談 祥,張佳蕊,程逸群

(上海汀瀅環(huán)?？萍加邢薰?，上海 201707)

1 概述

海岸帶潮灘濕地是介于陸域和海洋之間的生態(tài)緩沖區(qū)域，具有很高的初級(jí)生產(chǎn)力和生物多樣性，為海岸帶及鄰近的陸域區(qū)域提供著極為重要的生態(tài)服務(wù)功能。杭州灣是我國(guó)沿海潮差大的強(qiáng)潮海灣，隨著人口向沿海地區(qū)進(jìn)一步集聚，資源開(kāi)發(fā)利用程度進(jìn)一步提高，導(dǎo)致潮灘濕地水質(zhì)惡化，生態(tài)系統(tǒng)退化嚴(yán)重。保護(hù)海岸帶濕地資源，有效恢復(fù)受損濕地成為社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題之一[2]。在高強(qiáng)度資源開(kāi)發(fā)和陸域污染干擾的共同作用下，杭州灣金山岸段潮灘濕地退化情況嚴(yán)重，局部區(qū)域潮灘濕地消亡，并演變成光灘[4]。為恢復(fù)海岸帶潮灘濕地生態(tài)系統(tǒng)，保障生態(tài)服務(wù)功能的正常發(fā)揮，上海市實(shí)施了“金山城市沙灘西側(cè)綜合整治及修復(fù)工程”，通過(guò)生態(tài)景觀與人工濕地的融合，形成兼具生態(tài)功能、水質(zhì)修復(fù)功能與景觀功能的城市濱海濕地，命名為鸚鵡洲生態(tài)濕地公園，在濕地生態(tài)修復(fù)區(qū)內(nèi)重構(gòu)與恢復(fù)鹽沼濕地，建成兼具生態(tài)功能與水質(zhì)修復(fù)功能的復(fù)合型濕地。

金山鸚鵡洲濕地位于上海市金山區(qū)南部，杭州灣北岸，占地面積為23.2萬(wàn)m2，是一座濱海帶潮灘濕地，也是上海首座申報(bào)獲批的國(guó)家級(jí)海洋公園(見(jiàn)圖1所示)。該濕地所屬區(qū)域?yàn)閬啛釒ШＱ蠹撅L(fēng)氣候，年平均氣溫為15.7 ℃～15.9 ℃，年平均降水量為988.1～1 197.2 mm[5]。杭州灣濕地土壤以潮灘鹽土為主，濕地植物群落以鹽生沼澤植物為主[4]。

圖1 金山鸚鵡洲濕地平面示意

濕地水源來(lái)自于鸚鵡洲濕地公園旁的金山城市沙灘水上休閑區(qū)，水體通過(guò)水泵提升后至濕地前端，逐級(jí)自流經(jīng)過(guò)濕地內(nèi)部各個(gè)生態(tài)功能區(qū)，再返回水上休閑區(qū)。該工程從2016年4月開(kāi)工至2016年12月完工，2017年9月順利通過(guò)竣工驗(yàn)收，并于10月1日正式免費(fèi)對(duì)外開(kāi)放。

2 區(qū)域生態(tài)本底調(diào)查

2.1 水質(zhì)

2014年6月于工程區(qū)域設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行水質(zhì)檢測(cè)，檢測(cè)點(diǎn)設(shè)置見(jiàn)圖2所示，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。

圖2 水質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀檢測(cè)站位示意

表1 2014年6月工程海域水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果

工程區(qū)域?yàn)闉I海風(fēng)景旅游區(qū)，水質(zhì)應(yīng)當(dāng)符合三類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB 3097—1997)。結(jié)果顯示，在檢測(cè)期間工程區(qū)域內(nèi)水質(zhì)不達(dá)標(biāo)。與海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB 3097—1997)相比，采樣點(diǎn)中無(wú)機(jī)氮含量較高，其中S1采樣點(diǎn)中無(wú)機(jī)氮符合三類海水標(biāo)準(zhǔn)，其他采樣點(diǎn)中無(wú)機(jī)氮均劣于四類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。S4和S5采樣點(diǎn)中活性磷酸鹽含量分別為0.072 mg/L、0.080 mg/L，劣于四類海水標(biāo)準(zhǔn)，其他采樣點(diǎn)中活性磷酸鹽可達(dá)二類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。溶解氧、pH、硫化物、多氯聯(lián)苯、鎘、鉻、汞和砷的含量均符合一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；CODMn、銅、鋅和鉛的含量均符合二類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；石油類的含量符合三類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。此外海水水體因懸浮物含量較高而表觀渾濁，透明度較低。整體而言，工程區(qū)域內(nèi)水質(zhì)不佳，主要是無(wú)機(jī)氮和活性磷酸鹽超標(biāo)，并且水體懸浮物濃度高，表觀渾濁。

