码头建设对感潮河段水生态影响研究

赵晓晨 范利平 陈基培

(珠江水资源保护科学研究所,广东 广州 510611)

环境影响评价制度在我国已经有30多年的发展历程[1],第一部关于生态影响评价的导则是于1998年6月1日起实施的《环境影响评价技术导则 非污染生态影响》(HJ/T 19—1997),该导则中的“生态影响评价”是指通过定量揭示和预测人类活动对生态影响及其对人类健康和经济发展作用的分析确定一个地区的生态负荷或环境容量。由于评价等级和范围的判断局限性,评价要求指导性不足,保护措施可操作性不强等原因[2],原环境保护部于2011年4月8日发布《环境影响评价技术导则 生态影响》(HJ 19—2011),该导则中提出“生态影响”是指经济社会活动对生态系统及其生物因子、非生物因子所产生的任何有害的或有益的作用,影响可划分为不利影响和有利影响,直接影响、间接影响和累积影响,可逆影响和不可逆影响[3]。为进一步对导则存在的问题进行修订,提高适用性和可操作性,2022年1月15日,生态环境部发布了《环境影响评价技术导则 生态影响》(HJ 19—2022),导则中提到的“生态影响”是指工程占用、施工活动干扰、环境条件改变、时间或空间累积作用等,直接或间接导致物种、种群、生物群落、生境、生态系统以及自然景观、自然遗迹等发生的变化。本文根据《环境影响评价技术导则 生态影响》(HJ 19—2022),选取感潮河段珠江三角洲东海水道作为研究区域,以码头建设项目为例,阐述了项目建设期和运营期对水生态产生的影响,并计算出生物损失量,提出相应的环保管理措施,以减少建设项目给水生态环境带来的不利影响。

1 研究区域概况

码头建设地点位于广东省佛山市顺德区杏坛镇南华村。该工程主要的建设内容包括建设多用途泊位3个,建设规模均为3000DWT级,占用码头岸线310m,有钢材堆场9座,引桥1座。港池水域施工期疏浚量为30.98万m3,疏浚土主要为淤泥,采用吹泥船对回旋水域和岸坡进行水下挖泥,局部碎石土、凿除岩石后采用8m3抓斗式挖泥船进行开挖,疏浚深度为0.5～2.5m,工程开工时间为2022年,整体工期拟定为24个月,疏浚工程施工时长为2个月。根据《佛山港总体规划》,码头作业区位于东海水道左岸南华闸上游,属于感潮河段。码头陆域用地宽度为206～640m,纵深为250～415m,为佛山市顺德区规划港区用地,不涉及自然保护区、森林公园等生态环境敏感区域。

2 水生态环境现状

研究所用的历史资料来源于珠江水资源保护科学研究所编制的《珠江河口综合治理规划环境影响评价 水生态专题》(以下简称《水生态专题》),调查的时间为2020年6—9月,调查的范围为东海水道以及珠江口,调查的项目主要包括浮游动植物、底栖动物和鱼类资源状况;现状调查工作为广州千江水生态科技有限公司于2021年12月、2022年2月和2022年9月开展的《了哥山港区本港作业区二期工程环境影响评价 水生生态现状监测》(以下简称《现状监测》),主要调查项目包括浮游植物、浮游动物、底栖动物和鱼类资源调查。

2.1 历史资料收集

2.1.1 浮游动植物和底栖动物

《水生态专题》中的监测点位见图1。该水域共检测出30种浮游植物,其中硅藻门14种、蓝藻门2种、绿藻门14种,分别占检出种类的46.7%、6.66%、46.7%,浮游植物密度为104万cells/L,生物多样性指数为2.4,均匀度为0.71,表明水生态状况一般。该水域共检出浮游动物12种,其中,以原生动物最为丰富,共有8种;轮虫类和桡足类各检出2种。根据分析,该水域浮游动物密度为7.23ind./L,生物量为27.17μg/L,生物多样性指数为2.1,均匀度为0.85,表明水生态状况一般。《水生态专题》数据显示,该水域底栖动物种类组成较简单,主要以闪蚬(Corbiculanitens)、寡鳃齿吻沙蚕(Nephtysoligobranchia)、疣吻沙蚕(Tylorrhynchusheterochaeta)、沙蚕科(Nereidiae)、钩虾(Gammaridea)、中国淡水蛏(Novaculinachinensis)、中华圆田螺(Cipangopaludinacathayensis)、蜾蠃蜚(Corophiumsp)等为主。

