魏海峰　陳怡錦　夏　寧　孫　悅　田山川

（大連海洋大學(xué)近岸海洋環(huán)境科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，大連海洋大學(xué)農(nóng)業(yè)部北方海水增養(yǎng)殖重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 大連116023）

灘涂一般指沿海灘涂，海洋行政管理部門認(rèn)為灘涂是平均高潮線以下低潮線以上的海域。灘涂是由陸地生態(tài)系統(tǒng)向海洋生態(tài)系統(tǒng)的過(guò)度地帶，是十分脆弱的生態(tài)敏感區(qū)，也是重要的環(huán)境資源，具有重要的生態(tài)功能（陳洪全,2016）。我國(guó)灘涂面積217.04萬(wàn)hm2，分布于南到廣西，北到遼寧的廣大沿海地區(qū)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，各地沿海地區(qū)填海造地、興建港口、石化產(chǎn)業(yè)等對(duì)灘涂造成了嚴(yán)重的生態(tài)破壞和環(huán)境污染，使得很多灘涂喪失了原有的生態(tài)功能。通過(guò)生態(tài)技術(shù)或者工程技術(shù)的方法對(duì)退化或污染的灘涂進(jìn)行修復(fù)或重建，恢復(fù)原有的生態(tài)結(jié)構(gòu)和功能對(duì)于灘涂保護(hù)具有十分重要的意義。

1　灘涂生態(tài)退化現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題

1.1　填海造地侵占大量灘涂

隨著我國(guó)沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，沿海用地矛盾日益突出，填海造地用于碼頭、電廠、臨港工業(yè)區(qū)等海洋工程侵占了大量的灘涂面積，2000-2010年環(huán)渤海地區(qū)圍填海面積1 573 km2。與20世紀(jì)50年代相比，紅樹(shù)林面積消失了60%，珊瑚礁面積減少了80%，海草床絕大部分消失。目前我國(guó)沿海灘涂面積約為5.8萬(wàn)km2，比10年前減少了約1.36萬(wàn)km2，約占1/4。在灘涂上修建公路、橋梁和大壩會(huì)引起附近灘涂的水文動(dòng)力發(fā)生變化，水交換不充分，污染物得不到稀釋，進(jìn)一步導(dǎo)致灘涂功能退化、生物多樣性降低。例如大連莊河某地灘涂中修建了一座不通水的公路橋通往海上小島，改變了水文動(dòng)力學(xué)，加速了原有灘涂的退化進(jìn)程。此外，在灘涂建造海參養(yǎng)殖池塘，向?yàn)┩颗欧糯罅克a(chǎn)養(yǎng)殖廢水也是導(dǎo)致灘涂退化的原因之一。

1.2　沿海灘涂污染嚴(yán)重

2016年國(guó)家海洋環(huán)境質(zhì)量公報(bào)中指出，遼東灣、渤海灣、萊州灣、江蘇沿岸、長(zhǎng)江口、杭州灣、浙江沿岸、珠江口為嚴(yán)重污染海區(qū)，主要污染物是氮磷和石油類?？杀O(jiān)測(cè)的76%以上的灘涂處于亞健康和不健康的狀態(tài)，入海排污口鄰近海域的環(huán)境質(zhì)量狀況總體較差，91%以上的排污口無(wú)法滿足所在海域海洋功能區(qū)的環(huán)境保護(hù)要求。排海污水主要有工業(yè)廢水、生活污水、農(nóng)業(yè)污水3大類。隨著濱海地區(qū)經(jīng)濟(jì)和工業(yè)化的迅速發(fā)展，填海造地、大規(guī)模工業(yè)建設(shè)及灘涂水產(chǎn)養(yǎng)殖的快速發(fā)展帶來(lái)的工業(yè)污染、農(nóng)業(yè)污染、生活污染、養(yǎng)殖廢水、港口船舶污染等典型污染，造成近海環(huán)境污染日趨嚴(yán)重（袁建軍,2001）。近海海水中的重金屬汞、鉛和硫化物等物質(zhì)可能來(lái)源于內(nèi)陸的石油化工、交通運(yùn)輸以及燃煤發(fā)電等行業(yè)（韋朝海,2012）。海洋的主要污染物質(zhì)，如耗氧有機(jī)物質(zhì)、重金屬、無(wú)機(jī)氮、磷酸鹽等營(yíng)養(yǎng)鹽類等，大多在工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中形成，有的未經(jīng)處理或者部分處理后通過(guò)河流、大氣或人為傾倒等方式進(jìn)入海洋，導(dǎo)致了沿海灘涂污染的進(jìn)一步加?。ㄍ蹴档?2006）。Sylaios（2012）采用海洋動(dòng)力學(xué)模型對(duì)由于筑壩造成的灘涂底質(zhì)的損失進(jìn)行了估算，并提出了減少沉積物損失的建議。

