人类活动对象山湾滩涂沉积物理化特征的累积效应

钟叶晖

摘要[目的]研究人类活动对象山湾滩涂沉积物理化特征的累积效应。[方法]选取象山湾沿岸滩涂沉积物作为供试材料，测定沉积物样品粒度特征、磁化率、总有机碳及硝态氮含量。[结果]象山湾滩涂沉积物粒径组成以粉粒为主，质地较为黏重，可塑性和保水性较好，透气性差，且沉积物粒径组成随深度变化明显；磁性物质的含量随着取样深度的增加而不断减少；有机物质含量较高，且随着取样深度的增加，有机质含量明显下降，但总体维持在较高水平；硝态氮含量随取样深度的增加总体呈上升趋势，波动明显。[结论]人类活动对象山湾滩涂影响较为明显，理化特征的累积效应在剖面上表现显著。

关键词 象山湾滩涂；理化特征；累积效应

中图分类号 S181.3 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2016）09-096-04

Abstract[Objective]To research the cumulative effects of human activities on the physiochemical properties of the tidal flat sediments in Xiangshan Bay.[Method]With tidal flat sediments in Xiangshan Bay as the test materials， the granularity， magnetic susceptibility， total organic carbon and nitrate nitrogen of sediment samples were detected.[Result]The main particle size of tidal flat sediments in Xiangshan Bay was powder particle， which had good plasticity and waterretaining property but poor breathability. Particle size of sediments changed significantly as the depth changed. As the sample depth enhanced， content of magnetic materials gradually reduced， organic matter content declined significantly with in all at a relatively high level， and nitrate nitrogen showed upward trend in general with significant fluctuation.[Conclusion]Tidal flat in Xiangshan Bay is obviously influenced by human activities and the cumulative effects on the physiochemical properties shows clearly in profile.

Key words Tidal flat in Xiangshan Bay； Physiochemical properties； Cumulative effect

我国滩涂资源丰富，总面积217.04万hm2，是重要的后备资源。据2014年浙江省滩涂资源调查结果，该省滩涂资源面积26.07万km2，其中宁波市最多，为936.20 km2，占全省滩涂总面积的33.71%[1]。滩涂是浙江省最主要的后备土地资源，科学合理地开发、利用和保护这一重要资源，可有效地保障土地安全、缓解用地需求矛盾，促进经济社会可持续发展。然而，近年来随着沿海经济的高速发展，大量工农业用水和生活污水被排放入海，致使滩涂环境日趋惡化。水产养殖业自身的生态结构和养殖方式的缺陷，对海洋生态环境造成二次污染，滩涂养殖生物大规模死亡的现象时有发生，给当地的海洋渔业经济带来了极大损失。目前，国内外对沉积物环境开展了大量研究[2-8]。浙江省象山县以渔业为支柱产业，滩涂养殖面积广大，但有关人类活动对象山湾滩涂环境影响的研究鲜见报道。为了进一步探明人类活动对象山湾滩涂沉积物理化特征的累积效应，笔者于2014年7～8月对象山湾滩涂沉积物的主要理化特征及剖面分布进行了调查研究，旨在为滩涂资源的合理开发利用与生态环境的保护提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

象山港位于浙江北部沿海，地理坐标为121°25′～122°03′ E，29°24′～29°48′ N，北面紧邻杭州湾，南邻三门湾，东侧为舟山群岛，通过青龙门、双屿门和牛鼻山水道与外海相连，是一个东北至西南向内陆深入的狭长形半封闭的海湾。港湾内宽窄不等，一般在2.8～7.8 km，港湾入口宽20.0 km，湾水深10～20 m，最深处达60 m，流域面积1 740.0 km2，岸线长 276.0 km，有滩涂资源11 701万hm2，浅海面积31 920万hm2。 象山港湾长而窄深，两岸有海拔300 m以上山体掩护，几处有岛屿作为屏障，可御风浪，是理想的码头基地。水中营养丰富，浮游生物年平均量为183 mg/m3，为鱼虾类生存提供了丰富的天然饵料[9]。

1.2 试验材料

所用沉积物样品均采自象山湾的沿岸滩涂（调查滩涂避开养殖区），样品总数120个。样品为1 m长的滩涂沉积物3管，以2.5 cm为刻度进行截取处理，共截取沉积物样品120个，取样时去除最表层的浮泥和较大砾石。采集的样品分装于聚乙烯袋中，冷冻保存，带回实验室后在室内自然风干后剔除砾石和颗粒较大的动植物残体，备用。

1.3 试验方法

采用英国Bartington公司MS2磁化率仪进行低频（470 Hz）磁化率和高频（4 700 Hz）磁化率的测定；采用总有机碳分析仪（德国Elementar公司liqui ⅡTOC）检测不同深度的样品，得总碳（TC）含量，同时，取浓度25%稀盐酸对样品进行加工，去除无机碳的干扰后，洗净样品，再次上机进行总有机碳（TOC）含量的测定；样品硝态氮含量的测定采用紫外分光光度计法。

