馬　丹，時(shí)文博，于　潔，董學(xué)鵬，王娟娟，繳建華

（農(nóng)業(yè)部漁業(yè)環(huán)境及水產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心（天津），天津　300221）

天津南港工業(yè)區(qū)吹填土掩埋對(duì)兩種貝類存活的影響

馬丹，時(shí)文博，于潔，董學(xué)鵬，王娟娟，繳建華

（農(nóng)業(yè)部漁業(yè)環(huán)境及水產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心（天津），天津300221）

為評(píng)價(jià)吹填土掩埋對(duì)底棲經(jīng)濟(jì)貝類產(chǎn)生的生態(tài)壓力，采用天津南港工業(yè)區(qū)吹填土模擬掩埋毛蚶、四角蛤蜊，觀測(cè)兩種貝類對(duì)不同埋深的反應(yīng)及存活情況。結(jié)果表明：毛蚶和四角蛤蜊被掩埋后均表現(xiàn)出垂直遷移行為，毛蚶較四角蛤蜊的垂直遷移能力弱。在8 d的觀察試驗(yàn)中吹填土掩埋深度與各規(guī)格貝類死亡率之間均有極其顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.01）。殼長(zhǎng)為1～2 cm毛蚶LC50深度為4.8 cm，95%置信區(qū)間2.9～6.7 cm；殼長(zhǎng)為3 cm毛蚶LC50深度為5.0 cm，95%置信區(qū)間3.5～6.5 cm；殼長(zhǎng)為4 cm毛蚶LC50深度為5.7 cm，95%置信區(qū)間4.9～6.5 cm；殼長(zhǎng)為5 cm毛蚶LC50深度為6.4 cm，95%置信區(qū)間5.6～7.3 cm；殼長(zhǎng)為2 cm四角蛤蜊LC50深度為6.4 cm，95%置信區(qū)間5.1～7.6 cm，殼長(zhǎng)為4 cm四角蛤蜊LC50深度為6.9 cm，95%置信區(qū)間6.0～7.8 cm。吹填土掩埋深度直接影響底棲生物種群存亡，其垂直遷移能力也可影響存活及重建幾率。

南港工業(yè)區(qū)；吹填土；掩埋；毛蚶；四角蛤蜊

天津市通過大規(guī)模的圍填海工程，初步建成南港工業(yè)區(qū)、東疆港區(qū)、南疆港區(qū)、臨港產(chǎn)業(yè)區(qū)、中心漁港、濱海旅游區(qū)等多個(gè)產(chǎn)業(yè)功能區(qū)，海岸線由2005年的158.47 km拓展到2010年的262.91 km，增長(zhǎng)率達(dá)65.8%［1］，天津海域使用率為26.83%居全國(guó)之首，海岸線使用率為72.38%高居次席，人工化程度達(dá)100.00%［2］。其中南港工業(yè)區(qū)作為北方國(guó)際航運(yùn)中心的重要組成部分，其定位為世界級(jí)重、化產(chǎn)業(yè)和港口綜合體。根據(jù)《天津南港工業(yè)區(qū)總體規(guī)劃》中，天津南港工業(yè)區(qū)總規(guī)劃范圍約200 km2。其中，圍填海造陸124 km2。雖然功能區(qū)會(huì)對(duì)天津社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出重大貢獻(xiàn)，但同時(shí)也會(huì)對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不良影響。

