黃河三角洲濕地環(huán)境評價及生態(tài)影響

蘆英俊，王 東，鄧術(shù)興

(1.西南交通大學(xué)地球科學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，成都 611756;2.中國石油西南油氣田公司輸氣管理處，成都 610213)

1 前 言

濕地與森林、海洋并稱為全球三大生態(tài)系統(tǒng)，包括沼澤、濕草甸、湖泊、河流以及泛洪平原、三角洲、灘涂等，具有維持生物多樣性，調(diào)蓄洪水、防止自然災(zāi)害，降解污染，出產(chǎn)魚蝦等濕地產(chǎn)品，支持水上運輸?shù)炔豢商娲纳鷳B(tài)功能，被科學(xué)家稱為“地球之腎”。中國濕地面臨4個方面的威脅，即濕地面積萎縮、濕地資源過度利用、水土流失和濕地污染[1]。當前，隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展和經(jīng)濟的持續(xù)增長，濕地生態(tài)系統(tǒng)的污染加劇已成為最嚴重的威脅之一[2]。

前人對黃河三角洲濕地生態(tài)系統(tǒng)的形成演化[3]、生物多樣性[4]及黃河斷流對其生態(tài)影響[5]等進行了調(diào)查研究。但對該區(qū)自然環(huán)境，尤其是沉積物的污染狀況及其對區(qū)內(nèi)生物、生態(tài)的危害一直以來缺乏系統(tǒng)的研究。生物與其賴以生存的自然環(huán)境關(guān)系密切，生態(tài)保護的關(guān)鍵是保護自然生態(tài)環(huán)境。自20世紀70年代以來，環(huán)境問題越來越受到國際社會的關(guān)注。環(huán)境評價與生態(tài)保護密不可分，環(huán)境評價解決環(huán)境污染的問題，生態(tài)保護解決生態(tài)破壞的問題。環(huán)境污染可以破壞生態(tài)環(huán)境，防治污染可減輕對生態(tài)的破壞；生態(tài)保護可以提高生態(tài)環(huán)境的自凈能力，減少環(huán)境污染的危害和損失。

為積極倡導(dǎo)人類與自然界和諧與共的生態(tài)文明，共青團中央、國家環(huán)?？偩值榷嗉覚C構(gòu)共同啟動實施了一項以保護和改善生態(tài)環(huán)境為宗旨的“保護母親河行動”。作為對“保護母親河行動”的積極響應(yīng)，本文從黃河三角洲濕地水、沉積物的環(huán)境現(xiàn)狀與評價入手，通過環(huán)境變化與濕地內(nèi)生物演化的緊密聯(lián)系，分析環(huán)境污染對該區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的危害，并提出基于環(huán)境污染的保護措施。

2 調(diào)查區(qū)域與評價方法

2.1 黃河三角洲濕地結(jié)構(gòu)及研究區(qū)域

黃河三角洲位于黃河入?？谔?，北臨渤海，東靠萊州灣，介于東北亞內(nèi)陸和江淮平原之間。地理坐標為東經(jīng)118°33′～119°20′，北緯37°35′～38°12′(下圖)。黃河攜帶大量泥沙入海，使黃河三角洲濕地的面積逐年增大，成為世界上土地面積自然增長最快的地區(qū)之一[6]。黃河三角洲濕地是中國暖溫帶保存最完整、最廣闊、最年輕的濕地生態(tài)系統(tǒng)，是東北亞內(nèi)陸和環(huán)西太平洋鳥類遷徙重要的“中轉(zhuǎn)站”、越冬棲息地和繁殖地，每年都有近百萬只鳥在此越冬。1992年在此建立了中國首家濱海濕地國家級自然保護區(qū)。

