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2002~2011年舟山近岸海域生态环境变化

2015-10-21徐娜娜邱颖姚炎明朱明栋黄大吉

安徽农业科学 2015年3期
关键词:变化趋势生态环境

徐娜娜 邱颖 姚炎明 朱明栋 黄大吉

摘要 收集了2002~2011年舟山近岸海域生态环境监测数据,分析了舟山近岸海域生态环境基本变化及其成因。结果显示,近10年来舟山近岸海域海水水质日益恶化,海水盐度和悬浮物浓度呈现逐年上升趋势,部分海域海水化学需氧量、石油类含量超出国家海水水质标准的一类海水标准,无机氮和活性磷酸盐超标非常严重,只达到四类、劣四类海水标准,导致赤潮现象频繁发生。沉积物环境质量和海洋生物资源保持良好,沉积物各项指标基本达到一类海洋沉积物标准,海洋生物资源较为丰富。导致舟山近岸海域污染的主要原因是入海污染物的排放、海水养殖污染以及船舶溢油污染等。

关键词 舟山;近岸海域;生态环境;变化趋势

中图分类号 S181.3  文献标识码 A  文章编号 0517-6611(2015)03-292-05

Ecological Environment Changes in Zhoushan Coastal Waters from 2002 to 2011

XU Nana1, QIU Ying2, YAO Yanming2* et al

(1. School of Fishery, Zhejiang Ocean University, Zhoushan, Zhejiang 316022; 2. Department of Ocean Science and Engineering, Zhejiang University, Hangzhou, Zhejiang 310058)

Abstract This research represents an analysis of ecological environment changes and its trends based on a great deal of observation data and information of Zhoushan coastal waters from 2002 to 2011. It shows that salinity and suspended solid concentration had a slight increase, COD and oil concentration were out of the First Class of National Seawater Quality Standards for China, especially the inorganic nitrogen and relative phosphate concentration even reached the Forth Class which lead to common occurance of red tide. In addition, the marine sediment environment maintained good quality and marine biological resources were not obviously damaged. The primary causes of deterioration of coastal waters in Zhoushan are pollutants emission from coast, mariculture pollution, ship oil spill pollution and so on.

Key words Zhoushan; Coastal water; Ecological environment; Change trend

基金項目 国家海洋局海洋公益性行业科研专项(201205015);中国博士后自然科学基金项目(2012M511355);舟山市科技局计划项目(2012C33034);浙江海洋学院科研启动经费项目(21035012413)。

作者简介 徐娜娜(1983- ),女,安徽池州人,助理研究员,博士,从事海洋生态学研究。*通讯作者,副教授,博士,从事海洋工程研究。

收稿日期 20141209

近岸海域是陆地与海洋进行物质和能量交换的重要区域,与外海相比,近岸海域生态系统更显复杂和脆弱,更容易受到人类活动的影响[1]。随着沿岸开发活动与经济发展的加快,近海面临的生态问题越来越严重,富营养化[2-3]、重金属污染[4-6]、石油类污染[7-8]等环境问题在许多近海区域十分突出,这些环境问题直接破坏了近海海域生态系统的平衡,导致生态系统服务功能衰退[9-11]。沿海海洋生态环境与沿岸社会经济的协调可持续发展已经成为全球海洋经济发展的重要条件。

长江三角洲是我国社会经济高速发达、率先全面建设小康社会和率先基本实现现代化的东部沿海三大重点区域之一。舟山近岸海域位于长江口以南、杭州湾外缘的浙江省北部海域,隶属于舟山市(121°30′~123°25′E,29°32′~31°04′ N)定海区、普陀区、岱山县和嵊泗县管辖(图1),拥有岛屿1 390个,海域面积20 800 km2,约占舟山市总面积的94%。舟山拥有渔业、港口、旅游三大优势,是我国第一个以海洋经济为主题的国家战略层面新区。舟山近岸海域生态环境是舟山海洋经济发展的重要基础,进行舟山海洋生态环境的调查与监测,分析研究舟山海域海洋生态环境现状和变化趋势及其形成的主要原因,将对促进舟山海洋生态环境的保护和海洋经济发展具有重要意义和保障作用。

图1 舟山近岸海域地理分布图

1 材料与方法

笔者收集了舟山市海洋与渔业局发布的2005~2011年《舟山市海洋环境公报》、《舟山市环境状况公报》(http://www.zsoaf.gov.cn/)以及2002~2011年舟山市海洋工程的海域生态环境监测数据,主要包括海水水质环境、沉积物和生物资源的调查与监测数据。笔者所采用的数据均符合《海洋监测规范》(GB 12763-91或GB 12763-2007)等相关技术标准要求。