2.2 浮游生物

2014年6月共鑒定浮游植物硅藻門(mén)8屬9種，其中圓篩藻屬2種，占22.22%，曲舟藻屬、菱形藻屬、骨條藻屬、直鏈藻屬、舟形藻屬、海線藻屬和針桿藻屬各1種，各占11.11%。2014年6月監(jiān)測(cè)細(xì)胞豐度均值為14.8×106ind/m3(4～22×106ind/m3)，最高值出現(xiàn)在2#站位，最小值出現(xiàn)在1#站位，監(jiān)測(cè)站示意見(jiàn)圖3。

圖3 浮游生物監(jiān)測(cè)站示意

構(gòu)成細(xì)胞豐度的主要種為中肋骨條藻和瓊氏圓篩藻，兩者共占總豐度的81.08%。由表2可見(jiàn)，2014年6月調(diào)查共有優(yōu)勢(shì)種(優(yōu)勢(shì)度Y≥0.02)2種。中肋骨條藻和瓊氏圓篩藻的優(yōu)勢(shì)度分別為0.562和0.065。

表2 浮游植物優(yōu)勢(shì)種優(yōu)勢(shì)度(Y≥0.02)和平均豐度(×103 ind/m3)

2014年6月浮游植物多樣性指數(shù)均值為1.03，變化范圍在0.65～1.66之間；均勻度均值為0.73，變化范圍在0.55～1.00之間；豐富度指數(shù)均值為0.07，變化范圍在0.04～0.12之間。盡管調(diào)查海域的浮游植物豐度較高，但由于種間豐度分布極不均勻，中肋骨條藻數(shù)量巨大，導(dǎo)致調(diào)查海域浮游植物多樣性指數(shù)和均勻度等各項(xiàng)生態(tài)指標(biāo)值偏低，表明浮游植物群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差。2014年6月份鑒定浮游動(dòng)物13種(含3種浮游幼蟲(chóng)(體)和仔魚(yú))，其中均以甲殼動(dòng)物橈足類占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，共計(jì)8種，占61.54%，浮游幼體2種，占15.38%，枝角類、糠蝦類和仔魚(yú)各1種，各占7.69%。

2.3 高等植物

工程區(qū)域?yàn)椤鞍级巍毙螤?，東側(cè)為城市沙灘，西側(cè)海塘后方為金山石化，東、西、北三面為現(xiàn)有海塘，南面為杭州灣外側(cè)的海域及灘地，灘地呈北高南低，自北向南平緩延伸至外海，灘地高程為-1～5 m。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，由于東、西、北三面為硬化海塘，僅在“凹段”內(nèi)的灘涂區(qū)域，見(jiàn)有蘆葦、藨草等很少幾種植被，不僅其種類數(shù)量單一、而且分布面積也較少。其中蘆葦群落主要分布在高程為3～5 m左右的中高潮帶，面積約為8.1 hm2；藨草群落主要分布在高程為1～3 m的中低潮帶，是灘涂植被最外延的部分，潮位高時(shí)大多被浸沒(méi)，面積約為12.8 hm2。