黃河三角洲濕地主要分布于臨海區(qū)域，以灘涂濕地為主，形成了一個寬廣的扇形環(huán)帶。借鑒國內(nèi)外濕地分類研究成果，對黃河三角洲的濕地進行了分類(如表1所示)。黃河三角洲地區(qū)河流、溝壑縱橫交錯，形成明顯的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，各種濕地類型成斑塊狀分布于三角洲中。根據(jù)RS和GIS的研究結(jié)果[7]，黃河三角洲濕地分為天然濕地和人工濕地兩大類、16種(表1)。天然濕地占67.58%，其中河流及古河道占天然濕地的6.63%，潮間帶及潮上帶占13.9%，蘆葦及其他沼澤占18.6%，灘涂濕地占45.23%。從水文狀況看，黃河三角洲濕地以常年積水濕地(河流、河口水城、水庫和灘涂等)為主，占總面積的63%；季節(jié)性積水濕地(蘆葦沼澤、濕草甸和水稻田等)面積為123 153km2，占濕地總面積的37%。

表1 黃河三角洲濕地類型及面積Tab.1 Wetland type and area of Yellow River delta

2.2 監(jiān)測方法

監(jiān)測方法按國家環(huán)境保護局《環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》執(zhí)行。水質(zhì)污染評價以國家地表水環(huán)境質(zhì)量標準(GB3838-2002)為準，總評采用均值型綜合污染指數(shù)法，各項污染指標采用單因子污染指數(shù)法，除了pH和溶解氧(DO)以外，其余各污染物單項污染指數(shù)(Pi)等于污染物檢測值與污染物評價標準的比值。Pi>1，說明水質(zhì)已超過評價標準。

pH的單項污染指數(shù)計算公式分兩種情況：

當pH≤7.0時，pH=(7.0-pHi)/(7.0-pHsd)；

當pH>7.0時，pH=(pHi-7.0)/(pHsu-7.0)。

式中：pHi-pH檢測值；

pHsd-水質(zhì)標準中規(guī)定的pH下限；

pHsu-水質(zhì)標準中規(guī)定的pH上限。

溶解氧(DO)的單項污染指數(shù)計算公式為：

當DOi≥DOs，Pi=(DOf-DOi)/(DOf-DOs)；

當DOi

式中：DOf-溫度為T時，水中飽和溶解氧濃度，DOf=468/(31.6+T)；

DOs-DO在i點的實測濃度，mg/L；

T-i點實測溫度，℃。

3 結(jié)果與討論

3.1 黃河三角洲濕地水環(huán)境評價

隨著小清河、廣利河上游工業(yè)的發(fā)展和黃河三角洲本區(qū)內(nèi)油氣勘探、開發(fā)、煉制及東營市造紙、化工制造等工業(yè)的迅速興起及壯大，工業(yè)廢水、廢氣、廢渣對黃河三角洲的污染日益嚴重。20世紀90年代以來，東營市的環(huán)境監(jiān)測結(jié)果表明，黃河水質(zhì)良好，除了COD指標稍微偏高外，基本滿足國家地表水環(huán)境質(zhì)量三類水質(zhì)標準。作為人工濕地的水庫在黃河三角洲有幾十座，總庫容達1.14×108m3，

水質(zhì)良好，檢測項目達到國家飲用水水質(zhì)標準(GB5479-2006)[8]。

水是濕地形成和演變的動力，水體質(zhì)量的優(yōu)劣對濕地有著最直接的關(guān)系。在黃河三角洲上，除了黃河以外，還有廣利河、小清河、挑河等多條單獨入海的小型河流，這些河流既是濕地的組成單元，又是濕地和生物生存用水之來源，所以及時監(jiān)測和正確評價其污染狀況，是黃河三角洲濕地環(huán)境質(zhì)量評價的重點，也是探討環(huán)境污染對該區(qū)濕地生態(tài)影中或與之具有食物鏈等聯(lián)系的濕地生物及生態(tài)系統(tǒng)也有著特殊影響[9]。

