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丛书序
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前言
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第一章 地理特征及生态环境
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第一节 辽河口及邻近海域
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一、辽河口概况
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辽河口位于辽宁省的西南部、辽东湾顶部的平原淤泥质海岸,包括大辽河口(40°40'N—41°01'N、122°05'E—122°26'E)和双台子河口(40°50'N—41°20'N、121°30'E—122°00'E),是由大辽河、双台子河与渤海辽东湾东北部交汇形成的三角洲河口。其中,大辽河口由浑河与太子河汇合后自营口市入海,双台子河口由东、西辽河汇入辽河干流,经双台子河自盘锦市入海,都汇入辽东湾北部。
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辽河口段地处北温带,属暖温带半湿润大陆性季风气候,年平均气温8.0℃,年均降水量620~730mm,年日照时数为2768.5h。按照Pritchard对河口的地貌分类方法,辽河口属于溺谷河口(Pritchard and Kinsman,1960)。按动力特征分类,辽河口为缓混合型陆海双相河口,其入海口位于辽东湾北部,大辽河口偏东南方向,双台子河口则居中。河流出口轴线都与岸线呈斜交,河口为明显的喇叭状,口内河道迂回,并伴有沙滩和岛屿。河口处大潮潮差可达4m多,是强潮河口,潮汐类型属于(非)正规半日混合潮,涨潮历时较短(平均约5.8h),落潮历时较长(平均约6.6h)。双台子河潮流界位于盘山闸以上15km处的常家窝铺,1968年修建盘山拦河闸后,阻截了外海潮流上溯,现状潮区(流)界在闸址处,距河口65.8km(大流子沟口)。盘山闸闭闸期间,闸下即为潮流段,盘山水文站(闸下2.52km)多年平均潮差为0.74m,涨潮历时3.2h,落潮历时9h。大辽河全段为感潮河段,枯水期潮水可以上溯到三岔河以上,距河口约96km(郭芬,2009)。
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辽河口口门自汉代海城附近到今天双台子河口,西迁了约70km,口门附近海岸线也向西南延伸了约45km,平均每世纪延伸约2km,形成了如今宽广的辽河三角洲平原。双台子河口区原为人迹罕至的沼泽地带,是“没有兔子,没有狼”的南大荒,直到20世纪80年代发现石油,修筑石油公路之后,人们才能从陆地到达河口,领略白鹤芦苇的自然风光。50年代,双台子河河床下切、平面弯道演变剧烈,水流冲刷、挟沙能力极强,河道水深,2~30t木帆船可以从新民直航出海。60年代末,盘山闸的修建隔断了潮流的通道,潮波反射变形,加上天然径流量偏枯,沿河工、农业用水猛增,迫使长期关闸蓄水,泄量减少,使海、陆双向失去平衡,导致盘山闸上下严重淤积,船闸前淤厚约7m,闸上库容也很快淤损(潘桂娥,2005)。河口区形成了典型的淤泥质滩涂及滩间水道,在大辽河口形成东滩、西滩,涨潮时淹没,落潮时露出(石明珠,2012),在双台子河口则形成更大的盖州滩,以及大片的湿地沼泽。
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双台子河口区拥有中国高纬度地区面积最大的滨海芦苇湿地,湿地内建有“国家级湿地自然保护区”和“海蜇中华绒螯蟹国家级水产种质资源保护区”,是多种生物栖息、繁殖和越冬的重要场所。此外,双台子河口区内拥有全国第三大油田——辽河油田,同时也是国家重要的造纸原料基地和商品粮基地。该区域资源以油田、稻田、芦苇、虾蟹开发为核心,属于农业、油气、港口全方位综合开发区(张蕊,2010)。随着河流沿岸工、农业的发展,污染物和营养物质大量入海导致水体富营养化和水质恶化,工农业用水增加导致的淡水资源短缺,以及人工养殖、围海造田和石油开采等人类活动的开展所造成的河口生态环境系统被破坏等问题,成为辽河口生态环境保护和经济可持续发展的新挑战。
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二、辽东湾海域概况
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辽东湾位于渤海北部,是渤海三大海湾中面积最大(约为30000km2)的一个,也是我国纬度最高的海湾(陈珊珊等,2016)。广义的辽东湾指河北省大清河口到辽东半岛南端老铁山角以北的海域,狭义的辽东湾则指秦皇岛与长兴岛连线以北渤海海域。辽东湾入海河流总计近40条,主要有六股河、狗河、兴城河、大凌河、小凌河、辽河、大辽河、大清河和熊岳河等,河口大多由水下三角洲形成。河流入海带入大量的沉积物、有机质和污染物,是影响辽东湾沉积变化和生态稳定健康的重要原因。
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辽东湾海域属三面环陆、一面临海的封闭式海湾,系大陆边缘被海水淹没的水下自然延伸部分,东侧为千山山地,西侧为燕山山地,海域面积约270000km2,最大水深32m,平均水深22m。辽东湾为地堑型凹陷,湾底地形自顶端及东西两侧向中央倾斜,全湾被第三纪以来的厚层沉积物覆盖。海湾中央为辽中洼地,地势平坦,沉积黑色微臭淤泥;东西两岸与千山、燕山、松岭相邻,水下地形较陡,形成基岩——砂砾质海岸,西侧发育六股河和滦河水下三角洲,而东南部为辽东浅滩,由多条呈指状的大型潮流沙脊构成;湾顶与辽河下游平原相连,水下地形平缓,构成小凌河口到西崴子350km的淤泥质平原海岸,发育有辽河水下三角洲和周边大片的芦苇湿地,是辽河平原的水下延伸,大约至20m水深区域,由北部入海河流泥沙堆积而成。
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辽东湾北部海域是指鲅鱼圈港(40°18'N、122°05'E)和菊花岛(40°29'N、120°50'E)连线以北海域。海域的大气环流为西风流,属于暖温带亚湿润季风气候,太阳辐射季节性强,年内温度变化较大,年平均温差为28℃,每年冬季都有固体冰出现,冰厚约30cm,是中国近海冰情最重的海域。受西北风影响,辽东湾东岸又较西岸为重。潮汐来源于由渤海海峡传入的北黄海潮波系统,在海岸地形、地转偏向力和摩擦力的作用下,形成旋转潮波系统,为不规则半日潮区,平均潮差2.7m(营口站),湾顶最大潮差5m。辽东湾北部海域有辽阔的滩涂和浅水区,沿岸有4条主要河流流入该海域,自西向东分别是小凌河、大凌河、辽河和大辽河。受到径流的影响,辽东湾北部海域沿岸水体混浊、有机质丰富、浮游生物繁茂,是多种鱼、虾、贝、蟹的产卵和索饵场所。该海域海岸类型为平原淤泥岸,湿地大面积集中连片、沟渠纵横、坑塘泡沼密布,是咸、淡水动植物混生地带,国家级湿地自然保护区——双台子河口湿地自然保护区也坐落于此(冯慕华等,2003)。