在大規(guī)模高密度灘涂貝類養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)中，貝類排出的代謝廢物，如氨氮和磷酸鹽顯著提高了養(yǎng)殖區(qū)的營(yíng)養(yǎng)鹽濃度，加大了水體的富營(yíng)養(yǎng)化程度。袁秀堂（2011）研究發(fā)現(xiàn)生物活動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的糞便及假糞等生物沉積導(dǎo)致灘涂淤積速度明顯加快，底質(zhì)中有機(jī)物的含量急劇增加，耗氧有機(jī)物的增加使底質(zhì)呈厭氧狀態(tài)，病原微生物大量繁殖，進(jìn)而增加了貝類死亡的風(fēng)險(xiǎn)。宗虎民等（2017）指出海水養(yǎng)殖污染貢獻(xiàn)率雖然總體上仍小于陸源排污，但其氮、磷產(chǎn)出量已占有較大比例。在我國(guó)海水養(yǎng)殖規(guī)模及產(chǎn)量持續(xù)維持在較高水平的情況下，海水養(yǎng)殖已成為近岸海域重要的污染源之一。沿海灘涂底質(zhì)是氮、磷的主要蓄積庫(kù)，其對(duì)上覆水環(huán)境具有凈化功能，但灘涂中耗氧有機(jī)物、氮和磷遇到大的風(fēng)浪條件下，通過(guò)風(fēng)力擾動(dòng)、生物擾動(dòng)作用將氮、磷等內(nèi)源性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)重新釋放到水體中，造成水體富營(yíng)養(yǎng)化，針對(duì)TN、TP、TOC也應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的去除及修復(fù)。

1.3　部分沿海地區(qū)灘涂植物生物入侵嚴(yán)重

目前我國(guó)出現(xiàn)灘涂生物入侵的區(qū)域主要包括廣西北海、浙江樂(lè)清灣、福建寧德三沙灣（周在明等,2017）、江蘇鹽城、山東東營(yíng)等多個(gè)沿海灘涂。入侵的物種主要包括互花米草Spartina alterniflora（侯棟梁，2015）、大米草Spartina anglica等。這些外來(lái)植物侵占了原有灘涂貝類、底棲動(dòng)物的生存空間，使原來(lái)的灘涂喪失了原有的生態(tài)功能。

2　灘涂生態(tài)修復(fù)策略與方法

沿海灘涂退化，導(dǎo)致生物多樣性銳減，灘涂貝類養(yǎng)殖產(chǎn)量的降低，灘涂養(yǎng)殖區(qū)域的面積減少（夏培艷等,2011）。為了減少灘涂養(yǎng)殖資源的破壞和避免生態(tài)的進(jìn)一步惡化，利用人工措施對(duì)已受到破壞和退化的灘涂進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)是改善灘涂養(yǎng)殖現(xiàn)狀的重要途徑之一。在廣泛開(kāi)展污染灘涂調(diào)查的基礎(chǔ)上，搞清楚灘涂中主要污染物的種類和數(shù)量，有針對(duì)性地采用物理方法、化學(xué)方法和生物學(xué)相結(jié)合的方法，提出灘涂生態(tài)修復(fù)的解決方案（薛超波,2004）。灘涂生態(tài)修復(fù)主要有以下3種方法。

