填海造陆对天津大沽口海洋环境影响分析研究

刘春琳，孙 艺

(天津市海洋咨询评估中心 天津 300480)

海洋生态环境是海洋生物生存和发展的基本条件，生态环境的改变有可能导致生态系统和生物资源的变化。海洋环境问题包括海洋污染和海洋生态破坏两个方面的内容，不合理的围填海活动是我国沿海海域海洋生态环境质量下降的原因之一[1-2]。随着沿海地区社会经济不断发展，对土地的需求也迅速增加，除提高土地资源的集约利用水平外，围海造陆已经成为沿海地区解决土地资源紧缺问题的重要途径[3]。填海造陆可以缓解沿海地区人地矛盾，增加土地用于城市建设和工农业生产，促进经济繁荣和人民生活水平的提高[4]。围海造陆在造福人类的同时，也引发出一系列问题。如围海造陆可以破坏滩涂湿地的自然属性，降低自然景观美学价值，削弱海岸带滩涂的净化海水和纳潮淘沙等功能；围海造地还能够影响邻近海域的水动力学状况，可能导致泥沙淤积和航道阻塞，造成潮流场的改变等[5-7]。目前，我国对滨海湿地的海洋生态系统的研究还相对薄弱，远远不能满足评估人类用海活动对生态系统服务和功能影响的需求。因此，亟需开展围海造陆的海洋生态环境影响评价工作，从而为围海造陆工程的管理提供科学技术支撑[8]。

文章以天津大沽口海域围海造陆为例，通过分析滨海新区附近海域在围填海工程前后(2005年～2011年)的海水水质及海洋生物变化数据，从景观生态、海水水质、浮游生物、底栖生物能等方面评价该区域的围海造陆工程对近岸海域生态环境的影响。

1 研究区域概况

天津海域海岸线全长153.67 km，传统海域面积约3 000 km2。是海河水系和蓟运河水系的入海口；沿海地势平坦，属冲积海积低平原，海岸为典型的粉砂淤泥质海岸。附近海域的潮汐为不规则半日潮，潮流通常为回转流，海浪以风浪为主，海水交换能力较弱。港口资源、油气资源、盐业资源、旅游资源和生物资源是天津海洋的优势资源。天津滨海新区先后建设形成了我国最大的人工港天津港以及传统产业和海洋生物、海水综合利用等新兴产业结合的海洋工业基地临港经济区、南港工业区等重要海洋功能组团。

2 研究方法

该研究搜集了天津近岸海域1995年～2011年的监测数据，包括海水水质(无机氮、磷酸盐、悬浮物)、海洋生物(底栖生物种类、密度、多样性指数)和渔业资源(浮游动物)等数据，通过海水水质、海洋生物、渔业资源的种群密度、多样性指数与主要污染物的变化趋势以分析评价围海造陆活动对临近海域的生态环境质量的影响。

3 结果与分析

3.1 对海水水质的影响

天津周边海域1995年～2011年的水质数据统计结果显示，磷酸盐和无机氮大致呈现出2005年～2009年较高然后降低的趋势，悬浮物呈现出先低(2005年之前)后高(2005年～2009年)然后降低的趋势，其它指标无明显变化趋势。主要污染指标为悬浮物、磷酸盐和无机氮，其中，无机氮的超标状况最为严重(图1)。

图1 天津海域无机氮(a)、磷酸盐(b)、悬浮物(c)变化趋势图Fig.1 The trend of inorganic nitrogen (a) 、phosphate (b) 、suspended solid (c) in the nearby water of Tianjin Sea Area

造成悬浮物变化的主要原因应该是同时期的大规模围海造陆工程，随着2005年～2009年围海造地进程的加快，悬浮物的浓度随之上升，2009年后悬浮物浓度开始下降，其变化趋势与围海造陆的进程基本一致。而磷酸盐和无机氮超标主要来源于海河水系、蓟运河水系等入海河流的陆源污染物排海造成的。

3.2 对海洋生物的影响

3.2.1 底栖生物

底栖生物的种类出现明显的下降趋势(图2a)，从2008-08开始底栖生物的种类少于15种。2005年～2011年底栖生物的多样性指数(图2b)整体也呈现出下降趋势。为了便于分析天津海域填海造地工程对底栖生物的影响，将底栖动物数量变化情况与悬浮物浓度变化情况进行对比(图3)。2006年～2008年，悬浮物浓度整体呈上升趋势，由35 mg/L上升至105 mg/L，底栖生物密度继续下降，但下降幅度较小；2008年～2009年，悬浮物密度出现小幅度下降，但仍保持在较高浓度，底栖动物的密度下降；2009年～2010年，悬浮物密度出现大幅度下降，底栖生物的数量呈现出上升趋势；2010年～2011年，悬浮物密度出现小幅度上升，底栖动物密度出现了大幅度下降。从图3的变化趋势来看，底栖动物的密度变化会受到悬浮物浓度变化的影响，底栖动物的密度与悬浮物浓度呈现出负相关性。

图2 底栖生物的种类(a) 和多样性指数(b) 变化趋势图Fig.2 The trend of benthos species (a) and diversity index (b)

