海岸帶環(huán)境效應(yīng)評(píng)價(jià)

海岸帶環(huán)境效應(yīng)評(píng)價(jià)

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人口的迅速增長，城市化進(jìn)程的加快，濱水區(qū)面臨著越來越大的壓力。資源減少、環(huán)境退化和污染等問題繼續(xù)威脅著沿海地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)。環(huán)境效應(yīng)評(píng)價(jià)從開發(fā)活動(dòng)的受體環(huán)境著手,對(duì)海岸帶人類開發(fā)活動(dòng)的累積效果進(jìn)行分析,可發(fā)現(xiàn)人類活動(dòng)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的效應(yīng)及其變化趨勢,發(fā)現(xiàn)單項(xiàng)活動(dòng)的環(huán)境影響評(píng)價(jià)所不能發(fā)現(xiàn)的環(huán)境問題,為海岸帶區(qū)域綜合規(guī)劃管理、產(chǎn)業(yè)布局和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略實(shí)施提供科學(xué)依據(jù)。Sarah和Ronald(2008)在NewBrunswick西南部Fundy海灣的23處海水養(yǎng)殖場運(yùn)用累積環(huán)境效應(yīng)的方法建立起區(qū)域評(píng)價(jià)框架;Sherif等(2005)對(duì)埃及紅海海岸帶地區(qū)進(jìn)行建設(shè)活動(dòng)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià);Ricchetti等(2004)對(duì)近20年來人類活動(dòng)對(duì)意大利南部Salento半島海岸帶的物理環(huán)境影響進(jìn)行了評(píng)價(jià);薛雄志和楊喜愛(2004)對(duì)廈門西海灣納潮量進(jìn)行累積效應(yīng)評(píng)價(jià)并估算規(guī)劃海岸工程引起海水中主要污染物累積程度。但是目前海岸帶開發(fā)的環(huán)境效應(yīng)評(píng)價(jià)少有全面的、綜合的、系統(tǒng)的評(píng)價(jià)技術(shù)框架體系,大部分研究僅關(guān)注于單項(xiàng)活動(dòng)可能產(chǎn)生的環(huán)境影響或累積效應(yīng)。廈門灣的人類開發(fā)活動(dòng)形式多樣,包括港口航運(yùn)、捕撈和養(yǎng)殖業(yè)、旅游和休閑娛樂、礦產(chǎn)資源開發(fā)、海岸工程和廢物處理等類型。20世紀(jì)50年代以來,廈門灣人類開發(fā)活動(dòng)以海岸建設(shè)最為顯著,廈門港貨物吞吐量增長迅速,九龍江氮磷輸入不容忽視。本文在資料收集和文獻(xiàn)總結(jié)的基礎(chǔ)上,建立適用于廈門灣的環(huán)境效應(yīng)評(píng)價(jià)的方法和指標(biāo)體系,分析環(huán)境效應(yīng)與人類開發(fā)活動(dòng)的關(guān)系。有關(guān)生態(tài)效應(yīng)的評(píng)價(jià)另篇闡述。1學(xué)習(xí)方法1.1金門島歷史線本研究范圍為廈門所轄所有海域(海域的整體部分),即廈門市小嶝島至大金門島連線,大金門島、小金門島、大擔(dān)島以及龍海市的鎮(zhèn)海角連線以西及九龍江河口紫泥鎮(zhèn)以東海域,包括廈門西海域(俗稱西港)、九龍江河口灣、廈門南部海域、廈門東部海域、同安灣和大嶝海域六個(gè)主要海域(圖1)。1.2環(huán)境中化學(xué)影響評(píng)價(jià)方法和評(píng)價(jià)指標(biāo)環(huán)境化學(xué)效應(yīng)的現(xiàn)狀評(píng)價(jià)主要采用單因子指數(shù)評(píng)價(jià)法,環(huán)境化學(xué)效應(yīng)的回顧性評(píng)價(jià)主要采用環(huán)境質(zhì)量變化趨勢分析法。