人為干擾和自然侵蝕雙重影響下潮灘濕地的生態修復技術
——以金山鸚鵡洲濕地為例

談 祥,張佳蕊,程逸群

(上海汀瀅環保科技有限公司，上海 201707)

1 概述

海岸帶潮灘濕地是介于陸域和海洋之間的生態緩沖區域，具有很高的初級生產力和生物多樣性，為海岸帶及鄰近的陸域區域提供著極為重要的生態服務功能。杭州灣是我國沿海潮差大的強潮海灣，隨著人口向沿海地區進一步集聚，資源開發利用程度進一步提高，導致潮灘濕地水質惡化，生態系統退化嚴重。保護海岸帶濕地資源，有效恢復受損濕地成為社會關注的熱點問題之一[2]。在高強度資源開發和陸域污染干擾的共同作用下，杭州灣金山岸段潮灘濕地退化情況嚴重，局部區域潮灘濕地消亡，并演變成光灘[4]。為恢復海岸帶潮灘濕地生態系統，保障生態服務功能的正常發揮，上海市實施了“金山城市沙灘西側綜合整治及修復工程”，通過生態景觀與人工濕地的融合，形成兼具生態功能、水質修復功能與景觀功能的城市濱海濕地，命名為鸚鵡洲生態濕地公園，在濕地生態修復區內重構與恢復鹽沼濕地，建成兼具生態功能與水質修復功能的復合型濕地。

金山鸚鵡洲濕地位于上海市金山區南部，杭州灣北岸，占地面積為23.2萬m2，是一座濱海帶潮灘濕地，也是上海首座申報獲批的國家級海洋公園(見圖1所示)。該濕地所屬區域為亞熱帶海洋季風氣候，年平均氣溫為15.7 ℃～15.9 ℃，年平均降水量為988.1～1 197.2 mm[5]。杭州灣濕地土壤以潮灘鹽土為主，濕地植物群落以鹽生沼澤植物為主[4]。

圖1 金山鸚鵡洲濕地平面示意

濕地水源來自于鸚鵡洲濕地公園旁的金山城市沙灘水上休閑區，水體通過水泵提升后至濕地前端，逐級自流經過濕地內部各個生態功能區，再返回水上休閑區。該工程從2016年4月開工至2016年12月完工，2017年9月順利通過竣工驗收，并于10月1日正式免費對外開放。

2 區域生態本底調查

2.1 水質

2014年6月于工程區域設置監測點進行水質檢測，檢測點設置見圖2所示，檢測結果見表1。

圖2 水質環境現狀檢測站位示意

表1 2014年6月工程海域水質檢測結果

工程區域為濱海風景旅游區，水質應當符合三類海水水質標準(GB 3097—1997)。結果顯示，在檢測期間工程區域內水質不達標。與海水水質標準(GB 3097—1997)相比，采樣點中無機氮含量較高，其中S1采樣點中無機氮符合三類海水標準，其他采樣點中無機氮均劣于四類海水水質標準。S4和S5采樣點中活性磷酸鹽含量分別為0.072 mg/L、0.080 mg/L，劣于四類海水標準，其他采樣點中活性磷酸鹽可達二類海水水質標準。溶解氧、pH、硫化物、多氯聯苯、鎘、鉻、汞和砷的含量均符合一類海水水質標準；CODMn、銅、鋅和鉛的含量均符合二類海水水質標準；石油類的含量符合三類海水水質標準。此外海水水體因懸浮物含量較高而表觀渾濁，透明度較低。整體而言，工程區域內水質不佳，主要是無機氮和活性磷酸鹽超標，并且水體懸浮物濃度高，表觀渾濁。

2.2 浮游生物

2014年6月共鑒定浮游植物硅藻門8屬9種，其中圓篩藻屬2種，占22.22%，曲舟藻屬、菱形藻屬、骨條藻屬、直鏈藻屬、舟形藻屬、海線藻屬和針桿藻屬各1種，各占11.11%。2014年6月監測細胞豐度均值為14.8×106ind/m3(4～22×106ind/m3)，最高值出現在2#站位，最小值出現在1#站位，監測站示意見圖3。

圖3 浮游生物監測站示意

構成細胞豐度的主要種為中肋骨條藻和瓊氏圓篩藻，兩者共占總豐度的81.08%。由表2可見，2014年6月調查共有優勢種(優勢度Y≥0.02)2種。中肋骨條藻和瓊氏圓篩藻的優勢度分別為0.562和0.065。

表2 浮游植物優勢種優勢度(Y≥0.02)和平均豐度(×103 ind/m3)

2014年6月浮游植物多樣性指數均值為1.03，變化范圍在0.65～1.66之間；均勻度均值為0.73，變化范圍在0.55～1.00之間；豐富度指數均值為0.07，變化范圍在0.04～0.12之間。盡管調查海域的浮游植物豐度較高，但由于種間豐度分布極不均勻，中肋骨條藻數量巨大，導致調查海域浮游植物多樣性指數和均勻度等各項生態指標值偏低，表明浮游植物群落結構穩定性較差。2014年6月份鑒定浮游動物13種(含3種浮游幼蟲(體)和仔魚)，其中均以甲殼動物橈足類占據絕對優勢，共計8種，占61.54%，浮游幼體2種，占15.38%，枝角類、糠蝦類和仔魚各1種，各占7.69%。