底栖生物是海洋生态系统的重要组成部分，其分布与理化环境密切相关[9-10]，自然或人为的干扰也会导致底栖动物群落结构和多样的改变[11-12]，底栖动物群落与其生活的底质构成了生态系统的亚系统，是潮滩湿地生态系统最直接和最易于观察研究的一个层次[13-14]。围填海造地对底栖动物群落结构及其多样性的影响，是通过改变潮滩湿地生境中的多种环境因子造成的，如高程、水动力、沉积物特性等的改变。填海造地工程对底栖生物的影响可以分为两种类型：一种是填海造陆产生的影响，局部海域底栖生物的栖息环境短时间内被快速改变，水域被永远占用，底栖动物或植物被掩埋导致死亡，底栖生物一旦死亡将永远不会得到恢复，这种影响主要发生在围海造陆项目所在区域；另一种是悬浮物扩散造成的影响，主要是填海造地施工造成附近海域悬浮物浓度增加，使海水透明度降低，致使底栖生物正常的生理过程受到影响，有些敏感种会受损、甚至消失，但施工结束后，可以逐渐恢复到正常水平，此类影响主要发生在项目周边附近水域。

图3 底栖生物的密度和悬浮物变化趋势对比图Fig.3 Trends of the benthos density and suspended solid

3.2.2 浮游植物

2005年与2002年相比，浮游植物种类有所上升，2005年～2007年浮游植物的种类出现下降，2007年～2011年浮游植物的种类基本保持在15种～30种之间(图4a)；2002年～2011年，浮游植物的多样性指数波动较大，2005-05、2007-05、2010-06浮游植物的多样性指数较低；浮游植物的数量整体呈现出先下降(2006年～2009年)再上升(2009～2011年)的趋势(图4b)。

填海造陆对浮游植物的影响主要是由于悬浮物浓度的增加影响了水体的透明度，对浮游植物的光合作用产生不利影响，最终导致浮游植物的生物量降低。为了便于分析，将2006年～2011年浮游植物的数量变化情况与悬浮物浓度进行对比(图5)。

2006年～2007年，悬浮物浓度由50 mg/L下降为40 mg/L，浮游植物的数量呈现出现了小幅度的上升趋势；2007年～2008年，悬浮物浓度由50 mg/L上升到120 mg/L，上升了70 mg/L，浮游植物浓度随着悬浮物浓度的增加而逐渐下降；2008年～2009年，虽然悬浮物浓度有所下降，但悬浮物浓度仍保持在较高水平，因此，浮游植物的数量在继续下降；2009年～2010年，悬浮物浓度由96 mg/L降低到25 mg/L，随之浮游植物的数量开始出现大幅度的增长；2010年～2011年，虽然悬浮物浓度有所增加，但增加幅度较小，且浓度在较低水平，因此，没有对浮游植物的生长造成影响，浮游植物的数量继续大幅度增加, 浮游植物密度变化与悬浮物浓度有显著的负相关性。

图4 浮游植物的种类(a) 和多样性指数(b) 变化趋势图Fig.4 The trend of phytoplankton species (a) and diversity index (b)

图5 浮游植物的密度和悬浮物变化趋势对比图Fig.5 Trends of the phytoplankton density and suspended solid

3.2.3 对浮游动物的影响(图6、图7)

图6 浮游动物的种类(a) 和多样性指数(b) 变化趋势图Fig.6 The trend of zooplankton species (a) and diversity index (b)

图7 浮游动物的密度和悬浮物变化趋势对比图Fig.7 Trends of the zooplankton density and suspended solid

浮游动物密度与悬浮物浓度变化情况的对比显示，2007年～2009年，悬浮物浓度处在较高水平时浮游动物的密度仍有小幅度上升，而在2010年时悬浮物浓度下降到较低水平，到2011年时浮游动物的密度出现急剧上升，说明悬浮物浓度较高时会对浮游动物的数量产生抑制作用，但除受到悬浮物浓度影响外，浮游动物的密度还受到其他因素的影响。围填海活动对浮游动物的影响与浮游植物类似，一方面围填海占用了浮游动物的生活环境，破坏了其栖息地、产卵场、繁殖场、索饵场，另一方面围填海造陆产生的悬浮物会粘附在动物体表，干扰其正常的生理功能。但由于浮游动物具有一定的游动能力，当施工引起水体中悬浮物上升后，浮游动物在一定程度上可以通过游动回避影响。

4 结论

文章分析了1995年～2011年天津近岸海域海洋生态环境质量变化趋势，其中包括水质(pH值、悬浮物、DO、COD、油类、铜、铅、锌、镉、汞、磷酸盐和无机氮)变化趋势、海洋生物(底栖生物、浮游植物、浮游动物)种类和多样性指数变化趋势、渔业资源变化趋势。结果发现，水质的主要污染指标为悬浮物、磷酸盐和无机氮，其中，无机氮的污染最为严重；浮游生物中的浮游动物种类和生物多样性均呈现明显降低趋势，底栖生物则由于填海造成的栖息地丧失而导致该类生物的种类和多样性明显降低。

天津围、填海造陆工程对近岸海域海洋生态环境的影响分析结果表明：天津自然岸线逐渐被人工岸线代替，破坏海岸带滩涂独特的自然景观；海水的自净能力也随之减弱，造陆过程中悬浮物的污染较为严重，但其影响是短暂且可恢复的；围海施工作业会改变海域局部区域底栖生物的栖息环境，导致底栖生物被掩埋致死，浮游动物和浮游植物也会受到一定影响。