魏海峰　陈怡锦　夏　宁　孙　悦　田山川

（大连海洋大学近岸海洋环境科学与技术重点实验室，大连海洋大学农业部北方海水增养殖重点实验室，辽宁 大连116023）

滩涂一般指沿海滩涂，海洋行政管理部门认为滩涂是平均高潮线以下低潮线以上的海域。滩涂是由陆地生态系统向海洋生态系统的过度地带，是十分脆弱的生态敏感区，也是重要的环境资源，具有重要的生态功能（陈洪全,2016）。我国滩涂面积217.04万hm2，分布于南到广西，北到辽宁的广大沿海地区。随着我国经济的高速发展，各地沿海地区填海造地、兴建港口、石化产业等对滩涂造成了严重的生态破坏和环境污染，使得很多滩涂丧失了原有的生态功能。通过生态技术或者工程技术的方法对退化或污染的滩涂进行修复或重建，恢复原有的生态结构和功能对于滩涂保护具有十分重要的意义。

1　滩涂生态退化现状和存在的问题

1.1　填海造地侵占大量滩涂

随着我国沿海地区经济的快速发展，沿海用地矛盾日益突出，填海造地用于码头、电厂、临港工业区等海洋工程侵占了大量的滩涂面积，2000-2010年环渤海地区围填海面积1 573 km2。与20世纪50年代相比，红树林面积消失了60%，珊瑚礁面积减少了80%，海草床绝大部分消失。目前我国沿海滩涂面积约为5.8万km2，比10年前减少了约1.36万km2，约占1/4。在滩涂上修建公路、桥梁和大坝会引起附近滩涂的水文动力发生变化，水交换不充分，污染物得不到稀释，进一步导致滩涂功能退化、生物多样性降低。例如大连庄河某地滩涂中修建了一座不通水的公路桥通往海上小岛，改变了水文动力学，加速了原有滩涂的退化进程。此外，在滩涂建造海参养殖池塘，向滩涂排放大量水产养殖废水也是导致滩涂退化的原因之一。

1.2　沿海滩涂污染严重

2016年国家海洋环境质量公报中指出，辽东湾、渤海湾、莱州湾、江苏沿岸、长江口、杭州湾、浙江沿岸、珠江口为严重污染海区，主要污染物是氮磷和石油类。可监测的76%以上的滩涂处于亚健康和不健康的状态，入海排污口邻近海域的环境质量状况总体较差，91%以上的排污口无法满足所在海域海洋功能区的环境保护要求。排海污水主要有工业废水、生活污水、农业污水3大类。随着滨海地区经济和工业化的迅速发展，填海造地、大规模工业建设及滩涂水产养殖的快速发展带来的工业污染、农业污染、生活污染、养殖废水、港口船舶污染等典型污染，造成近海环境污染日趋严重（袁建军,2001）。近海海水中的重金属汞、铅和硫化物等物质可能来源于内陆的石油化工、交通运输以及燃煤发电等行业（韦朝海,2012）。海洋的主要污染物质，如耗氧有机物质、重金属、无机氮、磷酸盐等营养盐类等，大多在工业、农业生产中形成，有的未经处理或者部分处理后通过河流、大气或人为倾倒等方式进入海洋，导致了沿海滩涂污染的进一步加剧（王淼等,2006）。Sylaios（2012）采用海洋动力学模型对由于筑坝造成的滩涂底质的损失进行了估算，并提出了减少沉积物损失的建议。

在大规模高密度滩涂贝类养殖生态系统中，贝类排出的代谢废物，如氨氮和磷酸盐显著提高了养殖区的营养盐浓度，加大了水体的富营养化程度。袁秀堂（2011）研究发现生物活动过程中产生的粪便及假粪等生物沉积导致滩涂淤积速度明显加快，底质中有机物的含量急剧增加，耗氧有机物的增加使底质呈厌氧状态，病原微生物大量繁殖，进而增加了贝类死亡的风险。宗虎民等（2017）指出海水养殖污染贡献率虽然总体上仍小于陆源排污，但其氮、磷产出量已占有较大比例。在我国海水养殖规模及产量持续维持在较高水平的情况下，海水养殖已成为近岸海域重要的污染源之一。沿海滩涂底质是氮、磷的主要蓄积库，其对上覆水环境具有净化功能，但滩涂中耗氧有机物、氮和磷遇到大的风浪条件下，通过风力扰动、生物扰动作用将氮、磷等内源性营养物质重新释放到水体中，造成水体富营养化，针对TN、TP、TOC也应进行相应的去除及修复。

