海岸带环境效应评价

海岸带环境效应评价

随着经济的快速发展和人口的迅速增长，城市化进程的加快，滨水区面临着越来越大的压力。资源减少、环境退化和污染等问题继续威胁着沿海地区的生态系统。环境效应评价从开发活动的受体环境着手,对海岸带人类开发活动的累积效果进行分析,可发现人类活动对环境产生的效应及其变化趋势,发现单项活动的环境影响评价所不能发现的环境问题,为海岸带区域综合规划管理、产业布局和可持续发展战略实施提供科学依据。Sarah和Ronald(2008)在NewBrunswick西南部Fundy海湾的23处海水养殖场运用累积环境效应的方法建立起区域评价框架;Sherif等(2005)对埃及红海海岸带地区进行建设活动的环境风险评价;Ricchetti等(2004)对近20年来人类活动对意大利南部Salento半岛海岸带的物理环境影响进行了评价;薛雄志和杨喜爱(2004)对厦门西海湾纳潮量进行累积效应评价并估算规划海岸工程引起海水中主要污染物累积程度。但是目前海岸带开发的环境效应评价少有全面的、综合的、系统的评价技术框架体系,大部分研究仅关注于单项活动可能产生的环境影响或累积效应。厦门湾的人类开发活动形式多样,包括港口航运、捕捞和养殖业、旅游和休闲娱乐、矿产资源开发、海岸工程和废物处理等类型。20世纪50年代以来,厦门湾人类开发活动以海岸建设最为显著,厦门港货物吞吐量增长迅速,九龙江氮磷输入不容忽视。本文在资料收集和文献总结的基础上,建立适用于厦门湾的环境效应评价的方法和指标体系,分析环境效应与人类开发活动的关系。有关生态效应的评价另篇阐述。1学习方法1.1金门岛历史线本研究范围为厦门所辖所有海域(海域的整体部分),即厦门市小嶝岛至大金门岛连线,大金门岛、小金门岛、大担岛以及龙海市的镇海角连线以西及九龙江河口紫泥镇以东海域,包括厦门西海域(俗称西港)、九龙江河口湾、厦门南部海域、厦门东部海域、同安湾和大嶝海域六个主要海域(图1)。1.2环境中化学影响评价方法和评价指标环境化学效应的现状评价主要采用单因子指数评价法,环境化学效应的回顾性评价主要采用环境质量变化趋势分析法。1.2.1环境水质监测根据各功能区海水水质标准评价水体的污染水平。评价因子包括:COD、BOD5、无机氮、活性磷酸盐、重金属(Cu、Pb、Zn、Cd、As、Hg)、pH、DO、石油类。评价标准为《中华人民共和国海水水质标准》(GB3097-1997)。厦门西港、河口湾、南部海域、东部海域和同安湾水质监测数据来自厦门市环境监测站常规监测(1)和福建省海洋与渔业厅《2007年福建省主要海湾环境质量监控数据上报表》(2);大嶝海域水质数据来自2005年《福建908专项厦门湾环境容量调查大面站常规项目数据汇总》(3)。1.2.2海洋沉积物质量标准分析潮间带和潮下带底泥表层污染物的含量,评价底泥的污染现状,分析重金属和有机污染物的水平。评价因子包括:硫化物、有机质、石油类、重金属(Hg、Cd、Pb、As、Cu、Zn)。评价标准为《中华人民共和国海洋沉积物质量标准》(GB18668—2002)。数据来自1982年《厦门海域环境污染状况调查》(4)、《厦门市海岛资源综合调查》(5)中1990年的数据、国家海洋局第三海洋研究所1999年(6)采集的数据、2001年《厦门湾港口总体布局规划战略环境影响报告书》(7)和2005年《福建省908专项厦门湾海湾容量化学部分调查报告》(8)。1.2.3生物质量标准分析研究区养殖生物体内的有害物质含量,评价生物体受污染程度。评价因子包括:重金属(Hg、Cd、Pb、Zn、Cu和As)、六六六和滴滴涕。评价标准为《中华人民共和国海洋生物质量标准》(GB18421-2001)。数据来自1982年《厦门市环境质量现状综合调查研究报告》(9)以及2005年《福建省908专项厦门湾海湾容量化学部分调查报告》(8)。1.3回顾性效应评价使用数值模拟法对流态、纳潮量、高潮位、流速、半交换周期、泥沙场和冲淤强度进行回顾性效应评价;使用叠图法分析岸线变化。数据和模型来自福建省海湾数模与环境研究项目中的《厦门湾数值模拟专题研究报告》(10),分别以1938年日版海图资料、1984年海图资料、2005年海图资料(比例尺均为1:50000)为基础底图。2结果与讨论2.1环境化学效应评价结果2.1.1当前水质和回顾性评价的结果2.1.1.各海域无机氮和活性磷酸盐资源水质单因子质量评价结果显示,厦门湾现状水质类别以劣四类为主,仅大嶝海域水质为三类,主要超标污染物是营养盐。