目前國(guó)內(nèi)外的科學(xué)家們也都紛紛投入到吹填物傾倒對(duì)海洋生物影響的研究之中［3-10］。STEFAN等［11-13］通過針對(duì)大量吹填土傾倒觀察出對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境所造成的急劇嚴(yán)重的影響，首先會(huì)改變傾倒區(qū)及其附近海域底棲動(dòng)物的棲息環(huán)境，使生物窒息死亡而導(dǎo)致群落遭到破壞，結(jié)論得出海洋生物中受影響較大的是底棲動(dòng)物。TODD等［14］在Illinois River中針對(duì)不同采樣地點(diǎn)進(jìn)行了1 065份生物資源調(diào)查，采集地點(diǎn)包括未傾倒過吹填土的區(qū)域，一年前傾倒過吹填土的區(qū)域，和當(dāng)年傾倒過吹填土的區(qū)域。通過對(duì)比試驗(yàn)調(diào)查出從未傾倒過吹填土的區(qū)域采得種群密度最高，在當(dāng)年傾倒過吹填土的區(qū)域采集到的樣品中，除了搖蚊科外的各類大型無脊椎動(dòng)物的種群密度均最低，在傾倒吹填土一年后的調(diào)查中顯示大型無脊椎動(dòng)物類群并沒有得到明顯恢復(fù)；STEFAN［15］通過潮間帶吹填土填埋對(duì)大型底棲生物恢復(fù)結(jié)構(gòu)和功能兩種方法結(jié)果同時(shí)表明，試驗(yàn)區(qū)域種群恢復(fù)的程度無論在豐度、密度還是多樣性上，都大大低于對(duì)照區(qū)域。在掩埋土中垂直遷移能力直接決定種群存活率，進(jìn)而與其他生物及海水環(huán)境恢復(fù)聯(lián)系，重建群落。胡聰?shù)龋?6］指出天津?yàn)I海新區(qū)由于圍填海工程，底棲貝類捕撈資源量由2005年8 249 t減少到2010年2 426 t，變化率為68.2%。劉廣遠(yuǎn)等［17］通過在實(shí)驗(yàn)室條件下測(cè)定吹填物對(duì)櫛孔扇貝96 h半致死濃度，結(jié)果得出二齡櫛孔扇貝急性毒性試驗(yàn)吹填物的半致死濃度為100 000 mg/L，在96 h內(nèi)的試驗(yàn)期間內(nèi)，受試組的櫛孔扇貝死亡率達(dá)63%。晁敏等［18］通過掩埋試驗(yàn)得出長(zhǎng)江口掩埋土對(duì)尖紫蛤50%致亡的掩埋深度為6.9 cm，對(duì)文蛤的最低有影響濃度為10 cm。天津南港工業(yè)區(qū)采用貼岸多突堤式填海造陸方案［19］，有研究［20］指出工程的實(shí)施不僅對(duì)本海域，也對(duì)其他港區(qū)產(chǎn)生了不同程度的影響。為評(píng)價(jià)圍填海工程對(duì)底棲生物群落的潛在影響，本文采用南港工業(yè)區(qū)吹填土模擬掩埋毛蚶Scapharca subcrenata、四角蛤蜊Mactra veneriformis，研究?jī)煞N受試生物對(duì)不同掩埋深度的反應(yīng)及其存活率，從而掌握吹填土對(duì)其生物群落產(chǎn)生的沖擊力，以便積累數(shù)據(jù)為圍填海工程的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)最小化提出方案和建議。

1　材料與方法

1.1材料

1.1.1受試生物

受試生物均采自天津中心漁港，先用試驗(yàn)海水對(duì)全部受試生物進(jìn)行鹽度馴化暫養(yǎng)3 d，期間供給充足餌料和氧氣，而后分別挑取殼長(zhǎng)約1～2 cm、3 cm、4 cm、5 cm四種規(guī)格毛蚶及2 cm、4 cm兩種規(guī)格四角蛤蜊樣品作為受試生物。

1.1.2喂養(yǎng)餌料

以純種培養(yǎng)叉鞭金藻、小球藻、塔胞藻及等鞭金藻、扁藻和牟氏角毛藻混合為生物餌料。

1.1.3吹填土

吹填土取自天津南港工業(yè)區(qū)，為海相沉積的軟土：淤泥、淤泥質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土混貝殼［21］。其中淤泥呈現(xiàn)褐灰色～灰色，飽和，流塑狀，含有機(jī)質(zhì)和碎貝殼。淤泥質(zhì)粘土為褐灰色～灰色，飽和，可塑～流塑，含有機(jī)質(zhì)和碎貝殼，局部夾粉土透鏡體。

吹填土中Cu、Zn、Pb、Cd四種重金屬含量分別為14.80、74.52、16.78、0.11 mg/kg。Cu、Zn、Pb、Cd均符合《海洋沉積物質(zhì)量》GB18668-2002一類標(biāo)準(zhǔn)。