图1 《水生态专题》中监测点位示意图

2.1.2 鱼类、渔业资源历史资料

根据《佛山市养殖水域滩涂规划(2014—2023)》,佛山市境内江河鱼类资源丰富,有淡水鱼类46种,其中鲤形目2科32种12亚种,占总种数的69.6%;鲇形目4科7种;鳉形目1科1种;鲈形目5科6种。《水生态专题》数据显示,珠江口以鲤科鱼类最多,有24种,占总种数的36.9%;其次为鲈形目鱼类,有18种;鲇形目鱼类9种。

2.2 现状调查

2.2.1 浮游动植物和底栖动物

为了解东海水道的水生生态状况,开展了水生生物调查并编制了《现状监测》,设了1个水生生态调查点,调查时间为2022年9月22日,具体位置见图2。《现状监测》结果显示,鉴定记录浮游植物种类共3门15种。其中,硅藻门5种,绿藻门7种,蓝藻门3种。根据分析,浮游植物生物密度为283万ind./L,生物量为82.45μg/L。此次调查水域浮游植物优势种类主要有固氮长孢藻(Dolichospermumazotica)、细小隐球藻(Aphanocapsaelachista)和小环藻(Cyclotellasp.)。调查水域浮游植物的Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数的平均值分别为1.92和0.71。此次调查检测出浮游动物种类共4类12种。其中,原生动物类4种,轮虫类3种,桡足类3种,枝角类2种。根据分析,浮游动物密度为13.44ind./L,生物量为37.28μg/L。此次调查水域浮游动物优势种类主要有砂壳虫(Difflugiasp.)、球形叉口砂壳虫(Difflugiagramen)、无棘匣壳虫(Centropyxisecornis)、无节幼体(Nauplius)、台湾温剑水蚤(Thermocyclopstaihokuensis)、颈沟基合溞(Bosminopsisdeitersi)和象鼻溞(Bosminasp.)等。调查水域浮游动物的Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数的平均值分别为2.06和0.83。此次调查检测出底栖动物种类共3门9种。其中,环节动物2种,软体动物6种,节肢动物1种。底栖动物密度为18.5ind./m2,生物量为28.54g/m2。此次调查水域底栖动物优势种类主要有齿吻沙蚕(Nephthyssp.)、环棱螺(Bellamyasp.)、河蚬(Corbiculafluminea)、淡水壳菜(Limnopernafortune)和米虾(Caridinasp.)。

图2 浮游动植物和底栖动物采样点位示意图

2.2.2 鱼类、渔业资源资料

于2021年12月和2022年2月对东海水道的渔业资源情况开展了两次调查,具体位置见图3。由《现状监测》两次调查可知,共获取渔获物74尾,分属于7目11科18属20种。其中,鲤形目10种38尾,鲈形目5种20尾,脂鲤目1种10尾,鲱形目1种3尾,鳗鲡目1种1尾,鲻形目1种1尾,鲉形目1种1尾;以鲤形目为主,种类占比50.00%,数量占比51.35%。两次共发现外来物种2种14尾,其中,尼罗罗非鱼3尾,齐氏罗非鱼11尾。东海水道鱼类丰富度指数的平均赋分值为78.8分,指示水质情况为轻度污染。

图3 渔业资源采样点位示意图

根据2020年5月30—31日西江干流高明港区富湾河段的早期资源调查(具体监测点位见图4),4个站位只采获到仔稚鱼,密度范围为0.022～0.664ind./m3,平均密度为0.344ind./m3。仔稚鱼优势种有2种,其中,花鰶的优势度为0.615,七丝鲚优势度为0.180。