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辽东湾北部海域地处东北经济的中心地区南端,海域农业、渔业、旅游、石油开发等活动频繁。区域油气资源丰富,被誉为中国第三大油田。同时,有4个主要港口,分别是葫芦岛港、锦州港、盘锦港和鲅鱼圈港(孔祥鹏,2014)。辽东湾是一个半封闭的海湾,自净能力相对较弱。由于入海河流流域内人口稠密,工农业活动频繁,氮、磷和石油类等污染物随河入海,致使辽东湾北部海域污染严重,赤潮频发,渔业资源日渐衰退。为控制人类活动带来的废物排放对海域的污染,保护海域生态环境,国家采取了一系列措施,实行“碧海蓝天”计划,加强污水处理,使海湾的污染状况得到一定范围的控制,但是仍然任重而道远。
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三、辽河流域概况
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辽河在汉代以前称句骊河,汉代称大辽河,五代以后称辽河。《汉书·地理志》:“大辽水出塞外,南至安市入海,行千二百五十里。”《水经注》:“大辽水出塞外卫白平山,东南入塞。”辽河的名称始见于《辽史·地理志》:“辽河出东北山口为范河,西南流为大口,入于海……”(《中国水利百科全书》编辑委员会,2006)。
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辽河位于中国东北地区的西南部,与长江、黄河、珠江、淮河、海河和松花江,并称为我国七大江河。辽河流域的地理位置为40°30'N—45°17'N、116°54'E—125°32'E。流域东部辽东、吉东山地与西流松花江、鸭绿江流域为界,西部和西南部以七老图山、努鲁尔虎山、医巫闾山与滦河、大凌河、小凌河毗邻,北部为松辽分水岭与松花江流域接壤,南濒渤海,中部为辽河平原。整个流域呈东西宽、南北狭,东西宽约770km,南北长约539km(水利部松辽水利委员会,2004)。
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辽河发源于河北省承德地区七老图山脉的光头山,河源海拔1490m,流经河北、内蒙古、吉林和辽宁4省(自治区),在辽宁盘锦市注入渤海,河流全长1345km,流域面积219600km2。辽河流域可分为辽河上游西辽河地区,东辽河,辽河中下游地区,以及浑太和大辽河等共4个水系。
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辽河上游西辽河地区水系。面积136200km2,占辽河总面积的62%,全部在内蒙古自治区赤峰市和通辽市境内。上游地区有老哈河、西拉木伦河、西辽河干流、教来河、新开河和乌力吉木伦河6条较大河流。辽河源头至西拉木伦河汇入口段,称老哈河。该段河流秦汉至魏晋称为“乌候秦水”,隋唐称“托乾臣水”“土护真河”,辽代称“土河”“徒河”,清朝以后称老哈河。老哈河长426km,流域面积27400km2,河道总落差1215m,多年平均年径流量12.7亿m3,主要支流包括黑里河、坤兑河、英金河、蚌河等。
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东辽河水系。是辽河干流上游左侧的大支流,全长360km,流域面积11400km2,占辽河流域总面积的5.2%。东、西辽河在福德店汇合后称辽河干流,以下为辽河中下游地区。
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辽河中下游地区水系。全部在辽宁省境内,全长515km,流域面积44700km2,占辽河流域总面积的20.35%。干流左岸有较大支流招苏台河、清河、柴河、范河;右岸有支流秀水河、养息牧河和柳河,河口以上有绕阳河等先后汇入,上游均为黄土丘陵和沙丘区,是辽河流域主要水土流失地区。柳河是辽河下游右岸的一条较大支流,由于河流泥沙含量大,河道变迁剧烈,因此是辽河下游右岸洪水危害较为严重的河流之一(水利部松辽水利委员会,2004)。
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浑太和大辽河地区水系。辽河干流下游河道历史上是通过外辽河到达三岔河,纳入浑河和太子河后,经大辽河由营口入海。清咸丰十一年(1861),辽河大水,在外辽河上口附近右岸的冷家口门溃堤决口,洪水顺双台子潮沟冲刷成新槽,分流入海,从此逐渐形成双台子河。1958年,为了使辽河干流和浑河、太子河洪水能分别畅排入海,也为了满足三岔河地区的排涝要求,建设了永久性堤防工程,致使辽河在六间房水文站附近分成两股。一股西行,经台安县、盘锦市双台子区,在盘山县纳绕阳河后入渤海,此段被称为双台子河;另一股南行,称外辽河,在三岔河水文站与浑河、太子河汇合后称大辽河,穿过大洼县、大石桥市,于营口市的老边区入渤海辽东湾(水利部松辽水利委员会,2004;潘桂娥,2005)。
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太子河古名大梁水,亦名东梁河,又名衍水。太子河名始见于《辽史·地理志》:“东梁河自东山西流,与浑河合为小口,会辽河入海,又名太子河,亦曰大梁水。”流域(40°48'N—41°64'N、122°29'E—124°92'E)分南北两支,北支发源于辽宁省新宾县境内的长白山脉,南支发源于恒仁县,两支于本溪市汇为太子河干流。太子河自东往西流经抚顺、本溪、丹东、辽阳、沈阳、鞍山6市13个县(市),全长413km,流域面积约13883km2。太子河源头属山地溪流类型,上游地区(观音阁水库以上)为山地森林多水区,中游地区(观音阁水库至葠窝水库段)为低山丘陵区,下游地区(葠窝水库以下)为少水区,主要是平原耕种和城镇化区域。流域支流众多,主要支流有细河、兰河、汤河、北沙河、海城河等。太子河流域地处温带半湿润气候区,四季分明,6—8月降水量丰沛,10月至翌年4月冻结,标准冻深1.2m,年平均气温5~10℃。其地层主要为第四系全新统河流相冲洪积成因的粉质黏土、粉土、沙土、卵砾石及下覆寒武系中统张夏组石灰岩(冯夏清等,2010;殷旭旺等,2012;岳伟,2012)。
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浑河古名辽水,亦名小辽水,其名见《辽史·地理志》东京辽阳府:“浑河在东梁、范河之间。”浑河流域(40°48'N—41°64'N、122°29'E—124°92'E)发源于抚顺市清源县长白山支脉的滚马岭,自东向西纵贯辽宁省东部和中部,流经清源、新宾、抚顺、沈阳、辽中、海城、台安等市(县),于三岔河与太子河汇合,全长415km,流域面积约11481km2。全流域地势东南高、西北低,河道曲折,支流众多。流域内山丘区占总流域面积的67%,平原区占33%。浑河的支流多集中在中上游河段,主要支流有社河、苏子河、蒲河、细河等。浑河中上游属温带季风型气候带,降水是该流域水资源的重要补给,多年平均年降水量为791.6mm,主要分布于6—9月,10月到翌年4月河面冻结,标准冻深1.2m(水利部松辽水利委员会,2004;刘伟等,2016)。
