（环境工程专业论文）疏浚物的长期倾倒对珠江口内伶仃岛东南倾倒区的影响研究.pdf

疏浚物的长期倾倒对珠江口内伶仃岛东南倾倒区 的环境影响研究 摘要 日益增长的疏浚物倾倒是珠江口海域面临的主要环境问题之一。上世纪8 0 年代末和9 0 年代，大量的疏浚物倾倒到珠江口海域的内伶仃岛东南倾倒区。本 文根据国内外疏浚物倾倒对环境影响的研究现状，在资料收集、现场踏勘及监测 的基础上研究了内伶仃岛东南倾倒区及其邻近海域的水深和海水、沉积物、海洋 生物环境变化，探讨了长期倾倒活动对海洋环境的影响。主要结论如下： ( i ) 从1 9 8 9 年到1 9 9 8 年，内伶仃岛东南倾倒区及附近海域淤积严重，水深呈 现持续变浅的趋势，造成倾倒区淤浅的主要原因是疏浚物的大量倾倒 ( 2 ) 从1 9 9 5 年到2 0 0 5 年，内伶仃岛东南倾倒区及其附近海域海水质量呈下降 趋势，影响海水质量的主要因子是无机氮和活性磷酸盐；疏浚物长期倾倒除可能 对海水中活性磷酸盐含量有比较重要贡献外，未对海水质量产生明显影响。 ( 3 ) 从1 9 9 5 年到2 0 0 5 年，内伶仃岛东南倾倒区及其附近海域表层沉积物质量 呈上升趋势，镉含量对沉积物质量的影响稍大；疏浚物的长期倾倒使内伶仃岛东 南倾倒区表层沉积物中主要污染物质含量有所下降。 ( 4 ) 从1 9 9 5 年到2 0 0 5 年，内伶仃岛东南倾倒区及其附近海域海水中叶绿素a 含量有明显的季节变化和年际变化，其含量呈缓慢上升的趋势。浮游植物和浮游 动物种类比较丰富，群落结构较稳定。底栖生物各次调查优势种更替明显，多样 性正常，指示底栖生物的种群结构趋向稳定，种类数量分布均匀，但丰度值较低。 底栖生物体内主要污染物质含量比较低，生物质量比较好，且生物质量呈上升趋 势，但生物体内汞含量呈上升趋势，铅对生物质量影响比较大。 ( 5 ) 疏浚物的长期倾倒对内伶仃岛东南倾倒区海域的叶绿素a 、浮游动物和浮 游植物没有产生明显的影响，对底栖生物群落和底栖生物体内污染物质含量影响 较明显。 ( 6 ) 总体来看，疏浚物的长期倾倒对内伶仃岛东南倾倒区的海水、沉积物和生 物环境没有产生明显不可逆的影响，但使倾倒区及附近海域淤积严重。水深持续 变浅。并且倾倒活动使表层沉积物质量和底栖生物群落及底栖生物体内污染物质 含量产生了一定波动。由于该倾倒区淤积严重，水深明显变浅，不再适合继续使 用。 关键词：疏浚物；倾倒；环境影响；长期 e n vir o l 3 m e r l t aiim p a c ta n dr e c o v e r ya tt h em a rii 1 t d u m pin g s i t ef o rl o n f - t e r md u m p i n gd r e d g e dm a l ：e r i a ii nt h o $ o u t h o a s to ft h on e iii n g d i n gi s i a n d z h u j i a n ge s t u a r y a b s t f a c t t h ei n c r e a s i n ga m o u n to fs e d i m e n t sa r i s i n gf r o md r e d g ea n do t h e rs o u r c e sa n d i t s c o n s e q u e n td i s p o s a l1 3 a sb e e no l l eo ft h em a j o re n v i r o n m e n t a lp r o b l e m si n z l a u j i a n ge s t u a r y d u r i n gt h el a t e 1 9 8 0 sa n d1 9 9 0 so ft h ep a s tc e n t u r y , d r e d g e d m a t e r i a lw a sd u m p e di nt h ei l a a l i n ed u m p i n gg r o u n di nt h es o u t h e a s to ft h e n e i l i n g d i n gi s l a n d , z h u j i a n ge s t u a r y t h e e n v i r o n m e n t a li m p a c ta n dr e c o v e r y a s s o c i a t e dw i t ht h el o n ga n du n i n t e r r u p t e dd i s p o s a lo fl a r g ev o l u m e so fm o d e r a t e l y c o n t a m i n a t e dd r e d g e dm a t e r i a lf r o mt h ep o r to fs h e n z h e nc i t yw a ss t u d i e da tn e a r b y d u m p i n gs i t e si nt h es o u t h e a s to f t h en