金敬林,邊佳胤,蔡麗萍,黃聰輝,余健濤

(1.國家海洋局東海分局舟山海洋工作站,浙江 舟山 316022;2.舟山市海洋環(huán)境監(jiān)測預(yù)報中心,浙江 舟山 316022)

引 言

砂灘是貝類、螃蟹、沙蠶、海鳥等的重要棲息場所,是海洋生態(tài)系統(tǒng)重要組成部分,是大自然留給人類最美麗的自然資源。由于人類活動產(chǎn)生了大量的垃圾,而一些垃圾通過江河徑流、臺風海浪大量進入大海[1],或是海上生產(chǎn)活動產(chǎn)生垃圾未得到有效回收陸地,而被直接丟入大海,因此海洋成了人類垃圾最后匯集地,全球每年大約有640萬t的垃圾進入海洋[2-4],海洋垃圾成為海洋環(huán)境主要污染因子。

海洋垃圾在風、浪、流、潮汐作用下,大量堆積在海岸潮間帶區(qū)域嚴重破壞海洋生態(tài)景觀,海洋垃圾堆積和垃圾釋放(降解)出有毒有害物質(zhì)極易污染砂灘環(huán)境[5-6],同時影響海洋生態(tài)系統(tǒng)健康及人類健康安全[7]。砂灘大型底棲生物是海洋生態(tài)中一個特殊的生物群落,由于其移動性差,其種群結(jié)構(gòu)變化可以很好地表征生態(tài)質(zhì)量狀況及變化趨勢[8-11],因此研究砂灘大型底棲生物群落結(jié)構(gòu)及其對生存環(huán)境的響應(yīng)具有重要指導(dǎo)意義。

很多學(xué)者大多對大、中尺度空間海洋垃圾污染狀況進行研究,如趙肖等[12]對我國海灘垃圾污染現(xiàn)狀及控制對策進行研究,潘永珩等[13]對我國典型海灘垃圾組成和時空變化進行研究,國峰等[14]對上海市海洋垃圾分布情況進行了研究,王菊英等[15]對塑料及微塑料污染的海洋治理體系進行了研究;部分學(xué)者研究了砂灘潮間帶底棲生物群落結(jié)構(gòu),如李明峰[16]研究了人類游憩活動對砂灘潮間帶大型底棲動物群落分布響應(yīng),許書會等[17]對舟山砂質(zhì)潮間帶小型底棲生物的分布特征及影響因素進行研究。鑒于上述研究主要集中在海洋垃圾時空分布方面,未對垃圾具體來源進行研究,且舟山海域海洋垃圾研究尚屬空白,2021年3月對舟山2個海洋特別保護區(qū)中11個砂灘開展了大型底棲生物群落和海洋垃圾分布狀況專項調(diào)查,調(diào)查發(fā)現(xiàn)保護區(qū)砂灘海洋垃圾污染嚴重,砂灘大型底棲生物資源匱乏,研究成果為海洋行政主管部門科學(xué)管理保護區(qū)資源、生態(tài)修復(fù)制定提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 調(diào)查區(qū)域

2021年3月13—15日和3月27—30日,對舟山2個海洋特別保護區(qū)內(nèi)的11個砂灘進行海洋垃圾監(jiān)測,海洋垃圾累計監(jiān)測斷面26個,監(jiān)測面積達110 325m2,其中S1、S2、S3、S8、S9、S10砂灘同步進行大型底棲生物監(jiān)測,監(jiān)測區(qū)域及砂灘名稱見表1及圖1。

圖1 監(jiān)測區(qū)域及監(jiān)測站位

表1 舟山海洋保護區(qū)監(jiān)測砂灘名稱一覽表

1.2 調(diào)查方法

按照《海洋垃圾監(jiān)測與評價技術(shù)規(guī)程(試行)》[18]要求進行斷面布設(shè)、大小、分類統(tǒng)計,監(jiān)測斷面寬度為5 m,長度為從水面或岸灘的邊緣垂直至平均高潮線處或植被覆蓋區(qū)域。將采集到的樣品進行簡單清洗處理,放入樣品袋中,帶回實驗室分析。樣品清洗干凈,并干燥后進行稱量,同時對樣品進行分類,記錄垃圾類型、名稱、大小、重量等信息。根據(jù)海灘垃圾大小分為小塊垃圾(尺寸<2.5 cm)、中塊垃圾(2.5 cm≤尺寸≤10 cm)、大塊垃圾(10 cm<尺寸≤1 m)和特大塊垃圾(尺寸>1 m)。調(diào)查結(jié)果為垃圾瞬時存在量。