根据舟山市行政区域划分,笔者将舟山近岸海域分为定海区、普陀区、岱山县、嵊泗县海域。结合上述资料,应用Microsoft Office Excel 2007进行数据统计处理,分析了2002~2011年舟山近岸海域生态环境变化。

2 结果

2.1 海水环境变化趋势

2002~2011年舟山近岸海域海水水质日益恶化,海水中无机氮(DIN)、活性磷酸盐(PO3-4P)以及部分海域重金屬、化学需氧量(COD)、石油类含量超出国家海水水质标准(GB 30971997)的一类海水水质标准,其中无机氮和活性磷酸盐含量超标最为严重,基本只达到三、四类海水水质标准(图2)。

舟山近岸海域海水呈弱碱性,pH范围在7.82~8.25之间。海水盐度在16.90~32.67之间,各区域分布不均匀,岱山县海水盐度出现逐年上升的趋势。溶解氧(DO)平均值在6~11 mg/L之间浮动(图2i),化学需氧量平均值的范围为0.18~4.90 mg/L(图2j),悬浮物(SS)含量平均值在14.005~938.978 mg/L之间(图2l)。

2003~2007年舟山近岸海域海水无机氮含量平均值基本为劣四类海水水质,年际之间的变化规律不明显(图2a);活性磷酸盐含量都达到三类、四类海水水质标准,2003~2007年岱山县海域海水活性磷酸盐含量平均值呈现下降趋势,2005~2007年定海区海水活性磷酸盐平均值则逐年递增(图2b)。

根据单因子评价结果显示,舟山近岸海域四类与劣四类海水分布面积逐渐扩大,而一、二类海水分布面积逐年锐减。2005年一类海水占45%,而2010年一类海水消失,四类与劣四类海水比例由2005年的31%增加到2010年的79%(图3)。

图2 2002~2010年舟山近岸海域海水质量状况

图3 近年来舟山近岸海域海水质量分布面积

安徽农业科学                         2015年

2.2 沉积物环境变化趋势

2003~2010年舟山近岸海域沉积物总体质量保持良好,而且沉积物各项指标年际之间变化不明显。除了2003年嵊泗县Cu含量略高于一类海洋沉积物标准,近几年4个区域海洋沉积物中有机碳、硫化物、石油类、重金属(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Pb、Zn)等含量平均值均符合国家海洋沉积物质量标准(GB 18668-2002)的一类海洋沉

积物标准,各项指标平均含量详见图4。

2.3 海洋生物资源特征

舟山近岸海域浮游植物以硅藻(占总浮游植物的69%~97%)为主,优势种为中肋骨条藻(Skeletonema costatum)、琼氏圆筛藻(Coscinodicus jonesianus(Grev.)Ostenf)、星脐圆筛藻(C.asteromphalus Cleve)、虹彩圆筛藻(C.oculusiridis Ehr)、具槽直链藻(Paralia sulcata(Hhr.)Cleve)等,其次是甲藻(0~29%)。总密度为2.78×103~4.30×108个/m3,一般夏季>秋季>春季>冬季。近年来,4个区域海域出现的浮游植物物种数量均有所增加,多样性指数H′(ShannonWeaver)平均值在0.76~3.40之间,均匀度指数J(Pielou)平均值在0.33~0.87之间,浮游植物物种多样性高,且物种分布较为均匀。

图4 2002~2010年舟山近岸海域沉积物质量状况

浮游动物物种十分丰富,以桡足类(占总浮游动物物种数的20%~58%)、虾类(3%~21%)、浮游幼虫(0~36%)、水母类(0~28%)以及毛颚类(0~17%)等物种较为常见,优势物种有针刺唇角水蚤(Labidocera Euchaeta)、中华哲水蚤(Calanus sinicus)、虫肢歪水蚤(Tortanus vermiculus)、火腿许水蚤(Schmackeria poplesia Shea)、百陶箭虫(Sagitta bedoti)等。2002~2011年浮游动物分布密度为1.3~2 518.0个/m3,生物量为1.13~309.25 mg/m3,物种多样性指数H′平均值在1.42~3.46之间,均匀度指数J平均值在0.36~083之间。总体上,舟山近岸海域浮游动物物种多样性较高,分布也较为均匀。

底栖动物主要以多毛类(占底栖动物物种总数的0~80%)、甲壳类(0~67%)和软体类(0~40%)为主,其中优势物种为不倒翁虫(Sternaspis scutata(Renier))、异足索沙蚕(Lumbriners heteropoda(Marenzeller))、多腮卷吻沙蚕(Nephtys polybranchia Southern)、双腮内卷齿蚕(Aglaophamus dibranchis Grube)、长吻吻沙蚕(Glycera chirori Izuka)等。2002~2011年舟山近岸海域底栖动物分布密度在14.6~7 680.0个/m3之间,生物量在0.19~30.68 g/m3之间,各监测站点之间差异较大。