3.2 主要河流污染狀況及評價結(jié)果

廣利河、小清河為客水河流，流經(jīng)黃河三角洲入渤海；挑河和神仙溝是起源于黃河三角洲內(nèi)的本水河流，亦直接流入渤海。以上河流是黃河三角洲上規(guī)模較大的四條河流，前二者位于今黃河之南，流量相對較大；后二者位于今黃河之北，流量很小，它們的污染特征和程度具有較好的代表性，且較均勻地分布在黃河三角洲上。

表2 廣利河、小清河河水環(huán)境污染現(xiàn)狀及評價結(jié)果Tab.2 Situation and evaluation results of environmental pollution of Guangli river and Xiaoqing river

注：數(shù)據(jù)來源于2002年東營市環(huán)境監(jiān)測站例行監(jiān)測結(jié)果，表中各項指標按《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB3838-2002)進行評價；最大超標倍數(shù)以地表水環(huán)境質(zhì)量V類標準為準。

廣利河是東營市西城區(qū)生活污水的受納河道，于廣利港注入渤海。通過4監(jiān)測點選擇9項指標進行評價，檢測結(jié)果可知，廣利河河水污染非常嚴重，水質(zhì)低于國家地表水環(huán)境質(zhì)量V類水質(zhì)要求。水質(zhì)污染以有機物、氨氮和總氮、總磷污染為主，COD、BOD5、氨氮、揮發(fā)性酚、石油類、總氮、總磷的污染指數(shù)均超過地表水V類標準。其中，氨氮最大超標11.5倍；化學(xué)耗氧量超標率均為100%，最大超標倍數(shù)分別達7.2倍(表2)。另外，河水富營養(yǎng)化嚴重，總氮、總磷超標率達100%，平均超標倍數(shù)達13.2、3.6倍(表2)?？傮w上看，廣利河廣利港總污染指數(shù)為21.99，水質(zhì)屬嚴重污染級別，已不能滿足任何工農(nóng)業(yè)、娛樂及景觀用水要求。

與廣利河相比，發(fā)育于東營南部的小清河的污染更為嚴重。據(jù)東營市2002年和2017全年檢測結(jié)果，在2002年小清河水體已受到極嚴重污染，總污染指數(shù)達到36.29。根據(jù)單因子污染指數(shù)的評價結(jié)果，其主要的污染因子包括總氮、氨氮、BOD5、COD、石油類、總磷等，其中前3項最大值較地表水V類水質(zhì)超標倍數(shù)均在10倍以上(表2)，通過2017年的數(shù)據(jù)(表3)可以看出，小清河的水體相比2002年明顯改善，水體中污染因子如總氮、氨氮、BOD5、COD、石油類、總磷值等指標均比2002年要低，表明小清河水體污染程度降低，但依然低于國家地表水環(huán)境質(zhì)量V類水質(zhì)要求。

表3 小清河2017年河水環(huán)境污染現(xiàn)狀及評價結(jié)果[10]Tab.3 Situation and evaluation results of water environment pollution of Xiaoqing river in 2017[10]

神仙溝和挑河為黃河三角洲內(nèi)黃河尾閭河道，流量小、流程短，但附近石油工業(yè)廢水及居民生活污水的排放使得其河水已受到較嚴重的污染。兩條河流的主要污染類型為有機污染，以COD尤其突出，其次是石油類污染嚴重。神仙溝中COD的Pi值達4.05，比地表水V類水質(zhì)最大超標倍數(shù)達4.85倍；石油類含量也高，超出V類水質(zhì)標準2.51倍。神仙溝總污染指數(shù)為8.05，挑河為6.6，相比而言，挑河的污染程度相對輕些，僅COD明顯偏高。

有關(guān)數(shù)據(jù)表明，黃河三角洲上7條河流水質(zhì)全部污染，大多屬嚴重污染級別，其中神仙溝、小清河、淄河、潮河、廣利河達到極嚴重污染級別。

