大連大孤山海區(qū)水下爆破對海洋環(huán)境及浮游生物的影響

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)重點實驗室,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)重點實驗室,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)水下爆破活動對其所在海區(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,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項水質(zhì)指標(biāo)和葉綠素a、浮游植物生物量、浮游動物生物量3個生物指標(biāo)。結(jié)果表明:爆破對海區(qū)透明度和懸浮物的影響顯著,對其它指標(biāo)影響不顯著。整體上,本次爆破不會對該海區(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)實施了5次爆破炸礁工程。項目區(qū)域無河流入海,水深為10～30 m。迄今為止,爆破活動對水域環(huán)境及其生物影響效應(yīng)的報道甚少[1-6]。為了了解和掌握本次爆破活動對周圍的水質(zhì)環(huán)境及浮游生物的影響,作者于爆破期間對爆破區(qū)域的水質(zhì)及浮游生物進(jìn)行了監(jiān)測,并就爆破對其產(chǎn)生的影響作了初步評估。

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;實驗海區(qū)范圍內(nèi)最大齊爆藥量為45～1 619 kg(實際用量小于45 kg)。

1.2 監(jiān)測站的設(shè)定

共設(shè)置5個監(jiān)測站位,具體如圖1所示。其中1#為爆破點,2#距爆破點200 m,3#距爆破點500 m,4#距爆破點750 m,5#距爆破點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物生物量。用透明度盤測定透明度,用光學(xué)折射鹽度計測定鹽度,用碘量法測定溶解氧,用酸度計測定pH,用濾膜抽濾法測定懸浮物,用熒光光度法測定油,用次溴酸鈉氧化法測定總氨氮,用鎘還原法測定硝酸態(tài)氮,用分光光度法測定亞硝酸態(tài)氮,用磷鉬藍(lán)分光光度法測定活性磷。用丙酮分光光度計法測定葉綠素a含量,用體積法測定浮游植物生物量和浮游動物生物量。在每次爆破前后2 h,5個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)計分析采用Excel 2003和SPSS

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

圖1 采樣點位置Fig.1 Sampling position

2 結(jié)果與評價

2.1 爆破對海水水質(zhì)的影響

對5次爆破前后10項水體理化指標(biāo)的實地監(jiān)測結(jié)果見表1。從表1可見:爆破后,各監(jiān)測點水體的透明度都有所下降(除5#外),其中爆破點透明度的變化最大,其它站位變化相對較小,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#站位距離爆破點較遠(yuǎn),所以透明度變化不明顯;各監(jiān)測點鹽度均沒有明顯變化;各監(jiān)測點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)測點的DO含量均有不同的下降,這可能是爆破活動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)測點懸浮物(SPM)含量有上升趨勢,而3#～5#監(jiān)測點則沒有變化,這是因為爆破產(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。中國海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)對懸浮物的要求是:人為活動增加量,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。而爆破點懸浮物的人為增加量為14 mg/L,已經(jīng)超過了國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)測點的油含量增加,3#、5#則降低。這說明油含量沒有明顯的變化規(guī)律,爆破活動對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其產(chǎn)生的影響。各監(jiān)測點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)測點升高外,其余監(jiān)測點均呈下降趨勢。

2.2 爆破對生物指標(biāo)的影響

5次爆破前后3項生物指標(biāo)的實地監(jiān)測結(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)測點的浮游植物生物量升高,3#、4#則下降;1#、4#監(jiān)測點的浮游動物生物量升高,2#、3#、5#下降;1#、3#、4#監(jiān)測點的葉綠素a含量升高, 2#、5#降低。這說明爆破對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 爆破影響的評估

利用SPSS 13.0軟件,對爆破前后各監(jiān)測站位的各項指標(biāo)的實測值進(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)測點水體的透明度、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個監(jiān)測站位的各項指標(biāo)的差異也均不顯著(P＞0.05)。

表3 爆破前后各項指標(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)到國家規(guī)定的一類海水標(biāo)準(zhǔn)[8],但是氮、磷含量相對較高。在監(jiān)測的10項理化指標(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,但在爆破點都略有增加;而懸浮物、透明度在各監(jiān)測點變化較大,其中爆破點(1#)變化最大。本次爆破對周圍水域浮游生物量及葉綠素a沒有明顯影響,但在爆破點略有增加。

通過對調(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對5個監(jiān)測點的8項水質(zhì)指標(biāo)(除懸浮物、透明度外)和3項生物指標(biāo)影響不顯著,但對爆破點的懸浮物、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,本次爆破活動不會對大孤山海區(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.水中爆破對雙臺子河口漁場的影響[J].海洋環(huán)境科學(xué),1994,13(3):23-26.

[2] 崔毅,宋云利,林慶禮,等.水中爆破對海洋生物及海洋環(huán)境的影響研究[J].中國水產(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周圍水域環(huán)境與海洋生物影響的評估[J].水產(chǎn)學(xué)報,2002,26(4):313-320.

[4] 蔣玫,沈新強(qiáng),楊紅.水下爆破對漁業(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.水下爆破的聲壓測量及其對海洋生物的影響[J].廈門大學(xué)學(xué)報,2000,39(1):58-61.

[7] 國家海洋局.海洋監(jiān)測規(guī)范HY003.5-91[S].北京:海洋出版社,1991:69-301.

[8] 國家環(huán)境保護(hù)局,國家技術(shù)監(jiān)督局.海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)GB3097-82 [S].北京:中國標(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)隊項目(2007T016)

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