海底电缆工程对中华白海豚的影响研究——以厦门英春—围里海底电缆工程为例

陈斯婷,杨淑珍,陈斌,姜尚

(1.自然资源部第三海洋研究所 厦门 361005;2.厦门大学嘉庚学院河口生态安全与环境健康福建省高校重点实验室 漳州 363105)

中华白海豚(Sousa chinensis)是世界自然保护联盟(IUCN)濒危物种红色名录“易危”物种,是我国一级重点保护水生哺乳动物[1-3]。中华白海豚对栖息地环境要求较高,喜欢栖息在亚热带海区的咸淡水交汇水域,在我国主要分布于东南沿海的近岸及河口水域,福建、广东、广西以及我国香港、澳门和台湾等地的沿岸海域均能发现其踪迹[4-8]。厦门湾位于九龙江入海口,是中华白海豚的重要栖息地之一。中华白海豚作为近岸栖息的物种,极易受到海洋工程建设、渔业资源过度捕捞等人类活动的影响。当前关于中华白海豚的影响研究鲜见具体的海洋工程对中华白海豚的影响。本研究以厦门英春—围里海底电缆工程为例,评价工程建设对中华白海豚及其栖息地的影响,以期为海洋工程建设对水生野生保护动物的保护管理提供借鉴。

1 项目概况

1.1 工程概况

厦门英春—围里海底电缆工程位于厦门同安湾,厦门大桥与集美大桥之间的海域。海底电缆线路从新集美电缆终端站下海,至厦门岛内新环岛路电缆终端站登陆,海缆线路长约3.7 km[9]。工程施工设计主要分为试航、扫海、预挖沟施工、敷设主牵引钢缆、登陆准备、始端登陆施工、终端登陆等环节。施工期的主要工程行为包括扫海、集美登陆端的预挖沟施工、敷设主牵引钢缆、施工船舶敷埋等。本海底电缆工程位于同安湾厦门大桥和集美大桥之间海域,处于厦门中华白海豚保护区外围保护地带,与中华白海豚保护区核心区的最近距离约

2.6 km。

1.2 厦门中华白海豚保护区概况

1997年厦门市建立中华白海豚省级自然保护区,于2000年升级为厦门珍稀海洋物种国家级自然保护区。中华白海豚保护区核心区为第一码头和嵩屿联线以北、高集海堤以南的35 km2海域,以及钟宅、刘五店、澳头、五通4点连线的同安湾口20 km2海域,总面积55 km2。而厦门市其他海域为中华白海豚保护区外围保护地带,面积255 km2。厦门中华白海豚保护区未细分缓冲区和实验区,实行非封闭性管理[10]。本工程附近海域较少发现中华白海豚的分布[2]。

2 工程建设对中华白海豚的影响分析

工程建设对中华白海豚的影响主要是施工期的悬浮泥沙、海缆施工船舶噪声、施工船舶航行,以及对中华白海豚饵料生物的影响。

2.1 施工期悬浮泥沙对中华白海豚的影响分析

从生理结构上来看,中华白海豚是用肺呼吸的水生哺乳动物,这有别于用鳃呼吸的鱼类,它呼吸时头部露出水面直接呼吸空气,浑浊的水体对其呼吸影响不大;其视觉不发达,主要依靠位于头部的回声定位系统来探测周围环境和识别物体,进行摄食活动和个体间的沟通联系[11],由此推测水中泥沙悬浮物的增加对中华白海豚的摄食影响较小。

从生境选择上来看,中华白海豚对水的透明度、表层和亚表层水温没有明显的偏好[6,12-13]。

从生态习性上来说,中华白海豚长期生活在河口海域,通常河口海域水体较浑浊,表明中华白海豚对浑浊水体具有一定的适应性。2007年3月19日在鸡屿水域发现9头白海豚时,正值退潮,鸡屿附近形成了面积比较大的浑浊区域,但仍见白海豚在其中自由活动、摄食。2007年11月13日、11月20日在目屿岛与海门岛之间,及鸡屿南侧浑浊的海域中发现10头中华白海豚,经监测海水中悬浮物分别为27 mg/L和22 mg/L。另外,经取样监测,当时周边非浑浊区域海水中悬浮泥沙含量为