1.3　部分沿海地区滩涂植物生物入侵严重

目前我国出现滩涂生物入侵的区域主要包括广西北海、浙江乐清湾、福建宁德三沙湾（周在明等,2017）、江苏盐城、山东东营等多个沿海滩涂。入侵的物种主要包括互花米草Spartina alterniflora（侯栋梁，2015）、大米草Spartina anglica等。这些外来植物侵占了原有滩涂贝类、底栖动物的生存空间，使原来的滩涂丧失了原有的生态功能。

2　滩涂生态修复策略与方法

沿海滩涂退化，导致生物多样性锐减，滩涂贝类养殖产量的降低，滩涂养殖区域的面积减少（夏培艳等,2011）。为了减少滩涂养殖资源的破坏和避免生态的进一步恶化，利用人工措施对已受到破坏和退化的滩涂进行生态恢复是改善滩涂养殖现状的重要途径之一。在广泛开展污染滩涂调查的基础上，搞清楚滩涂中主要污染物的种类和数量，有针对性地采用物理方法、化学方法和生物学相结合的方法，提出滩涂生态修复的解决方案（薛超波,2004）。滩涂生态修复主要有以下3种方法。

2.1　物理修复

物理修复是最简单易行的滩涂环境修复方法，通过利用机械翻耕的方法改善滩涂底质的通气性，创造耗氧有机物被氧化的环境，达到降低污染物含量的目的。通过机械翻耕可以使底质深处的耗氧有机物与氧气的接触机会，促进污染物分解，可使底质的化学需氧量(COD)减少。同时，翻耕可增加底质的透气性和透水性，增强其综合生产能力，但翻耕会造成底质中大量的营养盐类发育，促进物质的溶出，造成赤潮的发生。常见的物理修复方法还有压沙（马绍赛,2005），即取清洁无污染的沙子在污染区域覆盖，可以有效解决有毒污染物，如硫化物、氨氮对贝类的毒性作用，但这种方法不能从根本上解决底质中耗氧有机物含量高的问题，同时修复成本较高，因此在实践修复过程中不建议采用这种修复方法。滩涂物理修复过程中的难点在于滩涂每天都会潮涨潮落，自然条件具有不可控性，因此翻耕后对底质修复效果还有待进一步评估。当前国内外关于滩涂现场的生态修复研究较少，具体的机械翻耕修复方式、方法、评估的参数等还有待进一步的研究。Huang（2014）在台湾北门海滩采用竹片固化退化滩涂的方法，实现了当地沙化滩涂的生态修复。Liu（2016）提出退养还滩，即将滩涂上建造的养殖池塘恢复为原有的滩涂形态也是生态修复的一种重要方法，这种修复方法在我国盘锦滩涂湿地已开始大面积推进。

2.2　化学修复

在底质中加入化学底质改良剂，使底质中的有害物质和化学试剂反应，使其毒性降低甚至完全消失。受污染的滩涂通常由于底质中耗氧有机物大量积累，导致底质缺氧，氨氮、硫化氢浓度升高，进而威胁贝类的生存（马绍赛,1997），因此可以采用投加化学改良剂，氧化耗氧有机物、降低底质中有毒的氨氮及硫化氢的含量。滩涂改良剂的主要成分包括过硫酸氢钾、生石灰、过氧化钙以及螯合剂等，通过底质改良剂的强氧化性实现底质耗氧有机物、氨氮及硫化氢的氧化作用。底质改良剂的方法通常使用在池塘养殖过程中，为养殖生物提供良好的生活环境，但在滩涂的底质修复中还未见报道。

2.3　生物修复

2.3.1动物修复 滩涂底质生态修复所用的修复生物一般为多毛类，如沙蚕等。沙蚕、单环刺螠等生物适宜生活在北方滩涂区域，通过双齿沙蚕Perinereis aibuhitensis、单环刺螠Urechis unicinctus等生物的摄食、活动改善底质的通气状况，降低底质中耗氧有机物的量。陈惠彬（2005）在大沽河口滩涂开展了生态修复研究，使用了毛蚶Scapharca subcrenata、青蛤Cyclina sinensis、沙蚕和杂色蛤Ruditapes variegata作为修复生物，结果表明：沙蚕修复区域有机物、总氮总磷和汞等污染物出现了显著下降，沙蚕活动降低了底质的异质性。牛俊祥（2014）等研究表明，投放双齿围沙蚕对底质修复效果明显，0.28 kg/m2密度组对TN、TP的去除效果及0.14 kg/m2、0.21kg/m2密度组对TN、TP及TOC的去除效果较对照组均达到了显著水平（P＜0.05），其中0.21 kg/m2密度组对TN、TP及TOC的修复效果最佳。根据滩涂贝类养殖区底质环境修复实验研究(牛俊祥,2014)，发现物理方法和生物方法是滩涂修复的有效方法，在实际应用中成效显著。2015年葫芦岛兴城市对污染的滩涂开展了生态修复，投入了沙蚕1.275万kg，累积修复滩涂面积110 hm2，取得了显著的生态修复效果。