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从太子河和浑河汇合后的三岔河起,到营口为止,这段河道称大辽河。大辽河自此往西南流经辽宁省海城、盘山、大石桥、大洼、营口等市(县),穿行于辽河中下游区域的近海地带,其全长94km,流域面积1926km2。两岸为辽河下游冲积平原,地势平坦,海拔在3~10m,地层主要由粉质黏土、沙层和黏性土组成,岩土排渗能力弱,地下水位较浅。在营口市境内流域面积为1962km2,河段长97.2km,河宽300~700m,水深变化为3~15m(石明珠,2012)。大辽河多年平均径流量7.715×109m3,占辽东湾入海径流量的55.32%,主要集中在7—9月,径流量年内分配极不均匀,夏季8—9月径流量最多。大辽河是辽东湾海域主要的入海河流之一,也是具有航运、养殖、灌溉等多功能的河流(杨丽娜,2011)。
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辽河流域水系发育,支流众多。据统计,流域面积大于1000km2的一级支流有19条,流域面积大于10000km2的大支流有英金河、西拉木伦河及其支流查干木伦河、教来河、乌力吉木伦河、东辽河、浑河、太子河和绕阳河共9条。然而,辽河流域水资源比较贫乏,按照1992年9月资料,采用1951—1982年32年的系列,辽河流域多年平均地表径流量为150.272亿m3,地下水资源量为128.544亿m3,地下水可开采量68.20亿m3,扣除重复水量后,水资源总量为235.113亿m3,1990年人均水资源量为692m3,每667m2水资源量为345m3,分别相当于全国人均水平的20%和13%。与中国其他六大江河人均水资源量对比,辽河流域水资源线低于黄河,而与淮河、海河相近,均是我国人均水资源紧缺地区(《中国河湖大典》编纂委员会,2014)。
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四、辽东湾北部海域其他主要河流
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1.大凌河
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大凌河位于辽宁省西部,是该地区流域面积最大、流程最长的入渤海河流。北魏时称白狼河,辽代称灵河,金代称凌河,元代称凌河岁,明代始称大凌河。大凌河发源于辽宁省建昌县要路沟乡水泉沟,由西北流向东南流经建昌县、喀喇沁左翼蒙古族自治县、朝阳市、北票市、义县、凌海市等市(县),东邻绕阳河、柳河,南部有小凌河、六股河,西与青龙河接壤,北与教来河相邻,于盘山县与凌海市交界处注入渤海。大凌河干流全长453km,流域面积23549km2,其地理坐标为40°28'N—42°38'N,118°53'E—121°52'E。大凌河流域西北以努鲁尔虎山为界与辽河上游段老哈河、教来河相邻,东南以松岭为界与小凌河、六股河相邻,东北以医巫闾山为界毗邻绕阳河,西林海河流域滦河支流青龙河。整个流域有多种地貌母质类型,中游地区有片麻岩花岗岩山地、石灰岩山地、安山岩丘陵、沙砾岩丘陵、红土坡和黄土阶地6种。流域内多山地丘陵,山丘区面积约占全流域的89%,平原区面积占11%,流域内植被较差,水土流失严重,洪峰涨跌迅速(胡童坤,1963;《中国河湖大典》编纂委员会,2014)。
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大凌河支流众多,河系不对称分布,较大支流均位于干流左侧,流域面积在100km2以上的一、二级支流达56条,其中细河、牤牛河的流域面积在2000km2以上,大凌河西支、第二牤牛河、老虎山河的流域面积均大于1000km2。流域面积在1000km2以下的较大支流有凉水河、渗津河、依玛图河、清河等。大凌河多年平均年水资源总量19.65亿m3,其中地表水18.55亿m3、地下水9.1亿m3,人均水资源量仅301.3m3,是辽宁省的干旱缺水地区(《中国河湖大典》编纂委员会,2014)。
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大凌河流域属于温带亚干旱气候,四季分明,冬季严寒少雨,夏季炎热多雨,多年平均气温7~9.5℃,年均降水量498.2mm(1956—2000)。流域内多属荒山秃岭,植被稀少,水土流失严重,气候干旱,暴雨集中,洪水汇流时间短,峰高量小,河水含沙量大,旱涝灾害频繁。汛期主要集中在6~9月,占全年径流量的70%,其余时期为枯水期。据大凌河水文站资料统计,多年平均含沙量为18.68kg/m3,多年平均输沙量为2466.82万t。白石水库以下年输沙量都在2000万t以上,含沙量13~18kg/m3,每年有大量泥沙入海。
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2.小凌河
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小凌河是辽宁省西部地区独留入海的河流之一,是辽西地区第二大河流,属沿海山溪性河流。其辽代名小灵河,元代易名小凌河。小凌河发源于辽宁省朝阳县瓦房子镇牛粪洞子村明安喀喇山脉,河源海拔454.2m,由西向东流经朝阳县、葫芦岛市南票区、锦州市区,于凌海市注入渤海。小凌河流域北与大凌河毗邻,地理位置为41°07'N—41°11'N、120°45'E—120°46'E。流域面积5475km2,河长206.2km,多年平均径流量为3.98×108km2/a,年最小径流量为5.5×107t。小凌河有良图沟河、女儿河等支流,流域形同宽叶片状,流域平均宽度22km,流域面积大于100km2的支流14条,流域面积大于1000km2的支流只有女儿河一条。小凌河流域内山地占60%,丘陵占23.7%,平原占16.3%。流域内为低山丘陵、坡积扇(群)组成,海拔700~768m,地势为西北高,东南低,比降大,水势急(特别是上游地区)。沿岸地形多变,多为荒山秃岭,水土流失严重,河流含沙量大,气候干旱,是严重的资源型缺水地区(《中国河湖大典》编纂委员会,2014)。
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小凌河流域地处辽宁省西部,属温带大陆性季风气候,四季分明,冬季严寒干燥,夏季炎热多雨,汛期与枯水期界限分明。流域内多年平均气温8.4℃,多年平均年降水量500~600mm,年内降水分配极不均匀,多集中在每年的6~9月,约占全年降水量的69.7%。小凌河的含沙量较大,集中在降水季节,历年平均含沙量2.21kg/m3(1975—2006),最大含沙量67.9kg/m3(1961)(王焕松等,2010;熊金锋、杨光,2011)。
