趙文,李曉杰,郭凱,魏洪祥

(1.大連海洋大學(xué)遼寧省水生生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,遼寧大連116023;2.大連海洋大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,遼寧大連116023;3.大連理工大學(xué)工程力學(xué)系,遼寧大連116024)

大連大孤山海區(qū)水下爆破對(duì)海洋環(huán)境及浮游生物的影響

趙文1、2,李曉杰3,郭凱2,魏洪祥2

(1.大連海洋大學(xué)遼寧省水生生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,遼寧大連116023;2.大連海洋大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,遼寧大連116023;3.大連理工大學(xué)工程力學(xué)系,遼寧大連116024)

為了解大連灣大孤山海區(qū)水下爆破活動(dòng)對(duì)其所在海區(qū)水質(zhì)及浮游生物的影響,于2007年的9—12月對(duì)爆破后2 h和1 000 m范圍內(nèi)的爆破區(qū)域進(jìn)行了監(jiān)測(cè),內(nèi)容包括透明度、鹽度、溶氧、pH、懸浮物、油、氨態(tài)氮、硝酸氮、亞硝酸氮、活性磷10項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)和葉綠素a、浮游植物生物量、浮游動(dòng)物生物量3個(gè)生物指標(biāo)。結(jié)果表明:爆破對(duì)海區(qū)透明度和懸浮物的影響顯著,對(duì)其它指標(biāo)影響不顯著。整體上,本次爆破不會(huì)對(duì)該海區(qū)水質(zhì)及浮游生物量產(chǎn)生明顯的影響。

爆破;大孤山;水質(zhì);浮游生物量

大孤山海區(qū)位于大連市大連灣東部灣口,直接面對(duì)黃海外海,地理位置十分重要。由于在大孤山海域修建碼頭的需要,采用爆破的形式對(duì)該海域的礁石進(jìn)行平整,于2007年9月24日至12月26日在大孤山海區(qū)實(shí)施了5次爆破炸礁工程。項(xiàng)目區(qū)域無河流入海,水深為10～30 m。迄今為止,爆破活動(dòng)對(duì)水域環(huán)境及其生物影響效應(yīng)的報(bào)道甚少[1-6]。為了了解和掌握本次爆破活動(dòng)對(duì)周圍的水質(zhì)環(huán)境及浮游生物的影響,作者于爆破期間對(duì)爆破區(qū)域的水質(zhì)及浮游生物進(jìn)行了監(jiān)測(cè),并就爆破對(duì)其產(chǎn)生的影響作了初步評(píng)估。

1 調(diào)查方法

1.1 爆破參數(shù)

鉆孔直徑為42 mm,炮孔深度為1～3 m;炮孔間距a=1.3 m,b=1.0 m;單孔裝藥量為0.15～1.35 kg;實(shí)驗(yàn)海區(qū)范圍內(nèi)最大齊爆藥量為45～1 619 kg(實(shí)際用量小于45 kg)。

1.2 監(jiān)測(cè)站的設(shè)定

共設(shè)置5個(gè)監(jiān)測(cè)站位,具體如圖1所示。其中1#為爆破點(diǎn),2#距爆破點(diǎn)200 m,3#距爆破點(diǎn)500 m,4#距爆破點(diǎn)750 m,5#距爆破點(diǎn)1 000 m。

1.3 樣品的采集及分析

所有樣品的采集與分析均參照《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范》[7]規(guī)定的方法進(jìn)行。其中水體理化指標(biāo)包括:透明度、鹽度、溶氧、pH、懸浮物、油、氨態(tài)氮、硝酸氮、亞硝酸氮、活性磷等;生物指標(biāo)包括葉綠素a、浮游植物生物量和浮游動(dòng)物生物量。用透明度盤測(cè)定透明度,用光學(xué)折射鹽度計(jì)測(cè)定鹽度,用碘量法測(cè)定溶解氧,用酸度計(jì)測(cè)定pH,用濾膜抽濾法測(cè)定懸浮物,用熒光光度法測(cè)定油,用次溴酸鈉氧化法測(cè)定總氨氮,用鎘還原法測(cè)定硝酸態(tài)氮,用分光光度法測(cè)定亞硝酸態(tài)氮,用磷鉬藍(lán)分光光度法測(cè)定活性磷。用丙酮分光光度計(jì)法測(cè)定葉綠素a含量,用體積法測(cè)定浮游植物生物量和浮游動(dòng)物生物量。在每次爆破前后2 h,5個(gè)站位各采集樣品一次,用水生80型采水器采水樣,浮游植物水樣用淺海Ⅲ型網(wǎng)采集,并與器采樣品相結(jié)合,浮游動(dòng)物水樣用淺海Ⅱ型網(wǎng)采集。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)分析采用Excel 2003和SPSS

13.0軟件進(jìn)行,差異顯著性的計(jì)算采用頓肯(Duncan)多重差距檢驗(yàn)法,95%置信區(qū)間。

圖1 采樣點(diǎn)位置Fig.1 Sampling position

2 結(jié)果與評(píng)價(jià)

