薛苹苹，李 明

（1.上饶师范学院生命科学学院，江西上饶334001；2.交通运输部天津水运工程科学研究院，天津300456）

天津滨海地区发展面临的主要生态环境问题及对策建议

薛苹苹1，李 明2

（1.上饶师范学院生命科学学院，江西上饶334001；2.交通运输部天津水运工程科学研究院，天津300456）

作为天津市下辖的国家级新区、副省级区，同时也是国家综合配套改革试验区，天津滨海新区已成为中国经济发展的第三个增长极。概述了天津滨海新区湿地生态系统和大气环境近年来发生的变化、环境检测预警体系模型的应用，以及在城市建设过程中的生态环境问题，并在深入分析其成因的基础上提出了改善当地湿地生态环境和大气环境的对策及建议。

湿地生态系统；大气环境；模型预测；可持续发展

作为世界上生产力最高的生态系统之一，湿地生态系统是介于陆地生态系统与水生生态系统之间的过渡性区域［1］。受到全球气候变化的影响，仅上个世纪，全世界约有一半的湿地生态系统已经消失［2］。湿地生态系统不仅具有对气候变化的高度敏感性，对环境条件变化具有很好的反馈作用，更重要的是，湿地生态系统对环境污染物具有一定的净化能力，但是，这种能力是由其环境容量所决定的。当污染物的浓度超过了湿地净化的承载力时，将会导致湿地生态系统平衡的丧失，使得湿地生态系统的结构和功能受损，湿地面积将会大大减少［3］。

大气环境在地球生物圈中具有关键的作用和地位，它不仅提供生物新陈代谢所需的氧气，也是生物碳和氮等大量元素的主要来源，同时，也是人类生产和活动的重要场所［4］。随着科技的发展，以及城市化速度的加快，越来越多的有害物质进入大气中并长时间停留导致大气污染，进而对人类生活环境、生产活动和身体健康等都产生巨大危害。这些有害物质主要由排放到空气中的尘粒、烟粒或盐粒等气溶胶以及各种工业废气、汽车尾气等组成［5］。近年来，我国东部地区出现大面积大气污染，排放到空气中的颗粒与水汽结合形成雾霾。雾霾不仅会导致空气质量下降，使空气的能见度降低，还会造成人类的呼吸系统发生病变甚至癌变，使得过敏等疾病的发病率均有所增加。当雾霾严重时，屡见高速公路封闭，航班延误甚至取消，给人们的身体健康和正常的生活出行造成了严重影响。

天津市滨海新区位于天津东部沿海，由于其地处环渤海经济圈的中心地带，因此被誉为“中国经济的第三增长极”。自2005年以来，天津市滨海新区正式被纳入国家发展战略，同时被写入“十一五”规划，成为了国家重点支持开发的开放型国家级新区。但目前该区域的环境容量已成为其开发和开放的最大限制性因素。随着该区域重工业的快速发展，该区域内的自然生态系统越来越受到人类的破坏性干扰，一方面由于新区重工业排放大量的废水及废气，导致湿地退化和雾霾天气日益加剧；另一方面生态城市建设对环境质量的要求更加严格，导致目前大气污染及湿地生态系统修复的环境问题日益突出，长此以往，滨海新区的生态系统将面临更加严重的危机，因此，对该地区的生态系统保护和修复是当地可持续经济发展的重中之重。天津滨海新区的北大港湿地占地面积3.4万公顷，是天津市最大的湿地自然保护区，它同时还是亚洲东部候鸟南北迁徙的重要一站。该湿地生态系统的功能对于滨海新区的生态环境和大气污染净化都具有举足轻重的作用。本文就天津新区所面临的环境问题，对近年来国内外报道进行了综述，以期对新区规划及其方案的制定与实施提供理论借鉴。

1 湿地生态系统动态预测与修复

1.1 湿地系统变化与健康状况

天津湿地总面积约2020.55km2，可分为人工湿地与天然湿地两大类，其中具有较高生态价值的各类天然湿地面积仅占总面积的3.56%，主要为草本沼泽、河流和海岸带滩涂河口湿地［6］。由近10年来的遥感影像资料可知，天津仅存的湿地、滩涂等高生态价值的土地正向建筑用地、未利用地等开发建设地大幅度转化［7］，即，天津湿地正在逐步退化，面积逐渐缩小［8］。近30年中，随着滨海新区的发展和土地利用强度的增大，其湿地总面积并没有显著减少，但自1979年以来，湿地生态系统的破碎程度却呈持续上升的趋势［9］。20世纪80年代至21世纪初期，滨海新区的湿地类型发生了较大的转换，主要表现为自然湿地向人工湿地的转变，以及沼泽湿地的大量消失。尤其是2008年至2009年间，由于城市建设的原因，自然海岸线附近被大量围填占用的滨海滩涂湿地达90%以上［10］。目前，天津滨海湿地尚处于较健康水平，不过，也存在一些生态环境和管理方面的问题。例如，水质较差、水源补给率低等，这些都会影响到湿地生态系统的健康发展［11］。沿海地区的海域环境则存在中度干扰，例如，沿海工程建设严重污染近海区域的海洋生态环境［12］。