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第二节 地貌类型及地质特征
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一、辽东湾的地貌类型及地质特征
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第二章 辽河口水域环境
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第一节 水化学特征
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一、河口盐度分布
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河口位于海水和淡水的交汇处,是陆海相互作用最强烈的地区,盐度分布变化是这一区域最显著的特征。河口区域的盐度受径流、潮汐、降水、蒸发、水深、汊道、风浪等多种因素的影响,时空分布复杂多变,其中径流和潮汐是影响河口地区盐度变化最主要的因素,盐度分布特征一般表现为从口门内向口门外逐渐增加。在相同径流条件下,潮差增大,河口潮流增强,河口盐度升高,盐水入侵程度加剧,冲淡水主体边界锋向口内上移;在相同潮汐条件下,径流增大,河口盐度降低,冲淡水向口外扩展范围增大。
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径流对河口盐度分布的影响,主要体现在河口盐度分布的季节性变化。辽河流域的枯水季节为11月至翌年3月,这一阶段径流量小,河口区域海水入侵作用明显,河口盐度较高;而6—9月为辽河流域的丰水期,其间径流量大,口内径流带来的淡水量增大,盐水入侵影响较小,河口盐度相对较低。
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潮汐对河口的盐度分布亦有重要作用,潮汐性质、涨落潮历时长短和潮差大小都会影响河口的盐度分布,主要体现在河口盐度分布存在较为明显的日不等和月不等现象。潮汐是河口盐水与淡水混合的“动力源”,涨潮阶段,外海高盐海水涌入河口,河口盐度升高;落潮阶段,河道内冲淡水下泄,高盐海水向口外退出,河口盐度降低。大潮期间,河口口外潮差较大,盐水随潮流的对流运输较强,河口盐度较高;小潮期间,河口口外潮差较小,盐水随潮流的对流运输较弱,河口盐度较低。辽河口的潮汐性质为不规则半日潮,日不等现象较为明显,主要体现在高潮潮高不等和涨落潮历时不等。
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辽河口每天出现两次涨潮和两次落潮,两次低潮的潮高基本相近,但两次高潮的潮高存在明显不等,河口平均高潮位1.81m,平均低潮位-1.12m,平均潮差为2.93m;河口涨潮历时小于落潮历时,涨潮历时约为5h6min,落潮历时约为7h19min。辽河口的潮汐亦存在明显的月不等现象,1个月内出现两次大潮和两次小潮,大潮平均潮差约为3.41m,小潮平均潮差约为1.91m,两者相差1.50m。辽河口的盐度与潮位之间存在很好的相关性,盐度的变化趋势与潮位变化趋势基本一致,潮波对盐度分布存在显著影响,且在口门附近影响最甚,越接近上游影响越弱。潮差对河口盐度分布的影响体现在潮差增大时,河口潮流增强,外海入侵盐水与河口冲淡水混合加剧,盐水入侵程度也加剧,河口盐度升高,冲淡水主体边界锋向口内上移。
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辽河口的冲淡水主体边界锋(羽状锋)位于三道沟附近,三道沟下游5km外等盐线相对稀疏,盐度变化较为平缓。三道沟附近高潮时刻盐度值约为22,低潮时刻盐度值约为12。盐度梯度以三道沟上游2km至下游2km范围内最大,高潮时刻三道沟上游2km处盐度值为16,下游2km处增大至26;低潮时刻三道沟上游2km处盐度值为10,下游2km处增大至16。高潮期间三道沟下游10km左右处盐度值在31左右,已接近口外海水盐度。从垂向来看,高潮期间河口底层盐度值略大于表层,等盐线呈现倾斜分布,但倾斜度较小;低潮期间等盐线基本垂直,盐度垂向变化不明显。
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辽东湾顶部盐度等值线与其北部岸线基本平行,辽河口口外盐度明显低于辽东湾平均值。夏季,辽河进入丰水期,大量淡水入海使得河口区盐度降至29.0以下,等盐线在径流作用下呈舌状向南和西南扩展,口外盐度值在30.0左右;冬季,辽河进入冰期,径流量萎缩,河口盐度较夏季增大,口外盐度在31.0以上。由于辽东湾顶部海区水深较浅,在潮流、风、浪的作用下,口外盐度的垂向分布较为均匀,即使是大量淡水入海的夏季,口外盐度垂向变化亦不明显(孙刚,2011)。
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二、化学需氧量的分布特征及其影响因素
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化学需氧量(COD)是表示水中还原性物质含量的指标,也可作为衡量水中有机物质含量的指标,化学需氧量越大,说明水体受有机物污染越严重。河口是河流与海洋交汇的区域,水体受到径流和潮流的双重影响。地表径流携带的流域内工农业废水和生活排污等有机污染物,是造成河口COD增大的主要原因。同时,潮流的涌入又可以很大程度地稀释河口地区的有机物污染,并通过潮汐将部分有机物带出河口,从而降低河口的COD。河口区域水体COD受径流的影响主要体现在河口区域水体COD的季节性变化,而潮流的影响则体现在口内区域向口外邻近海域的梯度递减变化(图2-1)。
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图2-1 夏季COD含量盐度站位变化关系
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大辽河沿岸工农业发达,大量的工农业和生活污水汇入大辽河口,使大辽河口的COD超标比较严重。在大辽河口水域设置不同站位,利用单因子污染指数评价法评价不同季节的COD污染情况,其结果显示:秋季单因子污染指数均值最高(1.41),其最高值超二类海水水质标准1.2倍;而夏季单因子污染指数均值最低(0.72),其最高值超二类海水水质标准15%;春季单因子污染指数均值为1.15,其最高值超二类海水水质标准1.0倍;冬季单因子污染指数均值0.89,其最高值超二类海水水质标准12%。这一结果中,夏季河口区域的COD污染明显小于春秋两季,与大辽河流域径流量的季节性变化相一致。径流量很小的冬季其污染指数小于春秋季,可能与辽河流域很多支流冬季河道冻结、干枯,工农业面源污染减少等因素有关。
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潮流对于河口区域COD的影响主要是对径流带入的有机污染物进行稀释,表现为口内区域向口外邻近海域的梯度递减变化。同时,河口区域的CODMn值与盐度值表现出负相关关系,也很好地印证了这一点。因此,越邻近海域,咸淡水交换条件越好,其COD值就越低。