潮间带生物主要有软体类(占潮间带生物物种总数的24%~65%)、甲壳类(14%~41%)和多毛类(0~33%),优势物种为粗糙滨螺(Littorina articulate(Philippi))、短滨螺(L.brecicula(Philippi))、长足长方蟹(Metaplax longipes)、日本笠藤壶(Tetraclita japonica Pilsbry)等。各个海域的潮间带生物物种数量年际间变化不明显。2004~2008年舟山近岸海域潮间带生物分布密度在8~3 300个/m3之间,生物量在0.7~8 633.5 g/m3之间,各监测站点之间差异较大。

3 讨论

3.1 海水环境污染

舟山近岸海域海水悬浮物和海水盐度呈现逐年上升的趋势。然而,舟山近岸海域海水盐度(16.90~32.67)相对于我国其他海域的盐度偏低,如渤海湾海水盐度平均值在31~33之间[12],大亚湾海水盐度平均值约为33[13]。根据2005~2011年《舟山市海洋环境公报》数据显示,2004~2009年每年由长江、钱塘江、甬江携带的污染物入海量大约在617~928万t之间,舟山市本岛陆源污水总排放量为2 018~2 777万t,其中主要包括化学需氧量、营养盐类和石油类污染。近海径流污染物排放可能是造成海水中悬浮物和盐度上升的主要原因。

在某些监测年份,嵊泗县海域海水中化学需氧量含量(图2j)以及舟山本岛附近少数监测站点石油类含量(图2k)超出了一类海水水质标准,这可能是由于近些年舟山本岛及附近岛屿新建、扩建油库以及船舶溢油事故等而造成。然而,舟山近岸海域海水中的石油类含量比我国其他海域要低,不仅低于江苏省海域、黄海海域以及珠江口海域等海水石油类含量,而且低于浙江省内其他海域如杭州湾、三门湾、台州湾、乐清湾(表1)。随着舟山群岛新区大力推进海洋经济的发展,海洋的开发利用力度越来越大,海洋工程如围填海、码头增建以及船舶业的发展等将给舟山近岸海域生态环境带来潜在的威胁。

