區（JS02、JS07）、海州灣旅游度假區（JS03）、沿岸鹽業養殖區（JS05）和連云港港區（JS04、JS06、JS08、JS09）。

2.2.2海水評價因子的選擇

根據連云港市環境監測中心站多年來對近岸海域水質監測結果測算污染負荷的排序，確定活性磷酸鹽、無機氮、化學需氧量、石油類、鋅、鎘、鉛、汞、銅9項指標作為海水水質評價因子，分析方法和評價標準按《海水水質標準》（GB3097—1997）規定執行。

2.3評價方法

海水水質評價采用綜合污染指數法進行評價。其計算公式為：

式中：Ci為監測值；Si為標準值，為統一標準，取《海水水質標準》（GB3 097—1997）第二類標準限值；n為評價指標的個數；Pi為第i項指標的污染分指數；P為綜合污染指數。

變化趨勢分析采用Spearman秩相關系數法［6］。

3　結果與討論

3.1人工魚礁建設規模與分布情況

由表1可見，人工魚礁建設初期，投礁規模較小，2002—2005年累計建礁規模67 243.4m3，調控海域面積累計35 km2；2006—2007年累計建礁規模8 1652.2 m3，調控海域面積累計40 km2；2008年累計建礁規模93 877.2 m3，調控海域面積累計45 km2。2008年以后，投礁規模逐年增大，截至2012年投礁規模已達到了178 845.2 m3，調控海域面積累計134.25 km2，建礁區域總體布局呈三角形分布于水產資源保護區。在后期的建礁規劃中，礁區總體布局最終呈正方形分布。

3.2海州灣海域水質污染空間分布特征

2001—2015年海州灣海域人工魚礁建設區域各功能區點位水質綜合污染指數年均值統計結果，見表2。

表2　近15年海州灣海域各功能區點位水質綜合污染指數統計

由表2可見，海州灣海域各功能區近15年水質綜合污染指數均值由高到低排序依次為：連云港港區、海州灣旅游度假區、沿岸鹽業養殖區、水產資源保護區。由此可見，海州灣海域水質污染空間分布，總體上是距離海岸近的點位水質明顯差于相對遠的點位，一方面說明海水水質受陸源污染影響較大，另一方面也與距離礁區的遠近密切相關。

3.3海州灣海域水質年際變化趨勢分析

近15年海州灣海域各功能區水質綜合污染指數年際變化趨勢如圖1所示。

圖1　近15年海州灣海域各功能區水質綜合污染指數年際變化趨勢

由圖1可見，2001年各功能區綜合污染指數年均值均處于較高水平，且距離海岸遠的點位還大于近的點位；2002—2007年，各功能區水質綜合污染指數雖有所下降但波動較大，總體上離岸遠的點位水質已優于離岸近的點位；2008年以后，海州灣海域各功能區水質綜合污染指數比2007年以前大幅降低，且基本保持穩定，離岸遠的點位水質優于離岸近的趨勢明顯顯現。2008—2015年各功能區點位綜合污染指數的Spearman秩相關系數分析結果（表3）顯示：所有點位的秩相關系數|rs|＜WP= 0.643（n=8），充分說明2008年以后，海州灣海域各功能區水質基本趨于穩定。

表3　2008—2015年各功能區綜合污染指數的Spearman秩相關系數分析結果

由此可見，人工魚礁實施前，海州灣海域水質總體較差；人工魚礁建設初期，因投礁時間短、調控面積小，對水質改善的效果也比較小，但離礁區近的水產資源保護區JS02和JS07點位水質改善明顯好于其他點位，說明人工魚礁建設對附近海域水質改善起到了一定的作用；隨著人工魚礁大范圍實施后，即便在沿海工業快速發展、城市建設規模不斷擴大、港口吞吐能力大幅提高、海濱旅游日漸趨熱的形勢下，各功能區水質污染不但沒有增加，反而明顯好轉且持續穩定在一定水平，特別是離礁區近的JS02點位，水質明顯好于其他點位水質，說明人工魚礁建設對水質改善成效較為顯著。

4　海洋生態環境資源修復工程分析

由以上實驗數據及分析結果可知，人工魚礁建設的環境效應較為顯著，應在海洋生態環境資源修復工程中予以重視。投礁后，魚礁礁體可通過形成上升流將底層的營養鹽帶到水體表層，使得位于表層的浮游植物豐度、多樣性更高，從而改變了海域底質結構，增殖了底棲生物，提高了海州灣海域的水質質量。為了避免由于海洋生物資源的數量大幅減少而造成海洋生態環境問題，應進一步擴大人工魚礁的建設規模，積極推進以人工魚礁為主的海洋生態環境資源恢復建設［7］，建議將海州灣海域建設規劃為3個區域，即人工魚礁增殖區、海珍品增殖礁區和藻類增殖礁區。

4.1人工魚礁增殖區建設

建設人工魚礁增殖區為各類自然經濟魚群提供海洋聚集棲息地，促進海洋生物多樣性發展。魚礁增殖誘集了游泳生物，在一定程度上改變了底棲生物的棲息環境，一方面，為魚類、烏賊等提供產卵附著基的自然增殖空間；另一方面，附著生物可作為魚類或棘皮動物的天然餌料。人工魚礁的投放為海洋生物營造了良好的棲息場所，使營養鹽結構更趨合理，生物多樣性指數更高，集魚效果更加明顯，逐漸形成為一個更適宜魚類、軟體類產卵、索餌的漁場。