图4 西江干流高明港区富湾河段的早期资源调查点位示意图

2.3 现状与历史对比分析

从上述章节可知,《现状监测》的监测点与《水生态专题》的监测点属于同一水域,通过对比和分析《现状监测》和《水生态专题》数据,可进一步说明调查水域水生态状况,具体如下:

a.在物种方面,浮游动植物、底栖动物和鱼类的常见物种大部分保持一致。其中,浮游植物以硅藻门和蓝藻门为主,主要包括淡水类群的颠藻、小环藻等[4-5];浮游动物以原生动物类和轮虫类为主,主要包括淡水浮游生物如表壳虫、砂壳虫;底栖动物以软体动物和环节动物为主,主要包括仙女虫和齿吻沙蚕;鱼类以鲤形目和鲈形目为主,上述物种均为珠江三角洲河网水体中常见的主要类群[6-8]。

b.在数量方面,《水生态专题》的调查范围是整个佛山市境内的江河,调查期间采集了浮游植物30种、浮游动物12种、底栖动物8种、鱼类46种;《现状监测》的调查范围仅为东海水道,调查期间采集了浮游植物15种、浮游动物12种、底栖动物9种、鱼类20种。

c.在其他方面,浮游植物《水生态专题》中采样时密度为104万cells/L,生物多样性指数为2.4,均匀度为0.71;《现状监测》中采样时生物密度为283万ind./L,生物量为82.45μg/L,多样性指数为1.92,均匀度为0.71;表明两次调查的结果保持一致,水生态状况一般。浮游动物《水生态专题》中采样时密度为7.23ind./L,生物量为27.17μg/L;《现状监测》采样时密度为13.44ind./L,生物量为37.28μg/L;说明浮游动物的个体数量较历史水平有所上升,这有可能是由于采样时间和季节不同而产生了变化[9]。

3 水生态环境影响分析

码头项目运营期产生的废水主要来自码头工作人员的生活污水、初期雨水以及到港船舶生活污水和含油污水等。在正常运营情况下,到港船舶生活污水、含油污水经码头压力污水管线统一输送至后方港区生活污水处理站进行深化处理后,统一纳入市政管网。该项目建成后运营期产生的污水均得到有效处理,且该项目运营期没有单独维护性疏浚工程,不会对研究水域水生生态环境带来显著影响。因此,本文主要针对施工期对水生态环境的影响进行描述,影响来源主要包括施工期间港池疏浚对底质的破坏、疏浚以及桩基水下作业过程中悬浮物扩散对水生生态的影响。

3.1 对底栖生物的影响

项目的实施将使疏浚范围内的底栖生物栖息地遭到破坏。项目疏浚区域总面积约13.3万m2,栖息于此范围内的底栖生物因底泥开挖、搬运将全部损失。类比同类工程,若受影响的时间为非产卵期,其恢复通常较快,5～6个月后底栖生物群落的主要结构参数(种数、丰富度及多样性等),将与挖掘前或邻近的未挖掘水域基本一样,但物种组成仍有差异,若要彻底恢复,则需要更长的时间。这是由于底栖生物的幼虫为浮游生物,只要有足够的繁殖产量,这些幼虫便会来到工程区生长。因此,疏浚对底栖生物的影响是暂时的,施工结束后一段时间,底栖生物群落将重建平衡。