大型底棲生物樣品采集采用定制25 cm×25 cm×30 cm不銹鋼采樣器,在高潮區(qū)布設(shè)2站、中潮區(qū)布設(shè)3站、低潮區(qū)布設(shè)2站,采集、運輸、分析具體方法按《海洋監(jiān)測規(guī)范 第7部分:近海污染生態(tài)調(diào)查和生物監(jiān)測》(GB 17378.7-2007)要求進行處理分析。

1.3 數(shù)據(jù)處理方法

(1)海灘垃圾的密度

(1)

式中,Di為海灘垃圾i的密度(個/km2或kg/km2);W為調(diào)查斷面寬度(km);L為調(diào)查斷面長度(km);ni為調(diào)查斷面內(nèi)某種海灘垃圾i的數(shù)量或重量總和(個或kg)[18]。

(2)污染物分擔率

海灘垃圾種類采用趙蓓等[19]關(guān)于污染物分擔率概念,確定該區(qū)域海灘垃圾主要組分,可對海灘垃圾進行針對性防治。

(2)

式中,Ki為海灘垃圾i的分擔率;n為監(jiān)測斷面內(nèi)海灘垃圾數(shù)量或重量總和(個或kg)。按大小順序排列,累計百分比大于80%為海灘垃圾主要組分。

(3)多樣性指數(shù)

采用Shannon-weaver多樣性指數(shù),該指數(shù)是種類數(shù)和種類中個體分配上的均勻性的綜合指標。

(3)

2 結(jié)果與討論

2.1 海灘垃圾的分布狀況

11個砂灘海灘垃圾密度及重量具有明顯區(qū)域性,結(jié)果見表2。北岙砂灘(S11)垃圾數(shù)量最高,達1 100 000個/km2,大王砂灘(S8)垃圾數(shù)量最低,為66 471 個/km2,砂灘垃圾平均密度為385 374個/km2。大坑砂灘(S7)垃圾重量最高,達4413.29 kg/km2,四岙砂灘(S5)垃圾重量最低,為16.18 kg/km2,砂灘垃圾平均重量為1 488 kg/km2。海灘垃圾按數(shù)量密度大小依次為S11>S7>S6>S2>S3>S1>280 043 個/km2>S5>S9>S4>S10>S8,2019年全國海灘垃圾平均水平為280 043 個/km2[20];海灘垃圾按重量密度大小依次為S7>S2>S11>S1>1 828 kg/km2>S6>S3>S9>S8>S4>S10>S5,2019年全國海灘垃圾平均水平為1 828 kg/km2[20]。

表2 舟山海洋保護區(qū)各砂灘海洋垃圾密度、重量結(jié)果表

本次調(diào)查時段正值旅游淡季,北岙砂灘(S11)、大坑砂灘(S7)、后岙砂灘(S2)、沙浦砂灘(S1)在旅游淡季時免費開放,砂灘處于無人管理,每日仍有游客在砂灘觀光,導(dǎo)致大量生活、旅游及海飄海灘垃圾大量散落在砂灘岸灘上,造成了北岙(S11)等4個砂灘數(shù)量密度和重量密度均遠高于全國海灘垃圾平均密度。大玉灣等其余7個砂灘主要受貽貝養(yǎng)殖、漁業(yè)生產(chǎn)等影響,海灘上聚集了大量中、小塊聚苯乙烯泡沫垃圾,海灘垃圾數(shù)量密度大、重量小特點。

2.2 海灘垃圾組成狀況

11個砂灘共采集了2 469個垃圾樣品,對垃圾組成進行分類統(tǒng)計,結(jié)果見表3。聚苯乙烯泡沫類占9.0%～98.7%,平均占61.8%;塑料類占1.3%～76.7%,平均占24.2%;根據(jù)污染物分擔率定義,聚苯乙烯泡沫類和塑料類為保護區(qū)海灘垃圾主要組分,這與保護區(qū)附近海域的貽貝、漁筏養(yǎng)殖、海島旅游產(chǎn)業(yè)密切相關(guān)。S1、S2砂灘的塑料類垃圾比例最高,這2個砂灘處于東極旅游區(qū)核心區(qū),海灘垃圾主要以游客產(chǎn)生食品塑料包裝、生活塑料制品為主。S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9砂灘的聚苯乙烯泡沫類垃圾比例最高,這7個砂灘屬枸杞島和嵊山島,砂灘附近海域分布著大面積貽貝養(yǎng)殖,貽貝泡沫浮子在風浪作用下產(chǎn)生大量的中小塊泡沫塊。

表3 舟山海洋保護區(qū)各砂灘海洋垃圾按類型分類結(jié)果表

對11個砂灘垃圾尺寸進行統(tǒng)計,結(jié)果見表4。保護區(qū)砂灘的中小塊垃圾占74.4%～99.4%,平均占89.0%;大塊垃圾占0.6%～24.5%,平均占10.8%;特大塊垃圾僅在S2砂灘監(jiān)測到,保護區(qū)砂灘垃圾以數(shù)量多、重量小的中小塊泡沫塊和塑料碎片為主。