4.2海珍品增殖礁區建設

海珍品增殖礁區主要是針對海珍品的專用增殖礁。之前日本采用人工藻作墨魚、龍蝦、海膽等產卵場和稚魚增殖場，如果將它安裝在水泥制的魚礁表面上，它不但是幼魚、蝦類的隱蔽場所，而且可作為幼魚的餌料。通過增殖大型藻類形成人工藻床，繼而投放魚翅、魚肚、刺參、鮑魚等海珍品苗種形成海珍品增殖礁區，從而加快海洋底棲生物的生長速度，生產收獲高經濟價值的海珍品。此外，在保證生態安全性和小于生態閾值的前提下，還可以通過選擇人工放流增加海珍品的品種和數量，改善水質和水域的生態環境，促進海洋生態系統的良性趨向。

4.3藻類增殖礁區建設

魚礁建成后，海流的作用會使有機物沉積以及海珍品隱蔽。但由于海珍品食源很廣，單靠自然沉積的餌料是不夠的。只有通過移植和養殖各種藻類，如通過引入鼠尾藻、羊棲菜等大型藻類與礁體結合成一個良好的生態環境，可為多數海洋魚類提供良好的遮蔽物和營養來源，也有利于海珍品對餌料的廣泛需求，使人工魚礁在漁業資源修復海珍品增養殖中起到應有的作用，同時極大地提高了海洋牧場的生態效益和經濟效益。

5　結論

通過對海州灣人工魚礁建設前后海域生態環境的調查分析對比、建設項目和分布情況的說明以及海州灣海域水質年際變化趨勢的分析，得到以下結論：

（1）人工魚礁建設對海州灣海域水質改善起到了較為顯著的作用，與吳立珍［8］等研究結論相符：人工魚礁投放對于海域生態環境有所改善，營養鹽結構更趨合理，生物多樣性指數增高。

（2）為全面提高海州灣海域水質，應進一步擴大建礁規模，促進生物多樣性保護，確保遠離礁區的海洋水質得到進一步的優化。

（3）構建以人工魚礁為主的海洋生態環境資源恢復建設。通過建立人工魚礁增殖區、海珍品增殖礁區和藻類增殖礁區3個區域，為魚類、各種藻類提供生長、繁殖場所，促進資源的保護和增殖。

（4）通過擴展人工魚礁建設來改善連云港海州灣漁業資源及生態環境，逐漸修復海洋“生物鏈”，從而徹底改變海洋生物環境，使之成為可持續發展的海洋資源寶庫，為海洋漁業事業的健康發展帶來根本性轉變，為連云港市進一步實施耕海牧漁戰略奠定了堅實的基礎。

［1］陳心，馮全英，鄧中日.人工魚礁建設現狀及發展對策研究［J］.海南大學學報自然科學版，2006，24（1）：83-89.

［2］陳斌林，郭亞偉，賀心然，等.連云港近岸海域環境演變及其對策研究［D］.華東師范大學，2009，33（6）：18-24.

［3］章守宇，張煥君，焦俊鵬，等.海州灣人工魚礁海域生態環境的變化［J］.水產學報，2006，30（4）：475-480.

［4］段翠蘭，黃春貴，樊祥科，等.近年來江蘇省海洋環境質量狀況［J］.環境研究與監測，2013，26（3）：66-70.

［5］秦傳新，陳丕茂，賈曉平.人工魚礁構建對海洋生態系統服務價值的影響：以深圳楊梅坑人工魚礁區為例［J］.應用生態學報，2011，22（08）：215-221.

［6］魯志文，莫小平.采用秩相關系數法分析東江干流CODMn變化趨勢［J］.人民珠江，2006，（1）：45-46.

［7］丁增明，楊淑嶺，劉剛.海州灣海洋牧場建設修復生境技術的應用淺析［J］.水產養殖，2012（5）：29-31.

［8］吳立珍，吳衛強，陸偉，等.海州灣生態環境修復的探索實踐與展望［J］.中國水產，2012（6）：35-37.

The Improving Effect of Artificial Fish Reef Construction to Water Quality in Haizhou Bay

ZHAN Weihong1，XU Zhuhua2，JIANG Ling3

（1.Lianyungang Environmental Information Center，Lianyungang 222001，China；2.Lianyungang Sea Dynamic Use Protection and Management Center，Lianyungang 222001，China；3.Lianyungang Environmental Monitoring Center，Lianyungang 222001，China）

Based on the statistic of artificial fish reef construction in Haizhou Bay，the changes and relationship of those artificial reefs placements and detection spots，as well as the evaluation results of the comprehensive pollution index of water quality，this paper analyzed the changes of water quality of the past 15 years in Haizhou Bay by comparing condition before and after the construction of artificial reefs.The result showed that the nearer to the artificial reef，the better the water quality is.So the construction of artificial reefs has played a great role in improving the water quality in Haizhou Bay，which not only has optimized the marine ecological environment，but also created a good habitat for marine lives.According to this analysis，the author suggested to increase the range of reef-building，to rebuild the marine environment resources by developing the artificial reefs，so as to improve the rational allocation of the entire ecological resources in Haizhou Bay，and adjust the fishery industrial structure and promote the upgrading of the marine industrial.

Artificial fish reef，Haizhou Bay，Water quality，Ecological environment

P76；S931.3

A

1005-9857（2016）09-0104-05

2016-04-20；

2016-08-02

展衛紅，高級工程師，研究方向為海洋環境監測，電子信箱：lyghbjzwh@163.com