e i l i n g d i n gi s l a n d , z t a u j i a n ge s t u a r y t h i st h e s i s i sb a s e do nt h es t u d yt ot h en e i l i n g d i n gi s l a n d , z h u j i a n ge s t u a r y t h eg o a lo ft h i s s t u d yw a st od e t e r m et h ei m p a c to fd r e d g e dm a t e r i a l sd u m p i n go nt h es u b m a r i n e e n v i r o n m e n ta tal o n gp e r i o d b a s e d0 1 1ag r e a td e a lo f o b s e r v e dd a t aa n di n f o r m a t i o n o b t a i a e df r o mt h em a r i n ed u m p i n gg r o u n di nt h es o u t h e a s to f t l a en e i l i n g d i n gi s l a n d s i n c e1 9 9 5 ，t h ee n v i r o n m e n tc h a n g ei nt h ez h u j i a n ge s t u a r yi ss t u d i e db yp r i n c i p a l c o m p o n e n ta n a l y s i s t h em a i nr e s u l t sa e h i v e da r c a sf o l l o w s ： ( 1 ) t h ed e p t ho ft l f i sd u m p i n gg r o u n dd e c r e a s ef r o m1 9 8 9t o1 9 9 8 t h em a i a l e a , s o nw h i c ht h ea r e ab e c o m e ss h a l l o wi sa g r e a to fd r e d g e dm a t e r i a ld u m p e d i nt h i s a r c a ( 2 ) t h ea q u a t i ce n v i r o n m e n tq u a l i t ys h o w sa d o w n t r c n df r o m1 9 9 5t o2 0 0 5 t h e s o l u b l ep h o s p h a t ea n dd i s s o l v e di n o r g a n i cn i t r o g e na t h cm a i np o l l u t a n t si nt l t i sa r e a a l a r g ev o l u m eo fd r e d g em a t e r i a l sd u m p e ds h o w sn os i g n i f i c a n ti m p a c to nt h e l j n cw a t e re n v i r o n m e n ta l o n gt h ed u m p i n gs i t e ，o t h e r w i s eap o s s i b l yi m p o r t a n t e o t m i b u t i o n t ot h ei n c r e a s eo f t h es o l u b l ep h o s p h a t ei n t h es e a w a t e l r ( 3 ) t h es u r f a c es e d i m e n te n v i r o n m e n tq u a l i t ys h o w sau p t r e n d m1 9 9 5t o 2 0 0 5 t h ec o n t e n to fc dh a sm o r ec o n t r i b u t et ot h eq u a j i t yo ft h es u r f a c es e d i m e n t t h ep o l l u t a n ti n t h es u r f a c es e d i m e n td e c r e a s ea f t e ral a r g ev o l u m eo fd r e d g e m a t e r i a l sw a sd u m p e di nt h ed u m p i n gs i t ea tal o n gp e r i o d ( 4 ) t h ec o n t e n to f c h l o m p h y l l - ai n aw a t e rs h o w sau p e n df r o m1 9 9 5t o 2 0 0 5 ，w i t has e a s o n a