人为干扰和自然侵蚀双重影响下潮滩湿地的生态修复技术——以金山鹦鹉洲湿地为例

谈 祥,张佳蕊,程逸群

(上海汀滢环保科技有限公司，上海 201707)

1 概述

海岸带潮滩湿地是介于陆域和海洋之间的生态缓冲区域，具有很高的初级生产力和生物多样性，为海岸带及邻近的陆域区域提供着极为重要的生态服务功能。杭州湾是我国沿海潮差大的强潮海湾，随着人口向沿海地区进一步集聚，资源开发利用程度进一步提高，导致潮滩湿地水质恶化，生态系统退化严重。保护海岸带湿地资源，有效恢复受损湿地成为社会关注的热点问题之一[2]。在高强度资源开发和陆域污染干扰的共同作用下，杭州湾金山岸段潮滩湿地退化情况严重，局部区域潮滩湿地消亡，并演变成光滩[4]。为恢复海岸带潮滩湿地生态系统，保障生态服务功能的正常发挥，上海市实施了“金山城市沙滩西侧综合整治及修复工程”，通过生态景观与人工湿地的融合，形成兼具生态功能、水质修复功能与景观功能的城市滨海湿地，命名为鹦鹉洲生态湿地公园，在湿地生态修复区内重构与恢复盐沼湿地，建成兼具生态功能与水质修复功能的复合型湿地。

金山鹦鹉洲湿地位于上海市金山区南部，杭州湾北岸，占地面积为23.2万m2，是一座滨海带潮滩湿地，也是上海首座申报获批的国家级海洋公园(见图1所示)。该湿地所属区域为亚热带海洋季风气候，年平均气温为15.7 ℃～15.9 ℃，年平均降水量为988.1～1 197.2 mm[5]。杭州湾湿地土壤以潮滩盐土为主，湿地植物群落以盐生沼泽植物为主[4]。

图1 金山鹦鹉洲湿地平面示意

湿地水源来自于鹦鹉洲湿地公园旁的金山城市沙滩水上休闲区，水体通过水泵提升后至湿地前端，逐级自流经过湿地内部各个生态功能区，再返回水上休闲区。该工程从2016年4月开工至2016年12月完工，2017年9月顺利通过竣工验收，并于10月1日正式免费对外开放。

2 区域生态本底调查

2.1 水质

2014年6月于工程区域设置监测点进行水质检测，检测点设置见图2所示，检测结果见表1。

图2 水质环境现状检测站位示意

表1 2014年6月工程海域水质检测结果

工程区域为滨海风景旅游区，水质应当符合三类海水水质标准(GB 3097—1997)。结果显示，在检测期间工程区域内水质不达标。与海水水质标准(GB 3097—1997)相比，采样点中无机氮含量较高，其中S1采样点中无机氮符合三类海水标准，其他采样点中无机氮均劣于四类海水水质标准。S4和S5采样点中活性磷酸盐含量分别为0.072 mg/L、0.080 mg/L，劣于四类海水标准，其他采样点中活性磷酸盐可达二类海水水质标准。溶解氧、pH、硫化物、多氯联苯、镉、铬、汞和砷的含量均符合一类海水水质标准；CODMn、铜、锌和铅的含量均符合二类海水水质标准；石油类的含量符合三类海水水质标准。此外海水水体因悬浮物含量较高而表观浑浊，透明度较低。整体而言，工程区域内水质不佳，主要是无机氮和活性磷酸盐超标，并且水体悬浮物浓度高，表观浑浊。

2.2 浮游生物

2014年6月共鉴定浮游植物硅藻门8属9种，其中圆筛藻属2种，占22.22%，曲舟藻属、菱形藻属、骨条藻属、直链藻属、舟形藻属、海线藻属和针杆藻属各1种，各占11.11%。2014年6月监测细胞丰度均值为14.8×106ind/m3(4～22×106ind/m3)，最高值出现在2#站位，最小值出现在1#站位，监测站示意见图3。

图3 浮游生物监测站示意

构成细胞丰度的主要种为中肋骨条藻和琼氏圆筛藻，两者共占总丰度的81.08%。由表2可见，2014年6月调查共有优势种(优势度Y≥0.02)2种。中肋骨条藻和琼氏圆筛藻的优势度分别为0.562和0.065。

表2 浮游植物优势种优势度(Y≥0.02)和平均丰度(×103 ind/m3)

2014年6月浮游植物多样性指数均值为1.03，变化范围在0.65～1.66之间；均匀度均值为0.73，变化范围在0.55～1.00之间；丰富度指数均值为0.07，变化范围在0.04～0.12之间。尽管调查海域的浮游植物丰度较高，但由于种间丰度分布极不均匀，中肋骨条藻数量巨大，导致调查海域浮游植物多样性指数和均匀度等各项生态指标值偏低，表明浮游植物群落结构稳定性较差。2014年6月份鉴定浮游动物13种(含3种浮游幼虫(体)和仔鱼)，其中均以甲壳动物桡足类占据绝对优势，共计8种，占61.54%，浮游幼体2种，占15.38%，枝角类、糠虾类和仔鱼各1种，各占7.69%。