2.1 爆破對(duì)海水水質(zhì)的影響

對(duì)5次爆破前后10項(xiàng)水體理化指標(biāo)的實(shí)地監(jiān)測(cè)結(jié)果見表1。從表1可見:爆破后,各監(jiān)測(cè)點(diǎn)水體的透明度都有所下降(除5#外),其中爆破點(diǎn)透明度的變化最大,其它站位變化相對(duì)較小,這主要是由于炸藥爆炸后將水下的沉積物帶到上層水,使透明度下降,5#站位距離爆破點(diǎn)較遠(yuǎn),所以透明度變化不明顯;各監(jiān)測(cè)點(diǎn)鹽度均沒有明顯變化;各監(jiān)測(cè)點(diǎn)pH都略有下降(除4#、5#外),但變化較小,出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是爆破產(chǎn)生的NO2和NO遇水生成硝酸,改變了水體的pH;各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的DO含量均有不同的下降,這可能是爆破活動(dòng)將底層含氧量低的水和水底沉積物帶到了導(dǎo)致的。

表1 大孤山海區(qū)爆破前后2 h海水水質(zhì)的監(jiān)測(cè)結(jié)果Tab.1 Monitoring results for the sea water quality 2 h before and after the explosion at coastal Dagushanμg/L

爆破后,1#、2#監(jiān)測(cè)點(diǎn)懸浮物(SPM)含量有上升趨勢(shì),而3#～5#監(jiān)測(cè)點(diǎn)則沒有變化,這是因?yàn)楸飘a(chǎn)生的巨大沖擊力將水下大量底泥帶到水上層,使懸浮物含量大大增加。中國(guó)海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)懸浮物的要求是:人為活動(dòng)增加量,一類水不得超過10 mg/L;二類水不得超過50 mg/L;三類水不得超過150 mg/L。而爆破點(diǎn)懸浮物的人為增加量為14 mg/L,已經(jīng)超過了國(guó)家一類海水的要求范

圍[8]。如果在某海域混合期進(jìn)行水下爆破,產(chǎn)生的高渾濁水團(tuán)會(huì)由于潮流產(chǎn)生的輸移、擴(kuò)散和沉降作用,影響周圍的生態(tài)系統(tǒng),威脅海洋生物資源。

爆破后,1#、2#、4#監(jiān)測(cè)點(diǎn)的油含量增加,3#、5#則降低。這說明油含量沒有明顯的變化規(guī)律,爆破活動(dòng)對(duì)油含量的影響不是主要因素,而要考慮施工過程中各種船只對(duì)其產(chǎn)生的影響。各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的總氨氮含量均略有上升(除4#、5#外)。硝酸氮含量略有上升(除3#外),亞硝酸氮含量均略有下降(除1#外),產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因,可能是爆破過程中產(chǎn)生大量的含氮?dú)怏w,其中一部分氮元素會(huì)溶解于水,導(dǎo)致水中無機(jī)氮含量增加[2]?；钚粤缀砍?#監(jiān)測(cè)點(diǎn)升高外,其余監(jiān)測(cè)點(diǎn)均呈下降趨勢(shì)。

2.2 爆破對(duì)生物指標(biāo)的影響

5次爆破前后3項(xiàng)生物指標(biāo)的實(shí)地監(jiān)測(cè)結(jié)果見表2。爆破前后浮游生物生物量及葉綠素a含量沒有明顯的變化規(guī)律。從表2可見:爆破后,1#、2#、5#監(jiān)測(cè)點(diǎn)的浮游植物生物量升高,3#、4#則下降;1#、4#監(jiān)測(cè)點(diǎn)的浮游動(dòng)物生物量升高,2#、3#、5#下降;1#、3#、4#監(jiān)測(cè)點(diǎn)的葉綠素a含量升高, 2#、5#降低。這說明爆破對(duì)浮游生物量的影響不大,但要考慮海水的水文條件,如水溫、鹽度、水流交換運(yùn)動(dòng)等因素。

表2 大孤山海區(qū)爆破前后浮游生物量及葉綠素a的監(jiān)測(cè)結(jié)果Tab.2 The plankton and chl-a levels before and after the explosion at coastal Dagushan

2.3 爆破影響的評(píng)估

利用SPSS 13.0軟件,對(duì)爆破前后各監(jiān)測(cè)站位的各項(xiàng)指標(biāo)的實(shí)測(cè)值進(jìn)行差異顯著性分析,結(jié)果見表3。從表3可見:爆破前后,1#監(jiān)測(cè)點(diǎn)水體的透明度、懸浮物含量差異顯著(P=0.011＜0.05),其它指標(biāo)差異均不顯著(P＞0.05);而其它4個(gè)監(jiān)測(cè)站位的各項(xiàng)指標(biāo)的差異也均不顯著(P＞0.05)。

表3 爆破前后各項(xiàng)指標(biāo)的差異顯著性分析Tab.3 The analysis of significant difference in water quality indicators before and after the explosion