la n ga n n u a lv a r i a t i o n t h ed i v e r s i t yo fp h y t o p l a n k t o na n d z o o p l a n k t o na r eq u i t eh i 吐i nt h es t u d ya r e a , w i t l lss t a b l ec o m m u n i t ys t r u c t u r e t h e b e n t h i cc o m m u n i t yt r e n ds t a b l ya f t e rd m l , e d t h em a i np o l l u t a n ti nt h eb e n t h o s d e c r e a s e df r o m1 9 9 5t o2 0 0 5 t h ep bh a sag r e a te f f e c tt ot h eb e n t h i cq u a l i t y ( 5 ) t h ed r e d g e dm a t e r i a l sd u m p e di nal o n g 耐o ds h o w s1 1 0s i g n i f i c a n ti m p a c t 协t h ec h l o r o p h y l l a t h ep h y t o p l a n k t o na n dt h ez o o p l a n k t o ni ns e aw a t e r b u tt ot h e b e n t h i c ，t h ei m p a c ti sm o r eo b v i o u s ( 6 ) a saw h o l e ，al a r g ev o l u m eo fd r e d g em a t e r i a l sd u m p e di nt h em a r i l l e d u m p i n gg r o u n di nt h es o u t h e a s to f t h en e i l i n g d i n gi s l a n ds h o w s n os i g n i f i c a n tt ot h e a q u a t i c , s e d i m e n ta n dm a r i n eo r g a n i ce n v i r o n m e n t ，b u te a o s et od e p t hd e c r e a s e s e r i o u s l y t h ed u m p i n ga c t i v ea l s oi m p a c t e dt ot h eb e n t h i ct e n u n i t ys t i u m l r ea n d t h ep o l l u t a n t sc o n t e n ti nt h eb e n t h i co r g a n i c t h er e s u l ts h o w st h a tt h i sd u m p i n g g r o u n d i sn ol o n g e rs u i tl o u s e k e yw o r d s ：d r e d g e dm a t e r i s i d u m p i n g e n v ir o n m e n t a li m p a c t l o n r 吨o r m 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写 过的研究成果，也不包含未获得( 洼；鱼超壹墓丝置薹赞型直盟 数：奎拦互窒! 或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研 究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 兰竺竺数竺竺塑兰一 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有 关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权学校可以将学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手 段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 剃叛渤敏 签字日期谚形年二月v 日 导师签字：危加豇 签字日期：凇6 年5 月p 日 唾抄槲轧西龟遗t 矿碡，孙谚) 7 锶缔尹f 口；， 0 、 疏浚物的长期倾倒对璩江口内传仃岛东南倾倒区的环境影响研究 0 引言 生态环境的保护是关系到我国社会经济可持续发展的战略问题，随着我国 经济的发展，海上交通运输业也在快速发展，对港口和航道的需求量日益增加。 虽然我国海岸线漫长，但天然良港不多，大部分港口、近海航道和海岸工程要 通过疏浚来建设和维护，由此产生的疏浚物也在持续增长。这些疏浚物一般是 在指定的海洋倾倒区进行倾倒处置，必然会对倾倒区的海洋环境产生一定的影 响。 