围填海工程对周边海洋生态环境影响研究进展_朱志清.pdf
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1、Science and Technology&Innovation科技与创新2023 年 第 13 期69文章编号:2095-6835(2023)13-0069-05围填海工程对周边海洋生态环境影响研究进展朱志清1,高 琰1,刘付越2,陈周斌2,俞晓天1,刘桂云2,叶林安1,2(1.国家海洋局宁波海洋环境监测中心站,浙江 宁波 315040;2.宁波大学海运学院,浙江 宁波 315832)摘要:围填海工程是人类开发利用海洋的重要方式,也是缓解土地供求矛盾和扩大社会发展空间的有效途径,同时可以产生巨大的社会经济效益。然而,由围填海工程所导致的该地域环境问题也是非常严峻的。对于围填海工程对海洋生态
2、环境所造成的影响,主要从其对工程区域的水动力泥沙环境、近岸海域环境及海洋生物生态的影响三大方面进行了综述。内容主要涉及海洋水质、沉积物、水文、生物、海岛植物、海洋地形、海洋岸线等不同方面所产生的负效应,通过构建评价指标体系进行综合评价,得出围填海工程对周边海域的生态环境造成影响的程度。通过分析研究现状,结合笔者的总结、思考,提出了一些个人的想法及建议。关键词:围填海;生态环境;影响;综述中图分类号:P756.8;X145文献标志码:ADOI:10.15913/ki.kjycx.2023.13.0191研究背景围填海是人类为了适应沿海地区经济快速增长,缓解土地供求矛盾而创造出的开发利用海洋的有效
3、途径,可以产生诸多效益。近些年,在一些人多地少人地关系紧张的国家和地区,例如日本、英国等,围填海受到高度重视1。围填海带来了巨大社会经济效益,例如增加食物供给、用围填海新增的土地来发展农业、吸引更多的投资、用围填海新增土地来发展工业、为城市提供新的发展空间等。但同时,盲目围填海活动带来的对海洋与海岸带的环境影响也是不容忽视的。盲目的围填海活动会使海域的水动力条件发生变化,造成附近海岸、航道泥沙淤积,改变海洋物理化学环境,海水水质恶化,沿海生态系统严重退化,生物栖息地丧失导致生物群落结构改变,造成生物种类和丰度显著降低等。近年来海洋环境问题越来越被关注,越来越多的学者从水质、沉积物、水文、生物、
4、海洋地形等不同的方面对围填海工程所引发的海洋生态环境问题进行研究,并为客观多角度评估围填海工程构建了相应的评价指标体系。2围填海工程对海洋生态环境的影响2.1围填海工程对水动力泥沙环境影响围填海工程通过海堤建设来改变局部海岸地形,影响围垦区附近海域的潮汐、波浪等水动力条件,并改变附近泥沙移动淤积情况发生。围填海对水动力泥沙环境的影响主要通过对围垦区及其附近海域沉积柱状样分析、岸滩动态分析、平面二维潮流数学模型模拟、围填前后观测比对等方法来评估的。潘少明等1以重金属在沉积柱样品分布情况为切入点探究围海造地工程对香港的维多利亚港沉积状况造成的影响,结果显示填海造地工程会使区域潮流作用减弱,形成利于
5、沉降的环境,造成堆积侵蚀。王学昌等2发现胶州湾近年来纳潮能力不断减弱,于是应用分布杂交法模拟建立了潮流数值模型,模拟结果与实测值结果十分吻合,采用该模型模拟填海造地工程对胶州湾的影响,建议在选择填海造地工程时尽量减小填海面积以减小对胶州湾水交换能力、泥沙淤积的影响。孙钦帮等3通过利用有限差分 ADI 方法对唐山市东南沿海的曹妃甸海域建立了平面二维水动力数学模型,并对该模型进行了验证,分析得出了曹妃甸工业区的围填海工程对甸头、老龙沟等区域产生的影响。岳青华等4采用二维潮流数学模型 MIKE 21 Flow Model_FM HD 对半封闭式大鹏湾在围填海工程中该区域水动力环境变化情况进行模拟,并
