喻 軍，尹曉輝

（1.浙江工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院，浙江杭州 310014；2.浙江農(nóng)林大學(xué)農(nóng)業(yè)與食品學(xué)院，浙江臨安 310029）

地鐵振動對魚類進(jìn)食及生長的影響

喻 軍1，尹曉輝2

（1.浙江工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院，浙江杭州 310014；2.浙江農(nóng)林大學(xué)農(nóng)業(yè)與食品學(xué)院，浙江臨安 310029）

采用現(xiàn)場監(jiān)測研究列車的振動對魚類攝食和生長的影響，結(jié)果表明，地鐵振動與噪聲對草魚的攝食量、排空率、生長影響顯著，其臨界振動壓級為85 dB，影響半徑為8.5m；臨界噪聲等級為80 dB，影響半徑為10 m；持續(xù)時間、與振源的距離也顯著影響草魚的體重，未發(fā)現(xiàn)草魚死亡。為了避免地鐵振動對魚類的影響，建議地鐵可埋深在10 m以上，或采取必要的隔振減振措施。

地鐵振動；噪聲；聲學(xué)；魚類；聽覺系統(tǒng)

隨著城市地鐵的發(fā)展，越來越多的地鐵穿越河流，如上海的黃浦江，南京長江，廣州珠江，杭州錢塘江，長沙湘江等，在建設(shè)和運(yùn)營期間會對周圍生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不同程度的影響，所以在規(guī)劃和建設(shè)時，需開展環(huán)境評價，盡量減少或避免其對周圍生態(tài)環(huán)境的影響，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會和諧發(fā)展。因此，有必要研究地鐵振動對生態(tài)環(huán)境的影響，做出合理的評價。

地鐵振動對生態(tài)環(huán)境的影響已引起許多學(xué)者的重視，其中對人體健康影響的研究發(fā)現(xiàn)：環(huán)境振動一般不會對人造成直接的身體傷害，但它會干擾人們的日常生活，使人感到極度不適和心煩，甚至還會影響到人們的睡眠、休息和學(xué)習(xí)。當(dāng)振動強(qiáng)度達(dá)到65 dB時，對睡眠有輕微影響；達(dá)到69 dB時，所有輕睡的人將被驚醒；達(dá)到74 dB時，除酣睡的人外，其他人將被驚醒；達(dá)到79 dB時，所有的人都被驚醒，也引起人們異常煩躁的情緒［1-2］。振動頻率、振幅、振動時間都是影響人體健康的重要參數(shù)［3-4］。魚類對振動和噪聲比較敏感，其影響機(jī)理和程度與人類都不同［5-7］，所以有必要研究振動與噪聲對魚類的攝食和生長的影響規(guī)律。

石油鉆井振動對魚類的影響已有報道。孫耀等［8］應(yīng)用現(xiàn)場模擬實(shí)驗(yàn)方法測定了石油鉆井噪聲與振動對鯉魚的影響，表現(xiàn)為：鯉魚能量攝入量降低導(dǎo)致各能量收支水平不同程度的下降，體內(nèi)代謝量和排泄量的增大，最后使鯉魚生長率大幅度降低。張飲江等［9］分析低溫、振動對金魚呼吸頻率和血清中皮質(zhì)醇濃度的影響，當(dāng)水溫低于4℃時，這些指標(biāo)呈梯度下降，降低了運(yùn)輸死亡率；振動頻率為50 Hz時，呼吸頻率下降30%～49%，血清中皮質(zhì)醇濃度上升了35%～139%，從而影響金魚運(yùn)輸存活率。這些都說明振動與噪聲對魚類生長存在不同程度的影響，地鐵振動也不例外。

魚類的視覺相對退化，但聽覺卻相當(dāng)發(fā)達(dá)，對水體的輕微震動、聲響敏感，尤其是對一些突如其來、生疏的高強(qiáng)度聲響極其敏感，聽到后會迅速轉(zhuǎn)移、遠(yuǎn)離聲源；若是高密度精養(yǎng)池塘，拋撒顆粒飼料的聲音也會使魚兒爭相聚集，說明魚類對聲音非常敏感，所以地鐵交通帶來的振動與噪聲對魚類影響是顯著的。但地鐵振動對魚類生長影響等方面的研究迄今尚未見報道。因此，開展這方面的研究有助于揭示噪聲與振動對魚類的污染機(jī)理，為保護(hù)城市生態(tài)環(huán)境，為地鐵規(guī)劃和建設(shè)進(jìn)行環(huán)境生態(tài)評價提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。本研究采用現(xiàn)場監(jiān)測法，即在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，有無地鐵振動的影響，研究魚類的攝食和生長率的變化規(guī)律和影響范圍，從而有效地評價地鐵振動對生態(tài)環(huán)境的影響?，F(xiàn)將有關(guān)結(jié)果報道如下。