2.3 高等植物

工程區域為“凹段”形狀，東側為城市沙灘，西側海塘后方為金山石化，東、西、北三面為現有海塘，南面為杭州灣外側的海域及灘地，灘地呈北高南低，自北向南平緩延伸至外海，灘地高程為-1～5 m。根據現場調查，由于東、西、北三面為硬化海塘，僅在“凹段”內的灘涂區域，見有蘆葦、藨草等很少幾種植被，不僅其種類數量單一、而且分布面積也較少。其中蘆葦群落主要分布在高程為3～5 m左右的中高潮帶，面積約為8.1 hm2；藨草群落主要分布在高程為1～3 m的中低潮帶，是灘涂植被最外延的部分，潮位高時大多被浸沒，面積約為12.8 hm2。

2.4 鳥類

工程涉及的杭州灣北岸邊灘記錄的鳥類有82種，分屬10目，以雀形目、鸻形目種類居多，其次為鸛形目、雁形目、雞形目、佛法僧目，其他類群，包括鶴形目、隼形目、鵑形目、鳩鴿目等。鳥類種類組成的季節型特征來看，杭州灣北岸邊灘分布的鳥類主要以冬候鳥和旅鳥為主，其中冬候鳥25種，占總種數的30%；旅鳥27種，占總種數的33%；留鳥21種，占總種數的26%；夏侯鳥9種，占總種數的11%。相應鳥類數量也以冬季以及春秋季遷徙期較多。

在區域記錄82種鳥類中，列入《國家重點保護野生動物名錄》的2種，包括紅隼和小鴉鵑，數量相對較少，保護級別均為Ⅱ級；列入《中華人民共和國政府和日本國政府保護候鳥及其棲息環境協定》的有47種，列入《中華人民共和國政府和澳大利亞政府保護候鳥及其棲息環境的協定》的有18種，主要以雀形目、鸻形目鳥類為主，也包括部分鸛形目鳥類。

從上海市鳥類總體分布情況來看，工程所在的金山及東側奉賢岸灘由于岸灘的沖刷以及圍墾等因素的影響，圍堤外光灘分布面積相對較小，鳥類的種類及保護物種的數量總體偏低，生態敏感性相對較低。

3 功能分區和濕地建設思路

3.1 功能分區

在設計方案中將金山鸚鵡洲濕地分為3個區域，分別為濕地凈化展示區、鹽沼濕地恢復區、自然濕地引鳥區(見圖4所示)。

圖4 鸚鵡洲濕地工程布置示意

濕地凈化展示區：濕地凈化展示區總面積約為90 000 m2，外部水體經過泵站提升之后，依次流經生態前置庫(5 100 m2)、表流濕地(9 000 m2)、清水涵養塘(8 300 m2)，逐步得到凈化。

鹽沼濕地恢復區：鹽沼濕地恢復區面積約為75 000 m2，主要由鹽沼植物濕地(12 000 m2)、淺灘濕地(3 300 m2)、生態廊道(35 000 m2)構成，采用2座弧形液壓壩調控上游來水，模擬潮汐作用，并根據潮灘高程對植物空間格局進行配置。

自然濕地引鳥區：自然濕地引鳥區面積約為67 000 m2。該區域采用豐富多樣的生境設計，主要包括喬灌木林、耐鹽草場、淤泥淺灘、礫石灘、岸灘濕地、植物島丘、生態島、深水坑、人工魚巢、引鳥巢、浮游動物保育網等。

3.2 濕地建設思路

項目在滿足水質提升的同時，考慮到了滿足濕地內生物多樣性的需求，包括鹽沼植物、浮游生物、魚類以及鳥類等，所形成的工程構筑物與濕地景觀的營造相結合。復合生態凈化系統形成以“生態沉淀→強化凈化→生態恢復→清水涵養”為核心凈化體系的水體生態修復系統，構筑了“生態前置庫→表流濕地→清水涵養塘”水循環系統。

生態前置庫分為鹽生植物浮島區和沉水植物恢復區，面積分別為1 700 m2、3 400 m2。通過植物根系、葉片及生物膜的復合作用去除部分SS、有機物，吸收氮磷等營養物質。地表流濕地占地面積為9 000 m2，水深為10 cm，以改性土壤和碎石為基底，通過植物、微生物、基底的復合作用對生態前置庫出水進行深度凈化，去除氨氮、無機磷、有害藻類等；清水涵養塘總面積為9 050 m2，主要功能為涵養清潔水源，并將自然凈化作用于生態調控措施相結合深度修復水質，控制有害藻類，從而形成有利于水生態系統恢復的生境條件，同時，清水涵養塘還起到調蓄的作用，通過出口涵管閥門自動調控為鹽沼濕地恢復區提供潮汐水源。