2.3 高等植物

工程区域为“凹段”形状，东侧为城市沙滩，西侧海塘后方为金山石化，东、西、北三面为现有海塘，南面为杭州湾外侧的海域及滩地，滩地呈北高南低，自北向南平缓延伸至外海，滩地高程为-1～5 m。根据现场调查，由于东、西、北三面为硬化海塘，仅在“凹段”内的滩涂区域，见有芦苇、藨草等很少几种植被，不仅其种类数量单一、而且分布面积也较少。其中芦苇群落主要分布在高程为3～5 m左右的中高潮带，面积约为8.1 hm2；藨草群落主要分布在高程为1～3 m的中低潮带，是滩涂植被最外延的部分，潮位高时大多被浸没，面积约为12.8 hm2。

2.4 鸟类

工程涉及的杭州湾北岸边滩记录的鸟类有82种，分属10目，以雀形目、鸻形目种类居多，其次为鹳形目、雁形目、鸡形目、佛法僧目，其他类群，包括鹤形目、隼形目、鹃形目、鸠鸽目等。鸟类种类组成的季节型特征来看，杭州湾北岸边滩分布的鸟类主要以冬候鸟和旅鸟为主，其中冬候鸟25种，占总种数的30%；旅鸟27种，占总种数的33%；留鸟21种，占总种数的26%；夏侯鸟9种，占总种数的11%。相应鸟类数量也以冬季以及春秋季迁徙期较多。

在区域记录82种鸟类中，列入《国家重点保护野生动物名录》的2种，包括红隼和小鸦鹃，数量相对较少，保护级别均为Ⅱ级；列入《中华人民共和国政府和日本国政府保护候鸟及其栖息环境协定》的有47种，列入《中华人民共和国政府和澳大利亚政府保护候鸟及其栖息环境的协定》的有18种，主要以雀形目、鸻形目鸟类为主，也包括部分鹳形目鸟类。

从上海市鸟类总体分布情况来看，工程所在的金山及东侧奉贤岸滩由于岸滩的冲刷以及围垦等因素的影响，围堤外光滩分布面积相对较小，鸟类的种类及保护物种的数量总体偏低，生态敏感性相对较低。

3 功能分区和湿地建设思路

3.1 功能分区

在设计方案中将金山鹦鹉洲湿地分为3个区域，分别为湿地净化展示区、盐沼湿地恢复区、自然湿地引鸟区(见图4所示)。

图4 鹦鹉洲湿地工程布置示意

湿地净化展示区：湿地净化展示区总面积约为90 000 m2，外部水体经过泵站提升之后，依次流经生态前置库(5 100 m2)、表流湿地(9 000 m2)、清水涵养塘(8 300 m2)，逐步得到净化。

盐沼湿地恢复区：盐沼湿地恢复区面积约为75 000 m2，主要由盐沼植物湿地(12 000 m2)、浅滩湿地(3 300 m2)、生态廊道(35 000 m2)构成，采用2座弧形液压坝调控上游来水，模拟潮汐作用，并根据潮滩高程对植物空间格局进行配置。

自然湿地引鸟区：自然湿地引鸟区面积约为67 000 m2。该区域采用丰富多样的生境设计，主要包括乔灌木林、耐盐草场、淤泥浅滩、砾石滩、岸滩湿地、植物岛丘、生态岛、深水坑、人工鱼巢、引鸟巢、浮游动物保育网等。

3.2 湿地建设思路

项目在满足水质提升的同时，考虑到了满足湿地内生物多样性的需求，包括盐沼植物、浮游生物、鱼类以及鸟类等，所形成的工程构筑物与湿地景观的营造相结合。复合生态净化系统形成以“生态沉淀→强化净化→生态恢复→清水涵养”为核心净化体系的水体生态修复系统，构筑了“生态前置库→表流湿地→清水涵养塘”水循环系统。

生态前置库分为盐生植物浮岛区和沉水植物恢复区，面积分别为1 700 m2、3 400 m2。通过植物根系、叶片及生物膜的复合作用去除部分SS、有机物，吸收氮磷等营养物质。地表流湿地占地面积为9 000 m2，水深为10 cm，以改性土壤和碎石为基底，通过植物、微生物、基底的复合作用对生态前置库出水进行深度净化，去除氨氮、无机磷、有害藻类等；清水涵养塘总面积为9 050 m2，主要功能为涵养清洁水源，并将自然净化作用于生态调控措施相结合深度修复水质，控制有害藻类，从而形成有利于水生态系统恢复的生境条件，同时，清水涵养塘还起到调蓄的作用，通过出口涵管阀门自动调控为盐沼湿地恢复区提供潮汐水源。