表4 舟山海洋保護區(qū)各砂灘海洋垃圾按規(guī)格分類結(jié)果表

2.3 海灘垃圾來源分析

對11個砂灘垃圾來源采用西北太平洋海洋和沿岸地區(qū)環(huán)境保護組織(NOWPAP)的統(tǒng)計分類方法進行來源分析,結(jié)果見表5。S1、S2砂灘垃圾主要來源于人類海岸活動,其次來源于航運/漁業(yè)活動,S1、S2砂灘處于普陀青浜島和廟子湖島,為中街山海洋特別保護區(qū)旅游核心區(qū)域,常年有大量游客集聚海灘,因此產(chǎn)生了大量的塑料垃圾,如食品包裝袋、塑料瓶、塑料蓋、玩具碎片等。S3—S11砂灘垃圾主要來源于航運/漁業(yè)活動,其中四岙砂灘(S5)、烏沙砂灘(S4)和大坑砂灘(S7)分別占比100%、96.7%和91.7%,S3—S11砂灘周邊海域分布大量貽貝養(yǎng)殖以及漁船捕撈作業(yè),海灘垃圾主要為貽貝養(yǎng)殖的聚苯乙烯泡沫、捕撈的塑料浮子碎片、漁業(yè)生產(chǎn)的尼龍繩等。11個砂灘的吸煙相關(guān)、醫(yī)療衛(wèi)生等垃圾占比少,主要為香煙盒、打火機。

表5 舟山海洋保護區(qū)各砂灘海洋垃圾按來源分類結(jié)果表

對11個砂灘垃圾陸源和海源性進行分析,結(jié)果見表5。海源性垃圾占55.5%～100%,平均占82.7%,海源性垃圾主要為貽貝養(yǎng)殖的聚苯乙烯泡沫、捕撈的塑料浮子碎片、漁業(yè)生產(chǎn)的尼龍繩等垃圾。2個海洋特別保護區(qū)內(nèi)貽貝養(yǎng)殖約13 km2,每年共需投放300萬個泡沫浮球,由于受臺風損壞及老化導(dǎo)致泡沫浮球破碎,根據(jù)當?shù)卣{(diào)研結(jié)果發(fā)現(xiàn)每年約1/3泡沫浮球受損產(chǎn)生大量泡沫塊垃圾;海洋特別保護區(qū)非核心區(qū)是傳統(tǒng)舟山漁場作業(yè)區(qū),漁業(yè)生產(chǎn)過程產(chǎn)生大量尼龍繩、尼龍網(wǎng)衣、塑料浮子等漁業(yè)垃圾。陸源性垃圾占0%～29.1%,平均占17.3%,陸源性垃圾主要為當?shù)鼐用窕蛴慰彤a(chǎn)生的塑料包裝袋、塑料瓶、塑料蓋、塑料玩具、煙蒂、玻璃碎片、金屬廢棄物等垃圾。2個海洋特別保護區(qū)地域內(nèi),大量海源性垃圾在潮流的帶動下不再局限于海洋特別保護區(qū)海域,對整個東海近岸海域產(chǎn)生系統(tǒng)性海洋垃圾問題。

11個砂灘垃圾來源可以反映出人類活動對保護區(qū)砂灘產(chǎn)生了巨大影響,當?shù)刭O貝養(yǎng)殖、漁業(yè)捕撈產(chǎn)生的聚苯乙烯泡沫、塑料浮子碎片、尼龍繩對保護區(qū)砂灘原始原貌產(chǎn)生影響最大。沙浦砂灘(S1)、后岙砂灘(S2)、大王砂灘(S8)、龍泉砂灘(S9)、南岙砂灘(S10)、北岙砂灘(S11)為旅游景點,周邊旅游民宿較多,旅游活動頻繁,因此沙浦等6個砂灘的人類海岸活動產(chǎn)生的垃圾比例遠高于其他砂灘。

2.4 海灘垃圾對砂灘大型底棲生物群落影響

對沙浦等6個砂灘同步開展了大型底棲生物群落調(diào)查,結(jié)果見表6和表7。本次保護區(qū)砂灘大型底棲生物調(diào)查共采獲3大類5種生物,其中多毛類3種,甲殼類2種。保護區(qū)砂灘大型底棲生物調(diào)查采獲的生物密度低,生物量低,沙浦砂灘(S1)、后岙砂灘(S2)未采獲到大型底棲生物,大玉灣砂灘(S3)、大王砂灘(S8)、龍泉砂灘(S9)、南岙砂灘(S10)僅采獲到1～3種大型底棲生物。通過調(diào)查分析可知,保護區(qū)砂灘大型底棲生物物種數(shù)少,密度、生物量及多樣性指數(shù)普遍較低。