除了大嶝海域(<0.2mg/L)达一类,其他海域的无机氮均超出四类标准(>0.5mg/L),其中西港无机氮含量最高;活性磷酸盐除了大嶝海域达一类标准(<0.015mg/L),南部海域和东部海域达三类标准(≤0.030mg/L),西港和河口湾都超出三类海水水质标准。图2为各海域无机氮和活性磷酸盐在各海域的分布状况。汞在西港南部和同安湾两个海域中超过海水水质三类标准;石油类在东部和大嶝两个海域超过二类标准。可见,无机氮和活性磷酸盐是导致厦门湾劣四类水质的最主要因子。2.1.1.各海域铅、镉、铜的变化规律历年水质评价结果显示,厦门海域的pH值、DO、COD和砷的测值全部符合海水水质第一类标准;镉除了在大嶝海域2005年测值达二类标准,较1990年达到的一类标准浓度上升,其他海域各年的测值均达一类标准;BOD5在厦门海区各年符合二类标准,并呈现下降趋势;石油类在各海域均达到三类标准,总体呈现下降趋势;汞浓度呈现轻微的上升趋势,除东部海域所有年份测值符合一类标准,其余海域均达二类标准;铜在各海域均符合三类标准,除大嶝海域呈现上升趋势外,其余海域2004年后呈现明显的下降趋势;铅在南部海域评价年份中90年代出现4个达四类标准的年份,其余各年份各海域均达到三类标准,各海域铅浓度在1998年后均呈现下降趋势,2007年达到了二类标准;锌在各海域都出现符合四类标准的年份,并在2002年达到峰值,2002年后呈明显的下降趋势,2003-2007年西港和河口湾达到一类标准,南部海域、东部海域和同安湾达到二类标准。无机氮和活性磷是厦门湾水质的主要污染因子,两者在评价年份中全海域均值的趋势如图3所示。无机氮在90年代呈现缓慢增长,2002年后增长迅速,2004-2007年均超出了海水质量第四类标准。活性磷在1986-1989年呈现下降趋势,1990年至今则波动上升,为二、三类水质(0.015～0.030mg/L);2007年达到最高值,属四类水质(>0.030mg/L)。2.1.2沉积物污染物含量沉积物质量单因子分析结果表明,1982年厦门海域的重金属锌、镉、铜的污染较明显,尤其是锌和镉,西海域、河口湾、南部海域和同安湾海区沉积物中锌的平均测值均为三类;1990年厦门海域沉积物污染物的含量较1982年有明显下降,全海域各评价指标的均值均符合一类标准的要求,最高值也都满足二类标准;1999、2001年仅有石油类、有机质、硫化物的数据,三个指标大部分测值符合一类标准,但有机质和硫化物均出现了较高的测值,其中有机质的最高含量达三类标准范围;2005年厦门海域的沉积物质量良好,符合一类标准的要求。由此可见,厦门湾沉积物质量明显好转。2.1.3生物质量污染单因子指数法分析1982年和2006年数据,因两次调查生物样品的选取不尽相同,各项指标的变化趋势也有所差异。两次调查中均对虾、紫菜样品进行了分析,从二者的前后两次数据比较发现:(1)虾:Cu、Zn含量有所上升,分别增加了3.9倍和2.5倍;而Cd、Pd、Hg、六六六、滴滴涕的含量则明显下降,其中六六六的含量下降了约99%,Cd、Hg、滴滴涕下降了约95%,Pd含量下降了约53%;(2)紫菜:Cu、Cd、Pd、Zn的含量有所上升,其中以Cu的增量最为明显,升高了23.4倍;六六六、滴滴涕的含量则明显下降,分别降低了约95%、99%;Hg含量则未见明显变化。总体而言,1982年的生物质量污染主要以滴滴涕、六六六和Pb为主,其他重金属以符合一类和二类标准的测值为主;2006年六六六、滴滴涕在生物体内的含量明显降低,所有测值均符合一类标准的要求,而重金属成为了主要的污染物,其中Pb2006年与1982年的情况一样,仍然是最主要的污染因子,As、Zn、Hg和Cu以符合二类和三类标准的测值居多,尤其三类测值明显增多,而As更是出现了超出三类标准的测值。2.2环境物理效应评价结果与讨论2.2.1海域范围和潮流汇合点对比1938年、1984年和2005年的流态,可以看出厦门湾及毗邻海域的流态总趋势并无太大的变化。1938年的流场显示,西海域的杏林湾、马銮湾、筼筜湖、东屿湾及同安湾的东坑湾、丙洲水域、钟宅水域均为开放水域,西海域与同安湾为互通水域。嵩鼓水道及同安湾口流速要明显快于2005年。同时同安湾与西海域的潮流汇合点在高集海堤的西侧,涨潮时同安湾水体流入西海域,落潮时西海域水体流向同安湾。1984年以后因以上水域均被围填或隔断,嵩鼓水道大潮涨潮流速减少32.2%,落潮流速减小了40.5%。