3 結(jié)論

通過對(duì)大孤山海域的水質(zhì)進(jìn)行調(diào)查,結(jié)果表明,海水的水質(zhì)狀況整體較好,pH、溶解氧和油類均達(dá)到國(guó)家規(guī)定的一類海水標(biāo)準(zhǔn)[8],但是氮、磷含量相對(duì)較高。在監(jiān)測(cè)的10項(xiàng)理化指標(biāo)中,爆破后,海水的鹽度等均沒有發(fā)生明顯變化,pH、DO略有降低;無機(jī)氮、磷、油類沒有明顯的變化規(guī)律,但在爆破點(diǎn)都略有增加;而懸浮物、透明度在各監(jiān)測(cè)點(diǎn)變化較大,其中爆破點(diǎn)(1#)變化最大。本次爆破對(duì)周圍水域浮游生物量及葉綠素a沒有明顯影響,但在爆破點(diǎn)略有增加。

通過對(duì)調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性分析,結(jié)果表明,整體上本次爆破活動(dòng)對(duì)5個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的8項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)(除懸浮物、透明度外)和3項(xiàng)生物指標(biāo)影響不顯著,但對(duì)爆破點(diǎn)的懸浮物、透明度影響較顯著。這一結(jié)果與賈曉平等[3]的研究結(jié)果基本一致,與崔毅等[2]的研究結(jié)果相近,但略有區(qū)別。崔毅等[2]認(rèn)為,水下爆破產(chǎn)生影響的主要因素是除懸浮物外,還有無機(jī)氮。本調(diào)查中發(fā)現(xiàn),無機(jī)氮含量確實(shí)在爆破后有所增加,但是影響不顯著。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因主要與爆破活動(dòng)中使用的炸藥種類及爆破參數(shù)有關(guān)。總之,本次爆破活動(dòng)不會(huì)對(duì)大孤山海區(qū)的海水環(huán)境及浮游生物帶來很大的影響。

[1] 尚龍生,戴云叢,劉現(xiàn)明,等.水中爆破對(duì)雙臺(tái)子河口漁場(chǎng)的影響[J].海洋環(huán)境科學(xué),1994,13(3):23-26.

[2] 崔毅,宋云利,林慶禮,等.水中爆破對(duì)海洋生物及海洋環(huán)境的影響研究[J].中國(guó)水產(chǎn)科學(xué),1996,3(4):106-113.

[3] 賈曉平,林欽,蔡文貴.大亞灣馬鞭洲大型爆破對(duì)周圍水域環(huán)境與海洋生物影響的評(píng)估[J].水產(chǎn)學(xué)報(bào),2002,26(4):313-320.

[4] 蔣玫,沈新強(qiáng),楊紅.水下爆破對(duì)漁業(yè)生物影響的研究[J].海洋漁業(yè),2005,27(2):150-153.

[5] 李文濤,張秀梅.水下爆破施工對(duì)魚類影響的估算及預(yù)防措施[J].海洋漁業(yè),2003,27(11):20-23.

[6] 許鷺芬,王清池,王軍,等.水下爆破的聲壓測(cè)量及其對(duì)海洋生物的影響[J].廈門大學(xué)學(xué)報(bào),2000,39(1):58-61.

[7] 國(guó)家海洋局.海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范HY003.5-91[S].北京:海洋出版社,1991:69-301.

[8] 國(guó)家環(huán)境保護(hù)局,國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局.海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)GB3097-82 [S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,1982:2-3.

The impacts of underwater explosion on aquatic environment and plankton in coastal Dagushan in Dalian,Liaoning province

ZHAO Wen1,2,LI Xiao-jie3,GUO Kai2,WEI Hong-xiang2
(1.Key Laboratory of Hydrobiology in Liaoning Province,Dalian Ocean University,Dalian 116023,China; 2.School of Life Science and Technology,Dalian Ocean University,Dalian 116023,China; 3.Department of Engineering Mechanics,Dalian University of Technology,Dalian 116024,China)

The impacts of underwater explosion on water quality including 10 indexes(Secchi disk,salinity,dissolved oxygen,pH,suspended matter,petroleum,ammonia,nitrate,nitrite,and available phosphorus)and plankton including 3 indexes(Chl a,phytoplankton biomass,and zooplankton biomass)were monitored within 1000 meters and 2 h of the explosion at coastal Dagushan area in Dalian bay from September to December in 2007. The results showed that there were significant impact of explosion on transparency and suspended matter,while there were no significant impact of explosion on the other indexes.Overall,it was not found that there was obviously impact of the explosion on the water quality and the biomass of plankton at coastal Dagushan area.

explosion;Dagushan;water quality;plankton biomass

2095-1388(2011)01-0079-04

S932

A

2010-03-11

遼寧省教育廳創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目(2007T016)

趙文(1963-),男,教授,博士生導(dǎo)師。E-mail:zhaowen@dlou.edu.cn