疏浚物倾倒对海洋环境的影响问题是一个较为复杂的课题，需要进行大量 的和长期野外实测调查和室内研究才能全面和较准确地解决。虽然各倾倒区的 选划都经过了严格的分析论证，并对其环境影响进行了科学的预测，但环境影 响和环境变化中不确定性因素较多，论证的结论尚有待于实践检验。科学认识 倾倒区环境在倾倒过程中和倾倒结束后的环境变化及倾倒活动对倾倒区环境 的累积影响，是摆在广大海洋工作者前面的重要课题。 针对倾倒区环境保护的需求，本研究以内伶仃岛东南倾倒区为例，研究了 倾倒区水深、水环境、沉积环境、生物环境在l o 年内( 1 9 9 5 年2 0 0 5 年) 的 变化，探讨了倾倒活动对倾倒区环境的累积影响，为倾倒区环境保护和管理提 供技术支撑。 由于本人学识水平和能力有限，对问题的理解和认识还不很深刻，文中难 免存在不足之处，诚恳地期待诸位老师和专家给予批评和指正! 疏浚物的长期倾倒对珠江口内伶仃岛东南倾倒区的环境影响研究 1 绪论 海洋近岸特别是河口区，自古以来就是人类开发利用的重要区域，沿海经 济的发展，无不与港口和航道建设息息相关。新建、改建、扩建港口以及疏浚 航道等，都将产生大量的疏浚物。多年来国p q # t - 的实践经验表明，海洋倾倒是 、 u 利茅斯海湾 于倾倒废物 么明显有害 随着工业化 多的工业废 物，城市人口急剧增加，人类消费水平大幅度提高，人为活动产生的废弃物也 猛烈增长，陆地排放和岸边河口堆积已经造成了大量的污染损害事件因此， 有一些国家开始有计划地利用船舶、飞机、平台或其他人工构造物，向海中倾 倒废弃物，使海洋倾废的规模和数量增大了很多，从而使海洋又增加了一个新 的、人为的污染源一海洋倾废。向海洋输入的污染物质不断增加的结果，给海 洋环境造成压力，并且引起局部海域环境的污染损害事件。 我国在海上倾倒建港、疏港和维护航道作业产生的疏浚物，也有1 0 0 多年 的历史了。如：青岛港从1 9 0 1 年开始对航道、港池进行疏浚，疏浚物倾倒在附 近海域，广州港疏浚物倾倒开始于1 9 0 5 年有关历史资料表明，我国在解放 以前，由于港口和航道的疏浚，就开始向海洋倾倒相当数量的疏浚物了建国 以后，在经济建设时期，海上交通、对外贸易事业不断发展，随着装卸效率高 的综合性现代化港口和专业化深水泊位的建成，包括港口和码头的新建、改造 和扩建工程。港池、泊位，可通行航道的浚深、浚宽和浚长等工程的实施，疏 浚物倾倒量也日益增加据统计，年倾倒量从3 0 年代的几百万吨增加到7 0 年代 的上千万吨，到2 1 世纪初增加到l 亿吨以上。 在海上倾倒疏浚物往往被认为是最优先的处置方法，特别是在经济效益方 面最为明显。为了证明上述结论，美国于1 9 8 3 年制定了一项疏浚物处置“现 场验证课题”( f v p ) 计划，该课题耗资几百万美元，于1 9 8 8 年完成。经过旱地 处置、湿地倾倒和海洋倾倒对比评价，以生物毒性研究结论为主，认为海洋倾 倒为环境影响最小选择，海上倾倒方案优于其他处置方案从我国海洋倾废的 历史、现状及近一个时期的预测情况来看，疏浚物的海上倾倒仍是主要的处置 办法。随着海上交通运输业的发展，对港口和航道的疏浚维护力度将逐渐加强， 将产生越来越多的疏浚物。据统计，全国己有2 0 0 多个大中型港口，年疏浚量 达8 0 0 0 万立方米，加上海岸工程建设项目的疏浚量每年有近l 亿立方米疏浚 3 疏浚物的长期倾倒对珠扛口内伶仃岛东南倾倒区的环境影响研究 物需要处置，这么大量的疏浚物质都搬到陆地上是不可能的，海上处置是主要 的出路。 1 2 疏浚物海洋倾倒对海洋环境的影响 疏浚物倾倒入海后，对周围环境的影响一般可分成两个部分一短期影响和 长期影响。短期影响是一些很易观察到的物理现象，如水体浊度变化、底栖生 物被掩埋、沉积物粒度和成份的改变等因素。水体浊度变化仅是倾倒后的暂时 现象，在强大的海流和重力作用之下，疏浚物很快沉降和扩散；底栖生物被掩 埋相对来说也是短期影响，沉积物粒度和成份的改变可能使某些生物适者生 存。不适者将死亡。疏浚物倾倒后对海洋环境的短期影响，可能会危害某些经 济鱼类，造成短期内重大经济损失，已有许多先例。但是，疏浚物的倾倒是否 肯定能使海洋环境质量下降，尚无定论。 疏浚物对海洋环境的长期影响一般要等几年甚至十几年后才能观察到。长 期影响主要检验生物群落的亚致死影响，其中包括生物蓄集某种疏浚物中有害 物质的检验。评价长期影响的方法之一是检验倾倒区中生物的生理和化学组 成。因为这些生物都已克服了疏浚物的短期影响，它们是倾倒区中环境变化的 最好“记录仪”。但是，对于亚致死毒性作用和长期毒性作用方面的研究目前 尚无重大进展，同时对于实验室的实验究竟能在多大程度上适用于自然环境尚 难做出确切的回答。 1 2 1 对地形地貌与冲淤环境的影响 疏浚物在倾倒区倾倒后，绝大部分最终会沉积在海床上，覆盖倾倒区及附 近海底，产生新的沉积层，可能使海床地形地貌发生一定程度的变化。疏浚物 倾倒后，会不同程度地使海床地形增高，水深变浅。通过相应的数值模型模拟 计算，可以较好地预测疏浚物倾倒后倾倒区及其附近海域海床地形的变化。 