3.3 淺海灘涂水環(huán)境狀況及評價結(jié)果

根據(jù)田家怡等人的研究，黃河三角洲淺海水質(zhì)受到了石油類、揮發(fā)酚、無機氮、無機磷的污染，其最大值分別超過海水水質(zhì)一類標準(GB3097-97)的2.20、0.08、0.14、0.67倍，其中總無機氮超標率達72%。灘涂水質(zhì)受到石油類、CODCr、揮發(fā)酚的污染，其最大值分別超過海水水質(zhì)一類標準的28.52、1.05、1.32倍，其中石油類、CODCr最大值已分別超過海水水質(zhì)三類標準的1.95和0.23倍，石油類和揮發(fā)酚超標率分別為67%和33%?？梢?，主要污染源與油田開發(fā)工業(yè)和生活污水、水產(chǎn)養(yǎng)殖密切相關(guān)[11]。

3.4 環(huán)境污染對濕地生態(tài)的影響

黃河三角洲河流、淺海和潮灘水質(zhì)及沉積物環(huán)境監(jiān)測和評價結(jié)果表明，本區(qū)所有河流水質(zhì)屬于嚴重污染級，其中小清河、廣利河、淄河污染最為嚴重，主要污染物為COD、石油類、BOD5等；潮灘和淺海水質(zhì)污染也很嚴重，主要污染指標為石油類、COD、揮發(fā)酚和氮磷。河流和潮灘沉積物的重金屬污染相對較輕，但已明顯遭受污染，雖然大都處于生物尚能承受的范圍，但對生物及生態(tài)的惡劣影響已初見異端。

黃河三角洲環(huán)境污染的加劇，對該區(qū)濕地生態(tài)環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)組成及穩(wěn)定性造成了重大影響。概括而言，環(huán)境污染對該區(qū)濕地生態(tài)的影響可分為間接影響和直接影響兩個方面。間接影響包括由于生物多樣性破壞而導(dǎo)致遺傳基因庫破壞及由于濕地生態(tài)系統(tǒng)破壞而導(dǎo)致的旅游、休閑及文化等社會經(jīng)濟價值的損失等。直接影響包括生境破壞、生物多樣性破壞及生態(tài)系統(tǒng)破壞及功能喪失。

3.5 環(huán)境污染導(dǎo)致濕地生境破壞

生境是指能為生物物種的個體、種群或群落提供生理、行為需要的生物環(huán)境和非生物環(huán)境的有機綜合，及物種所在的生態(tài)系統(tǒng)或有生態(tài)系統(tǒng)組成的景觀[8]。生態(tài)學(xué)上將生態(tài)因子分為溫度、濕度、鹽分等物理環(huán)境因子和種間個體、食物數(shù)量和質(zhì)量等生物因子。這些因子決定了生物的生境。

有機污染、石油類污染嚴重，營養(yǎng)物富集是黃河三角洲濕地的主要污染形式，其主要污染源為工業(yè)廢水和城市生活污水的排放。該區(qū)每年工業(yè)廢水和生活污水的排放量達到了8 000萬t左右，這些污水有相當一部分未經(jīng)處理就排放到了河道和近海，加上黃河和其他河流上游地區(qū)未經(jīng)處理的污水順流而下，致使三角洲地區(qū)的水污染非常嚴重。水污染對濕地的影響主要表現(xiàn)在對溢洪河、挑河、神仙溝、草橋溝、小清河等水域單元的影響上。根據(jù)中科院地理所和勝利石油管理局環(huán)保所完成的石油污染環(huán)境評價結(jié)果，污染最嚴重的是神仙溝區(qū)，其次為溢洪河-廣利河和小清河-淄河區(qū)[12]。河流濕地的嚴重污染，直接影響了流域及海域的生態(tài)環(huán)境，使得脆弱的生態(tài)環(huán)境更加脆弱。