1.2.1環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測根據(jù)各功能區(qū)海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)水體的污染水平。評(píng)價(jià)因子包括:COD、BOD5、無機(jī)氮、活性磷酸鹽、重金屬(Cu、Pb、Zn、Cd、As、Hg)、pH、DO、石油類。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為《中華人民共和國海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB3097-1997)。廈門西港、河口灣、南部海域、東部海域和同安灣水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)來自廈門市環(huán)境監(jiān)測站常規(guī)監(jiān)測(1)和福建省海洋與漁業(yè)廳《2007年福建省主要海灣環(huán)境質(zhì)量監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)上報(bào)表》(2);大嶝海域水質(zhì)數(shù)據(jù)來自2005年《福建908專項(xiàng)廈門灣環(huán)境容量調(diào)查大面站常規(guī)項(xiàng)目數(shù)據(jù)匯總》(3)。1.2.2海洋沉積物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)分析潮間帶和潮下帶底泥表層污染物的含量,評(píng)價(jià)底泥的污染現(xiàn)狀,分析重金屬和有機(jī)污染物的水平。評(píng)價(jià)因子包括:硫化物、有機(jī)質(zhì)、石油類、重金屬(Hg、Cd、Pb、As、Cu、Zn)。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為《中華人民共和國海洋沉積物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB18668—2002)。數(shù)據(jù)來自1982年《廈門海域環(huán)境污染狀況調(diào)查》(4)、《廈門市海島資源綜合調(diào)查》(5)中1990年的數(shù)據(jù)、國家海洋局第三海洋研究所1999年(6)采集的數(shù)據(jù)、2001年《廈門灣港口總體布局規(guī)劃戰(zhàn)略環(huán)境影響報(bào)告書》(7)和2005年《福建省908專項(xiàng)廈門灣海灣容量化學(xué)部分調(diào)查報(bào)告》(8)。1.2.3生物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)分析研究區(qū)養(yǎng)殖生物體內(nèi)的有害物質(zhì)含量,評(píng)價(jià)生物體受污染程度。評(píng)價(jià)因子包括:重金屬(Hg、Cd、Pb、Zn、Cu和As)、六六六和滴滴涕。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為《中華人民共和國海洋生物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB18421-2001)。數(shù)據(jù)來自1982年《廈門市環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀綜合調(diào)查研究報(bào)告》(9)以及2005年《福建省908專項(xiàng)廈門灣海灣容量化學(xué)部分調(diào)查報(bào)告》(8)。1.3回顧性效應(yīng)評(píng)價(jià)使用數(shù)值模擬法對(duì)流態(tài)、納潮量、高潮位、流速、半交換周期、泥沙場和沖淤強(qiáng)度進(jìn)行回顧性效應(yīng)評(píng)價(jià);使用疊圖法分析岸線變化。