填海造陸對天津大沽口海洋環境影響分析研究

劉春琳，孫 藝

(天津市海洋咨詢評估中心 天津 300480)

海洋生態環境是海洋生物生存和發展的基本條件，生態環境的改變有可能導致生態系統和生物資源的變化。海洋環境問題包括海洋污染和海洋生態破壞兩個方面的內容，不合理的圍填海活動是我國沿海海域海洋生態環境質量下降的原因之一[1-2]。隨著沿海地區社會經濟不斷發展，對土地的需求也迅速增加，除提高土地資源的集約利用水平外，圍海造陸已經成為沿海地區解決土地資源緊缺問題的重要途徑[3]。填海造陸可以緩解沿海地區人地矛盾，增加土地用于城市建設和工農業生產，促進經濟繁榮和人民生活水平的提高[4]。圍海造陸在造福人類的同時，也引發出一系列問題。如圍海造陸可以破壞灘涂濕地的自然屬性，降低自然景觀美學價值，削弱海岸帶灘涂的凈化海水和納潮淘沙等功能；圍海造地還能夠影響鄰近海域的水動力學狀況，可能導致泥沙淤積和航道阻塞，造成潮流場的改變等[5-7]。目前，我國對濱海濕地的海洋生態系統的研究還相對薄弱，遠遠不能滿足評估人類用海活動對生態系統服務和功能影響的需求。因此，亟需開展圍海造陸的海洋生態環境影響評價工作，從而為圍海造陸工程的管理提供科學技術支撐[8]。

文章以天津大沽口海域圍海造陸為例，通過分析濱海新區附近海域在圍填海工程前后(2005年～2011年)的海水水質及海洋生物變化數據，從景觀生態、海水水質、浮游生物、底棲生物能等方面評價該區域的圍海造陸工程對近岸海域生態環境的影響。

1 研究區域概況

天津海域海岸線全長153.67 km，傳統海域面積約3 000 km2。是海河水系和薊運河水系的入海口；沿海地勢平坦，屬沖積海積低平原，海岸為典型的粉砂淤泥質海岸。附近海域的潮汐為不規則半日潮，潮流通常為回轉流，海浪以風浪為主，海水交換能力較弱。港口資源、油氣資源、鹽業資源、旅游資源和生物資源是天津海洋的優勢資源。天津濱海新區先后建設形成了我國最大的人工港天津港以及傳統產業和海洋生物、海水綜合利用等新興產業結合的海洋工業基地臨港經濟區、南港工業區等重要海洋功能組團。

2 研究方法

該研究搜集了天津近岸海域1995年～2011年的監測數據，包括海水水質(無機氮、磷酸鹽、懸浮物)、海洋生物(底棲生物種類、密度、多樣性指數)和漁業資源(浮游動物)等數據，通過海水水質、海洋生物、漁業資源的種群密度、多樣性指數與主要污染物的變化趨勢以分析評價圍海造陸活動對臨近海域的生態環境質量的影響。

3 結果與分析

3.1 對海水水質的影響

天津周邊海域1995年～2011年的水質數據統計結果顯示，磷酸鹽和無機氮大致呈現出2005年～2009年較高然后降低的趨勢，懸浮物呈現出先低(2005年之前)后高(2005年～2009年)然后降低的趨勢，其它指標無明顯變化趨勢。主要污染指標為懸浮物、磷酸鹽和無機氮，其中，無機氮的超標狀況最為嚴重(圖1)。

圖1 天津海域無機氮(a)、磷酸鹽(b)、懸浮物(c)變化趨勢圖Fig.1 The trend of inorganic nitrogen (a) 、phosphate (b) 、suspended solid (c) in the nearby water of Tianjin Sea Area

造成懸浮物變化的主要原因應該是同時期的大規模圍海造陸工程，隨著2005年～2009年圍海造地進程的加快，懸浮物的濃度隨之上升，2009年后懸浮物濃度開始下降，其變化趨勢與圍海造陸的進程基本一致。而磷酸鹽和無機氮超標主要來源于海河水系、薊運河水系等入海河流的陸源污染物排海造成的。

3.2 對海洋生物的影響

3.2.1 底棲生物

底棲生物的種類出現明顯的下降趨勢(圖2a)，從2008-08開始底棲生物的種類少于15種。2005年～2011年底棲生物的多樣性指數(圖2b)整體也呈現出下降趨勢。為了便于分析天津海域填海造地工程對底棲生物的影響，將底棲動物數量變化情況與懸浮物濃度變化情況進行對比(圖3)。2006年～2008年，懸浮物濃度整體呈上升趨勢，由35 mg/L上升至105 mg/L，底棲生物密度繼續下降，但下降幅度較小；2008年～2009年，懸浮物密度出現小幅度下降，但仍保持在較高濃度，底棲動物的密度下降；2009年～2010年，懸浮物密度出現大幅度下降，底棲生物的數量呈現出上升趨勢；2010年～2011年，懸浮物密度出現小幅度上升，底棲動物密度出現了大幅度下降。從圖3的變化趨勢來看，底棲動物的密度變化會受到懸浮物濃度變化的影響，底棲動物的密度與懸浮物濃度呈現出負相關性。

圖2 底棲生物的種類(a) 和多樣性指數(b) 變化趨勢圖Fig.2 The trend of benthos species (a) and diversity index (b)