1 2 2 对海洋水环境的影响 疏浚物海上倾倒这将引起水质中悬浮物质、浑浊度、p h 值、化学耗氧量、 营养盐和有毒有害物质、以及底质中堆积厚度、粒径分布、p h 值、化学耗氧 量、营养盐、有毒有害物质、生物栖息环境等诸多因素的一系列变化；进而对 海洋生物产生一定程度的影响，这种影响有物理的、生理的也有生物化学的； 有有利的，也有不利的。疏浚物海洋倾倒对水环境的影响主要表现在两个方面， 4 疏浚物的长期倾倒对珠江口内伶仃岛东南倾倒区的环境影响研究 一是倾倒过程中悬浮物质质对水环境的影响；二是疏浚物中所含污染物对水质 的影响。 疏浚物在倾倒区倾倒后，大部分团块状和粗粒疏浚物在重力的作用下，绝 大部分迅速沉降到海底，少量细粒径泥沙与海水混合形成高悬沙量的水团，该 水团对水环境的影响，有赖于倾倒区的海水动力状况，其中海流流速影响悬沙 的迁移、扩散和沉降，使浓度分布不均匀一般来说，当海流较弱时，悬沙扩 散慢，水中含沙量较高，对水环境的影响时间就长；当海流较强时，悬沙扩散 快，水中悬沙含量较低，对水环境的影响时间就短。 由于海水中的悬沙量增加，浑浊度也随之加大，透明度则随之降低，这将 影响到浮游植物的光合作用。浮游植物在海洋生物链中处于最底层，因此，整 个海洋生态系统都会受到影响。疏浚物的海洋倾倒过程是一间隙性活动，悬沙 对水环境的影响也是暂时的，随着倾倒活动的结束，悬沙对水环境的影响也将 慢慢消失。 疏浚物中有害物质的溶出对水环境也能产生一定的影响。曾秀山( 1 9 9 1 ) 用围隔实验研究了厦门港疏浚物在海水中的溶出，发现在围隔实验期间( 2 1 天) ，石油类、6 6 6 ，d d t 、h g 、p b 、c u 的净释出甚微，只有c d 有较大程度 的释放。研究还发现，在疏浚物加入的第二天，硝酸盐和可溶性磷酸盐达到瞬 时最大释放速率。 1 2 2 3 对沉积物的影响 疏浚物倾倒后覆盖在海床上，会使表层沉积物类型发生较大改变。一般疏 浚物倾倒后，表层沉积物的粒度类型、主要污染物质的含量等均会发生明显变 化。倾倒结束后，倾倒区表层沉积物的质量很大程度上取决与疏浚物的质量。 由于人为的倾倒干扰了倾倒区的自然沉积过程，会改变倾倒区及其附近海域沉 积物的科学研究价值。 1 2 4 琉浚物倾倒对海洋生物的影响 疏浚物倾倒对海洋生物的影响最受研究者关注，也是研究最多的。倾倒导 致的悬浮物质浓度增加对浮游生物、游泳生物和底栖生物均会产生不同程度的 影响，而疏浚物中有害物质的溶出对生物可能产生一定的毒性 疏浚物的长期倾倒对珠江口内伶仃岛东南倾倒区的环境影响研究 1 2 4 1疏浚物倾倒对浮游生物的影响 悬浮疏浚物的扩散范围集中在倾倒区附近海域，在该范围内，水体的浑浊 降低了透明度，对浮游植物的光合作用产生不利影响，进而阻碍浮游植物的细 胞分裂和生长，降低单位水体内浮游植物的数量，最终导致倾倒区附近海域内 初级生产力水平的下降。初级生产力水平下降，进而影响到各级消费者，最终 导致水中生物量的下降。悬浮物质对浮游生物的影响主要体现在影响初级生产 力、生长速率、摄食速率群落结构等。 曾秀山( 1 9 9 1 ) 用围隔实验研究厦门港疏浚物对海水初级生产力的影响， 整个实验过程持续了2 l 天，结果发现，向海水中加入1 5 0 m g l 的厦门港疏浚 物，尽管某些有害物质和营养盐有不同程度的释放，但对初级生产力的影响不 明显，当疏浚物悬浮颗粒的浓度维持在1 5 0 m g l 时，初级生产力下降到原来的 1 3 左右。 徐兆礼等( 2 0 0 4 ) 研究了长江口悬沙对牟氏角毛藻( c h a e t o c c r o sm u e l l e d ) 生长的影响，结果表明，悬沙对浮游植物的影响有两个方面：一是悬沙影响水 体的透明度，进而影响光合作用，抑制浮游植物生长；二是悬沙中溶出的污染 物影响浮游植物生长，悬沙浸出液浓度与浮游植物生长抑制率呈l o g i s t i c 曲 线关系。静态实验得到的牟氏角毛藻9 6 h e c 。为4 7 5 9 l ，动态实验得到的牟 氏角毛藻9 6 h e c 。为2 6 0 9 l 。 k i r k ( 1 9 9 0 ) 研究了发现，当粗悬浮粘土浓度为l o m g l 时，对枝角类无 影响，当浓度为5 0 m g l 及l o o m g l 时，其生长率、繁殖率率、幼体成活率及 成活时间均大幅度下降。k i r k ( 1 9 9 1 ) 研究结果表明，悬浮于水中的粗粘土颗粒 浓度为5 0 m g l 时，枝角类的摄食率下降1 3 8 3 ，对轮虫则无影响。 k i r k ( 1 9 9 0 ) 的研究发现，悬浮物质的存在可以改变浮游动物的群落结构， 当水中无悬浮物质时，枝角类为优势中，当水中悬浮物质质浓度升高时，优势 则为轮虫。 国内李纯厚等( 1 9 9 7 ) 所做的疏浚物悬浮物质毒性试验表明，悬浮相对浮 游甲壳类的致死效应明显，对卤虫无节幼体9 6 h l c 5 0 为7 1 6 m g l , x 对浮游桡足类 4 8 h l c 5 0 为6 1 3 r a g l ；而对前鳞鲻幼鱼9 6 h l c 5 0 为5 5 6 3 m g l 国内某海洋研究所做过长江口疏浚土悬沙对中华绒螯蟹幼体发育和变态 影响的实验( 白雪梅，等，2 0 0 0 ) ，结果表明，水中悬沙含量致使中华绒赘蟹 6 i ￥ 、- 疏浚物的长期倾倒对珠江口内伶仃岛东南倾倒区的环境影响研究 ( e r o i c h e i r s i n e n s i s ) 蚤蜕皮变态推迟。