2.3.2微生物修复 微生物修复技术在土壤污染治理中的应用较为普遍，其原理是通过微生物的活动将难降解的有机物，如石油类、农药类等持久性有机物，通过接种特异性的微生物种群，辅以相应的管理措施，实现对受到石油污染土壤的修复。吕栋（2013）从海洋中筛选了三株以石油烃作为唯一碳源类的高效降解菌，在石油污染区域进行了应用，取得了较好的修复效果。王腾（2015）在实验室模拟了滩涂溢油污染，研究了三株石油降解菌对石油污染物的去除效果，利用微生物法可有效降解沉积物中的油类污染物，同时对环境影响较小。马艳玲等（2004）在对脱硫细菌的筛选及其对硫化氢降解性能的研究发现，一株脱硫活性较高的菌株——无机化能自养型的脱氮硫杆菌Thiobacillus denitrificans，其脱硫产物主要是硫酸根离子。硫氧化细菌菌株DS-7能够高效快速去除废水中的硫化物,该菌4 h的硫化物去除率达到95%以上,相应的硫转化率最高达45.08%（赵鹏,2016）。

2.3.3植物修复 大型藻类能够快速、大量吸收水体中的营养盐，降低富营养化海水中的溶解态氮和磷的含量。利用大型海藻、海草对浅海富营养化严重的海区进行修复，成为一种十分流行的生态修复方法（林贞贤,2006）。在富营养化严重的海区人工栽培大型海藻易形成规模，且易于收获，海藻生长迅速，能从环境中吸收大量的氮、磷，同时能够实现海洋的固碳作用。江志兵（2006）指出利用大型海藻具有经济性、再利用性、无二次污染和快速性的优点。虽然大型藻类生态修复效果显著，但对于北方污染的滩涂来说，由于滩涂具有潮涨潮落、定期干露等特点，使得传统用于浅海的海藻生物修复技术没有用武之地，因此滩涂区域如何开展植物修复成为未来滩涂修复的研究重点之一。

生物入侵滩涂主要采用盐碱地特有的植物进行生态修复。成海等（2017）利用盐城当地盐地碱蓬Suaeda salsa作为修复的植物物种，对互花米草入侵的滩涂成功进行了修复。陈志明（2016）在浙江乐清湾通过种植红树林，有效实现了滩涂湿地生态系统的恢复和可持续发展。

3　研究展望

滩涂是不可替代的自然环境，保护滩涂与保护海洋环境同样重要。目前滩涂生态修复的研究还远不能满足工作的需要，由于管理部门缺乏相应的标准，不能对滩涂生态修复的效果作出科学、准确的评估，因此需要在以下3个方面开展滩涂生态修复研究。

3.1　滩涂退化机制问题的研究

近30年来，我国滩涂受到多方面因素的影响，出现了严重的生态退化问题，南北方滩涂退化呈现出不一样的退化方式，不同类型的滩涂退化机制、滩涂的生态演化过程及滩涂的生源要素地球化学循环过程是未来滩涂研究的方向之一。

3.2　滩涂生态修复方法的优化

尽管国内一些研究机构开展了一些滩涂的生态修复研究，但目前修复方法尚不成熟，不能够满足当前社会、企业和政府对滩涂修复技术的需求，开发多种见效快、成本低，适合不同滩涂退化类型的生态修复技术是未来滩涂修复的重要研究方向。

3.3　滩涂生态修复效果标准的制定

目前，我国贝类养殖退化滩涂的修复还处于初级阶段，仅在山东威海及上海几个地区开展了滩涂现场生态修复研究。随着我国对滨海湿地环境保护工作的重视，越来越多的地方政府在严重退化的滨海湿地开展了生态修复研究及大面积推广示范，但缺乏滩涂生态修复效果的技术标准，亟待开展滩涂污染发生机理、滩涂贝类养殖环境容量、滩涂贝类养殖清洁生产技术研究和研发，制定滩涂生态修复技术和生态修复效果标准，以满足社会、企业和政府对滩涂生态修复的要求。