1.1.4海水

海水取自天津南港工業(yè)區(qū)，試驗(yàn)期間海水水溫平均為（20±0.5）℃，海水pH值平均為8.0±0.3，鹽度平均為23.6±0.5。

1.1.5試驗(yàn)容器

掩埋試驗(yàn)開始前暫養(yǎng)容器為66 cm×44 cm×23 cm塑料箱。殼長(zhǎng)為1～2 cm毛蚶試驗(yàn)組置于2 L玻璃燒杯內(nèi)，其它試驗(yàn)組均置于25 cm×25 cm×25 cm的玻璃缸內(nèi)進(jìn)行吹填土掩埋試驗(yàn)，容器均經(jīng)高錳酸鉀消毒后用海水浸泡3 d。

1.2方法

1.2.1分組規(guī)則

試驗(yàn)開始時(shí)先將挑選好的個(gè)體置于編號(hào)容器底部，吹填土事先加入一定量海水進(jìn)行均勻混合。取未完全沉降的吹填土懸液至各容器，使其沉積后的厚度達(dá)到所設(shè)定的掩埋深度，試驗(yàn)設(shè)定掩埋深度為：0 cm、2 cm、4 cm、6 cm、8 cm、10 cm和12 cm。試驗(yàn)組編號(hào)以A、B、C、D、E、F分別代表毛蚶四種規(guī)格及四角蛤蜊兩種規(guī)格，后加掩埋深度，例B10即為3 cm規(guī)格毛蚶掩埋土為10 cm高度的試驗(yàn)組，每個(gè)規(guī)格組設(shè)2個(gè)平行，其中在對(duì)照組容器底層亦設(shè)置一薄層吹填土（約0.5 cm），加新鮮海水至20 cm高度線，開始試驗(yàn)觀測(cè)。受試A組每個(gè)掩埋深度包含40個(gè)受試樣品，其余5組每組均為24個(gè)樣品。

1.2.2活性觀察

在試驗(yàn)過程中僅僅通過觀察，很難準(zhǔn)確判定所有受試生物存活狀況，需要通過物理方法確認(rèn)其是否死亡。遷至于吹填土表面的毛蚶若呈張開狀態(tài)，則用玻璃棒敲擊毛蚶殼，看其是否有閉合反應(yīng)來確定其是否存活，能自由閉合的為活毛蚶；若毛蚶為閉合狀態(tài)，則稍對(duì)其雙殼用力，若仍不能打開，則毛蚶存活，反之則確定死亡。未遷至于吹填土表面的毛蚶樣品，每天在模擬潮汐時(shí)，確定其所處位置，將其逐一摸出，按上述方法確定其是否存活。

四角蛤蜊的進(jìn)出水管伸展后長(zhǎng)度可近似于殼長(zhǎng)，并伴有噴吐現(xiàn)象。掩埋深度較淺或垂直遷移到淺層的四角蛤蜊會(huì)將其進(jìn)出水管伸展出沉積物表面，并伴隨吐泥現(xiàn)象，可計(jì)數(shù)其存活。若未能從表面觀察到受試個(gè)體的，按照物理方法確定其是否存活。

1.2.3計(jì)數(shù)規(guī)則

試驗(yàn)持續(xù)觀測(cè)8 d，期間定時(shí)定量投放餌料，并在投放餌料前用虹吸法更換新鮮海水，模擬潮汐變化，每天記錄受試生物死亡個(gè)數(shù)，若出現(xiàn)疑似死亡現(xiàn)象，先將其隔離出試驗(yàn)容器內(nèi)單獨(dú)暫養(yǎng)于純海水燒杯中，若恢復(fù)活性則將其繼續(xù)投入試驗(yàn)組，若死亡則計(jì)數(shù)并將其取出。

2　結(jié)果

2.1受試生物的存活率

在試驗(yàn)期內(nèi)各樣品規(guī)格中對(duì)照組受試樣品均存活。兩種貝類在被不同深度的吹填土掩埋后，都會(huì)隨著環(huán)境的變化進(jìn)行垂直遷移，一些會(huì)遷移到掩埋土表面，一些會(huì)移動(dòng)到中間位置。