表6 舟山海洋保護區(qū)各砂灘大型底棲生物種類組成

表7 舟山海洋保護區(qū)各砂灘大型底棲生物評價指數(shù)表

本次保護區(qū)砂灘大型底棲生物調(diào)查的生物量少,主要原因有:一是由于保護區(qū)砂灘缺乏生物生存的食物,導(dǎo)致本身物種比巖礁和泥灘少;二是調(diào)查的砂灘侵蝕退化都較為嚴重,質(zhì)地較為堅硬,不適宜大型底棲生物穴居,且本次調(diào)查樣方為25 cm×25 cm×30 cm,未進行深度挖掘,因此未調(diào)查到沙蠶類、貝類、蟹類等砂灘常見種;三是旅游業(yè)的發(fā)展,游客不經(jīng)意采集砂灘上有限的生物帶走,游客過度采集影響了大型底棲生物種群數(shù)量;四是砂灘被大量生活垃圾和漁業(yè)垃圾堆積覆蓋,部分垃圾附著油類等有毒有害物質(zhì),有毒有害物質(zhì)不斷釋放到砂灘環(huán)境中,破壞大型底棲生物生存環(huán)境,以及小顆粒苯乙烯泡沫塊被大型底棲生物誤食,導(dǎo)致保護區(qū)砂灘大型底棲生物進一步消失。如沙浦砂灘(S1)、后岙砂灘(S2)幾乎被垃圾覆蓋,部分垃圾附著厚厚原油物質(zhì),導(dǎo)致了沙浦砂灘(S1)、后岙砂灘(S2)未采獲到大型底棲生物。

3 結(jié)論

(1)保護區(qū)內(nèi)砂灘海灘垃圾平均密度為385 374個/km2,平均重量為1 488 kg/km2,垃圾密度遠高于全國海灘垃圾平均水平,垃圾重量與全國垃圾平均水平相持平,保護區(qū)砂灘垃圾以中小塊聚苯乙烯泡沫塊和塑料碎片為主,海洋垃圾污染嚴重。

(2)保護區(qū)內(nèi)砂灘海灘垃圾存在明顯區(qū)域差別,人類活動對保護區(qū)砂灘自然環(huán)境影響顯著,保護區(qū)內(nèi)的貽貝養(yǎng)殖、漁業(yè)捕撈產(chǎn)生的聚苯乙烯泡沫、塑料浮子碎片、尼龍繩對11個砂灘原始原貌產(chǎn)生影響最大,同時在沙浦砂灘(S1)、后岙砂灘(S2)、廟干砂灘(S6)、龍泉砂灘(S9)、南岙砂灘(S10)、北岙砂灘(S11)監(jiān)測到大量旅游活動產(chǎn)生的陸源性垃圾。

(3)保護區(qū)砂灘大型底棲生物密度低,生物量偏低,生物資源匱乏。人類活動對大型底棲生物生存空間造成嚴重影響,保護區(qū)砂灘大型底棲生物資源嚴重退化。主要受游客不經(jīng)意采集和海洋垃圾影響,特別是沙浦砂灘(S1)、后岙砂灘(S2)幾乎被垃圾覆蓋,部分垃圾附著油類等有毒有害物質(zhì),加劇了保護區(qū)砂灘大型底棲生物消失。

(4)當?shù)卣槍Ｑ罄廴緢猿謫栴}為導(dǎo)向,加強海洋垃圾污染防治宣傳,在海灘邊上合理設(shè)置愛護環(huán)境、垃圾分類等宣傳告示牌,合理布設(shè)垃圾分類回收桶,促進資源回收利用。加快推進貽貝養(yǎng)殖新型環(huán)保浮球替換工程,可以有效地減少中小塊聚苯乙烯泡沫塊垃圾量。加強貽貝養(yǎng)殖規(guī)劃,積極引導(dǎo)貽貝養(yǎng)殖退養(yǎng)還海。未來需要進一步落實砂灘管理主體,加強海灘清掃管理,積極組織開展海灘清潔志愿者活動,提高社會各界對海洋垃圾污染防治意識。加快推進嵊泗縣海洋生態(tài)保護區(qū)修復(fù)項目實施,著力解決嵊泗縣海域海洋生態(tài)問題,如砂灘修復(fù)、岸線整治、海灣清淤、海洋垃圾綜合治理等。

(5)鑒于保護區(qū)內(nèi)砂灘生境破壞嚴重,需要科學(xué)開展保護區(qū)砂灘生物資源修復(fù)工作,實施人工增殖當?shù)厣盀┐笮偷讞锏膬?yōu)勢物種,以盡量恢復(fù)保護區(qū)砂灘大型底棲生物多樣性,提高底棲生物生物量,維持生態(tài)系統(tǒng)的功能。