当水体中含沙量持续9 6 h 达到3 9 l 时， 藻类生长速率降低2 0 3 0 ，一旦疏浚作业停止，水体变清，藻类生长恢复 正常；同时发现，9 6 h ，悬沙对大型蚤( d a p h i n i am a g n a ) 的半致死浓度为4 1 6 9 l 。 另外，当培养液中加人7 9 m g l 弃土悬沙时，轮虫种群内禀增长率( i m ) 显著 降低 水中悬浮物质的增加对浮游生物有许多不利的影响，但这种影响只是暂时 的和局部的，倾倒活动停止后，由于海水的自净作用，水体浑浊将逐渐消失， 水质将逐渐恢复，随之而来的便是生物的重新植入。浮游生物群落的重新建立 所需要的时间较短，需要几天到几周时间。这主要是由于海水的运动将其它地 方的浮游生物带人倾倒区及其附近海域( 鲍建国，1 9 9 4 ) 。 1 2 4 2琉浚物倾倒对游泳生物的影响 疏浚物被倾倒在倾倒区后，大部分由于重力作用而沉于海底，但也有一小 部分粒径小、比重轻的疏浚物悬浮于水体之中，并随流扩散，造成局部海域水 体的浑浊、溶解氧下降和透光率降低等，在该海域内生存的游泳生物和浮游生 物中活动能力强的大部分鱼类、头足类、某些甲壳动物受刺激后会迅速逃离现 场，但少部分没有来得及逃离的游泳生物以及绝大多数活动能力弱的浮游生物 将会受到程度不同的影响。 悬浮物质可以粘附在动物体表，干扰动物的感觉功能，有些粘附物甚至可 以引起某些动物鱼类表层组织的溃烂；通过动物的呼吸，悬浮物质可以阻塞鱼 类等的鳃组织，造成呼吸困难；某些滤食性浮游动物，只有分辨颗粒大小的能 力，只要粒径合适就可以摄人休内，如果摄入的是泥沙，那么动物有可能因饥 饿而死亡某些浮游动物，如有些桡足类，具有垂直迁移习性，其判断的依据 是光线的强弱，水体的浑浊会引起这些动物垂直迁移的混乱；水体的浑浊还会 降低水中的溶解氧含量，进而对游泳生物和浮游动物产生不利影响，甚至引起 死亡悬浮物质对鱼类的影响分为三类，即致死效应、亚致死效应及行为影响。 这些影响主要表现为直接杀死鱼类个体；降低其生长率及其对疾病的抵抗力； 干扰其产卵、降低孵化率和仔鱼成活率；改变其洄游习性；降低其饵料生物的 丰度；降低其捕食效率等( n e w e o m b e c p ，1 9 9 1 ；r e y n o l d s j b ，1 9 8 8 ) 。 国外学者通过大量的实验，将水中悬浮物质对鱼类的影响分为如下1 4 个 7 麓浚物的长期倾倒对珠江口内伶仃岛东南倾倒区的环境影响研究 等级( h e r b e r t d w ，1 9 6 1 ；l a w r e n c e m ，1 9 7 4 ) ：( 1 ) 吐食率增加；( 2 ) 紧急 反应、惊恐反应；( 3 ) 回避反应；( 4 ) 摄食率降低；( 5 ) 回归习性被破坏；( 6 ) 有机体处于病理状态；( 7 ) 中等程度的生境恶化；( 8 ) 生理应激及组织改变； ( 9 ) 生长率下降；( 1 0 ) 0 2 0 的死亡率；( 1 1 ) 2 0 4 0 的死亡率；( 1 2 ) 4 0 6 0 的死亡率；( 1 3 ) 6 0 8 0 的死亡率；( 1 4 ) 8 0 1 0 0 的死亡率。 为了更好地衡量底泥悬浮物质对鱼类的影响，国外学者提出了一个污染强 度指数( 应激指数) ，即以底泥悬浮物质的浓度与其在水中持续的时间的自然对 数( i n ( c t ) ) 来表示( m c c a b egd ，1 9 8 3 ；h e r b e r tdw ，1 9 6 3 ；m c l e a ydj ； 1 9 8 3 ) 。依据此指数，研究了不同应激指数下，不同鱼类的摄食、生长及鱼苗 的孵化和成活等所受到的影响。实验结果发现，底泥悬浮物质对鱼类的影响极 为广泛。方差分析表明：应激指数与底泥悬浮物质对有机体影响程度的相关系 数为0 6 4 ，而浓度作为一个单独的因子，相关系数为o 1 4 。因此，应激指数能 较有效地说明底泥悬浮物质对有机体的影响程度( p e r r i c o r drk ，1 9 8 0 ) 。 不同的鱼类对不同含量的悬浮颗粒物质忍耐期限略有不同。实验表明，在 悬浮颗粒物质含量为8 0 0 0 0 m g l 的水体中，鱼类最多可忍耐一天：在6 0 0 0 m g l 的 水体中，最多可忍耐一周；在3 0 0 m g l 的水体中，且每天短时搅拌，致使淤泥泛起 悬浮颗粒物质达2 3 0 0 m g l 的水体中，鱼类仅可存活3 4 周。一般认为，在悬浮颗 粒物质含量为2 0 0 m g l 的水体中鱼类不会直接死亡( 戴明新，2 0 0 5 ) 鱼类和其它水生生物较易适应海水环境的缓慢变化，对环境的急剧变化反 应敏感。倾倒活动导致悬浮颗粒物质含量过高，引起水质浑浊度变化，从而导致 鱼类和其它自游生物行为的变化。多数鱼类喜爱清水环境而规避浑浊水域，渔 场内产生的这种现象通常称为“驱散效应”对预选倾倒区，这种效应给渔业 带来不容置疑的结果：产卵期从外海洄游至预选倾倒区的鱼群，由于产卵场环 境变化驱使鱼群更改正常的洄游路径：长年累月在此生息的鱼类和其它水生物， 其正常的分布和洄游规律被扰乱。 