2.1.1毛蚶

從表1中可以看出，樣品規(guī)格越大，存活率相對(duì)越高，尤其體現(xiàn)在掩埋深度逐漸增加的試驗(yàn)組中。而通常圍填海工程對(duì)深度有一定的要求，這樣就會(huì)對(duì)生物幼體產(chǎn)生更強(qiáng)的破壞力，會(huì)阻礙整個(gè)群落的生長(zhǎng)。

隨著掩埋深度的增加，垂直移動(dòng)到表面的個(gè)體數(shù)量逐漸減少，在掩埋深度為2 cm到6 cm的試驗(yàn)組中，都會(huì)有個(gè)體遷移到吹填土表面，未遷至表面的活體會(huì)土層表面凹陷出氣孔，以便交換呼吸，同樣氣孔出現(xiàn)的數(shù)量也由沉積物掩埋深度的增加而減少。

在垂直遷移方面，并沒有在活性最高的d1展現(xiàn)出峰值，而是在d2達(dá)到遷移至吹填土表面的個(gè)體數(shù)量最高值，原因可能為生物對(duì)于環(huán)境的突然變化所產(chǎn)生的應(yīng)激性，d2已經(jīng)逐漸適應(yīng)環(huán)境從而產(chǎn)生活動(dòng)。隨著試驗(yàn)天數(shù)的增加，活性逐漸減小，并伴隨出現(xiàn)死亡現(xiàn)象。

表1　不同時(shí)間各試驗(yàn)組毛蚶的存活個(gè)數(shù)及存活率Tab.1　Survived individuals and rates in each day of SS

2.1.2四角蛤蜊

四角蛤蜊的垂直遷移能力毛蚶強(qiáng)，在最深的掩埋試驗(yàn)組中也均有個(gè)體會(huì)顯露于沉積物表面。在兩種規(guī)格中，個(gè)體大的樣品亦遷移能力及存活率較高，在不同掩埋深度試驗(yàn)組中存活個(gè)體數(shù)比毛蚶多（表2）。原因可能是其自身攜帶進(jìn)出水管的生理特性可大大增強(qiáng)生命力。

表2　不同時(shí)間各試驗(yàn)組四角蛤蜊的存活個(gè)數(shù)及存活率Tab.2　Survived individuals and rates in each day of MV

2.2掩埋深度與死亡率的關(guān)系

從表1、表2數(shù)據(jù)中可以看出，隨著吹填土掩埋深度增加，受試生物的存活率降低。把存活率轉(zhuǎn)換為死亡率，利用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)各組掩埋深度和樣品死亡率進(jìn)行線性回歸分析，結(jié)果表明掩埋深度與死亡率之間存在著顯著正相關(guān)關(guān)系。

2.2.1毛蚶

利用SPSS軟件求出各規(guī)格規(guī)格毛蚶d8的半致死深度LC50及95%置信區(qū)間，結(jié)果列于表3，同時(shí)給出毛蚶25%、75%、100%死亡時(shí)的吹填土預(yù)測(cè)掩埋深度和95%置信區(qū)間。

表3　預(yù)測(cè)各規(guī)格毛蚶吹填土掩埋致死深度及95%置信區(qū)間Tab.3　Predicted burial depth and its 95%CI with the mortalities of 50%，25%，75%and 100%（δ/cm）

如圖1所示，數(shù)據(jù)經(jīng)spss分析得出吹填土掩埋深度與不同規(guī)格毛蚶死亡率回歸曲線和95%置信區(qū)間的直觀圖，實(shí)驗(yàn)組A有2個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)落在置信區(qū)間外，組B有1個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)落在置信區(qū)間外，四個(gè)實(shí)驗(yàn)組其余所有數(shù)據(jù)均在置信區(qū)間內(nèi)。實(shí)驗(yàn)個(gè)體越小，結(jié)果數(shù)據(jù)點(diǎn)分布相對(duì)越分散，甚至導(dǎo)致溢出置信區(qū)間；隨著實(shí)驗(yàn)個(gè)體的增大，結(jié)果數(shù)據(jù)分布更加緊密，置信區(qū)間亦愈趨于緊湊。