4 生态修复效果

4.1 水质净化

本湿地系统设计来水水质为悬浮物20 mg/L、无机氮1.5 mg/L、活性磷酸盐0.05 mg/L，设计运行水量为6 000 m3/d，即进水SS为120 kg/d，无机氮为9 kg/d，活性磷酸盐为0.3 kg/d。根据实施方案的批复要求，所构建的湿地生态净化系统主要去除悬浮物、无机氮和活性磷酸盐，削减能力需达到出水与进水相比，SS、无机氮以及活性磷酸盐的削减率需分别达到30%、20%以及15%。水上休闲区的来水在湿地内植物、微生物以及基质的多重作用下逐级净化。一方面作为生态水源，补给湿地内植物的生长所需，另一方面在湿地内部流动过程中得到深度净化。

2018年1—6月研究区域出水水质逐月的监测结果如图5所示。SS、无机氮、活性磷酸盐的浓度均有明显下降，在检测周期内，SS的检测浓度为5.1～10.2 mg/L，无机氮的浓度为0.015～0.057 mg/L，活性磷酸盐的浓度为0.002～0.033 mg/L，与设计来水水质相比，其削减率如下，SS为49.0%～74.5%，无机氮为96.2%～99.0%，活性磷酸盐为34.0%～96%，削减率均达到实施方案的批复要求。整体而言，工程区域内可以维持一定的净化能力，水质稳定持续达标，可作为优质水源供给水上休闲区。

图5 主要水质指标变化示意

4.2 浮游植物多样性

2016年8月的检测结果显示，鹦鹉洲生态湿地表层水体中共鉴定出浮游植物2门14属18种，包括硅藻门15种，占83.3%，蓝藻门3种，占16.7%，硅藻在整个水体的浮游植物种类组成和群落结构中占重要地位。表层水体中浮游植物细胞数量变化范围为0.80×103～11.84×103个/L，最大值出现于北泵闸处(1#)，主要是因为中肋骨条藻在该处聚集，最小值出现在观鸟平台处(7#)。根据优势度Y≥0.02时，确定浮游植物的主要优势种有2种，为直链藻和中肋骨条藻，其优势度分别为0.237和0.032。从入口(1#)到出口(7#)，浮游植物的丰富度指数、多样性指数和均匀度指数都在表流湿地进口(2#)和出口(3#)处出现明显降低，随后又有升高，其中多样性指数和均匀度指数分别在三级跌水处(6#)和观鸟平台处(7#)达到最高值。总体而言，工程区域内浮游植物多样性指数和均匀度等各项生态指标值显著提高，表明浮游植物多样性显著增加，并且群落结构趋于稳定。

4.3 植物净化

生态前置库中的盐生植物浮岛区主要种植海篷子，沉水植物恢复区主要种植川蔓藻和耐盐狐尾藻，来水中的污染物在自然沉降、填料吸附、根系强化沉淀的多种作用下得以去除。来水在生态前置库得到初步净化后，通过补水渠均匀进入表流人工湿地。表流湿地基底覆盖底土，改性土壤覆盖于底土之上，种植土层以上覆盖10 cm改性填料层，种植芦苇、香蒲、水葱等水生植物。为涵养清洁水源和调蓄水源，形成有利于水生生态系统恢复的生境条件，表流人工湿地后设清水涵养塘，基底表面覆盖改性种植土层，创造有利于川蔓藻和狐尾藻种植与生长的环境；深水区域设置生态浮岛，浮岛上种植海篷子，浮岛下悬挂生物填料。

盐沼湿地恢复区是项目核心及特色之一，耐盐草场位于大水面北侧，标高从外围大堤顶部标高6.0 m左右逐层递降至水面高层3.2 m。设计师法自然，由高程较高的岸滩面、多个自然浅塘、主潮沟和次潮沟构成，旨在岸滩区通过“基底调控—潮沟构建—边坡防护”等措施形成有利于杭州湾本地盐沼植物，如芦苇、海三棱藨草、香蒲、糙叶苔草、灯心草等快速恢复的生境条件。

生态廊道缓流区为盐沼湿地恢复区与自然湿地引鸟区之间的过渡区域，岸滩区种植芦苇、香蒲、海三棱藨草等挺水植物，内部部分区域种植川蔓藻、狐尾藻等沉水植物。

经生态修复后，湿地水质得到明显改善，水体透明度显著提升(见图6所示)。

图6 水体透明度显著提升

5 结语

金山鹦鹉洲湿地经过一段时间的运行，系统内水体水质、生物多样性等方面都得到了显著的提升，作为沿杭州湾具有代表意义的盐沼湿地，鹦鹉洲湿地开展的生态综合整治修复，建立一套相对完整的生态整治技术和方法，为类似湿地的建设提供了宝贵的实践经验。另一方面，从国际上来看，退化海岸潮滩湿地生态恢复问题已引起全球范围的关注，不少国家已率先开展了一些海岸潮滩湿地恢复的实际工程，这也为我国今后开展类似工作提供了重要参考。