1 材料與方法

1.1 材料

選取某城市郊區(qū)地鐵周圍地勢平整、空曠、表面地質(zhì)均勻，無其他噪音與振動污染源場地進(jìn)行試驗(yàn)。

在某地鐵運(yùn)營期間，在其淺埋地面不同范圍內(nèi)（垂直地鐵行駛方向），埋深10 m，垂直地鐵投影線5，10，20，30，40和80 m各設(shè)置一玻璃水池，在200 m處（假設(shè)此處不受地鐵振動的影響，此處的振動壓級為40 dB，噪聲聲壓為45 dB，在正常范圍內(nèi)，對魚類不造成影響）布置同樣的一個對照觀測池（圖1）。玻璃水池尺寸為1 m×1 m，配有充氣和進(jìn)排水設(shè)施，置于地面下50 cm，并各建一個2 m×3 m的試驗(yàn)棚，充氣保證水中氧氣7 mg·L-1，加熱保證水溫18℃，每天9時和17時各投一次食物，保證食物充足，每天換1次水，所用水曝氣1 d，每次換3／4。

圖1 現(xiàn)場試驗(yàn)池的布置示意圖

草魚來源于某僻靜的池塘，未受過振動與噪聲的影響，為適應(yīng)新環(huán)境，進(jìn)行馴養(yǎng)。在試驗(yàn)前，對草魚用濃度為4 mg·L-1的魚蝦安溶液藥浴處理4 d（最低可見效濃度為1 mg·L-1），然后置于試驗(yàn)棚內(nèi)預(yù)備馴養(yǎng)，待撲食正常后，放入試驗(yàn)棚內(nèi)馴養(yǎng)，每個玻璃水池放入小魚200條，小魚重為（18± 0.1）g。再次正常后，先預(yù)備馴養(yǎng)6 d，正式馴養(yǎng)10 d，用濃度為1 mg·L-1的魚蝦安溶液定期處理。

1.2 測定項目與方法

采用胃中食物測定法測定草魚胃中食物量，以及草魚的體重變化。同時，對地面的振動與噪聲進(jìn)行監(jiān)測，每小時監(jiān)測1次，并進(jìn)行等效換算。

胃中食物每5 d測1次，共3次，每次24 h連續(xù)取樣，6 h取1次，稱其體重、消化道中食物和體長，天平的精度為0.000 1 g。胃中食物過半時測定排空率，每隔1 h，取20條，共取10次。

重量計算公式：

式中：C為總重量，g；G為重量，g；S為胃中食物，g；R為排空率，%。

生長率公式：

式中：Ed為生長率；ΔG為增加重量，g；C為總重量，g。

在對應(yīng)魚池的位置進(jìn)行振動與噪聲的連續(xù)監(jiān)測，方向垂直于地鐵運(yùn)營方向，該噪聲可視為連續(xù)穩(wěn)定性噪聲，其等效聲級與等效振動級計算公式：

式中：L為被測點(diǎn)聲壓級，dB；L0為已知聲壓級，dB；r為被測點(diǎn)距離聲源的距離，m；r0為已知點(diǎn)離聲源點(diǎn)距離，m；a為衰減系數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 噪聲與振動

把監(jiān)測數(shù)據(jù)代入公式（3），得到振動噪聲或振動強(qiáng)度衰減公式：

式中：NLeq為噪聲聲強(qiáng)，dB；VLeq為振動強(qiáng)度，dB；D為與聲源距離（D≥5 m），m。

計算結(jié)果見表1。

表1 振動噪聲與振動強(qiáng)度隨距離的變化

2.2 對草魚生長的影響

表2表明，草魚隨噪聲和振動強(qiáng)度變化的趨勢，由式（3）計算得到，等效噪聲和振動強(qiáng)度為94.0 dB和101.8 dB，草魚的生長平均速率顯著下降，即產(chǎn)生顯著影響。

表3表明，當(dāng)噪聲與振動持續(xù)8 d和16 d時，草魚生長量的變化趨勢基本相同。方差分析表明，2組持續(xù)時間不同的草魚生長量有顯著，從持續(xù)時間來看，16 d的生長量小于8 d的生長量，所以16 d的影響大于8 d。