2.4 鳥(niǎo)類

工程涉及的杭州灣北岸邊灘記錄的鳥(niǎo)類有82種，分屬10目，以雀形目、鸻形目種類居多，其次為鸛形目、雁形目、雞形目、佛法僧目，其他類群，包括鶴形目、隼形目、鵑形目、鳩鴿目等。鳥(niǎo)類種類組成的季節(jié)型特征來(lái)看，杭州灣北岸邊灘分布的鳥(niǎo)類主要以冬候鳥(niǎo)和旅鳥(niǎo)為主，其中冬候鳥(niǎo)25種，占總種數(shù)的30%；旅鳥(niǎo)27種，占總種數(shù)的33%；留鳥(niǎo)21種，占總種數(shù)的26%；夏侯鳥(niǎo)9種，占總種數(shù)的11%。相應(yīng)鳥(niǎo)類數(shù)量也以冬季以及春秋季遷徙期較多。

在區(qū)域記錄82種鳥(niǎo)類中，列入《國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)野生動(dòng)物名錄》的2種，包括紅隼和小鴉鵑，數(shù)量相對(duì)較少，保護(hù)級(jí)別均為Ⅱ級(jí)；列入《中華人民共和國(guó)政府和日本國(guó)政府保護(hù)候鳥(niǎo)及其棲息環(huán)境協(xié)定》的有47種，列入《中華人民共和國(guó)政府和澳大利亞政府保護(hù)候鳥(niǎo)及其棲息環(huán)境的協(xié)定》的有18種，主要以雀形目、鸻形目鳥(niǎo)類為主，也包括部分鸛形目鳥(niǎo)類。

從上海市鳥(niǎo)類總體分布情況來(lái)看，工程所在的金山及東側(cè)奉賢岸灘由于岸灘的沖刷以及圍墾等因素的影響，圍堤外光灘分布面積相對(duì)較小，鳥(niǎo)類的種類及保護(hù)物種的數(shù)量總體偏低，生態(tài)敏感性相對(duì)較低。

3 功能分區(qū)和濕地建設(shè)思路

3.1 功能分區(qū)

在設(shè)計(jì)方案中將金山鸚鵡洲濕地分為3個(gè)區(qū)域，分別為濕地凈化展示區(qū)、鹽沼濕地恢復(fù)區(qū)、自然濕地引鳥(niǎo)區(qū)(見(jiàn)圖4所示)。

圖4 鸚鵡洲濕地工程布置示意

濕地凈化展示區(qū)：濕地凈化展示區(qū)總面積約為90 000 m2，外部水體經(jīng)過(guò)泵站提升之后，依次流經(jīng)生態(tài)前置庫(kù)(5 100 m2)、表流濕地(9 000 m2)、清水涵養(yǎng)塘(8 300 m2)，逐步得到凈化。

鹽沼濕地恢復(fù)區(qū)：鹽沼濕地恢復(fù)區(qū)面積約為75 000 m2，主要由鹽沼植物濕地(12 000 m2)、淺灘濕地(3 300 m2)、生態(tài)廊道(35 000 m2)構(gòu)成，采用2座弧形液壓壩調(diào)控上游來(lái)水，模擬潮汐作用，并根據(jù)潮灘高程對(duì)植物空間格局進(jìn)行配置。

自然濕地引鳥(niǎo)區(qū)：自然濕地引鳥(niǎo)區(qū)面積約為67 000 m2。該區(qū)域采用豐富多樣的生境設(shè)計(jì)，主要包括喬灌木林、耐鹽草場(chǎng)、淤泥淺灘、礫石灘、岸灘濕地、植物島丘、生態(tài)島、深水坑、人工魚(yú)巢、引鳥(niǎo)巢、浮游動(dòng)物保育網(wǎng)等。

3.2 濕地建設(shè)思路

項(xiàng)目在滿足水質(zhì)提升的同時(shí)，考慮到了滿足濕地內(nèi)生物多樣性的需求，包括鹽沼植物、浮游生物、魚(yú)類以及鳥(niǎo)類等，所形成的工程構(gòu)筑物與濕地景觀的營(yíng)造相結(jié)合。復(fù)合生態(tài)凈化系統(tǒng)形成以“生態(tài)沉淀→強(qiáng)化凈化→生態(tài)恢復(fù)→清水涵養(yǎng)”為核心凈化體系的水體生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)，構(gòu)筑了“生態(tài)前置庫(kù)→表流濕地→清水涵養(yǎng)塘”水循環(huán)系統(tǒng)。