2 结果与分析

2.1 沉积物样品粒度特征

采用土壤学研究中的粒径划分方法（国际制）（0.020～2.000 mm为砂粒，0.002～0.020 mm为粉粒，<0.002 mm为黏粒），对滩涂沉积物颗粒的粒度分布特征进行分析，结果见表1。由表1可知，供试样品粒径中值的平均值为19.47 μm，变化范围为3.41～375.26 μm。研究区滩涂沉积物总体上以粉粒为主，其平均含量为60.88%，粉粒含量最高为85.34%。砂粒和黏粒平均含量分别为19.30%和19.82%，但砂粒含量变异较大，变异系数达136.39%，个别样品几乎全部由砂粒组成。

从图1可见，黏粒、粉粒、砂粒含量组成比例随取样深度变化明显。随深度的增大，粉粒含量增加明显，于10.0～20.0 cm增加明显，随后达到峰值并开始缓慢下降，最后稳定于60%左右；砂粒含量的变化趋势与粉粒正好相反，自表层开始下降，于25 cm处趋于稳定，保持较低水平，随后于50 cm处再次上升，最终稳定在20%左右；黏粒含量变化趋势相比前两者不明显，在20%上下波动，含量较为稳定。

综上，象山湾滩涂沉积物粒径组成以粉粒为主，质地较为黏重，可塑性和保水性较好，透气性差；沉积物粒径组成随深度变化明显，主要是由于象山湾港区建设工程众多，大量排沙输沙，故表层砂粒受其影响含量較高，随着深度的加大，沉积物形成时间的久远，受外界干扰因素较小，故三者组成比例在波动之后趋于稳定。由于象山湾环境稳定，岸滩动态变化不明显，滩涂处于极缓慢的淤涨状态，因此人类活动对于沉积物粒度特征的累积效应表现得更为明显。

2.2 沉积物样品磁化率特征 由表2可知，表层样品（0～20 cm）低频磁化率最大值为8 025 nm3/kg，最小值为1 953 nm3/kg，数值波动较大。从总体上来看，低频磁化率平均值为3 767 nm3/kg，说明表层样品中含有的磁性物质较多。

从图2、3可以看出，随着深度的增加，低频磁化率呈降低趋势，不断接近正常值，而频率磁化率呈上升趋势，且两者数值的变化具有较强的同步性。这说明磁性物质的含量随着深度的增加而不断减少，而表层沉积物较高的磁化率来源并不是其形成过程中产生的超顺磁颗粒，而是由于外源污染物沉降其中所致，滩涂表层沉积物可能受到了外部因素的干扰而影响了其正常的理化特征。

从图4可以看出，沉积物样品的低频磁化率与频率磁化率的变化成反比，若频率磁化率与低频磁化率数值成正比，这是由于其形成过程中不断产生的超顺磁颗粒所致，若频率磁化率未随着低频磁化率的变化而改变，或者呈反比态势，则说明沉积物受到了污染物的影响，且当磁化率升高到一定程度，频率磁化率趋向于污染物本身的频率磁化率值[10]。因此，外界污染物的沉降对象山湾滩涂沉积物磁化率特征的影响明显。

象山湾沿港布设的工业企业较多，日污水排放量大，由于象山湾沿岸缺少完善的市政排水管网和污水处理设施，沿岸产业和居民生活用水直接排入象山港，故表层样品磁化率较高可能是受到污水排放所带来的重金属的影响，因此，磁化率的变化呈“上高下低”的态势。

象山港滩涂表层沉积物中 Cu、Pb 平均含量超过海洋沉积物 Ⅰ 类标准，超标率达 100%[11]，主要来源为西泸港港区附近重工业企业及港区自身建设的排放污水。而沉磁化率特征与重金属Cu、Pb含量呈正相关关系，且相关系数较大，证明象山湾区域滩涂沉积物磁化率的特征变化受到港区内部工业污水重金属污染的影响明显。

2.3 沉积物样品总有机碳量特征

从图5可以看出，象山湾沿岸滩涂沉积物TC与TOC水平较高，随深度的增加，TC和TOC呈递减趋势，但仍维持在较高水平，且TC与TOC含量随深度的变化有较强的同步性。

象山湾滩涂水产养殖规模较大，附近生活和生产用水未得到较好的处理直接排放的现象较为严重。象山港海域富营养化污染尤为严重，富营养化条件下藻类、浮游生物的大量繁殖，为滩涂沉积物中有机物质提供了来源，因此供试样品中表层TC与TOC水平较高，这与受表层海水富营养化污染的影响有着直接关系，同时，随着深度的加大，受表层海水污染物的直接影响逐渐减小，故TC和TOC含量随之减小。此外，沿岸滩涂部分1年生草本植物，每年枯死后回归滩涂的生物量较大，滩涂低洼潮湿的环境以及黏重的质地使得动植物残体难以得到有效分解，积累在沉积物中形成了较多的粗有机质，这也是TC与TOC维持较高总体水平的重要原因。