數(shù)據(jù)和模型來自福建省海灣數(shù)模與環(huán)境研究項(xiàng)目中的《廈門灣數(shù)值模擬專題研究報(bào)告》(10),分別以1938年日版海圖資料、1984年海圖資料、2005年海圖資料(比例尺均為1:50000)為基礎(chǔ)底圖。2結(jié)果與討論2.1環(huán)境化學(xué)效應(yīng)評(píng)價(jià)結(jié)果2.1.1當(dāng)前水質(zhì)和回顧性評(píng)價(jià)的結(jié)果2.1.1.各海域無機(jī)氮和活性磷酸鹽資源水質(zhì)單因子質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果顯示,廈門灣現(xiàn)狀水質(zhì)類別以劣四類為主,僅大嶝海域水質(zhì)為三類,主要超標(biāo)污染物是營養(yǎng)鹽。除了大嶝海域(<0.2mg/L)達(dá)一類,其他海域的無機(jī)氮均超出四類標(biāo)準(zhǔn)(>0.5mg/L),其中西港無機(jī)氮含量最高;活性磷酸鹽除了大嶝海域達(dá)一類標(biāo)準(zhǔn)(<0.015mg/L),南部海域和東部海域達(dá)三類標(biāo)準(zhǔn)(≤0.030mg/L),西港和河口灣都超出三類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。圖2為各海域無機(jī)氮和活性磷酸鹽在各海域的分布狀況。汞在西港南部和同安灣兩個(gè)海域中超過海水水質(zhì)三類標(biāo)準(zhǔn);石油類在東部和大嶝兩個(gè)海域超過二類標(biāo)準(zhǔn)?？梢?無機(jī)氮和活性磷酸鹽是導(dǎo)致廈門灣劣四類水質(zhì)的最主要因子。2.1.1.各海域鉛、鎘、銅的變化規(guī)律歷年水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果顯示,廈門海域的pH值、DO、COD和砷的測值全部符合海水水質(zhì)第一類標(biāo)準(zhǔn);鎘除了在大嶝海域2005年測值達(dá)二類標(biāo)準(zhǔn),較1990年達(dá)到的一類標(biāo)準(zhǔn)濃度上升,其他海域各年的測值均達(dá)一類標(biāo)準(zhǔn);BOD5在廈門海區(qū)各年符合二類標(biāo)準(zhǔn),并呈現(xiàn)下降趨勢;石油類在各海域均達(dá)到三類標(biāo)準(zhǔn),總體呈現(xiàn)下降趨勢;汞濃度呈現(xiàn)輕微的上升趨勢,除東部海域所有年份測值符合一類標(biāo)準(zhǔn),其余海域均達(dá)二類標(biāo)準(zhǔn);銅在各海域均符合三類標(biāo)準(zhǔn),除大嶝海域呈現(xiàn)上升趨勢外,其余海域2004年后呈現(xiàn)明顯的下降趨勢;鉛在南部海域評(píng)價(jià)年份中90年代出現(xiàn)4個(gè)達(dá)四類標(biāo)準(zhǔn)的年份,其余各年份各海域均達(dá)到三類標(biāo)準(zhǔn),各海域鉛濃度在1998年后均呈現(xiàn)下降趨勢,2007年達(dá)到了二類標(biāo)準(zhǔn);鋅在各海域都出現(xiàn)符合四類標(biāo)準(zhǔn)的年份,并在2002年達(dá)到峰值,2002年后呈明顯的下降趨勢,2003-2007年西港和河口灣達(dá)到一類標(biāo)準(zhǔn),南部海域、東部海域和同安灣達(dá)到二類標(biāo)準(zhǔn)。無機(jī)氮和活性磷是廈門灣水質(zhì)的主要污染因子,兩者在評(píng)價(jià)年份中全海域均值的趨勢如圖3所示。無機(jī)氮在90年代呈現(xiàn)緩慢增長,2002年后增長迅速,2004-2007年均超出了海水質(zhì)量第四類標(biāo)準(zhǔn)。活性磷在1986-1989年呈現(xiàn)下降趨勢,1990年至今則波動(dòng)上升,為二、三類水質(zhì)(0.015～0.030mg/L);2007年達(dá)到最高值,屬四類水質(zhì)(>0.030mg/L)。