表1 近年来我国近岸海域海水污染状况

时间海域   无机氮∥mg/L活性磷酸盐∥mg/L石油类∥mg/L数据来源

2002~2010东海 舟山海域0.30~1.200.020~0.0500.002~0.061该研究

2004~2008宁波近岸0.36~0.800.017~0.0320.020~0.0602008年宁波市海洋环境公报

2004~2008杭州湾南岸1.26~1.90*0.043~0.0600.020~0.2302008年宁波市海洋环境公报

2004~2008甬江口1.08~1.68*0.047~0.061*0.030~0.1202008年宁波市海洋环境公报

2004~2008象山港0.52~0.90*0.023~0.0550.002~0.0512008年宁波市海洋环境公报

2004~2008三门湾0.21~0.630.015~0.0340.020~0.0752008年宁波市海洋环境公报

2005~2007台州湾0.30~1.000.035~0.5000.050~0.1502007年台州市海洋环境公报

2005~2007乐清湾0.50~0.550.029~0.0380.060~0.2402007年台州市海洋环境公报

2001~2009黄海 江苏近岸0.08~0.85  0~0.3800.010~0.3302005~2009年江苏省海洋环境公报

2004~2010青岛海域  0~0.65  0~0.0502004~2010年青岛市海洋环境公报

2005~2008大连海域0.03~0.880.013~0.0182005~2008年大连市海洋环境公报

2003~2008南海 广东海域  0~5.800.020~0.1350.020~0.2802004~2008年廣州市海洋环境公报

2005~2010渤海 天津海域0.20~2.000.003~0.0600.029~0.0532005~2010年天津市海洋环境公报

2005~2008珠江口深圳海域0.02~5.600.001~0.350  0~0.2702005~2008年深圳市海洋环境公报

注:表中数据为海域监测污染物质含量平均值范围;*为污染物质含量平均值的最小值低于国家海水质量标准规定的四类海水水质。

根据2005~2011年舟山市环境保护局和舟山市海洋渔业局对舟山海洋生态环境的监测结果,无机氮和活性磷酸盐是造成舟山近岸海域海水污染的主要环境因子。近10年来,无机氮含量基本上超出四类海水水质标准,其中2004年嵊泗县海域海水中无机氮含量平均值达到了1.187 mg/L(图2a)。与大亚湾[14]、胶州湾[15]和渤海湾[16]相似,舟山海域的无机氮主要也是以氨氮和硝态氮的形式存在。活性磷酸盐含量均超出一类海水水质标准,都为三、四类海水(图2b)。岱山县海域2003年活性磷酸盐浓度达到0.049 mg/L,超出四类海水标准。从无机氮和活性磷酸盐含量的变化趋势可知,氮磷营养盐污染在舟山近岸海域是一个长期存在的问题。然而,与我国其他海域相比,舟山近岸海域氮磷污染不算严重。根据2005~2010年我国各省市海洋环境公报(http://www.soa.gov.cn/)数据显示,浙江省无机氮与活性磷酸盐污染严重海域主要分布在杭州湾、甬江口、象山港等海域,舟山近岸海域属于中等污染海域,且舟山近岸海域氮磷污染远低于广东省海域及珠江口海域,略低于渤海海域(表1)。

导致舟山近岸海域氮磷污染的主要原因是入海污染物的排放与海水养殖活动产生的污染,其中入海污染物主要来自是长江、钱塘江和甬江入海污染物的排放及近些年舟山市几个大岛排放的污水与固体污染物。舟山市海洋与渔业厅对该市3个重点排污口(舟山市定海污水处理厂排污口、舟山海洋生物工业园排污口、浙江海力生集团有限公司排污口)及其邻近海域环境监测结果表明,海水水质主要存在无机氮、活性磷酸盐、BOD5超标现象,造成邻近海域生态环境较差。另一方面,舟山市拥有全国最大的渔场——舟山渔场,包括嵊泗海水养殖区、嵊山海水养殖区、岱山海水养殖区以及普陀海水养殖区。在海水养殖过程中,养殖生物自身分泌、排泄和饵料过剩等现象造成大量的氮、磷等营养物质被排放到海水中,造成近海生态环境的污染[17]。2006年舟山市海洋环境公报显示,在岱山县、嵊泗县海水养殖区的生态环境监测结果也证实了海水养殖污染是导致海水无机氮、活性磷酸盐含量超标的主要原因。

海水中氮磷等物质过剩将会造成海域富营养化污染。近年来,舟山近岸海域赤潮频频发生,这可能是由于海水中氮磷等物质过剩所导致的。2005~2011年在舟山近岸海域监测到的赤潮发生次数累计82次,其中2008年全年共发生了21次赤潮,2005与2008年赤潮发生海域面积均近1万km2(图5)。因此,对舟山近岸海域氮磷污染物排放的监督与控制工作十分必要。

3.2 海洋生物资源

2002~2011 年舟山近岸海域浮游植物密度具有较强的季节性变化,一般是夏季>秋季>春季>冬季。夏季一般为海水养殖的活跃期,期间氮磷等营养物质过剩的海水环境可促使浮游植物快速生长,因此夏季浮游植物密度相对较大,并且优势物种以常见赤潮物种中肋骨条藻为主。2006~2010 年浮游植物物种数量总体上呈现增长趋势,可能与近年来海水氮磷浓度比值的变化有关[18]。魏娜等对舟山渔场及其邻近海域浮游植物的生态调查发现,舟山近岸海域海洋生物物种多样性比较高,在各海域分布比较均匀[19],这与该研究分析结果一致。

浮游动物物种较为丰富,物种多样性指数H′平均值在1.42~3.46之間。与渤海相比,舟山近岸海域浮游动物物种数量在春季、秋季均大于渤海地区[20-21]。近年来,浮游动物物种数量在定海区和普陀区海域均有所增加,而在岱山县略有减少,这可能与养殖活动和气候变化有关系。一些研究表明,浮游动物群落对盐度变化有很强的敏感性[16],岱山县海域海水盐度逐年上升可能造成浮游动物有所减少。

总体而言,舟山近岸海域海洋生物资源没有受到明显破坏,生物多样性仍然较高,且物种分布均匀。然而,舟山近岸海域海洋生物群落与海水水质具有很强的相关性[22-23],近海生态资源的保护不容忽视。随着舟山近岸海水水质的日益恶化以及赤潮现象的频繁发生,海洋生物多样性面临着很大的潜在威胁。

4 结语

2002~2011年舟山近岸海域海水水质较差,主要为无机氮和活性磷酸盐含量严重超标,且四类与劣四类海水分布面积逐年增大,但沉积物质量与海洋生物资源仍保持良好。舟山近岸海域是很多鱼类、贝类、虾类等养殖和产卵的重要场所,与其他近海生态系统一样,很容易受到人类活动和近岸陆域污染的影响。随着舟山群岛新区的经济发展和人口增长,近岸海域生态环境将面临着更大的威胁。因此,鉴于舟

山近岸海域生态环境质量现状与变化趋势,建议加强对陆源入海排污和海洋工程的监管,积极探索生态的海水养殖模式,实施更为全面、系统的海域生态环境监测。

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