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三、溶解氧分布特征及其影响因素
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溶解氧(DO)是水生生态环境的重要参数,用来表征水体自净能力,是衡量水体环境质量的重要指标之一,它可以直接反映生物的生长状况和水体的污染程度,国内外的海洋环境科学家把海水中DO低于2~3mg/L的现象定义为缺氧现象,具有导致整个海洋生态系统崩溃的潜在威胁。
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水体中的溶解氧一部分来源于浮游植物和其他水生植物的光合作用,另一部分来源于空气中的氧气溶解于水。水体中耗氧主要来自水生生物的呼吸,有机物或者无机物被细菌或其他生物氧化分解也会消耗一定量的氧气。河口区域的水体DO受到温度、盐度、径流、潮汐、波浪、生物量、污染情况等多方面的影响,情况复杂多变。
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大辽河口DO的季节分布特征为秋季>冬季>春季>夏季。影响大辽河口DO季节分布特征的主要因素主要有两点:一是水温。海水中DO含量与水温负相关,随着温度升高,氧气在水体中的溶解度降低。同时大辽河口的淤泥底质中含有大量的有机物,温度升高,氧化还原反应速率加快(化学耗氧量增加),细菌等微生物大量增殖,浮游生物死亡腐烂降解耗氧增大(生物耗氧增加)。二是海况。空气中的氧气向水体中溶入的速率和大气分压、水温、盐度、水流、潮汐、波浪、风力等因素息息相关,大辽河口是陆海交汇的区域,其海况变化会导致气压、温度、盐度、水流、波浪等多种因子产生复杂的变化,从而影响水体中的溶解氧含量。因此,大辽河口的DO季节分布表现为在风急浪大、气温较低、气压增高的秋季最高,而情况相反的夏季最低,冬季则受到部分水域的冰封影响,稍低于秋季。
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此外,大辽河口的DO分布还受到地面径流的影响。其空间分布特征整体上呈河口内低,出口门后向邻近海域逐渐递增的变化趋势,这也是河口区DO空间分布的显著特点。由于河流沿途接收大量工农业废水和生活污水,造成河道内有机污染物急剧增加,这些有机污染物和营养物质的分解等生物化学作用消耗大量的氧,同时相对平静的河道水体和空气接触面积较海水偏小,致使河道内溶解氧含量明显低于邻近海域。出口后,水体中DO含量主要受到咸淡水交换的影响。由平面分布图可以发现,春秋季节大辽河口邻近海域DO含量变化不大,无明显变化趋势,而秋季呈由北向南梯度递增的变化趋势,冬季则呈顺着河流中线由东向西梯度递增的变化趋势(图2-2)。
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图2-2 大辽河口DO含量平面分布
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根据海水水质标准,采用单因子污染指数评价法评价大辽河口DO含量,结果显示,春季站位超标率为16.7%,单因子污染指数均值为0.56,最高值超二类海水水质标准15%,超标站位位于河道感潮段;夏季站位超标率均为25%,单因子污染指数均值为0.69,最高值超二类海水水质标准10%,超标站位位于河道感潮段;秋季站位超标率均为25%,单因子污染指数均值为0.81,最高值超二类海水水质标准6%,超标站位位于河道感潮段;冬季各站位均符合二类海水水质标准。
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大辽河口的DO时空分布和污染情况表明大辽河口水域的DO含量与有机污染物含量密切相关,分析不同季节大辽河口DO和COD的相关性,结果显示,两者呈显著负相关,证实有机污染物是影响大辽河口DO含量的重要因素,也证实了有机污染物分解耗氧是引起大辽河口夏季低氧的重要原因。
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河口区域盐度变化剧烈,理论认为氧的溶解速率与水体盐度负相关。分析2014年11月,2015年5月、7月和10月大辽河口DO和盐度的相关性,其相关系数分别为0.971、0.836、0.825和0.955,表明大辽河口DO含量随盐度的增大而增大,呈显著正相关。分析其原因认为,海水的盐度虽然较高,但是海洋由于水域宽广辽阔,风浪作用显著,透明度高,水下光照充足,初级生产者的光合作用较强,水体中溶氧维持在一个较高的水平。而河口区域由于较高的耗氧率以及相对平静狭小的水体,其水体DO含量则低于海水。因此,在咸淡水作用强烈的河口水域,DO受到高溶氧海水补充作用明显。河口区域盐度越大,距离口门越近,水体受海水潮汐的影响越大,海水对河水的稀释作用越强,溶氧就越高,故随着盐度的增大,DO含量增加。这表明河口区域DO含量受盐度对氧溶解速率的影响很小(表2-1)。
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表2-1 大辽河口及邻近海域DO与其他环境因子的皮尔森相关系数
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此外,DO含量还和浊度、淡水径流量、水体滞留时间、营养物质的量、水体中的氧化还原反应(如硫化物、亚铁盐的氧化反应和硝化反应)以及生物作用等因素有关。
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四、石油类
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石油类是成分十分复杂的物质,含有多种难以被微生物降解的致癌化合物,其低分子量芳香族化合物,通常是研究摄入毒性效应的重要化学物质。海洋是石油类污染物的最终汇聚地,随着开采、加工、使用石油类化合物总量的增加,通过各种途径进入海洋的石油类总量日益增加,石油类污染物已成为近岸海域的主要污染物之一。
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2014年11月,2015年5月、7月和10月,大辽河口石油类含量变化范围分别为0.009~0.181mg/L、0~0.061mg/L、0.006~0.075mg/L和0.011~0.083mg/L,平均值分别为0.043mg/L、0.031mg/L、0.030mg/L和0.034mg/L。春季和夏季航次石油类含量平面分布特征相似,其高值区出现在邻近海域北岸,低值区出现在邻近海域南岸,整体呈由南向北递增的变化趋势;秋季则正好相反,低值区出现在北部口门处,高值区则出现在邻近海域南部沿岸,整体呈由口门向外海,由北向南梯度递增的变化趋势;冬季高值区出现在邻近海域北部沿岸,低值区出现在邻近海域外部,整体呈由外海向北部沿岸递增的变化趋势。石油溢入海洋后因其密度比海水小,故而漂浮在水面上,但它会以分子形式溶解于海水,在海流和波浪的作用下,不仅在水面上水平扩散,而且也向下垂直扩散,最终通过蒸发、溶解、光氧化、吸附、沉淀、生物降解等活动逐渐达到平衡。2014年,大辽河石油类污染物入海量虽不及辽河,但其近几年一直处于较高水平,为主要石油类污染物陆地输入源。因此,辽东湾东北部河口区历年来均为石油类含量高值区,陆源输入和人类活动的无规律输入为辽东湾海域石油类主要来源(图2-3)。