水体中过高的和细小的悬浮颗粒物会粘附于鱼卵表面，妨碍鱼卵的呼吸， 不利于鱼卵成活、孵化，从而影响鱼类繁殖。据报道，一些鱼类的鱼卵难以忍耐 悬浮颗粒物含量1 0 0 0 m g l 以上的水环境。此外，悬浮颗粒物含量过高将减缓鱼 类的繁殖速率，某些鱼类的临界值为7 5 l o o m g l ，超过临界值的繁殖速率大大 8 琉竣物的长期倾倒对珠f e ll 内伶仃岛东南倾倒区的环境影响研究 降低( 戴明新，2 0 0 5 ) 另外，由于底泥悬浮物质沉降后，泥沙对鱼卵的覆盖 作用，使孵化率大幅度下降；同时，大量的泥沙沉降后，掩埋了水底的石砾、 碎石及水底其它不规则的类似物，从而破坏了鱼苗天然的庇护场所，而庇护场 所是鱼苗借以躲避敌害、提高成活率的有效保证。因此，底泥悬浮物质的沉降， 一方面破坏了鱼类的产卵场所，另一方面破坏了鱼苗的庇护场所，从而降低了 鱼类的种群密度。 1 2 4 3疏浚物倾倒对底栖生物的影响 疏浚物的倾倒首先改变倾倒区及其附近海域底栖动物的栖息环境，因而， 海洋生物中受影响较大的是底栖动物。大量实验表明，底泥悬浮物质沉降后， 对水中的底栖生物、鱼卵及鱼苗等有不可估量的影响。w a g e n e r ( 1 9 8 5 ) 报道 了阿拉斯加河进行河底沙砾挖掘后，挖掘区及其下游6 4 4 k m 处，底层有机体 全部死亡。c o m e b e l l ( 1 9 5 4 ) 报道了帕德河挖掘金矿后，在淤积期间，2 4 1 4 3 2 1 7 k m 处，底栖生物量、鱼类饵料生物量几乎为零。 大量的疏浚物被倾倒在倾倒区，倾倒区及其附近海域原有底质被疏浚物所 覆盖，在原来底质环境中生存的部分生物将随之被掩埋，由于各种生物的生活 习性和适应能力有所差异，覆盖所造成的结果也不一样；同时，这种结果与疏 浚物的理化特性、覆盖层的厚度等诸多因素都有关系。一般来讲，底上动物， 如日本鼓虾、鲜明鼓虾等一些虾类被覆盖后多数将死亡；而底内动物，如各种 沙蚕、单壳动物和双壳动物被覆盖后，绝大多数仍能生存；有些活动能力较强 的底栖动物，如虾鱿鱼、短峭等被惊扰后会迅速逃离现场。有资料表明，绝大 多数底栖动物能够穿过3 2 c m 的覆盖物，其中蟹类和端足动物由于其形态和生 理上的适应能力很强，可以穿过数十厘米的覆盖物而生存下来( 鲍建国，1 9 9 4 ) 疏浚物覆盖后造成部分动物死亡的原因，主要是缺氧窒息和机械压迫，此 外，疏浚物堵塞动物的呼吸系统，引起鳃组织、表皮组织等的腐烂、缺少饵料 引起的饥饿、机械损伤等诸多因素也都是造成动物死亡的原因。 停止倾倒疏浚物后，倾倒区及其附近海域的底质将在不久恢复平静，随之 而来的便是底栖生物群落的重新建立。建立新群落需要有个过程，最初，生物 种类较少，数量较少，随后数量增加；再后，生物种类数逐渐增加，而各种生 物的数量则相对较少，最后将构成一个完整的生物群落。组成新群落的生物主 9 疏浚物的长期倾倒对珠江口内伶仃岛东南倾倒区的环境影响研究 要有两个来源，一是垂直迁移上来的幸存生物，二是横向迁移来的其它生物。 绝大多数底栖动物具有移动能力，具备垂直向上迁移的条件，但真正能够 穿过疏浚物覆盖层而幸存下来的生物可能只有部分底内动物由于倾倒活动都 有一个从少到多的过程，疏浚物覆盖底质环境的面积也是由小到大，被覆盖的 生物主要是底内动物，这些动物中一部分因窒息和压迫而死亡，另外一部分则 会在受到刺激后依靠自身的生活习性和适应环境的能力穿过疏浚物覆盖层而 幸存下来，构成新群落的重要部分，这部分动物主要是软体动物和多毛动物。 在群落重建过程中，垂直迁移上来的幸存生物起着重要作用，而横向迁移 来的生物的作用也很重要。在横向迁移中，新生幼体的补充是主要的，此外还 有部分成体。横向迁移生物的种类由新的底质环境特点决定，多毛类、螺类、 双壳类、虾类、蟹类等在泥质或泥沙质底栖环境中将构成新群落的主体。重建 群落所需要的时间一般为几个月或较长的时间。例如，美国加利福尼亚 m o n t e r e y 湾生物群落的重建时间为几个月( 鲍建国，1 9 9 4 ) 。 疏浚物停止倾倒后，在倾倒区及其附近海域内新建的底栖生物群落结构的 特点决定于新的底质性质。如果倾倒区的底质性质在倾倒前后基本相同，则新 建的生物群落结构的特点与原群落基本相同，否则将会产生较大差异，例如， 位于秦皇岛港煤三期码头东侧的老倾倒区在1 9 8 4 年4 月3 0 日至1 9 8 5 年6 月 3 0 日一年多时间内倾倒了约5 0 0 万m 3 的疏浚物，在1 9 9 0 年1 0 月的环境调查 中发现，周围地区的底质基本为泥质或泥沙质，而老倾倒区的底质则有砾石分 布：在采到的底栖动物中有1 8 种仅在该区出现，占底栖动物总种数的3 4 6 ， 说明老倾倒区的底栖生物群落与周围地区相比已有一定的差异( 鲍建国， 1 9 9 4 ) 。 1 9 9 6 年，由于盐池疏浚物沙悬浮物质排放导致辽宁省某水产养殖场的菲律 宾蛤( v e n e r u p i sp h i l i p p i n a r u m ) 大量死亡，经济损失约9 0 0 多万元。国内某海洋 环境保护研究所于1 9 9 7 年就某盐业集团公司排放的疏浚物沙对毗邻海域资源 所造成的影响进行了研究( 白雪梅，等，2 0 0 0 ) 。