2.1　物理修復(fù)

物理修復(fù)是最簡(jiǎn)單易行的灘涂環(huán)境修復(fù)方法，通過(guò)利用機(jī)械翻耕的方法改善灘涂底質(zhì)的通氣性，創(chuàng)造耗氧有機(jī)物被氧化的環(huán)境，達(dá)到降低污染物含量的目的。通過(guò)機(jī)械翻耕可以使底質(zhì)深處的耗氧有機(jī)物與氧氣的接觸機(jī)會(huì)，促進(jìn)污染物分解，可使底質(zhì)的化學(xué)需氧量(COD)減少。同時(shí)，翻耕可增加底質(zhì)的透氣性和透水性，增強(qiáng)其綜合生產(chǎn)能力，但翻耕會(huì)造成底質(zhì)中大量的營(yíng)養(yǎng)鹽類發(fā)育，促進(jìn)物質(zhì)的溶出，造成赤潮的發(fā)生。常見(jiàn)的物理修復(fù)方法還有壓沙（馬紹賽,2005），即取清潔無(wú)污染的沙子在污染區(qū)域覆蓋，可以有效解決有毒污染物，如硫化物、氨氮對(duì)貝類的毒性作用，但這種方法不能從根本上解決底質(zhì)中耗氧有機(jī)物含量高的問(wèn)題，同時(shí)修復(fù)成本較高，因此在實(shí)踐修復(fù)過(guò)程中不建議采用這種修復(fù)方法。灘涂物理修復(fù)過(guò)程中的難點(diǎn)在于灘涂每天都會(huì)潮漲潮落，自然條件具有不可控性，因此翻耕后對(duì)底質(zhì)修復(fù)效果還有待進(jìn)一步評(píng)估。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外關(guān)于灘涂現(xiàn)場(chǎng)的生態(tài)修復(fù)研究較少，具體的機(jī)械翻耕修復(fù)方式、方法、評(píng)估的參數(shù)等還有待進(jìn)一步的研究。Huang（2014）在臺(tái)灣北門海灘采用竹片固化退化灘涂的方法，實(shí)現(xiàn)了當(dāng)?shù)厣郴癁┩康纳鷳B(tài)修復(fù)。Liu（2016）提出退養(yǎng)還灘，即將灘涂上建造的養(yǎng)殖池塘恢復(fù)為原有的灘涂形態(tài)也是生態(tài)修復(fù)的一種重要方法，這種修復(fù)方法在我國(guó)盤錦灘涂濕地已開(kāi)始大面積推進(jìn)。

2.2　化學(xué)修復(fù)

在底質(zhì)中加入化學(xué)底質(zhì)改良劑，使底質(zhì)中的有害物質(zhì)和化學(xué)試劑反應(yīng)，使其毒性降低甚至完全消失。受污染的灘涂通常由于底質(zhì)中耗氧有機(jī)物大量積累，導(dǎo)致底質(zhì)缺氧，氨氮、硫化氫濃度升高，進(jìn)而威脅貝類的生存（馬紹賽,1997），因此可以采用投加化學(xué)改良劑，氧化耗氧有機(jī)物、降低底質(zhì)中有毒的氨氮及硫化氫的含量。灘涂改良劑的主要成分包括過(guò)硫酸氫鉀、生石灰、過(guò)氧化鈣以及螯合劑等，通過(guò)底質(zhì)改良劑的強(qiáng)氧化性實(shí)現(xiàn)底質(zhì)耗氧有機(jī)物、氨氮及硫化氫的氧化作用。底質(zhì)改良劑的方法通常使用在池塘養(yǎng)殖過(guò)程中，為養(yǎng)殖生物提供良好的生活環(huán)境，但在灘涂的底質(zhì)修復(fù)中還未見(jiàn)報(bào)道。

2.3　生物修復(fù)