11～16 mg/L。

从行为学上来说,中华白海豚长期的进化使其对外界环境变化具有一定的趋避能力。悬浮物的负面影响可能会增加海豚体表感染细菌的机会,特别是新生的幼豚,但是考虑到中华白海豚可能会回避施工噪声滋扰,远离混浊区,受到的影响可能会比较小[14]。

本工程施工期悬浮泥沙主要是厦门岛登陆端电缆人工冲埋,以及中间海域电缆埋设作业产生的悬浮泥沙。悬浮泥沙在海水中的沉降、迁移、扩散过程,采用二维对流扩散方程进行计算:

根据计算,海底电缆铺设作业引起悬浮泥沙浓度增量超过100 mg/L的影响面积约4.11 km2;超过50 mg/L的影响面积约5.43 km2;超过20 mg/L的影响面积约7.39 km2;超过10 mg/L的包络面积约9.25 km2(图1)。由于中华白海豚用肺呼吸,对浑浊水体具有一定的适应性和趋避能力,而且中华白海豚靠回声定位系统觅食、回避敌害和与同伴沟通,因此施工产生的悬浮泥沙浓度增加将对中华白海豚的活动空间有短暂的影响,但不会对中华白海豚的活动产生明显的影响。工程建设引起的悬浮泥沙浓度增量10 mg/L的包络线,未到达中华白海豚保护区核心区边界,与核心区边界距离约1.6 km。而且从近年来中华白海豚观测结果来看,该工程附近海域较少发现中华白海豚的分布。

图1 施工全过程的悬浮泥沙影响包络线

2.2 海缆施工船舶噪声对中华白海豚的影响分析

美国国家海洋渔业局(NMFS)颁布的鲸豚类A级(物理性伤害等级)最大可承受声压标准为180 dB,以及B级(行为妨碍等级)海洋哺乳动物可承受的单脉冲声级160 dB和持续干扰声级120 dB[15-16]。

施工船舶噪声对白海豚的影响主要是噪声源在水中传播的影响。声波在浅海的传播衰减规律不同于在空气介质传播,厦门大学许肖梅等采用射线声学模型仿真得到的声信号随距离的变化关系(海深40 m,声源处于水下3 m,接收机处于水下5 m),大致符合平方反比规律[17]。厦门大学许肖梅等对漳州郭坑簋渡铁路桥附近的两台采砂船同时工作的水下噪声进行测量(测量点水深10 m,水听器所处深度5 m)结果为:在距离采砂船较近(5m)时,2.032 k Hz频点上所测的噪声谱级为109 d B,在距离为20 m相同的频点上,所测到的谱级为102 dB,在30 m处所测到的谱级为101 dB。在离采砂船5 m的近距,与在同样频点上无采砂船工作时的77.5 dB的水下环境背景声相比,噪声强度提高了约30 d B[18]。随着传播距离的增大,谱级逐渐衰减。而船舶产生的机械噪音,可能干扰白海豚用回音定位和个体间交流,增加被船舶伤害的风险。

本工程水下噪声主要是施工船舶作业及航行。类比上述监测结果,施工造成水下声压在距离施工船舶5 m时,2.032 k Hz频点上所测的噪声谱级为109 dB,低于120 dB(非脉冲式噪声可对动物产生行为妨害的限值)[15],而且随着传播距离的增大,声波能量在传播中随距离的增加呈平方反比规律衰减,主要局限于施工区域及其周边。总的噪声级别远低于NMFS颁布的鲸类最大可承受声压标准180 d B;对中华白海豚的听觉影响较小,不会造成中华白海豚的听力损失。而且施工噪声具有间歇性,因此其影响范围有限[16]。

另外,中华白海豚一般可以在喧闹的海洋环境噪声下嬉戏、生存,具有一定的抗水下环境噪声干扰的能力,且中华白海豚等海洋生物在受到噪声影响时,会自动避开游向远处。工程作业可能引起中华白海豚的回避行为,对交流产生一定的滋扰影响。