6、分析得出了围填海工程将对附近海域纳潮量、水体自净能力、港区及西部的沙头角海域水体半交换周期产生较大影响。YIN 等5也从曹妃甸围填海工程所引起的问题及缺陷出发,对老龙沟泻湖区域自围填海工程伊始的地形地貌、表面沉积物和工程过程后的相应情况进行对比分析,得出了围填海工程对老龙沟泻湖区域的地形特征和沉积环境产生了重大影响。此外,围填海工程会对围垦区的潮流、水位和潮流量等水动力因素带来诸多影响。罗章仁6、郭伟等7分别研究了近年来香港维多利亚港和深圳湾围垦工程基金项目自然资源部东海局青年海洋科技基金项目(编号:202011、202209)科技与创新Science and Technology&Innov
7、ation702023 年 第 13 期对港湾潮汐特征与港湾回淤的影响。倪勇强等8基于实测资料的分析和潮汐水流数学模型计算,探讨了钱塘江河口区围涂对杭州湾水域潮汐水流和海床的影响。周安国等9构建了一个平面二维有限元数学模型模拟计算乐清湾边滩围垦前后不同水文条件下的水动力相应,并预测了围垦工程建设的最终冲淤厚度。刘建等10在总结深圳湾内一系列填海项目时,发现填海对出海河流泄洪能力带来了不少负面影响。陆建宇等11分析了瓯江河口的潮流和泥沙特性如含沙量分布,采用瓯江河口19701990年的大量实测含沙量数据构建了一个瓯江河口挟沙能力关系式,得出了径流量影响最大浑浊度的结论。陆荣华12通过模拟计算厦门
8、湾 5 个典型历史时期潮流场,发现围填海工程会对厦门湾潮流动力造成很大影响。LEE 等13的研究表明,1984 年韩国提出瑞山湾围垦工程并在湾口修建8 km的海堤后极大地改变了低潮滩的沉积过程。姚炎明等14以鳌江河口为例,以有限数据设计了二维有限元区域潮流模型计算了围垦工程在不同潮差条件下工程对潮位与潮流速的影响。邵明明等15用 FVCOM 数值模式建立了以杭州湾为主的三维潮波动力模型,设置不同数值参数,从 20052015 年期间,分析了围垦工程对杭州湾岸线变化及其内部潮波动力过程造成的影响。夏涵韬16利用MIKE21-FM构建磨刀门二维潮流数学模型,通过整合 45 年该地区的遥感数据及实测
9、的水文、地形资料,设置 6 种方案以对比分析磨刀门河口滩涂围垦前后的潮位、余流等的演变情况,以及 19702018 年的磨刀门河床冲淤演变情况。任一晗等17用 FVCOM三维水动力数值模型,根据 1984 年、2010 年、2019年 3 个特征年份分析了围垦工程对舟山群岛海域潮流结构与潮能分布的时空变化状况的影响。2.2围填海工程对近岸海域环境的影响围填海工程多依赖于海岸发展,对近岸环境具有重要的影响。围填海作为人类活动,将湿地不可逆转地转变成陆地,改变了本底状况,影响了海岸植物、底栖生物、鸟类及兽类的分布。同时由于围填海后利用方式不同,可能造成地下水矿化度降低、海水淡化、滩涂脱盐、水土流失