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图2-3 大辽河口石油类平面分布
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大辽河口石油类季节变化趋势为冬季>秋季>春季>夏季。秋、冬季航次进入平水期和枯水期,陆源入海径流对调查区域的石油类污染物贡献减小,海上排污是调查海区的石油类的主要来源。这种排污方式最直接的表现形式就是污染物浓度呈比较分散的点源分布,无明显的平面变化趋势。冬季航次由于天气和渔业资源减少等原因,海上作业船只相对减少,但此时海水温度较低,低水温不仅造成降解烃的微生物数量减少,而且微生物对石油类的降解率也降低。微生物最大降解活性在10~20℃,在4~30℃对柴油的降解率随温度的增高而增大。冬季调查期间水温为4~5℃,此时微生物降解活性最低。因此,冬季航次调查海域石油类含量仍处于较高水平。
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另外,春冬季节海上光照不强,石油类的蒸发较弱;而夏季时,光照强度明显增大,海面石油类蒸发、分解和溶解速率增大,同时平衡吸附量减小,蒸发和分解使海水石油类质量浓度降低,溶解和吸附量减小使石油类质量浓度增大。而蒸发对于石油类污染物的去除起着至关重要的作用。在正常海表条件下,石油溶解的速率仅是蒸发的0.1%,所以前者对石油类质量浓度的影响要远大于后者;加上夏季海水出现最高温,微生物的活动能力随之提高,对石油类的降解能力增强,致使夏季海水石油类质量浓度降低。
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根据海水水质标准,采用单因子污染指数评价法评价结果显示,春季站位超标率为16.7%,单因子污染指数均值为0.60,最高值超二类海水水质标准22%,超标站位位于口门外邻近海域;夏季站位超标率均为16.7%,单因子污染指数均值为0.63,最高值超二类海水水质标准50%,超标站位也位于口门外邻近海域;秋季站位超标率均为8.4%,单因子污染指数均值为0.68,最高值超二类海水水质标准66%,超标站位位于邻近海域;冬季站位超标率均为25.0%,单因子污染指数均值为0.86,最高值超二类海水水质标准2.6倍。超标站位均处在邻近海域。
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辽东湾为我国著名的天然渔场。辽宁省环辽东湾有渔港100余个,机动渔船31200余艘,每年要向辽东湾海域排放1300余吨石油类污染物,为辽东湾石油类污染物主要来源。辽宁省沿辽东湾海域直接入海有名可查的河流有60余条,流域面积在500km2以上的有10条。这些河流携带上游地区污染物通过河口排入研究海域,形成入海污染源。2013年辽宁省辽东湾海域主要河流石油类入海量最高为706t,其次为2012年的640t,2014年降水量剧减加上节能减排效果明显,其石油类入海量为239t,因此,陆源径流携带石油类污染物入海为辽东湾石油类重要来源。另外,辽东湾北部海域的辽河油田采油带为我国重要海上采油区,近年来,该海域石油勘探和开发过程虽无重大溢油事故发生,但由于石油勘探和开发活动固有的溢油风险和其他海域已发生的溢油灾害,重大溢油风险依然存在。
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表2-2列出了国内部分海域各季节水体的石油类含量,分析方法均为紫外分光光度法。对比结果表明,大辽河口海域水体石油类的含量略低于北黄海海域,明显低于长江口和深圳湾海域,但是略高于辽东湾其他海域,整体处于较低含量水平。
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表2-2 不同海域水体石油类含量
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表2-2 不同海域水体石油类含量(续)-1
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五、营养盐
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(1)无机氮含量及分布特征
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大辽河口水域6月,氨氮占无机氮的比例范围为7.4%~13.8%,平均值为10.4%,氨氮在无机氮中所占比例最小,硝酸盐氮占无机氮的比例范围为69.0%~75.4%,平均值为72.2%。因此,硝酸盐氮为大辽河口区无机氮的主要存在形态,亚硝酸盐氮占无机氮的比例为15.9%~18.9%,平均值为17.5%。
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大辽河口水域9月,氨氮占无机氮的比例范围为2.1%~5.2%,平均值为3.9%,该航次氨氮在无机氮中所占比例仍为最小,硝酸盐氮占无机氮的比例范围为64.8%~89.9%,平均值为72.8%。因此,硝酸盐氮为大辽河口区无机氮的主要存在形态,亚硝酸盐氮占无机氮的比例为8.1%~31.6%,平均值为23.3%(表2-3)。
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表2-3 无机氮中各形态氮含量(mg/L)
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(2)活性磷酸盐的含量与分布特征
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PO4 3-—P含量的分布规律与DIN基本相同,由河道、河口向海域方向其含量逐渐降低。河道和河口口门附近PO4 3-—P浓度高,含量大于0.05mg/L,夏季大辽河口海域活性磷酸盐含量变化范围为0.010~0.086mg/L,均值为0.049mg/L;秋季变化范围为0.005~0.060mg/L,均值为0.040mg/L。
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水体中N、P营养盐含量的分布受多种物理、化学和生物过程的影响,而且N和P化合物本身也处在不断的转换和循环之中。盐度、COD、pH、DO和总有机碳TOC等几个环境因子和陆地径流、海洋水动力、有机物降解等因素是影响N、P营养盐含量分布、转化和迁移的主要因素。