2.3 施工船舶航行对中华白海豚的影响分析

施工期来往的船舶数量增多,船只的频繁活动不仅可能造成白海豚生境的割裂,还可能导致中华白海豚因躲避不及,而遭遇船舶的撞击或螺旋桨的伤害的风险有所提高。船舶撞击的风险与船只的类型和航行速度有关,船舶的撞击和螺旋桨致死致伤主要是来自高速航行的船只[14,19]。船舶由远及近靠近中华白海豚时,如果船舶速度较快,中华白海豚可能没有足够的时间反应,被船体或是螺旋桨撞伤或是致死;如果船舶速度控制在较低的水平,让中华白海豚有足够的反应时间,可采取适当的逃避行为以避开船舶。Sai等[20]研究发现,中华白海豚对海上船舶交通的反应并没有很明显的变化,但会影响白海豚的出没和游行速度。因此,工程施工期要严格按照《厦门市中华白海豚保护规定》中规定的船舶通航速度,最大航速不得超过8 n mile/h[21],这样对中华白海豚直接伤害的可能性是比较小的;而且中华白海豚在厦门海域具有较大的活动范围,对船舶行驶具有一定的适应能力和躲避能力。

2.4 对中华白海豚饵料生物的影响

中华白海豚饵料生物鱼类的种类主要为鲱科、鳀科、鲻科和石首鱼科等鱼类。本工程施工对饵料生物的影响主要包括3个方面:①悬浮泥沙对渔业生存空间的影响;②减少渔业资源空间;③施工噪声的影响。

悬浮泥沙对鱼类的影响主要表现为直接杀死鱼类个体;降低鱼类生长率及其对疾病的抵抗力;影响鱼类的繁殖;改变其洄游习性;降低其饵料生物的密度;降低其捕食率等。但施工期对饵料生物的影响不是永久性的,而是可逆的,随着施工结束而恢复。

3 中华白海豚的保护措施

为了降低海底电缆工程建设对厦门中华白海豚的影响,应采取相应的保护措施,以保护中华白海豚及其栖息环境。

(1)开展施工期中华白海豚活动观测计划,密切注意观察施工船舶周围区域是否有中华白海豚出入,应在施工现场半径500 m监视范围内连续监测5 min以上[19],确保施工范围内没有中华白海豚活动后方可开始施工。

(2)开展施工监理,并观察对中华白海豚的影响,必要时立即采取措施,例如利用船只对中华白海豚进行声学驱赶;甚至暂时停止施工。施工时,应密切注意观察施工船舶周围海域是否有中华白海豚出没,若有,应立即停止施工,注意避让,避免施工船舶机械对中华白海豚造成直接伤害等。一旦发现中华白海豚的异常情况,应立即向主管部门报告,并积极配合保护区主管部门等采取应急救助措施。

(3)根据《厦门市中华白海豚保护规定》,在厦门中华白海豚自然保护区内进行活动,海上船舶除执行紧急任务或抢险救灾、救护等特殊情况外,内港航速不得超过8节,同安湾海域航速不得超过10节[21]。本项目施工船舶航速不得超过10节,航行时应注意观察周边海域的中华白海豚的活动情况。若发现有中华白海豚活动,则应注意避让,以免对中华白海豚造成伤害。

(4)大力宣传保护中华白海豚的相关规定和奖惩机制,尤其是对海上作业人员,包括渔民、工程作业人员以及船只、快艇驾驶员;开展中华白海豚保护及救助方面的宣传和培训,提高对中华白海豚的关注度及责任感。

(5)环境监测计划中应包括中华白海豚活动观测计划。按规定开展生态补偿,如开展中华白海豚饵料鱼类增殖放流等。

4 结论与展望

厦门英春—围里海底电缆工程位于厦门中华白海豚保护区外围保护地带,工程施工期悬浮泥沙、施工噪声、施工船舶往来等可能对中华白海豚及其栖息地产生一定影响,采取相关环保措施的情况下,可减缓其影响。

单个海洋工程对厦门中华白海豚的影响可能较小,但长期涉海工程建设的累积性影响还有待进一步研究。另外,鉴于海洋工程等人类活动对中华白海豚的影响因素复杂,应着手于对人类活动影响机制及多种影响综合作用的研究,加强对中华白海豚的跟踪监测,提出相应的保护措施[22]。