3.2 对浮游植物的影响

项目码头施工作业过程对浮游植物最主要的影响,是由于疏浚及抛泥等工程活动使水体中的悬浮物质增加,水浑浊度增大,水体透明度降低,因此影响了浮游植物的光合作用,妨碍其生长,降低单位水体内浮游植物的数量,导致该水域内初级生产力下降。该项目建设对周围水域浮游植物产生影响的范围主要在港池附近。研究表明,光强对浮游植物的光合作用有很强的促进作用。进入水体的悬浮物会影响水体的透明度,进而影响水中光的强度。相关资料和文献显示[10],水体悬浮物浓度在10mg/L以下时,水体中的浮游植物不会受到影响;而当悬浮物浓度达到50mg/L以上时,浮游植物会受到较大影响;当悬浮物含量极高,水体透光性极差时,浮游植物基本上无法生存。当悬浮物的浓度增加量在10～50mg/L时,浮游植物将会受到轻微的影响。根据水质模拟预测结果,港池疏浚、码头桩基水下作业等施工产生的悬浮泥沙影响范围主要是疏浚区域周边,正常情况下,施工产生的悬浮泥沙量大于10mg/L的最大包络线面积为0.973km2,大潮时疏浚上、下游悬浮物浓度降至10mg/L的距离分别为约1.7km和2.1km。疏浚结束后悬浮泥沙会随着时间而逐渐沉淀,水质受到的影响较小。

3.3 对浮游动物的影响分析

项目建设对浮游动物最主要的影响是建设期产生的悬浮物质增加了水体的浑浊度。悬浮物对浮游动物的影响与悬浮物的粒径、浓度等有关。具体影响反映在浮游动物的生长率、存活率、摄食率、丰度、生产量及群落结构等方面。浮游动物所受影响程度和范围与浮游植物的相似。同样,项目建设过程对周围水体中浮游动物产生影响的范围也主要在港池附近,对周围水域浮游动物的影响主要是通过影响了浮游动物的饵料生物即浮游植物而引起的,因此在浮游植物减少的区域,浮游动物的生长也将受到影响。浮游动物的生长周期总是滞后于浮游植物的生长周期,且只以浮游植物为食,因此,随着水体的运动和混合、交换,浮游动物受影响区域的位置将会偏离浮游植物的受影响区域,而且这一区域的界限将变得十分模糊。该工程建成以后,仅港池附近的流速和淤积发生轻微的变化,由于浮游生物具有一定的迁移性,其变化对浮游生物的影响不大。

3.4 对渔业资源的影响

鱼类相对底栖生物和浮游生物具有较强的回避能力,当周围环境转劣时,鱼类及其他游泳动物会自动寻找适合生存的环境,因此,码头工程施工期水下作业产生的悬浮物对鱼类等水生生物不会造成物种损失。施工过程对渔业资源的影响主要是悬浮物对渔业资源的影响。该项目水下施工将造成局部的悬浮物污染,在一定范围内形成高浓度扩散场,悬浮颗粒将直接对鱼卵和稚仔鱼及幼体造成伤害。主要表现为影响胚胎发育,悬浮沉积物堵塞生物的腮部造成窒息死亡;大量悬浮沉积物造成水体严重缺氧而导致生物死亡;悬浮沉积物填埋、有害物质二次污染造成生物死亡等。悬浮泥沙对渔业的影响不是永久性的,而是可逆的,会随着施工结束而逐渐恢复。施工结束运营一段时间后,浮游生物和游泳生物种群数量、群落结构会发生变化而趋于复杂,生物量也会逐渐增加,使生态系统恢复生机。

3.5 生物损失量计算

按照《建设项目对国家级水产种质资源保护区(淡水)影响专题论证报告编制指南(试行)》(以下简称《编制指南》)相关要求和指引,对该项目建设中生物资源的损耗进行分析。

3.5.1 悬浮物对底栖生物的损耗量

Wi=DiSi

(1)

式中:Wi为第i种类生物资源受损量,尾、个、kg;Di为评估区域内第i种类生物资源密度,尾(个)/km2、尾(个)/km3、kg/km2;S为第i种类生物占用的渔业水域面积或体积,km2或km3。

底栖生物的损耗量见表1。

表1 底栖生物的损耗量

3.5.2 悬浮物对浮游植物、浮游动物和仔稚鱼的损耗量

按照《编制指南》,施工产生的悬浮物在扩散范围内会对水生生物产生持续性损害,损耗量按以下公式计算:

Mi=WiT

(2)

(3)