4 生態修復效果

4.1 水質凈化

本濕地系統設計來水水質為懸浮物20 mg/L、無機氮1.5 mg/L、活性磷酸鹽0.05 mg/L，設計運行水量為6 000 m3/d，即進水SS為120 kg/d，無機氮為9 kg/d，活性磷酸鹽為0.3 kg/d。根據實施方案的批復要求，所構建的濕地生態凈化系統主要去除懸浮物、無機氮和活性磷酸鹽，削減能力需達到出水與進水相比，SS、無機氮以及活性磷酸鹽的削減率需分別達到30%、20%以及15%。水上休閑區的來水在濕地內植物、微生物以及基質的多重作用下逐級凈化。一方面作為生態水源，補給濕地內植物的生長所需，另一方面在濕地內部流動過程中得到深度凈化。

2018年1—6月研究區域出水水質逐月的監測結果如圖5所示。SS、無機氮、活性磷酸鹽的濃度均有明顯下降，在檢測周期內，SS的檢測濃度為5.1～10.2 mg/L，無機氮的濃度為0.015～0.057 mg/L，活性磷酸鹽的濃度為0.002～0.033 mg/L，與設計來水水質相比，其削減率如下，SS為49.0%～74.5%，無機氮為96.2%～99.0%，活性磷酸鹽為34.0%～96%，削減率均達到實施方案的批復要求。整體而言，工程區域內可以維持一定的凈化能力，水質穩定持續達標，可作為優質水源供給水上休閑區。

圖5 主要水質指標變化示意

4.2 浮游植物多樣性

2016年8月的檢測結果顯示，鸚鵡洲生態濕地表層水體中共鑒定出浮游植物2門14屬18種，包括硅藻門15種，占83.3%，藍藻門3種，占16.7%，硅藻在整個水體的浮游植物種類組成和群落結構中占重要地位。表層水體中浮游植物細胞數量變化范圍為0.80×103～11.84×103個/L，最大值出現于北泵閘處(1#)，主要是因為中肋骨條藻在該處聚集，最小值出現在觀鳥平臺處(7#)。根據優勢度Y≥0.02時，確定浮游植物的主要優勢種有2種，為直鏈藻和中肋骨條藻，其優勢度分別為0.237和0.032。從入口(1#)到出口(7#)，浮游植物的豐富度指數、多樣性指數和均勻度指數都在表流濕地進口(2#)和出口(3#)處出現明顯降低，隨后又有升高，其中多樣性指數和均勻度指數分別在三級跌水處(6#)和觀鳥平臺處(7#)達到最高值。總體而言，工程區域內浮游植物多樣性指數和均勻度等各項生態指標值顯著提高，表明浮游植物多樣性顯著增加，并且群落結構趨于穩定。

4.3 植物凈化

生態前置庫中的鹽生植物浮島區主要種植海篷子，沉水植物恢復區主要種植川蔓藻和耐鹽狐尾藻，來水中的污染物在自然沉降、填料吸附、根系強化沉淀的多種作用下得以去除。來水在生態前置庫得到初步凈化后，通過補水渠均勻進入表流人工濕地。表流濕地基底覆蓋底土，改性土壤覆蓋于底土之上，種植土層以上覆蓋10 cm改性填料層，種植蘆葦、香蒲、水蔥等水生植物。為涵養清潔水源和調蓄水源，形成有利于水生生態系統恢復的生境條件，表流人工濕地后設清水涵養塘，基底表面覆蓋改性種植土層，創造有利于川蔓藻和狐尾藻種植與生長的環境；深水區域設置生態浮島，浮島上種植海篷子，浮島下懸掛生物填料。

鹽沼濕地恢復區是項目核心及特色之一，耐鹽草場位于大水面北側，標高從外圍大堤頂部標高6.0 m左右逐層遞降至水面高層3.2 m。設計師法自然，由高程較高的岸灘面、多個自然淺塘、主潮溝和次潮溝構成，旨在岸灘區通過“基底調控—潮溝構建—邊坡防護”等措施形成有利于杭州灣本地鹽沼植物，如蘆葦、海三棱藨草、香蒲、糙葉苔草、燈心草等快速恢復的生境條件。

生態廊道緩流區為鹽沼濕地恢復區與自然濕地引鳥區之間的過渡區域，岸灘區種植蘆葦、香蒲、海三棱藨草等挺水植物，內部部分區域種植川蔓藻、狐尾藻等沉水植物。

經生態修復后，濕地水質得到明顯改善，水體透明度顯著提升(見圖6所示)。

圖6 水體透明度顯著提升

5 結語

金山鸚鵡洲濕地經過一段時間的運行，系統內水體水質、生物多樣性等方面都得到了顯著的提升，作為沿杭州灣具有代表意義的鹽沼濕地，鸚鵡洲濕地開展的生態綜合整治修復，建立一套相對完整的生態整治技術和方法，為類似濕地的建設提供了寶貴的實踐經驗。另一方面，從國際上來看，退化海岸潮灘濕地生態恢復問題已引起全球范圍的關注，不少國家已率先開展了一些海岸潮灘濕地恢復的實際工程，這也為我國今后開展類似工作提供了重要參考。