表2 噪聲與振動強(qiáng)度對草魚生長量的影響

表3 噪聲和振動強(qiáng)度的持續(xù)時間對草魚生長量的影響

從表4可以看出，對不同時間魚的排空率的影響，前3 h攝食率大，然后減小，最后趨于穩(wěn)定。

表5表明，t檢驗(yàn)分結(jié)果，5 m和10 m的距離有顯著影響，其他沒有影響。

表4 草魚排空率參數(shù)

表5 草魚胃中食物量和攝食量與噪聲、振動的關(guān)系

3 小結(jié)與討論

試驗(yàn)結(jié)果表明，噪聲和振動強(qiáng)度較小時，對草魚的攝食量無顯著影響，經(jīng)t檢驗(yàn)，當(dāng)噪聲增大到一定程度時，在一段時間后，影響會顯著。當(dāng)試驗(yàn)進(jìn)行到16 d時，對10 m遠(yuǎn)的草魚有顯著影響，同時隨噪聲強(qiáng)度增加而增加。

振動與噪聲對草魚的進(jìn)食量、生長率均有顯著的影響，其中對進(jìn)食量比較敏感，等效噪聲為80 dB，污染距離為40 m，顯著影響距離為10 m；振動強(qiáng)度為85 dB，生長率的影響程度遠(yuǎn)大于攝食量；當(dāng)振動和噪聲強(qiáng)度為NL＝94 dB，VL＝101 dB時，最大進(jìn)食量下降了60%。經(jīng)測定草魚的日增長量、轉(zhuǎn)化效率與噪聲與振動關(guān)系，體重變化與對應(yīng)的時間呈線性關(guān)系；從日平均攝食量可以看出，草魚的最大平均攝食量跟對照相比，下降60%，平均生長量下降19.5%；當(dāng)?shù)刃г肼暸c振動強(qiáng)度級達(dá)到80和85 dB時，對草魚的攝食量影響顯著，所以生長率影響噪聲與振動強(qiáng)度分別為80和85 dB。由于地鐵振動較鉆井振動時間長，無暫停振動對魚類的恢復(fù)效應(yīng)，其影響程度還需進(jìn)一步研究。

污染距離和相應(yīng)的等效噪聲級或振動級的之間關(guān)系是NLeq＝94-20 lg（0.2D）-0.002D或VLeq＝101.8-20lg（0.2D）-0.019D；與鉆井振動與噪聲對魚類的影響相似，只是影響魚類生長的地鐵振動頻率比鉆井略低，其長期影響（如改變基因的表達(dá)）還需進(jìn)一步研究。

［1］ 張曉春，張辰辰，張磊，等.地鐵列車振動對臨近建筑內(nèi)人體舒適度的影響研究［J］.中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報，2009，38（6）：835-839.

［2］ 宋志剛.基于煩惱率模型的T程結(jié)構(gòu)振動舒適度設(shè)計新理論［D］.杭州：浙江大學(xué)，2003.

［3］ 王季卿.噪聲對人體各器官和系統(tǒng)的影響及防護(hù)［J］.噪聲與振動控制，1991（增刊1）：121-123.

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［5］ 董桂芳，解綬啟，朱曉鳴，等.水華藍(lán)藻對魚類的營養(yǎng)毒理學(xué)效應(yīng)［J］.生態(tài)學(xué)報，2012，32（19）：6233-6241.

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［9］ 張飲江，黎臻，謝文博，等.對低溫、振動脅迫應(yīng)激反應(yīng)的試驗(yàn)研究［J］.水產(chǎn)科技情報，2012，40（3）：116-122.

（責(zé)任編輯：張才德）

S 931.3 < class="emphasis_bold">文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

A

0528?9017（2014）01?0114?03

文獻(xiàn)著錄格式：喻軍，尹曉輝.地鐵振動對魚類進(jìn)食及生長的影響［J］.浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014（1）：114-117.

2013?10?25

國家自然科學(xué)基金（21007060；51078377）；浙江省科技廳項目（2012C21074）；浙江省博士后基金（Bsh1202012）

喻 軍（1978-），男，湖南邵陽人，工程師，主要從事地鐵振動環(huán)境效應(yīng)研究工作。E?mail：yujunsunny＠163.com。

注：感謝國家自然科學(xué)基金和浙江省科技廳項目資助。