生態(tài)前置庫(kù)分為鹽生植物浮島區(qū)和沉水植物恢復(fù)區(qū)，面積分別為1 700 m2、3 400 m2。通過(guò)植物根系、葉片及生物膜的復(fù)合作用去除部分SS、有機(jī)物，吸收氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。地表流濕地占地面積為9 000 m2，水深為10 cm，以改性土壤和碎石為基底，通過(guò)植物、微生物、基底的復(fù)合作用對(duì)生態(tài)前置庫(kù)出水進(jìn)行深度凈化，去除氨氮、無(wú)機(jī)磷、有害藻類等；清水涵養(yǎng)塘總面積為9 050 m2，主要功能為涵養(yǎng)清潔水源，并將自然凈化作用于生態(tài)調(diào)控措施相結(jié)合深度修復(fù)水質(zhì)，控制有害藻類，從而形成有利于水生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的生境條件，同時(shí)，清水涵養(yǎng)塘還起到調(diào)蓄的作用，通過(guò)出口涵管閥門(mén)自動(dòng)調(diào)控為鹽沼濕地恢復(fù)區(qū)提供潮汐水源。

4 生態(tài)修復(fù)效果

4.1 水質(zhì)凈化

本濕地系統(tǒng)設(shè)計(jì)來(lái)水水質(zhì)為懸浮物20 mg/L、無(wú)機(jī)氮1.5 mg/L、活性磷酸鹽0.05 mg/L，設(shè)計(jì)運(yùn)行水量為6 000 m3/d，即進(jìn)水SS為120 kg/d，無(wú)機(jī)氮為9 kg/d，活性磷酸鹽為0.3 kg/d。根據(jù)實(shí)施方案的批復(fù)要求，所構(gòu)建的濕地生態(tài)凈化系統(tǒng)主要去除懸浮物、無(wú)機(jī)氮和活性磷酸鹽，削減能力需達(dá)到出水與進(jìn)水相比，SS、無(wú)機(jī)氮以及活性磷酸鹽的削減率需分別達(dá)到30%、20%以及15%。水上休閑區(qū)的來(lái)水在濕地內(nèi)植物、微生物以及基質(zhì)的多重作用下逐級(jí)凈化。一方面作為生態(tài)水源，補(bǔ)給濕地內(nèi)植物的生長(zhǎng)所需，另一方面在濕地內(nèi)部流動(dòng)過(guò)程中得到深度凈化。

2018年1—6月研究區(qū)域出水水質(zhì)逐月的監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖5所示。SS、無(wú)機(jī)氮、活性磷酸鹽的濃度均有明顯下降，在檢測(cè)周期內(nèi)，SS的檢測(cè)濃度為5.1～10.2 mg/L，無(wú)機(jī)氮的濃度為0.015～0.057 mg/L，活性磷酸鹽的濃度為0.002～0.033 mg/L，與設(shè)計(jì)來(lái)水水質(zhì)相比，其削減率如下，SS為49.0%～74.5%，無(wú)機(jī)氮為96.2%～99.0%，活性磷酸鹽為34.0%～96%，削減率均達(dá)到實(shí)施方案的批復(fù)要求。整體而言，工程區(qū)域內(nèi)可以維持一定的凈化能力，水質(zhì)穩(wěn)定持續(xù)達(dá)標(biāo)，可作為優(yōu)質(zhì)水源供給水上休閑區(qū)。