2.1.2沉積物污染物含量沉積物質(zhì)量單因子分析結(jié)果表明,1982年廈門海域的重金屬鋅、鎘、銅的污染較明顯,尤其是鋅和鎘,西海域、河口灣、南部海域和同安灣海區(qū)沉積物中鋅的平均測值均為三類;1990年廈門海域沉積物污染物的含量較1982年有明顯下降,全海域各評(píng)價(jià)指標(biāo)的均值均符合一類標(biāo)準(zhǔn)的要求,最高值也都滿足二類標(biāo)準(zhǔn);1999、2001年僅有石油類、有機(jī)質(zhì)、硫化物的數(shù)據(jù),三個(gè)指標(biāo)大部分測值符合一類標(biāo)準(zhǔn),但有機(jī)質(zhì)和硫化物均出現(xiàn)了較高的測值,其中有機(jī)質(zhì)的最高含量達(dá)三類標(biāo)準(zhǔn)范圍;2005年廈門海域的沉積物質(zhì)量良好,符合一類標(biāo)準(zhǔn)的要求。由此可見,廈門灣沉積物質(zhì)量明顯好轉(zhuǎn)。2.1.3生物質(zhì)量污染單因子指數(shù)法分析1982年和2006年數(shù)據(jù),因兩次調(diào)查生物樣品的選取不盡相同,各項(xiàng)指標(biāo)的變化趨勢也有所差異。兩次調(diào)查中均對(duì)蝦、紫菜樣品進(jìn)行了分析,從二者的前后兩次數(shù)據(jù)比較發(fā)現(xiàn):(1)蝦:Cu、Zn含量有所上升,分別增加了3.9倍和2.5倍;而Cd、Pd、Hg、六六六、滴滴涕的含量則明顯下降,其中六六六的含量下降了約99%,Cd、Hg、滴滴涕下降了約95%,Pd含量下降了約53%;(2)紫菜:Cu、Cd、Pd、Zn的含量有所上升,其中以Cu的增量最為明顯,升高了23.4倍;六六六、滴滴涕的含量則明顯下降,分別降低了約95%、99%;Hg含量則未見明顯變化。總體而言,1982年的生物質(zhì)量污染主要以滴滴涕、六六六和Pb為主,其他重金屬以符合一類和二類標(biāo)準(zhǔn)的測值為主;2006年六六六、滴滴涕在生物體內(nèi)的含量明顯降低,所有測值均符合一類標(biāo)準(zhǔn)的要求,而重金屬成為了主要的污染物,其中Pb2006年與1982年的情況一樣,仍然是最主要的污染因子,As、Zn、Hg和Cu以符合二類和三類標(biāo)準(zhǔn)的測值居多,尤其三類測值明顯增多,而As更是出現(xiàn)了超出三類標(biāo)準(zhǔn)的測值。2.2環(huán)境物理效應(yīng)評(píng)價(jià)結(jié)果與討論2.2.1海域范圍和潮流匯合點(diǎn)對(duì)比1938年、1984年和2005年的流態(tài),可以看出廈門灣及毗鄰海域的流態(tài)總趨勢并無太大的變化。1938年的流場顯示,西海域的杏林灣、馬鑾灣、筼筜湖、東嶼灣及同安灣的東坑灣、丙洲水域、鐘宅水域均為開放水域,西海域與同安灣為互通水域。嵩鼓水道及同安灣口流速要明顯快于2005年。同時(shí)同安灣與西海域的潮流匯合點(diǎn)在高集海堤的西側(cè),漲潮時(shí)同安灣水體流入西海域,落潮時(shí)西海域水體流向同安灣。1984年以后因以上水域均被圍填或隔斷,嵩鼓水道大潮漲潮流速減少32.2%,落潮流速減小了40.5%。而2005年與1984年相比岸線因圍海變平直,流速變化不大。2.2.2納潮量有增有增全海域1938年納潮量為3539.8×106m3,1984年納潮量為3354.8×106m3,2005年納潮量為3384.5×106m3。由此可見,納潮量由1938年至1984年有較明顯的下降趨勢,且變化幅度明顯;而1984年以后納潮量變化較小。分海域來看,河口區(qū)1938年至1984年納潮量下降了2.4%,這與這段時(shí)間海滄前沿海域大量圍填?；顒?dòng)相關(guān);而2005年與1984年相比,納潮量變化較小。西海域納潮量由1938年至1984年大幅度的下降了32.4%,這是西海域的杏林灣、馬鑾灣、筼筜湖及東嶼灣被圍所造成;而2005年與1984年相比變化不大。同安灣納潮量1938年至1984年下降了20.6%,與這段時(shí)間東坑灣和丙洲水域等大量圍填?；顒?dòng)相關(guān);而1984年以后納潮量略有減小,主要與這期間的機(jī)場建設(shè)和五緣灣圍?；顒?dòng)有關(guān)。