底棲生物是海洋生態系統的重要組成部分，其分布與理化環境密切相關[9-10]，自然或人為的干擾也會導致底棲動物群落結構和多樣的改變[11-12]，底棲動物群落與其生活的底質構成了生態系統的亞系統，是潮灘濕地生態系統最直接和最易于觀察研究的一個層次[13-14]。圍填海造地對底棲動物群落結構及其多樣性的影響，是通過改變潮灘濕地生境中的多種環境因子造成的，如高程、水動力、沉積物特性等的改變。填海造地工程對底棲生物的影響可以分為兩種類型：一種是填海造陸產生的影響，局部海域底棲生物的棲息環境短時間內被快速改變，水域被永遠占用，底棲動物或植物被掩埋導致死亡，底棲生物一旦死亡將永遠不會得到恢復，這種影響主要發生在圍海造陸項目所在區域；另一種是懸浮物擴散造成的影響，主要是填海造地施工造成附近海域懸浮物濃度增加，使海水透明度降低，致使底棲生物正常的生理過程受到影響，有些敏感種會受損、甚至消失，但施工結束后，可以逐漸恢復到正常水平，此類影響主要發生在項目周邊附近水域。

圖3 底棲生物的密度和懸浮物變化趨勢對比圖Fig.3 Trends of the benthos density and suspended solid

3.2.2 浮游植物

2005年與2002年相比，浮游植物種類有所上升，2005年～2007年浮游植物的種類出現下降，2007年～2011年浮游植物的種類基本保持在15種～30種之間(圖4a)；2002年～2011年，浮游植物的多樣性指數波動較大，2005-05、2007-05、2010-06浮游植物的多樣性指數較低；浮游植物的數量整體呈現出先下降(2006年～2009年)再上升(2009～2011年)的趨勢(圖4b)。

填海造陸對浮游植物的影響主要是由于懸浮物濃度的增加影響了水體的透明度，對浮游植物的光合作用產生不利影響，最終導致浮游植物的生物量降低。為了便于分析，將2006年～2011年浮游植物的數量變化情況與懸浮物濃度進行對比(圖5)。

2006年～2007年，懸浮物濃度由50 mg/L下降為40 mg/L，浮游植物的數量呈現出現了小幅度的上升趨勢；2007年～2008年，懸浮物濃度由50 mg/L上升到120 mg/L，上升了70 mg/L，浮游植物濃度隨著懸浮物濃度的增加而逐漸下降；2008年～2009年，雖然懸浮物濃度有所下降，但懸浮物濃度仍保持在較高水平，因此，浮游植物的數量在繼續下降；2009年～2010年，懸浮物濃度由96 mg/L降低到25 mg/L，隨之浮游植物的數量開始出現大幅度的增長；2010年～2011年，雖然懸浮物濃度有所增加，但增加幅度較小，且濃度在較低水平，因此，沒有對浮游植物的生長造成影響，浮游植物的數量繼續大幅度增加, 浮游植物密度變化與懸浮物濃度有顯著的負相關性。

圖4 浮游植物的種類(a) 和多樣性指數(b) 變化趨勢圖Fig.4 The trend of phytoplankton species (a) and diversity index (b)

圖5 浮游植物的密度和懸浮物變化趨勢對比圖Fig.5 Trends of the phytoplankton density and suspended solid

3.2.3 對浮游動物的影響(圖6、圖7)

圖6 浮游動物的種類(a) 和多樣性指數(b) 變化趨勢圖Fig.6 The trend of zooplankton species (a) and diversity index (b)

圖7 浮游動物的密度和懸浮物變化趨勢對比圖Fig.7 Trends of the zooplankton density and suspended solid

浮游動物密度與懸浮物濃度變化情況的對比顯示，2007年～2009年，懸浮物濃度處在較高水平時浮游動物的密度仍有小幅度上升，而在2010年時懸浮物濃度下降到較低水平，到2011年時浮游動物的密度出現急劇上升，說明懸浮物濃度較高時會對浮游動物的數量產生抑制作用，但除受到懸浮物濃度影響外，浮游動物的密度還受到其他因素的影響。圍填海活動對浮游動物的影響與浮游植物類似，一方面圍填海占用了浮游動物的生活環境，破壞了其棲息地、產卵場、繁殖場、索餌場，另一方面圍填海造陸產生的懸浮物會粘附在動物體表，干擾其正常的生理功能。但由于浮游動物具有一定的游動能力，當施工引起水體中懸浮物上升后，浮游動物在一定程度上可以通過游動回避影響。

4 結論

文章分析了1995年～2011年天津近岸海域海洋生態環境質量變化趨勢，其中包括水質(pH值、懸浮物、DO、COD、油類、銅、鉛、鋅、鎘、汞、磷酸鹽和無機氮)變化趨勢、海洋生物(底棲生物、浮游植物、浮游動物)種類和多樣性指數變化趨勢、漁業資源變化趨勢。結果發現，水質的主要污染指標為懸浮物、磷酸鹽和無機氮，其中，無機氮的污染最為嚴重；浮游生物中的浮游動物種類和生物多樣性均呈現明顯降低趨勢，底棲生物則由于填海造成的棲息地喪失而導致該類生物的種類和多樣性明顯降低。

天津圍、填海造陸工程對近岸海域海洋生態環境的影響分析結果表明：天津自然岸線逐漸被人工岸線代替，破壞海岸帶灘涂獨特的自然景觀；海水的自凈能力也隨之減弱，造陸過程中懸浮物的污染較為嚴重，但其影響是短暫且可恢復的；圍海施工作業會改變海域局部區域底棲生物的棲息環境，導致底棲生物被掩埋致死，浮游動物和浮游植物也會受到一定影響。