2.3.1動(dòng)物修復(fù) 灘涂底質(zhì)生態(tài)修復(fù)所用的修復(fù)生物一般為多毛類，如沙蠶等。沙蠶、單環(huán)刺螠等生物適宜生活在北方灘涂區(qū)域，通過(guò)雙齒沙蠶Perinereis aibuhitensis、單環(huán)刺螠Urechis unicinctus等生物的攝食、活動(dòng)改善底質(zhì)的通氣狀況，降低底質(zhì)中耗氧有機(jī)物的量。陳惠彬（2005）在大沽河口灘涂開(kāi)展了生態(tài)修復(fù)研究，使用了毛蚶Scapharca subcrenata、青蛤Cyclina sinensis、沙蠶和雜色蛤Ruditapes variegata作為修復(fù)生物，結(jié)果表明：沙蠶修復(fù)區(qū)域有機(jī)物、總氮總磷和汞等污染物出現(xiàn)了顯著下降，沙蠶活動(dòng)降低了底質(zhì)的異質(zhì)性。牛俊祥（2014）等研究表明，投放雙齒圍沙蠶對(duì)底質(zhì)修復(fù)效果明顯，0.28 kg/m2密度組對(duì)TN、TP的去除效果及0.14 kg/m2、0.21kg/m2密度組對(duì)TN、TP及TOC的去除效果較對(duì)照組均達(dá)到了顯著水平（P＜0.05），其中0.21 kg/m2密度組對(duì)TN、TP及TOC的修復(fù)效果最佳。根據(jù)灘涂貝類養(yǎng)殖區(qū)底質(zhì)環(huán)境修復(fù)實(shí)驗(yàn)研究(?？∠?2014)，發(fā)現(xiàn)物理方法和生物方法是灘涂修復(fù)的有效方法，在實(shí)際應(yīng)用中成效顯著。2015年葫蘆島興城市對(duì)污染的灘涂開(kāi)展了生態(tài)修復(fù)，投入了沙蠶1.275萬(wàn)kg，累積修復(fù)灘涂面積110 hm2，取得了顯著的生態(tài)修復(fù)效果。

2.3.2微生物修復(fù) 微生物修復(fù)技術(shù)在土壤污染治理中的應(yīng)用較為普遍，其原理是通過(guò)微生物的活動(dòng)將難降解的有機(jī)物，如石油類、農(nóng)藥類等持久性有機(jī)物，通過(guò)接種特異性的微生物種群，輔以相應(yīng)的管理措施，實(shí)現(xiàn)對(duì)受到石油污染土壤的修復(fù)。呂棟（2013）從海洋中篩選了三株以石油烴作為唯一碳源類的高效降解菌，在石油污染區(qū)域進(jìn)行了應(yīng)用，取得了較好的修復(fù)效果。王騰（2015）在實(shí)驗(yàn)室模擬了灘涂溢油污染，研究了三株石油降解菌對(duì)石油污染物的去除效果，利用微生物法可有效降解沉積物中的油類污染物，同時(shí)對(duì)環(huán)境影響較小。馬艷玲等（2004）在對(duì)脫硫細(xì)菌的篩選及其對(duì)硫化氫降解性能的研究發(fā)現(xiàn)，一株脫硫活性較高的菌株——無(wú)機(jī)化能自養(yǎng)型的脫氮硫桿菌Thiobacillus denitrificans，其脫硫產(chǎn)物主要是硫酸根離子。硫氧化細(xì)菌菌株DS-7能夠高效快速去除廢水中的硫化物,該菌4 h的硫化物去除率達(dá)到95%以上,相應(yīng)的硫轉(zhuǎn)化率最高達(dá)45.08%（趙鵬,2016）。