2.2.2四角蛤蜊

利用SPSS軟件求出各規(guī)格規(guī)格四角蛤蜊d8的半致死深度LC50及95%置信區(qū)間，結(jié)果列于表4，同時(shí)給出毛蚶25%、75%、100%死亡時(shí)的吹填土預(yù)測(cè)掩埋深度和95%置信區(qū)間。

圖1　吹填土掩埋深度與不同規(guī)格毛蚶死亡率的回歸曲線及95%置信曲線Fig.1　Regression curve of burial depth and mortality of SS（95%confidence curve is given in the figure）

表4　預(yù)測(cè)各規(guī)格四角蛤蜊吹填土掩埋致死深度及95%置信區(qū)間Tab.4　Predicted burial depth and its 95%CI with the mortalities of 50%，25%，75%and 100%（δ/cm）

如圖2所示，數(shù)據(jù)經(jīng)Spss分析得出吹填土掩埋深度與不同規(guī)格四角蛤蜊死亡率回歸曲線和95%置信區(qū)間的直觀圖，兩個(gè)實(shí)驗(yàn)組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基本都落在置信區(qū)間內(nèi)，實(shí)驗(yàn)組F的數(shù)據(jù)結(jié)果點(diǎn)分布比組E更加緊密，置信區(qū)間更加緊湊。

3　討論

（1）從觀察試驗(yàn)可以看出，各規(guī)格樣品在試驗(yàn)期內(nèi)均出現(xiàn)死亡現(xiàn)象，隨著掩埋深度的增加，存活率逐漸降低。受試生物在沉積物中留下活動(dòng)的痕跡，會(huì)垂直向上遷移，部分未遷移至表面的活體，會(huì)在其垂直位置的吹填土表面陷出氣孔或伸出氣管，以便于呼吸更新。

圖2　吹填土掩埋深度與不同規(guī)格四角蛤蜊死亡率的回歸曲線及95%置信曲線Fig.2　Regression curve of burial depth and mortality of MV（95% confidence curve is given in the figure）

（2）個(gè)體大小不同，遷移能力亦有差別。毛蚶組中D組最高能夠垂直移動(dòng)到距離底部7 cm左右，而A組能夠移動(dòng)的垂直距離最大為5 cm左右，而在四角蛤蜊組中E組在8～12 cm掩埋深度下均能觀測(cè)到貝體現(xiàn)于吹填土表面，而殼長(zhǎng)較大的F組除了d1在其他試驗(yàn)期內(nèi)基本沒有個(gè)體浮于泥面。包含不同規(guī)格的兩個(gè)貝種的試驗(yàn)現(xiàn)象，說明并非個(gè)體越大，向掩埋土表面遷移的能力就越強(qiáng)，這跟該種貝類的生活習(xí)性及活力有關(guān)。隨著試驗(yàn)天數(shù)的增加，生物體的整體遷移能力逐漸降低，活性逐漸減弱，并伴隨個(gè)體死亡現(xiàn)象。

（3）從得出的d8的半致死深度LC50可以看出，整體來看四角蛤蜊的可承受吹填土掩埋的能力比毛蚶強(qiáng)。在同等大小規(guī)格下，四角蛤蜊可承受的掩埋深度比毛蚶多1～2 cm，說明在相同環(huán)境條件下，四角蛤蜊比毛蚶擁有更強(qiáng)的活力。在同種貝類下，個(gè)體越大，半致死深度的數(shù)值也越大，說明在相同條件下，生物個(gè)體越大，對(duì)環(huán)境改變的適應(yīng)力越強(qiáng)，導(dǎo)致死亡或群落受損的可能性就相對(duì)越低。