式中:Mi为第i种类生物资源累积损害量,尾、个、kg;Wi为第i种类生物资源一次性平均损失量,尾、个、kg;T为污染物浓度增量影响的持续周期数(以年实际影响天数除以15),个;Dij为某一污染物第j类浓度增量区第i种类生物资源密度,尾/km2、个/km2、kg/km2;S为某一污染物第j类浓度增量区面积,km2;Kij为某一污染物第j类深度增量区第i种类生物资源损失率,%;n为某一污染物浓度增量分区总数。

根据施工进度计划,该项目抓泥斗开挖、回填等主要产生悬浮泥沙的工程施工工期约为30天,污染物浓度增量影响的持续周期数T为2(15天为1个周期),悬沙扩散范围内的水域平均水深以2.3m计算。项目水域渔业资源密度见表2,其中平均生物量为现状监测值。工程悬浮物造成的各类生物损失率见表3。

表2 项目水域渔业资源密度

表3 工程悬浮物造成的各类生物损失率

该工程位于东海水道,该河段水域没有集中的产卵场,2020年6—9月监测期间未发现鱼卵,因此,此次评价生物量损失主要计算浮游植物、浮游动物、底栖生物和仔稚鱼的损失。该项目施工造成的浮游植物损失量约为0.090t,浮游动物损失量约为0.040t,底栖生物量损失量约2.854t,仔稚鱼损失39万尾,经济损失5.5万元。

4 水生态保护措施

针对该项目施工期对水生态产生的不利影响,提出优化疏浚施工方案、加强施工期环境管理及水生态补偿等水生态保护措施。

a.优化疏浚施工方案,减少工程施工对水生态和渔业的影响。选用对环境影响较小的施工方式,合理安排施工进度,尽量避开鱼、虾产卵和洄游季节(3—5月);港口疏浚、桩基水下作业时,尽量采用环保型挖泥船挖泥,并采用在疏浚作业区设置防污膜与投加絮凝剂相结合的办法,最大限度地减少悬浮泥沙流失量,以减轻对工程附近水域水质、水生生态环境的影响。抛泥时送到指定的抛泥区,最大程度地降低对水环境的影响。

b.水生生态补偿措施。码头工程的建设会对水生生态环境造成一定的影响,建设单位应根据水生生物损失的情况做出适当的生态补偿。目前生态补偿措施包括渔业资源增殖放流、人工鱼礁建设、生物多样性修复等。建议该项目采取目前普遍采用的增殖放流方式,增殖放流的品种可采用珠江三角洲常规放流物种,主要包括赤眼鳟、广东鲂、草鱼、青鱼等。

c.加强施工期环境管理,严格控制污染排放。加强施工期各种污水的收集和处置,严禁向西江直接排放废水和倾倒垃圾。疏浚作业期间,应加强同当地气象预报部门的联系,在恶劣天气,应提前做好防护准备并停止挖泥和倾倒作业。加强防范措施和应急准备,杜绝污染事件特别是人为溢油事故发生。建设单位应建立健全环境监测制度和环境管理综合能力,设专职负责人负责施工期间的环境保护管理。

5 结 论

本文分析了码头对珠江三角洲东海水道水生态环境产生的不利影响,并有针对性地提出环境保护措施和管理要求,得出结论如下:

a.该项目施工期对水生态系统的直接影响主要是施工可能伤害底栖生物和鱼卵仔稚鱼,对浮游生物、成鱼等资源的影响是间接的,由疏浚 带来的悬浮物浓度升高造成,这种影响将随着施工期的结束逐渐消失。

b.该项目施工造成的浮游植物损失量约为0.09t,浮游动物损失量约为0.04t,底栖生物量损失量约2.854t,仔稚鱼损失39万尾;与同类型工程项目相比,由于施工期短,加之选择在枯水期季节施工,水生生物本身的适应能力较强,对河流水生生物的数量、质量及功能的影响是暂时性、可逆性的,因此,该项目对整个水生生态环境影响不大,可在一定周期内恢复。

c.针对该项目施工期对水生态的不利影响,建议采取优化疏浚施工方案、加强施工期环境管理及水生态补偿等水生态保护措施。