其中对菲律宾蛤进行9 6 h 泥 浆掩埋的试验结果表明：泥浆掩埋厚度低于7 c m 时菲律宾蛤仔的存活率均较 高；当泥浆掩埋厚度达到l o c m 时，其存活率明显降低。这主要是因为泥沙沉 降到一定厚度时，致使贝类的进出水管无法伸到一定的水层，阻碍了其正常的 1 0 琉浚物的长期倾倒对珠江口内伶仃岛东南倾倒区的环境影响研究 对饵料和溶氧的摄取而最终致死 1 2 4 4琉浚物中有毒物质对海洋生物的影响 疏浚及倾倒活动会使原有的有毒有害物质重新释放和分布，因而对海洋生 物产生不利影响 许多生物，尤其是软体动物对重金属、有机氯农药、p c b s 等有害物质具 有吸收作用( 范志杰，1 9 9 0 ) ，这些物质在其体内积累、转移，并沿食物链传 递，有的甚至会产生放大作用不同生物对有害物质的富集能力不同，同一种 生物对不同有害物质的富集能力也不一样 在重金属等有害物质含量较高的环境中生活的生物，通过体表吸附、表面 膜渗透以及饵料摄取等方式吸收海水和底质中的有害物质。浮游植物与介质接 触的比表面积较大，因而能够快速摄取重金属，并达到较高的浓缩系数，其平 衡时间较短，一般从几分钟到几小时；同样浮游动物的富集系数也较高，平衡 时间从几小时到几天；大型藻类、无脊推动物和鱼类等摄取水中重金属等有害 物质的速率通常比小生物低得多。 虽然生物对重金属等有害物质具有富集作用，但当环境中的有害物质浓度 降低时，生物具有将体内富集的有害物质排出的能力。例如将受铜污染的牡蛎 转移到清净海水后1 1 6 天，体内高浓度的铜降到了正常值；但结合较牢固的个 别重金属则很难被排出，例如受镉污染的一种虾类，转移到清净海水中八个月 后，仍观测不到体内镉浓度有任何降低( 鲍建国，1 9 9 4 ) 生物对多数重金属有富集和转移作用，但却只对少数重金属具体有放大作 用。铅、锌、铜、镉等重金属的含量在滤食性的双壳类软体动物体内含量较高， 其次是一些藻类和藤壶，最高营养阶层的板鳃纲动物、真骨鱼类和哺乳动物体 内的含量最低。汞才是公认的具有生物放大作用的重金属 重金属等有害物质对生物成体有不利影响，对生物幼体的影响较成体更为 严重，因为幼体比成体更敏感，抵抗力更差例如当海水中铜和锌的浓度分别 大于1 0 g l 和3 0 i tg l 时，对虾成体生长正常，但无节幼体却不能正常发育 变态而相继死亡；当汞离子浓度超过o t m g l 时，会使处于原肠期的对虾受精 卵绝大部分在几分钟内中毒。再如，水中氨氮浓度超过o 5 1 0 6 m g l 时，两 天扇贝面盘幼体的面盘脱落率为8 0 以上( 鲍建国，1 9 9 4 ) 。因此可以认为琉 疏浚物的长期倾倒对珠江口内伶仃岛东南倾倒区的环境影响研究 浚物倾倒对局部海域内生物的卵子发育和幼体生长会产生较大的影响 1 3 本文的总体研究思路及框架 本文是以国家海洋局课题“珠江口内伶仃岛东南倾倒区环境变化与持续使 用研究”为支持，在资料收集、现场调查和数据分析研究的基础上完成的。 1 3 1 研究意义 随着沿海经济的快速发展和人口增加，对港口和航道的需求日益增长，由 此产生的大量疏浚物，需要进行海上倾倒。内伶仃岛东南倾倒区长期接纳深圳 西部港口群的日常维护产生的疏浚物，必然对倾倒区附近海域海洋环境产生不 同程度的影响。另一方面，由于珠江口海域入海环境负荷物( 主要包括营养盐、 重金属、c o d 和石油类) 的持续增加导致珠江口海域水质恶化、海洋生态系 统失衡、海洋灾害频发等重大海洋生态环境问题，严重制约了沿海经济和社会 的可持续发展。而珠江口海域内众多的疏浚物海洋倾倒区长期以来接纳了大量 的疏浚物，可能使珠江口海域本已脆弱的生态环境更加雪上加霜。而珠江口海 域的倾倒区，是该海域众多港口和航道的建设和维护，增强区域竞争力的重要 保障。因此，研究疏浚物倾倒对珠江口海洋环境的影响，已成为今后在该海域 选划和持续使用海洋倾倒区、保护区域海洋生态环境、保证沿海经济和社会可 持续发展的当物之急。 内伶仃岛东南倾倒区是珠江口海域内使用时间最长、倾倒量最大的倾倒 区，是研究的典型对象。研究该倾倒区长期的疏浚物倾倒活动对区域海洋环境 的影响，将丰富海洋倾倒区环境影响的研究内容，为珠江口海域海洋倾倒区的 选划和管理提供一定的技术支撑，同时对于其它海域的海洋倾倒区的选划和管 理都具有一定的科学意义和实用价值。 1 3 2 研究目标 本文以内伶仃岛东南倾倒区为研究区域，在资料收集、现场踏勘及监测的 基础上分析倾倒区地形演变情况，研究倾倒区及其附近海域环境质量及其变化 规律，评价疏浚物的长期倾倒对倾倒区海洋环境的影响，为倾倒区的科学使用 和管理提供技术支撑。 1 3 3 研究的主要内容 ( 1 ) 分析内伶仃岛东南倾倒区地形演变规律，探讨疏浚物倾倒对水深的影响： 疏浚物的长期倾倒对珠扛口内伶仃岛东南倾倒区的环境影响研究 ( 2 ) 研究从1 9 9 5 年到2 0 0 5 年间倾倒区及其附近海域海水环境变化情况，分 析变化的主要原因，探讨疏浚物倾倒对海水环境的影响； ( 3 ) 研究从1 9 9 5 年到2 0 0 5 年间倾倒区及其附近海域沉积物环境变化情况， 分析变化的主要原因，探讨疏浚物倾倒对沉积物环境的影响： ( 4 ) 研究从1 9 9 5 年到2 0 0 5 年间倾倒区及其附近海域海洋