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(3)大辽河口水域富营养化状况
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辽河沿岸工农业发达,沿途接收大量工农业和生活来源的污染物,使大辽河及其河口海域受到污染,使辽东湾海域营养盐含量大范围超标,导致该海域赤潮频频发生,海洋资源与环境受到损害。大辽河营口段水质经常处于Ⅳ~劣Ⅳ类,尽管近年来当地政府开展了辽河治理、城市环境综合整治等诸多工作,水质虽有一定改观,但未见实质性转变,大辽河口水域的环境状况依然十分严峻。河口水体富营养化评价通过详细调查水体富营养化代表性指标,判断河口水体富营养化发展过程中某一阶段的营养状态,为该河口水质管理及富营养化防治提供科学依据。
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我国近海主要河口水体中N:P(原子比)几乎都偏离Rdeifeld值,低者可至1~2,高者可达数百,这种偏离程度还随季节不同而发生变化。用近海海水进行的生物培养实验发现,当N:P<8时,浮游植物生长受氮限制;N:P>30时则受磷限制。这表明我国近岸海域普遍具有营养盐比例不平衡,致使浮游植物生长受制于某一相对不足营养盐的特性。根据郭卫东(1998)提出的潜在性富营养化的概念,结合海水水质标准和N:P(原子比)对大辽河口潜在富营养化进行评价,该评价模式营养等级基本划分原则同时兼顾氮、磷含量及N:P值。根据氮、磷含量高低,划分出贫营养、中度营养和富营养三级。通常无机磷含量低于0.015mg/L(0.484μmol/dm3)时,浮游植物就不能正常生长繁殖,所以将二类水质标准0.030m/L(0.97μmol/dm3)作为贫营养的上限磷阈值,相应的氮阈值为0.2mg/L(14.28μmol/dm3)。另外,将三类水质标准作为下限阈值,中度营养级则介于上述两种营养级之间。根据N:P值大小,将N:P>30划为磷限制海区,N:P<8划为氮限制海区。对每一种营养盐限制海区,再依据氮或磷含量及N:P值细分,如对于磷限制海区,DIN含量介于14.28~21.41μmol/dm3时,称为磷限制中度营养水平;DIN含量大于21.41μmol/dm3时,又以N:P=60为界划分为磷中等限制潜在性富营养和磷限制潜在性富营养水平。对氮限制海区可作类似处理。
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评价结果表明,夏季靠近大辽河口的8号站位和感潮段的1号站位为富营养化状态,而位于河口邻近海域的6号站位水体为P限制潜在性富营养状态,其他各站位均为P中等限制潜在性富营养状态,该营养级站位占比为62.5%。秋季位于河口邻近海域的5号和6号站位为P限制潜在性富营养状态,其他站位均为P中等限制潜在性富营养状态,该营养级站位占比为75.0%。可见,虽然大辽河口具有良好的物理净化条件,但在河口感潮段和河口邻近海域仍呈P限制的潜在富营养化和P中等限制潜在性富营养状态。
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根据上述划分原则,提出分类分级的富营养化评价模式(表2-4、表2-5)。
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河流径流注入影响大的海域,特别是有大江大河直接注入的河口区,其无机氮含量都相当高,导致这些海域呈现磷限制特征,构成了中国近海尤其是河口水化学的一个重要特征。产生这种现象的主要原因在于,我国大多数流域地表岩石圈及土壤圈中磷丰度偏低,加之近几十年来化肥用量剧增但比例不当,氮肥过量而磷钾肥不足,地表水把未被利用的过量氮肥汇入河水,入海径流中N:P值很高,高N:P河水的注入必然会使河口及其附近海域水体中N:P升高。此外,河口区硝酸盐的再生增补及磷酸盐的“缓冲机制”可能也是重要原因。
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表2-4 营养级的划分原则
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表2-5 富营养化评价结果
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六、重金属
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(1)水体中重金属含量分布
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2015年6月,大辽河口Cu含量范围是2.30~4.51μg/L,平均值为3.40μg/L;Pb含量范围是0.955~1.33μg/L,平均值为1.107μg/L;Cd含量范围是0.567~0.925μg/L,平均值为0.771μg/L;Zn含量范围是10.6~23.1μg/L,平均值为14.9μg/L;Hg含量范围是0.049~0.066μg/L,平均值为0.057μg/L;As含量范围是4.28~5.13μg/L,平均值为4.65μg/L。水体中重金属含量高低顺序为Hg<Cd<Pb<Cu<As<Zn。
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2015年9月,大辽河口Cu含量范围是2.09~4.18μg/L,平均值为2.89μg/L;Pb含量范围是1.05~1.77μg/L,平均值为1.33μg/L;Cd含量范围是0.530~0.878μg/L,平均值为0.724μg/L;Zn含量范围是12.0~18.3μg/L,平均值为16.4μg/L;Hg含量范围是0.046~0.055μg/L,平均值为0.050μg/L;As含量范围是3.78~4.37μg/L,平均值为4.06μg/L。水体中重金属含量高低顺序为Hg<Cd<Pb<Cu<As<Zn。
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与国内几大典型的河口表层水体重金属含量相比(表2-6),可以看出,调查区域表层海水中Cu、Pb和Zn的含量均高于长江口和珠江口,而低于黄河口;调查区域Cd和As的含量则高于其他诸河口,其中大辽河口As含量为珠江口的16.7倍,因此调查区域水体中重金属含量整体处于较高水平。
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表2-6 不同河口表层水体重金属含量对比(μg/L)
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(2)表层沉积物中重金属含量分布
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2015年6月,大辽河口沉积物Cu含量范围是2.95~94.3mg/kg,平均值为36.4mg/kg;Pb含量范围是5.21~10.2mg/kg,平均值为7.87mg/kg;Cd含量范围是0.048~0.096mg/kg,平均值为0.076mg/kg;Zn含量范围是14.4~61.6mg/kg,平均值为42.2mg/kg;Hg含量范围是0.048~0.056mg/kg,平均值为0.052mg/kg;As含量范围是16.3~19.2mg/kg,平均值为17.8mg/kg。沉积物中重金属含量高低顺序为Hg<Cd<Pb<As<Cu<Zn。