10、等。仲阳康等18通过在春季 45月对上海滩涂环境因子、附近环境因子与鸻形目鸟类种类、数量与栖息地进行统计调查,考察其相关因素,结果发现相比于20年前同期数据鸻形目鸟类种类数目都大幅降低,推断可能是围垦导致鸟类栖息地逐渐改变。唐承佳等19研究了围垦堤内迁徙鸻鹬群落的生态学特性,并指出科学管理围堤封堵后滩涂,控制和改造湿地景观,将在一定程度上降低围涂工程对鸻鹬群落的负面效应。沃什湾潮滩栖息的以雌麻鸭为首的 8种涉禽数量与盐沼宽度和底质类型息息相关,而潮滩围垦会使潮间带盐沼变窄,导致水禽数量的减少20。陈彬等21为研究福建泉州湾围填海工程对海洋环境的影响,采用 3 种不同年代的海图进行对比,以此分析
11、潮流杈道的海底地貌变化;从海水水质例如无机氮、溶解氧、COD 等指标分析,沉积物硫化物、有机碳,海洋生物生态浮游植物、浮游动物、底栖生物三大方面研究得出了大规模围垦导致泉州湾内水质恶化的结论。范航清等22分析表明海堤阻截了红树林滩涂的自然海岸地貌,造成红树林优势种改变,红树林的恢复受到强烈的人为干扰。HAN 等23的研究提出,对填海造地管理的不充分致使了中国南部海岸湿地的潮滩、红树林和珊瑚礁发生了严重退化。慎佳泓等24研究发现,杭州湾和乐清湾滩涂围垦后对植物多样性造成的影响是多方面的,建塘年代、离海塘距离、土地利用方式等都对植物多样性有不同程度的影响。吴英海等25采用泥沙测验并建立模型分析苏州
12、太仓港口开发涉水工程对水质与生物群落的影响。WU 等26研究长江河口围垦对于土壤生物多样性(线虫类)的影响,受围垦影响,河口线虫类群落的结构发生很大改变,植食性和杂食性线虫在围垦后有所增长,但捕食细菌和肉食性线虫有所减少;线虫在围垦环境中的分布明显多于潮滩沼泽中。LU 等27在 19982000 年期间对新加坡榜鹅河进行观测分析,研究海岸围填海对大型底栖生物群落的影响。MAHMOOD 等28发现海边狭长的填海区内地下水位均出现不同程度的上升,判断填海工程与地下水位抬升之间有一定的关系。欧冬妮等29研究了围垦对上海滨岸东海农场沉积物无机氮分布的影响,结果表明,表层沉积物中无机氮以 NH4-N为主
13、,NO2-N 含量最低,原因是表层沉积物被海水周期性淹没有利于氨盐的转化,围垦前后NH4-N、NO3-N、NO2-N 分布含量趋势一致。围垦工程会减弱水动力并增加表层沉积物含氧量,因此柱状沉积物中 NH4-N 和NO3-N 含量垂直变化的趋势由围垦前含量随沉积物深度而增加变为围垦后含量随沉积物深度而降低。陈鹏等30利用嵌套的平面二维潮流泥沙数学模型对海州湾海域滨海示范区围垦工程在围垦区附近海域环境上所带来的影响进行了分析探讨,导致了附近海域纳潮量的减少。窦明等31用 FVCOM 三维海洋数值模型模拟分析了嵊泗大洋山围垦工程对附近海域潮流及各层泥沙分布变化的影响,结果表明,距离海岸 0.26 k
14、m 范围内的海域流场所受的影响较大,稍远海域受到的影响较小。张玉荣等32也探究了围填海工程对钓梁附近海Science and Technology&Innovation科技与创新2023 年 第 13 期71域水质的影响,结果显示,围填海会导致水体中的悬浮物的增加。围填海工程对近海海域一般会产生或多或少的影响,这些影响是需要注意避免甚至是消除的。因此,学者们对此也提出了一些见解及对策33-37。2.3围填海工程对海洋生物生态的影响没有规划的围填海工程进行海堤建设围海造陆必然会对原有的地形地貌、水动力条件与沉积物环境造成改变,使原有脆弱的自然生态系统中的生物群落受到严重的破坏。袁兴中等38在 1