2.2.3西海域、發(fā)揮基肥位優(yōu)勢1938年到1984年由于圍填海建設(shè),廈門灣海域面積減小,高潮位有所提高,各站位增量均大于0.04m;西海域增量達(dá)0.5m;同安灣增量較大,約為0.10m。1984年到2005年同安灣增量提高0.11m,西海域增量0.06m。2.2.4西海域海水半交換周期隨著圍填海的進(jìn)行,灣內(nèi)海水半交換周期發(fā)生了明顯的變化。河口灣1938年的海水半交換期為21天,1984年為18天,2005年為17.8天;西海域在20世紀(jì)60年代以前,因西海域與同安灣連通,杏林灣、馬鑾灣、東嶼灣及筼筜湖與西海域形成一交換條件較好的海域,海水半交換周期為17.0天,1984年隨著高集海堤的建成和大面積圍填海,海水半交換周期增加至23.2天,到2005年因馬鑾灣的打開,半換周期減小為21.2天;同安灣在20世紀(jì)60年代以前,海水半交換周期為17.5天,到1984年海水半交換周期為18.5天,2005年為18.4天。2.2.5局部含沙量變化對(duì)比1938年、1984年和2005年的泥沙場,泥沙含量的總體分布相同,分布格局沒有發(fā)生顯著性的變化,但局部含沙量有比較明顯的變化。1984年與1938年相比河口灣的含沙量有較大的提高,而西海域和同安灣的含沙量減少;2005年與1984年相比,上述三個(gè)海域的含沙量都略有提高,變化幅度小。2.2.6西海域的堆積量增加從表1可以看出,河口灣淤積面積變化不大,年淤積總量1984年比1938年減少94.5萬方,2005年的淤積量又增至1938年的水平。西海域的淤積面積、年淤積量和淤積厚度持續(xù)減小,年淤積量比1984年減少了57.2萬方。同安灣的淤積面積和淤積總量變化很大,淤積總量1984年比1938年增加128%,2005年比1984年略有減少,平均淤積厚度變化較小。2.2.7開放水域面積減少圖4和圖5是廈門灣及毗鄰海域1938年和2007年的岸線圖。圖像顯示,1938年的岸線為天然形成,西海域的杏林灣、馬鑾灣、筼筜湖、東嶼灣及同安灣的東坑灣、丙洲水域、鐘宅水域均為開放水域。20世紀(jì)50至70年代的廈門機(jī)場、五緣灣、東嶼灣和丙洲島等的圍墾使岸線明顯變化,海域面積大幅度減少,其中以丙洲島岸線變化最為明顯,筼筜湖湖區(qū)面積大大減少。到2007年,又由于象嶼保稅區(qū)、象嶼碼頭、海天碼頭和東渡碼頭的建設(shè),岸線變得更為平直。2.3環(huán)境物理效應(yīng)通過環(huán)境化學(xué)效應(yīng)評(píng)價(jià)和回顧評(píng)價(jià),可以發(fā)現(xiàn)廈門灣的海水水質(zhì)中以無機(jī)氮和活性磷酸鹽的提高最為顯著。這與廈門灣海岸帶開發(fā)活動(dòng)的發(fā)展有明顯關(guān)系,如西海域排污量的持續(xù)增大、九龍江污染輸入的持續(xù)增大、養(yǎng)殖面積和養(yǎng)殖強(qiáng)度增大以及大規(guī)模的圍填海造成海域環(huán)境容量的下降;2002年以來西海域綜合整治全面展開,同期活性磷略呈下降趨勢。同安灣環(huán)境化學(xué)效應(yīng)主要受東西溪流域的非點(diǎn)源輸入和海水養(yǎng)殖的影響,以及大規(guī)模的圍填海造成海域環(huán)境容量的下降。大嶝海域由于排污量較小,未受到河流輸入的明顯影響,且該海域未出現(xiàn)大規(guī)模的圍填?；顒?dòng),環(huán)境容量未發(fā)生明顯變化,無機(jī)氮含量為各海域最低,僅0.167mg/L,優(yōu)于海水水質(zhì)第一類標(biāo)準(zhǔn)。通過環(huán)境物理效應(yīng)評(píng)價(jià)和回顧評(píng)價(jià),可以發(fā)現(xiàn)廈門灣海岸工程,特別是圍填?；顒?dòng)對(duì)水動(dòng)力條件產(chǎn)生的效應(yīng)最為明顯。大量的圍填?；顒?dòng)直接影響廈門灣的岸線、納潮量、潮位和半交換周期;九龍江、東西溪來沙、海堤建設(shè)和圍填海活動(dòng)直接影響廈門灣的泥沙場和沖淤強(qiáng)度場。大量的圍填海活動(dòng)造成水動(dòng)力條件下降,淤積增大(同安灣)、主航道淤積、環(huán)境容量下降等一系列問題。以上可見,海岸帶人類開發(fā)活動(dòng)與其產(chǎn)生的環(huán)境