圖5 主要水質(zhì)指標(biāo)變化示意

4.2 浮游植物多樣性

2016年8月的檢測(cè)結(jié)果顯示，鸚鵡洲生態(tài)濕地表層水體中共鑒定出浮游植物2門(mén)14屬18種，包括硅藻門(mén)15種，占83.3%，藍(lán)藻門(mén)3種，占16.7%，硅藻在整個(gè)水體的浮游植物種類組成和群落結(jié)構(gòu)中占重要地位。表層水體中浮游植物細(xì)胞數(shù)量變化范圍為0.80×103～11.84×103個(gè)/L，最大值出現(xiàn)于北泵閘處(1#)，主要是因?yàn)橹欣吖菞l藻在該處聚集，最小值出現(xiàn)在觀鳥(niǎo)平臺(tái)處(7#)。根據(jù)優(yōu)勢(shì)度Y≥0.02時(shí)，確定浮游植物的主要優(yōu)勢(shì)種有2種，為直鏈藻和中肋骨條藻，其優(yōu)勢(shì)度分別為0.237和0.032。從入口(1#)到出口(7#)，浮游植物的豐富度指數(shù)、多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)都在表流濕地進(jìn)口(2#)和出口(3#)處出現(xiàn)明顯降低，隨后又有升高，其中多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)分別在三級(jí)跌水處(6#)和觀鳥(niǎo)平臺(tái)處(7#)達(dá)到最高值?？傮w而言，工程區(qū)域內(nèi)浮游植物多樣性指數(shù)和均勻度等各項(xiàng)生態(tài)指標(biāo)值顯著提高，表明浮游植物多樣性顯著增加，并且群落結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定。

4.3 植物凈化

生態(tài)前置庫(kù)中的鹽生植物浮島區(qū)主要種植海篷子，沉水植物恢復(fù)區(qū)主要種植川蔓藻和耐鹽狐尾藻，來(lái)水中的污染物在自然沉降、填料吸附、根系強(qiáng)化沉淀的多種作用下得以去除。來(lái)水在生態(tài)前置庫(kù)得到初步凈化后，通過(guò)補(bǔ)水渠均勻進(jìn)入表流人工濕地。表流濕地基底覆蓋底土，改性土壤覆蓋于底土之上，種植土層以上覆蓋10 cm改性填料層，種植蘆葦、香蒲、水蔥等水生植物。為涵養(yǎng)清潔水源和調(diào)蓄水源，形成有利于水生生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的生境條件，表流人工濕地后設(shè)清水涵養(yǎng)塘，基底表面覆蓋改性種植土層，創(chuàng)造有利于川蔓藻和狐尾藻種植與生長(zhǎng)的環(huán)境；深水區(qū)域設(shè)置生態(tài)浮島，浮島上種植海篷子，浮島下懸掛生物填料。

鹽沼濕地恢復(fù)區(qū)是項(xiàng)目核心及特色之一，耐鹽草場(chǎng)位于大水面北側(cè)，標(biāo)高從外圍大堤頂部標(biāo)高6.0 m左右逐層遞降至水面高層3.2 m。設(shè)計(jì)師法自然，由高程較高的岸灘面、多個(gè)自然淺塘、主潮溝和次潮溝構(gòu)成，旨在岸灘區(qū)通過(guò)“基底調(diào)控—潮溝構(gòu)建—邊坡防護(hù)”等措施形成有利于杭州灣本地鹽沼植物，如蘆葦、海三棱藨草、香蒲、糙葉苔草、燈心草等快速恢復(fù)的生境條件。

生態(tài)廊道緩流區(qū)為鹽沼濕地恢復(fù)區(qū)與自然濕地引鳥(niǎo)區(qū)之間的過(guò)渡區(qū)域，岸灘區(qū)種植蘆葦、香蒲、海三棱藨草等挺水植物，內(nèi)部部分區(qū)域種植川蔓藻、狐尾藻等沉水植物。

經(jīng)生態(tài)修復(fù)后，濕地水質(zhì)得到明顯改善，水體透明度顯著提升(見(jiàn)圖6所示)。

圖6 水體透明度顯著提升

5 結(jié)語(yǔ)

金山鸚鵡洲濕地經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行，系統(tǒng)內(nèi)水體水質(zhì)、生物多樣性等方面都得到了顯著的提升，作為沿杭州灣具有代表意義的鹽沼濕地，鸚鵡洲濕地開(kāi)展的生態(tài)綜合整治修復(fù)，建立一套相對(duì)完整的生態(tài)整治技術(shù)和方法，為類似濕地的建設(shè)提供了寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。另一方面，從國(guó)際上來(lái)看，退化海岸潮灘濕地生態(tài)恢復(fù)問(wèn)題已引起全球范圍的關(guān)注，不少國(guó)家已率先開(kāi)展了一些海岸潮灘濕地恢復(fù)的實(shí)際工程，這也為我國(guó)今后開(kāi)展類似工作提供了重要參考。