1.2 湿地系统的预测

天津滨海新区沿海湿地具有较高的生物多样性，可提供各种生态功能。Zhang等利用城市生态系统的风险评估模型（PSR）研究了2005－2009年天津新区的生态风险，结果表明在该时间段内，这一地区的城市生态风险压力持续上升［13］；Ma和Zhan等于2012年分别采用马尔科夫链模型对天津新区的湿地生态系统进行了模拟预测，认为未来自然湿地将会大幅衰减［14，15］，而造成湿地变化的主要原因是人类活动的污染及工程建造等因素［16］，可见生态保护在滨海新区的经济发展中需引起足够重视，否则将会引起自然湿地的减少，甚至丧失。

1.3 湿地系统的治理

由于滨海新区紧靠渤海湾，海拔低，地下水位高，进行单纯的湿地恢复将面临诸多困难。滨海新区绿化采用人工换土的方式，引入大量外来植物，导致乡土植物被破坏，且湿地水质污染严重，致使大量水生植物和动物迅速减少。孟伟庆等认为可选择优先湿地恢复区，采用林草地＋湿地恢复的模式，保护乡土植物，提高生物多样性［17］。但由于新区气候干燥，蒸发量约为降雨量的3倍，水资源短缺，其湿地修复必然消耗大量水源。张晓春等则建议将天津滨海湿地的生态修复需水分为最低、最适和最高三种生态需水量，分别为177.68×106－276.85×106、539.23×106－807.81×106、1206.55×106－1409.02×106m3［18］。马春等于2012年在分析湿地生态恢复内涵的基础上，提出了天津滨海新区包括蓄水型湿地和溪流型湿地两大类型的14种湿地生态恢复模式［19］，并于2013年采用AHP分析法研究了交通建设对生态环境的影响，提出了生态恢复适宜性分析的程序和建立生态修复适宜性的评价标准体系，构建了新型的水环境监测体系，该体系将常规项目和微量污染项目相结合，在自动监测的基础上，主要以手工采样和实验室分析为主要手段［20］。在天津滨海新区内，对居民饮用水集中的地区对主要水文和水质进行实时监控，尽量做到全面掌握居民饮用水的水质变化情况，以保障引用水源的安全；对地表水环境的变化，则建议布设地下水环境的人工监测监控网络；同时，对水环境数据统计和分析方面的软件的开发也有助于更好地增强对环境污染事故的预警功能［21］。

2 大气环境

2.1 天津新区大气环境

自2001至2010年，天津市空气污染天数为768天，占总天数的21.34%，污染物SO2与轻微或轻度污染有较高的相关性，而可吸入性颗粒为中、重度污染的首要污染物。由于冬季供暖燃烧石化燃料所产生大量可吸入性颗粒，导致天津冬季空气污染严重［22］。而新区CO和PM10相对国家二级标准超标率为2%和38%，PM2.5相对WHO标准（75μg／m3）超标率为31%，滨海新区大气污染受局地排放和外源输送共同的影响［23］。局地排放主要来自工业排放废气为主，制药源和自行车喷漆车间的排气中甲苯比例分别为79.1%和94%；石化企业源中总二甲苯比例超过60%；橡胶企业脱硫工序，排放以硫化物为主；树脂合成工业，主要原料苯乙烯在排气中检出比例高达51.8%；炼油源排气成分复杂，以卤代烃和硫化物为主。同时各类工业源均存在一定的恶臭污染，橡胶、炼油源的硫化物污染，树脂合成工业源的苯乙烯污染，石油化工源的混合污染，都应当引起足够的重视［24］。西南方向气流易造成污染物积累，其次是东北方向，而东和东南气流最有利于污染物扩散；各污染物具体表现为NOx主要受局地源控制；SO2主要受外来输送的影响；CO和PM2.5同时受本地源和外来源的共同影响；PM10秋季表现为本地源污染，而冬季为本地源和外来源的共同影响［25］。

2.2 矿物质颗粒排放的模拟及污染风险评估

数学模型可以模拟颗粒物排放的有效途径，鉴于目前幂函数模型预测不准确，会出现弱风高估、强风低估的现象，Zhan等于2012年发现了煤颗粒湿度对其临界摩擦速度的影响与煤颗粒的粘合作用以及其亲水性有关，并建立新型模型，这种新模型可以应用于其他受风颗粒上面［26］。矿物质颗粒的启动风速不仅与粒径有关，也与水分有关，可利用经典模型及水分影响理论分析获得颗粒启动风速的新模型［27，28］。Zhang X C以及Zhan S等于2011及2013年通过风洞试验对颗粒物排放因子对矿产的加载过程进行评价，是一种新方法开发与测试［29－31］。污染场地健康风险评价是污染场地污染治理的依据［32］，在污染治理中具有重要作用，可利用暴露评估、LEC法以及Delphi法建立快速、有效的对区域环境风险辨识评价的方法［33］。