2.4 沉积物样品硝态氮特征

从图6可以看出，硝态氮含量随取样深度的增加总体呈上升趋势，波动明显，平均含量约10 mg/kg；表层沉积物硝态氮水平较低，约4 mg/kg，在0～20 cm硝态氮含量增加明显，随后增长趋于平缓，但波动较大。

滩涂长期处于半海水浸润的状态，且滩涂环境受潮汐影响较大，表层海水的扰动明显，极易造成硝态氮的流失，故表层沉积物硝态氮水平明显偏低，随着深度的增加，受表层海水扰动的影响不断减小，故硝态氮水平开始回升。象山港海水中无机氮浓度基本超 Ⅲ 类标准海水水质标准，部分区域超Ⅳ类标准海水水质标准，海水富营养化主要污染物为无机氮。由于象山港沿岸缺少完善的市政排水管产业和居民生活用水直接排放进入象山港，长期居高不下的营养指数和有机污染指数使得象山港海域生态环境压力不断增加，这一点很好地解释了滩涂沉积物中硝态氮水平普遍较高的原因。

3 结论与建议

3.1 结论

（1）象山湾原有的海床沉积泥土颗粒较细，质地黏重，由于透气性差，不仅不利于围垦后作物的培植，且由于黏重的质地，洗盐淡化速度缓慢，成本较高。

（2）滩涂受陆源重金属污染物影响明显，由于滩涂及周边地区农业用地众多，且滩涂水产养殖规模巨大，若不加以控制，这些陆源污染物最终会影响沿岸居民的生产活动，最终危害人民群众的生命财产安全。

（3）总有机碳含量较高的水平是滩涂周边水域富营养化状态的指示，周边居民生活污水以及农业、渔业、养殖业生产污水的直接排放是总有机碳含量的首要因素。

（4）大量无机氮从生活污水、化学肥料、养殖饲料等中进入水体后，加速了藻类、浮游生物的大量繁殖，从而加剧了富营养化的状态，渔业开发作为象山湾地区的主要产业。从近年来象山湾地区渔业产值持续下降的态势来看，这种不加节制的陆源污染物排放已经对自然环境以及社会经济造成负面影响。

3.2 开发建议

3.2.1 合理规划滩涂土地开发，加强开发项目监管执法力度。《象山港区域空间保护和利用规划》已将其作为水产养殖区、港区和避风港区，为保护象山湾特有的海洋资源，目前已有的滩涂并不适于大面积围垦。滩涂资源的合理开发，须以科学研究为支撑，加强对象山湾海域岸线的研究，遵循因地制宜的原则，提出滩涂开发的可行性报告及发展规划，划分不同功能开发区，并出台相应的保护政策，避免开发方式单一和盲目开发的错误行为，以符合规划发展需要。对重大滩涂资源开发项目做好执法监管工作，以避免开发事故，保护生态环境。

3.2.2

加强沿岸污染源治理工作，完善环保基础项目建设。象山湾沿岸地区产业结构复杂，大量废水未经处理直接排放入海。目前只有1个污水处理厂运行，处理能力极为有限。据不完全统计，象山湾底部宁海县主要重金属污染企业2007年直接入海排水量约70万t，其中铜含量约1.82 t、镍含量3.05 t、氰化物0.81 t、锌1.15 t、总磷17.78 t[11]。随着周边经济的发展，环保基础设施的建设迫在眉睫，在完成区域规划中主要中心乡镇和工业园区污水处理厂建设的同时提高中水利用率和减少污水排放量，须坚持控制污染源及污染治理工作并举。对于重污染电镀、造纸等企业，应尽快实行搬迁或关停，出台法律法规设立禁止行业。做好岸线整治和陆源排污监管，减轻陆源污染影响，尤其是杜绝企业偷排漏排事故的发生。

3.2.3

开展海上生态修复与资源养护，改善海域生态质量。为进一步减少象山湾的污染，应加强对象山湾养殖业的管理。象山湾区域对虾养殖面积较大，但对虾养殖水体富营养化程度较高，1 t可产生3～ 4 t粗蛋白的排放[12]。因此，应合理引导该产业布局，控制池塘养殖数量，减少养殖业氮磷排放。要改善象山湾内养殖模式，大力提倡网箱颗粒饲料代替传统鱼虾饲料喂养，发展生态养殖业，以减少养殖水体污染。大力开展湿地、 渔业资源保护养护建设，通过投放人工渔礁、增殖放流和底播等方式，进一步加大渔业环境及渔业资源的保护养护力度。对水体高富营养化现象，通过有选择地养殖海带、裙带菜、紫菜和羊栖菜等大型藻类进行吸收分解，达到净化水体的目的。

3.2.4 加强治理修复课题研究，建立环境监督应急体系。生态修复可以降低污染物对人体健康的危害和对环境生态系统的破坏风险。针对象山湾海域环境现状，加强对水体尤其是重点养殖区域污染水体的修复研究，重点降低水体营养盐，治理微生物病害，通过微生物修复、植物修复和环境资源修复养护，共同实现象山湾海域环境的改善。利用GIS、遥感等现代手段，建立主动防控与应急处置相结合、传统方法与现代手段相结合的环境安全体系。

参考文献

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