石油工業(yè)是造成黃河三角洲地區(qū)生境退化的一個重要原因，其造成污染的方式包括陸上油田的開發(fā)和海上鉆井平臺、海港及海上運輸?shù)拇?，前者每年向海洋排放石油量約1 500 t，是潮下帶污染的主要來源。據(jù)統(tǒng)計，2000年黃河三角洲入海河流石油污染物通量達1 335.1 t/d(未統(tǒng)計神仙溝)，其中小清河為555.4 t/d，挑河為185.6t/d[8]。陸源污染物的入海造成了潮下帶濕地環(huán)境質(zhì)量下降。

3.6 環(huán)境污染導(dǎo)致生物多樣性的破壞

黃河三角洲濕地是生態(tài)類型獨特、生物資源量豐富的地區(qū)，分布有1 524種野生動物物種，其中海洋水生動物418種，屬國家重點保護的海洋獸類5種；淡水魚類108種，屬國家重點保護的3種；各種植物393種，屬國家重點保護的1種；鳥類265種，屬國家一級重點保護的7種，二級重點保護的33種，屬省級重點保護的40種[13]。

隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和人為活動頻繁影響，黃河三角洲已由過去的天然生態(tài)系統(tǒng)漸變?yōu)橐愿鳛橹鞯霓r(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。70年代末以來，該區(qū)的污染日益嚴重，到90年代初該區(qū)環(huán)境污染急劇惡化，造成該區(qū)濕地生物多樣性的破壞也日趨嚴重，水質(zhì)污染在造成近海海域污染和河流嚴重污染的同時，也對濕地物種及遺傳多樣性構(gòu)成巨大威脅。黃河三角洲濕地生物多樣性不斷遭受環(huán)境污染破壞的主要表現(xiàn)有。

(1)近海海域有機污染導(dǎo)致富營養(yǎng)化、生物種類減少。環(huán)境污染不僅影響了入海淡水的數(shù)量和質(zhì)量，還影響了入海的水生生物食物的數(shù)量和質(zhì)量。這必然影響潮間帶及潮下帶水生生物的正常生存，甚至造成水生生物遭受嚴重毒害甚至死亡。黃河三角洲河流石油入海量年達1 500t，致使淺海和灘涂受到石油污染，致使底棲生物種類明顯減少，生物多樣性指數(shù)降低；淺海無機氮超標率高，營養(yǎng)化嚴重，且有明顯升高趨勢。1989年、1998和1999年連續(xù)發(fā)生了較大規(guī)模的赤潮現(xiàn)象，導(dǎo)致浮游植物發(fā)生明顯的群落演替。

(2)河流污染導(dǎo)致淡水生物多樣性降低。所測7條河流均屬嚴重污染級，致使河流水生生物種類減少，影響了生物群落結(jié)構(gòu)和功能，生物多樣性指數(shù)降低。如因水質(zhì)污染嚴重，使原產(chǎn)小清河的鯉、草魚、鯽等22種經(jīng)濟魚類，現(xiàn)基本上絕跡，久負盛名的小清河銀魚已在該河中滅絕。原產(chǎn)河口的鱭、鳳鱭、短頜鱭，也因河流水質(zhì)污染而瀕于滅絕[14]。

(3)物種及遺傳多樣性受到威脅。20世紀50～60年代該區(qū)荒草野坡常見的狐貍，自80年代后已滅絕，中華絨鰲蟹原為該區(qū)域優(yōu)勢水產(chǎn)資源，現(xiàn)在已很少見到；近海的中國對蝦、大小黃花魚、三魷梭子蟹等也已很少見到；植物資源中的地筍、甘草、柳穿魚、洋金花、單葉蔓荊等10多種野生藥用植物、牧草現(xiàn)已瀕危。黃河三角洲的野大豆是重要的種植資源，現(xiàn)僅零星分布。