15、999 年对长江口南岸围垦岸段的底栖生物进行了采样分析,结果表明,围垦时间长短、围垦后潮水是否能进入等影响因子是导致底栖动物群落结构和多样性是否减少的主要原因。王志勇等39对浅海滩涂进行研究,研究表明,有规划地进行防波堤建设对海域环境整体影响有限,但是仍会导致游泳动物总量降低。陈永星40研究分析了福清东壁岛围垦对海域生态环境的影响,并突出强调了生态环境保护对策。刘洪滨等41采用博弈法对胶州湾的大规模围垦行为进行了分析并论述了围垦造成的环境改变和生态破坏。日本的 Isahaya 湾围堤工程造成了堤内水域底栖双壳类动物大量死亡42。苏北竹港围垦后沙蚕在一、二月内便全部死亡,适生能力较强的蟛蜞在 7
16、年内也几乎全部消失43。新万金围填海工程导致了浮游植物优势种发生演替,并连续两年出现了多环旋沟藻赤潮44。JONES 等45指出围海造地工程导致海岸自然岸线减少,潮间带生态系统与渔业资源被破坏。WANG 等46为了更全面了解围垦工程对沧州近岸海洋生态健康的影响,根据 2017 年春季检测的数据选取了海水环境、沉积物环境、生物栖息地、生物形态和生物体 5 个评价指标,采用区域生态系统健康评估方法对近岸海洋生态环境的健康指数进行相应评估,结果表明,围垦工程会对近海海水、生物栖息地造成重大影响。曾继平47从历年潍坊滨海生态旅游度假区的生态调查结果和海洋生物的资料对比出发,分析并评价了围填海工程对附近
17、海域的生物生态健康状况和生态敏感问题,同时也提出了一些在围填海背景下的生态环境保护对策。围填海工程不可避免的会对该海域造成海洋生物的损失48,国内的学者对此也提出了相关生物量的损失及其价值估算方法49。围填海的影响还表现为对生态服务功能的影响。DAILY50于 1997 年提出了生态系统服务功能的概念,另外,COSTANZA 等51、GROOT 等52、欧阳志云等53也对生态系统服务功能做了相应的延展分析,在海洋生态系统服务功能及其价值的评估研究方面进行了一些有益的探索54-57。此外,由于海洋具有连通性和流动性,因此对海洋生态系统服务功能评估难度较大,而且只要谈到生态系统服务功能,均与价值评
18、估结合在一起,单独对围填海对生态系统服务功能影响分析的文章很少。FAITH57从生态系统服务功能角度认为围填海工程会从生境功能、调节功能、生产信息方面对生态环境带来负面影响。李占玲等58在详细分析滩涂湿地服务功能的基础之上,评估了上虞市世纪丘滩涂围垦前、后服务功能的效益及其变化。目前,关于围填海工程对生态系统服务功能损害价值的相关评估研究中,大都采用直接市场法、影子工程法、替代法、成果参照法等计算方法以近似评估围填海工程所造成的价值损失59-60。3总结与研究展望围填海工程是现代人类缓和人地矛盾发展沿海地区经济,改造和利用海洋的重要方式,但同时也会对生态环境造成不容忽略的影响。本文主要从其对工
19、程区域的水动力泥沙环境、近岸海域环境及海洋生物生态的影响三大方面进行了综述。围填海工程带来的海洋生态环境影响主要涉及海洋水质、沉积物、水文、生物、海岛植物、海洋地形、海洋岸线等不同方面所产生的负效应61,通过构建评价指标体系进行了综合评价,最终得出围填海工程对周边海域的生态环境造成影响的程度。现有研究主要围绕围填海开发活动为重点,探究围填海工程建设对海洋生态环境影响规律,并对围填海工程对海洋生态环境影响进行评价,而对环境整治和修复方面研究较少。中国的相关研究学者可根据围填海工程对环境影响程度、可操作性,提出有针对性的生态环境保护措施62,编制环境整治和修复方案,健全并制定相关方面的法律法规,为
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