2.3 大气污染治理

按照“十二五”规划的新要求，郭胜华等认为需在滨海新区的各功能区域对原有的监测站进行完善，同时建立大气自动监测站，于整个新区内构建一个大气环境自动监测网络［34］；建立雾霾研究实验室，开展雾霾的形成机理，精确定位污染源头［35］，对一些环境污染较重的问题，例如温室气体、灰霾、PM2.5、PM10等，应加大对这些特征污染物的监测力度，以做到及时和有效的预警，使实际环境质量的数据显示与评价体系以及广大群众的实际感受相一致［34］。

3 对策建议

对于天津滨海新区而言，只有实施可持续发展战略，才能改善市民的生存环境，有效促进新区经济发展。但长期以来，人类为追求经济的快速发展，对自然生态环境的干扰日益加剧，由于对自然资源不合理的利用，导致湿地退化、大气污染等环境恶化，自然生态系统处于非可持续发展状态［36］，对人类的生存和发展构成了极大的威胁，从而使滨海新区的经济发展受到了很大影响。尽管新区的生态环境治理正向着积极的方向发展，但由于自然环境、经济发展状况、科技水平等因素共同影响新区的长期发展，针对新区特定的情况，结合前人研究的结果，笔者提出如下建议：

3.1 优化土地利用结构，减少湿地系统破碎化、单一化

天津滨海新区作为以湿地为主的区域，其经济发展应与土地利用结构相结合，在追求经济效益的同时也要考虑到环境的生态承载力。土地利用类型的不同会产生不同的生态系统功能和生产模式。通过将环境生态承载力、经济效益、土地利用空间格局等作为指标进行土地利用的优化配置；建立湿地系统生态监测站网络［20，37，38］，对湿地类型、数量以及空间结构等进行长期监测和预测，尽量做到实时监控，防止其继续恶化，尤其要减少天然湿地的破碎化以及人工湿地的单一化。

3.2 加强废水废气源头的控制，减少其排放量

由于天津滨海新区废水废气污染主要来自于煤炭燃烧以及工业废水废气［39］等，因此煤炭燃烧设备的管理以及工业结构的调整应引起重视。政府部门需制定强制性措施，加强监督对锅炉的改造，采用清洁能源代替燃煤作为主要能源［40］，同时，须加强对燃煤质量的管理，依据污染潜势、燃烧性能和自吸附能力，将煤炭分类［41］，减少劣质煤污染物的排放；工业产业结构调整则主要是将高能耗、高污染、资源型企业向低能耗、低污染甚至于无污染型企业转变，降低生产规模，加大对污染物的防治力度［42］，合理调整能源结构［43，44］，以减少废气废水的排放。另外，在滨海新区设定局部范围，建立海洋特别保护区，为有效利用海洋资源，保护海洋环境，实现可持续发展提供基础保障［45］。

3.3 提高湿地系统的修复能力

清理湿地水体下的淤泥可清除部分水体内源污染物，使水体因底质污染物释放而导致的“湖泛”的发生率降低。常用的生物修复方式包括对已经污染的湿地水体采用微生物修复、水生植物修复等方式，具体的可选用能吸收、富集甚至分解污染物的动植物和微生物来净化水资源，以逐渐改善水体污染状况；筛选适应性强的乡土植物，对不同污染湿地进行种植实验，提高湿地的植物多样性，增强其系统修复能力。

3.4 加强监管力度，强化责任追究

当前，如要解决严峻的生态环境问题，需要全面推行法律制度，对重点排污单位要严格督查，不能存在姑息现象。加大处罚力度，发现一起查处一起，提高违法成本。由于生态环境治理是一项综合的、系统的工程，它需要各个部门以及不同学科之间互相配合，并建立详细的分工，每个分工都要有明确的责任制度、考评制度以及责任追究制度。只有通过新的政策规划方案来支援滨海新区紧凑、高密度的发展，才可能使环境、社会和经济可持续发展［15］，才可使经济发展与生态保护保持平衡。

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Main Ecological Environmental Problems and the Countermeasures and Suggestions during the Development of the new Developed Area of Binhai in Tianjin

XUE Ping－ping1，Ll Ming2

（1.School of Life Science，Shangrao Normal University，Shangrao Jiangxi 334001，China；2.Tianjin Research Institute of Water Transport Engineering，Tianjin 300456，China）

The new developed area of Binhai in Tianjin is a deputy provincial district under the jurisdiction of Tianjin，national new district and national comprehensive reform pilot area.The present article summarized the changes of this area in wetland ecosystems and the atmosphere environment in recent years，application of environmental monitoring and early warning system models and the ecological problems in the process of urban construction.Based on the analysis of the causes of the environmental problems，the countermeasures and suggestions to improve the ecological environment and the atmospheric environment were put forwarded.

wetland ecosystem；atmospheric environment；model prediction；sustainable development

X171

A

1004－2237（2016）03－0090－05

10.3969／j.issn.1004－2237.2016.03.018

2015－09－11

薛苹苹（1980－），女，山东德州人，讲师，博士，主要从事恢复生态学研究。E－mail：xuepingpingsky＠163.com