2.3.3植物修復(fù) 大型藻類能夠快速、大量吸收水體中的營(yíng)養(yǎng)鹽，降低富營(yíng)養(yǎng)化海水中的溶解態(tài)氮和磷的含量。利用大型海藻、海草對(duì)淺海富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重的海區(qū)進(jìn)行修復(fù)，成為一種十分流行的生態(tài)修復(fù)方法（林貞賢,2006）。在富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重的海區(qū)人工栽培大型海藻易形成規(guī)模，且易于收獲，海藻生長(zhǎng)迅速，能從環(huán)境中吸收大量的氮、磷，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)海洋的固碳作用。江志兵（2006）指出利用大型海藻具有經(jīng)濟(jì)性、再利用性、無(wú)二次污染和快速性的優(yōu)點(diǎn)。雖然大型藻類生態(tài)修復(fù)效果顯著，但對(duì)于北方污染的灘涂來(lái)說(shuō)，由于灘涂具有潮漲潮落、定期干露等特點(diǎn)，使得傳統(tǒng)用于淺海的海藻生物修復(fù)技術(shù)沒(méi)有用武之地，因此灘涂區(qū)域如何開(kāi)展植物修復(fù)成為未來(lái)灘涂修復(fù)的研究重點(diǎn)之一。

生物入侵灘涂主要采用鹽堿地特有的植物進(jìn)行生態(tài)修復(fù)。成海等（2017）利用鹽城當(dāng)?shù)佧}地堿蓬Suaeda salsa作為修復(fù)的植物物種，對(duì)互花米草入侵的灘涂成功進(jìn)行了修復(fù)。陳志明（2016）在浙江樂(lè)清灣通過(guò)種植紅樹(shù)林，有效實(shí)現(xiàn)了灘涂濕地生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)和可持續(xù)發(fā)展。

3　研究展望

灘涂是不可替代的自然環(huán)境，保護(hù)灘涂與保護(hù)海洋環(huán)境同樣重要。目前灘涂生態(tài)修復(fù)的研究還遠(yuǎn)不能滿足工作的需要，由于管理部門缺乏相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，不能對(duì)灘涂生態(tài)修復(fù)的效果作出科學(xué)、準(zhǔn)確的評(píng)估，因此需要在以下3個(gè)方面開(kāi)展灘涂生態(tài)修復(fù)研究。

3.1　灘涂退化機(jī)制問(wèn)題的研究

近30年來(lái)，我國(guó)灘涂受到多方面因素的影響，出現(xiàn)了嚴(yán)重的生態(tài)退化問(wèn)題，南北方灘涂退化呈現(xiàn)出不一樣的退化方式，不同類型的灘涂退化機(jī)制、灘涂的生態(tài)演化過(guò)程及灘涂的生源要素地球化學(xué)循環(huán)過(guò)程是未來(lái)灘涂研究的方向之一。

3.2　灘涂生態(tài)修復(fù)方法的優(yōu)化

盡管國(guó)內(nèi)一些研究機(jī)構(gòu)開(kāi)展了一些灘涂的生態(tài)修復(fù)研究，但目前修復(fù)方法尚不成熟，不能夠滿足當(dāng)前社會(huì)、企業(yè)和政府對(duì)灘涂修復(fù)技術(shù)的需求，開(kāi)發(fā)多種見(jiàn)效快、成本低，適合不同灘涂退化類型的生態(tài)修復(fù)技術(shù)是未來(lái)灘涂修復(fù)的重要研究方向。

3.3　灘涂生態(tài)修復(fù)效果標(biāo)準(zhǔn)的制定

目前，我國(guó)貝類養(yǎng)殖退化灘涂的修復(fù)還處于初級(jí)階段，僅在山東威海及上海幾個(gè)地區(qū)開(kāi)展了灘涂現(xiàn)場(chǎng)生態(tài)修復(fù)研究。隨著我國(guó)對(duì)濱海濕地環(huán)境保護(hù)工作的重視，越來(lái)越多的地方政府在嚴(yán)重退化的濱海濕地開(kāi)展了生態(tài)修復(fù)研究及大面積推廣示范，但缺乏灘涂生態(tài)修復(fù)效果的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，亟待開(kāi)展灘涂污染發(fā)生機(jī)理、灘涂貝類養(yǎng)殖環(huán)境容量、灘涂貝類養(yǎng)殖清潔生產(chǎn)技術(shù)研究和研發(fā)，制定灘涂生態(tài)修復(fù)技術(shù)和生態(tài)修復(fù)效果標(biāo)準(zhǔn)，以滿足社會(huì)、企業(yè)和政府對(duì)灘涂生態(tài)修復(fù)的要求。