（4）SCHRATZBERGER等［22］曾做過掩埋試驗(yàn)得出在沉積物總量相同的情況下，試驗(yàn)開始時(shí)一次性投入全部沉積物會(huì)比定期少量逐漸增加沉積物的方式造成更劇烈的結(jié)構(gòu)組成變化。通過本次試驗(yàn)可以得出吹填土深度對(duì)渤海灣毛蚶、四角蛤蜊兩種優(yōu)勢(shì)貝類短時(shí)間內(nèi)存活的顯著影響，在以后的吹填工程中應(yīng)考慮合理安排適度進(jìn)行填埋作業(yè)。由于地區(qū)不同，底棲生物優(yōu)勢(shì)種群亦不相同，長(zhǎng)江口［18］為尖紫蛤和文蛤，但掩埋深度對(duì)生物體的影響結(jié)果與本文相近。

人為作業(yè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞行為是短暫的，但生態(tài)恢復(fù)所需要的時(shí)間是漫長(zhǎng)而悠久的。所以在未來要建設(shè)吹填工程中，應(yīng)該充分考慮當(dāng)?shù)睾Ｓ蛑写笮蜔o脊椎動(dòng)物類群資源密度狀況。因?yàn)楹Ｓ蛑写笮蜔o脊椎動(dòng)物是許多鳥類和幼魚的重要食物組成，是海洋生態(tài)食物鏈中的重要組成部分，突然填土?xí)p少種群多樣性。除了避免在高密度生物地區(qū)作業(yè)外，對(duì)工程區(qū)選取優(yōu)勢(shì)種進(jìn)行增殖放流的生態(tài)修復(fù)手段，亦可以有效的改善真?zhèn)€系統(tǒng)的生產(chǎn)力及生物完整性。

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Burial Effects of Tianjin Nangang Industrial Zone Dredging Materialon Macrobenthos

MA Dan，SHI Wen-bo，YU Jie，et al
（Quality of Fishery Environment and Aquatic Products Supervision and Testing Center，Ministry of Agriculture，Tianjin300221，China）

As an important constituent part of northern international shipping center，Nangang industrial zone of Tianjin is conceptualized as a world-class complex functional areas of heavy industries，chemical industries and shipping port.Though it will make significant contribution to local social economic development，meanwhile，reclamation engineering is definitely damaging the marine ecological environment as well.In order to evaluate the burying effect of Nangang industrial zone dredge material on macrobenthos，we selected Scapharca subcrenata（SS）and Mactra veneriformis（MV）to test.4 and 2 kinds of Shell length SS and MV were tested in this experiment respectively to observe survival rates under different burial depths（0 cm，2 cm，4 cm，6 cm，8 cm，10 cm，12 cm）.Results showed that these two kinds of shellfish，especially M.veneriformis could survive by verticallymigrating out of the dredging material surface.In 8 d experimental observation data analy-sis proved that there was significant correlation between burial depth and mortality（P＜0.01）.The LC50of 1-2 cm SS is 4.8 cm，95%CI is 2.9-6.7 cm，LC50of 3 cm SS is 5.0 cm，95%CI is 3.5-6.5 cm，LC50of 4 cm SS is 5.7 cm，95%CI is 4.9-6.5 cm，LC50of 5 cm SS is 6.4 cm，95%CI is 5.6-7.3 cm；LC50of 2 cm MV is 6.4 cm，95%CI is 5.1-7.6 cm，LC50of 4 cm MV is 6.9 cm，95%CI is 6.0-7.8 cm.This study proved that the burial depth was an important factor for the survival of the tested species and their migration capability.Once marine ecosystem be destroyed，it needs a long time to reconstruction and recovery.The appropriate approach to deal with this problem，besides working avoids high density of biological population area；releases dominant species could also contribute to ecological restoration，further more productivity and biological integrity of entire system.

Nangang industrial zone；dredge material；burial depth；Scapharca subcrenata；Mactra veneriformis

Q958.8；S931.1

A

1008-830X（2015）03-0263-07

2015-01-10

天津市海洋局科技興海項(xiàng)目（KJXH2012-26）

馬丹（1984-），女，天津市人，工程師，研究方向：漁業(yè)資源環(huán)境.E-mail：24942164@qq.com

繳建華，研究員.E-mail：jiaojianhua.5@163.com