4 結(jié)論與對策

根據(jù)以上黃河三角洲地區(qū)的分析，得出以下幾點結(jié)論。

(1)黃河三角洲濕地環(huán)境污染導(dǎo)致濕地生態(tài)環(huán)境破壞的同時，也引起該區(qū)生物多樣性的嚴重破壞，遺傳基因資源遭受嚴重威脅。

(2)另外，環(huán)境污染也導(dǎo)致黃河三角洲濕地產(chǎn)品污染加重、產(chǎn)量和質(zhì)量下降、經(jīng)濟效益降低、自凈能力降低、自然災(zāi)害更加頻繁。

(3)黃河三角洲濕地環(huán)境和生態(tài)面臨的直接威脅來自農(nóng)業(yè)的化肥、農(nóng)藥污染和勝利油田石油開采工業(yè)的廢水排放兩個方面；間接的威脅也來自兩個方面，一方面是人口增加、旅游開發(fā)，另一方面來自該區(qū)大力的招商引資而迅速發(fā)展的工業(yè)。

通過該文章研究，為今后的黃河地區(qū)的河道濕地保護提供理論依據(jù)和參考價值，針對這些直接和間接威脅，提出以下兩點建議。

(1)東營地區(qū)應(yīng)繼續(xù)加強小清河河水的管理和保護，如采取排污納管、雨污分流和河道曝氣等方法改善水質(zhì)，保護濕地。

(2)有關(guān)部門要結(jié)合本區(qū)工農(nóng)業(yè)、地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展現(xiàn)狀控制濕地污染、保護濕地生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻：

[1] 李祿康. 保護濕地就是保護人類生存環(huán)境[J]. 世界林業(yè)研究，2001，14(6)：22-27.

[2] 許健民. 黃河三角洲(東營市)濕地評價與可持續(xù)利用研究[D]. 北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，2001.

[3] 穆從如，楊林生，王景華，等. 黃河三角洲濕地生態(tài)系統(tǒng)的形成及其保護[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2000，11(1)：123-126.

[4] 賈文澤，田家怡，潘懷劍. 黃河三角洲生物多樣性保護與可持續(xù)利用的研究[J]. 環(huán)境科學(xué)研究，2002，15(4)：35-39.

[5] 崔樹強. 黃河斷流對黃河三角洲生態(tài)環(huán)境的影響[J]. 海洋科學(xué)，2002，26(7)：42-46.

[6] 姜在興, 王留奇，馬在平，等. 黃河三角洲現(xiàn)代沉積研究[M]. 東營: 中國石油大學(xué)出版社, 1994.

[7] 劉紅玉，呂憲國，劉振乾. 環(huán)渤海三角洲濕地資源研究[J]. 自然資源學(xué)報，2001，16(2)：101-106.

[8] 文湘華. 水體沉積物重金屬質(zhì)量基準研究[J]. 環(huán)境化學(xué)，1993，12(5)：334-341.

[9] 肖篤寧，胡遠滿，李秀珍. 環(huán)渤海三角洲濕地的景觀生態(tài)學(xué)研究[M]. 北京：科學(xué)出版社，2001.

[10] 東營港聯(lián)化管道石油輸送有限公司董家口港-濰坊-魯中、魯北輸油管道工程齊潤支線[EB/OL]. http://huanbao.dongying.gov.cn/web201219968.html，2017.12.27/2018.4.19.

[11] 田家怡，賈文澤，竇洪云，等. 黃河三角洲生物多樣性研究[M]. 青島：青島出版社，1999.

[12] 徐學(xué)工. 黃河三角洲生態(tài)環(huán)境的評估和預(yù)警研究[J]. 生態(tài)學(xué)報. 1996，16(5)：461-468.

[13] 趙延茂，宋朝樞. 黃河三角洲自然保護區(qū)科學(xué)考察集[C]. 北京：中國林業(yè)出版社，1995.

[14] 潘懷劍，田家怡. 黃河三角洲水質(zhì)污染對淡水魚類多樣性的影響[J]. 水產(chǎn)科學(xué)，2001，20(4)：17-20.