而2005年与1984年相比岸线因围海变平直,流速变化不大。2.2.2纳潮量有增有增全海域1938年纳潮量为3539.8×106m3,1984年纳潮量为3354.8×106m3,2005年纳潮量为3384.5×106m3。由此可见,纳潮量由1938年至1984年有较明显的下降趋势,且变化幅度明显;而1984年以后纳潮量变化较小。分海域来看,河口区1938年至1984年纳潮量下降了2.4%,这与这段时间海沧前沿海域大量围填海活动相关;而2005年与1984年相比,纳潮量变化较小。西海域纳潮量由1938年至1984年大幅度的下降了32.4%,这是西海域的杏林湾、马銮湾、筼筜湖及东屿湾被围所造成;而2005年与1984年相比变化不大。同安湾纳潮量1938年至1984年下降了20.6%,与这段时间东坑湾和丙洲水域等大量围填海活动相关;而1984年以后纳潮量略有减小,主要与这期间的机场建设和五缘湾围海活动有关。2.2.3西海域、发挥基肥位优势1938年到1984年由于围填海建设,厦门湾海域面积减小,高潮位有所提高,各站位增量均大于0.04m;西海域增量达0.5m;同安湾增量较大,约为0.10m。1984年到2005年同安湾增量提高0.11m,西海域增量0.06m。2.2.4西海域海水半交换周期随着围填海的进行,湾内海水半交换周期发生了明显的变化。河口湾1938年的海水半交换期为21天,1984年为18天,2005年为17.8天;西海域在20世纪60年代以前,因西海域与同安湾连通,杏林湾、马銮湾、东屿湾及筼筜湖与西海域形成一交换条件较好的海域,海水半交换周期为17.0天,1984年随着高集海堤的建成和大面积围填海,海水半交换周期增加至23.2天,到2005年因马銮湾的打开,半换周期减小为21.2天;同安湾在20世纪60年代以前,海水半交换周期为17.5天,到1984年海水半交换周期为18.5天,2005年为18.4天。2.2.5局部含沙量变化对比1938年、1984年和2005年的泥沙场,泥沙含量的总体分布相同,分布格局没有发生显著性的变化,但局部含沙量有比较明显的变化。1984年与1938年相比河口湾的含沙量有较大的提高,而西海域和同安湾的含沙量减少;2005年与1984年相比,上述三个海域的含沙量都略有提高,变化幅度小。2.2.6西海域的堆积量增加从表1可以看出,河口湾淤积面积变化不大,年淤积总量1984年比1938年减少94.5万方,2005年的淤积量又增至1938年的水平。西海域的淤积面积、年淤积量和淤积厚度持续减小,年淤积量比1984年减少了57.2万方。同安湾的淤积面积和淤积总量变化很大,淤积总量1984年比1938年增加128%,2005年比1984年略有减少,平均淤积厚度变化较小。2.2.7开放水域面积减少图4和图5是厦门湾及毗邻海域1938年和2007年的岸线图。图像显示,1938年的岸线为天然形成,西海域的杏林湾、马銮湾、筼筜湖、东屿湾及同安湾的东坑湾、丙洲水域、钟宅水域均为开放水域。20世纪50至70年代的厦门机场、五缘湾、东屿湾和丙洲岛等的围垦使岸线明显变化,海域面积大幅度减少,其中以丙洲岛岸线变化最为明显,筼筜湖湖区面积大大减少。到2007年,又由于象屿保税区、象屿码头、海天码头和东渡码头的建设,岸线变得更为平直。2.3环境物理效应通过环境化学效应评价和回顾评价,可以发现厦门湾的海水水质中以无机氮和活性磷酸盐的提高最为显著。这与厦门湾海岸带开发活动的发展有明显关系,如西海域排污量的持续增大、九龙江污染输入的持续增大、养殖面积和养殖强度增大以及大规模的围填海造成海域环境容量的下降;2002年以来西海域综合整治全面展开,同期活性磷略呈下降趋势。同安湾环境化学效应主要受东西溪流域的非点源输入和海水养殖的影响,以及大规模的围填海造成海域环境容量的下降。大嶝海域由于排污量较小,未受到河流输入的明显影响,且该海域未出现大规模的围填海活动,环境容量未发生明显变化,无机氮含量为各海域最低,仅0.167mg/L,优于海水水质第一类标准。通过环境物理效应评价和回顾评价,可以发现厦门湾海岸工程,特别是围填海活动对水动力条件产生的效应最为明显。大量的围填海活动直接影响厦门湾的岸线、纳潮量、潮位和半交换周期;九龙江、东西溪来沙、海堤建设和围填海活动直接影响厦门湾的泥沙场和冲淤强度场。大量的围填海活动造成水动力条件下降,淤积增大(同安湾)、主航道淤积、环境容量下降等一系列问题。以上可见,海岸带人类开发活动与其产生的环境