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各相重金属含量均为河口区高于感潮段,这与盐度的分布较相似,细颗粒泥沙往往在吸附金属离子后或吸附过程中受盐度变化的影响较大,由于河口区是盐淡水交汇混合剧烈之处,细颗粒泥沙作为重金属的主要载体,通过吸附和解吸,能调节水体中重金属的固液相分配比。当进入近海河口区,水面逐渐变宽,虽然细颗粒泥沙较易发生絮凝,但在高能量的波浪作用下又会发生再悬浮,在波浪的长期筛选作用下,只有相对较粗的颗粒沉积在河床表层,因此,悬沙中的细颗粒泥沙所占比重进一步增加,悬沙中金属含量出现高值,而表层沉积物由于有大量的金属含量较高的泥沙在此絮凝沉积,使得此处金属含量也相应地出现高值。
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(3)重金属污染评价
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①水体。重金属元素综合污染指数评价法是将同一站位的所有要研究的重金属元素作为一个统一的整体,研究这些重金属元素在相互作用的情况下对环境产生的影响,采用综合污染指数进行评价,其计算公式为:
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式中 A ——重金属元素i的污染指数;
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C ——重金属元素i的实测含量;
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C ——重金属元素i的评价标准(取海水水质一类标准作为调查区域各重金属元素评价标准);
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WQI——水质重金属综合污染指数。
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当WQI≤1时,表明该水域无重金属污染;当1<WQI≤2时,表明该水域重金属为轻度污染;当2<WQI≤3时,表明该水域重金属为中度污染;当WQI>3时,表明该水域重金属为重度污染。
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评价结果显示,6月,调查区域所有站位的WQI值介于0.70~0.90,且均小于1,表明大辽河口夏季水体没有重金属污染;如果重金属评价分指数高于1,则它对重金属综合评价产生直接的负面影响,所以将污染分指数高于1的重金属因子确定为影响水体重金属综合污染指数的主要负面因子,大辽河口各重金属评价因子中,A Hg的范围为0.98~1.26,87.5%的站位污染分指数>1,Pb的污染指数范围为0.96~1.33,75.0%的站位污染分指数>1,其他重金属因子污染指数均小于1,因此判断Hg和Pb是影响大辽河口夏季水体重金属污染指数的主要负面因子。9月,调查区域所有站位的WQI值介于0.75~0.84,均小于1,表明大辽河口秋季水体没有重金属污染;大辽河口各重金属评价因子中,A Hg的范围为0.92~1.06,62.5%的站位污染分指数>1,Pb的污染指数范围为1.05~1.77,100%的站位污染分指数>1,其他重金属因子污染指数均小于1,因此判断Pb和Hg是影响大辽河口秋季水体重金属污染指数的主要负面因子。
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②沉积物。采用沉积物重金属潜在风险指数评价法对大辽河口沉积物重金属污染状况进行评价,采用瑞典科学家Hakanson的潜在生态危害指数法进行重金属生态危害评价。其计算公式为:
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式中 RI——所有重金属的潜在生态风险指数;
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E ——金属i的潜在生态风险系数;
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T ——重金属毒性响应系数,反映重金属的毒性水平及生物对重金属污染的敏感程度,分别为Cu=5、Zn=1、Pb=5、Cd=30、Hg=40、As=10;
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C ——重金属富集系数(C =/C );
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C ——表层沉积物中重金属浓度实测值;
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C ——所需背景值,本书采用现代工业化前沉积物中重金属的正常最高背景值(表2-7)。
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表2-7 重金属含量背景值(mg/kg)
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具体重金属潜在生态风险评价等级见表2-8。
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评价结果显示,大辽河口夏季沉积物重金属潜在风险指数变化范围RI为27.4~44.6,均值为35.2,根据分级关系(表2-8),其对应阈值区间均为RI≤110,评价结果为“低值”。单一重金属中As的风险因子最高,其E 值为11.9,根据分级关系(表2-8),其对应阈值区间均为E ≤30,评价结果为“低值”。因此,该海域存在较低的重金属潜在生态风险。
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表2-8 重金属潜在生态风险评价指标与分级关系
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第二节 辽河口及周边水域污染概况
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一、辽河口及周边水域污染现状
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辽河口地处渤海北部,是环渤海经济圈的重要组成部分,自20世纪70年代以来,对我国北方社会经济的发展起到了重要的主导作用,工农业的快速发展,为我国的改革开放做出了重要的贡献。但随之而来的环境污染问题也日益加剧,有机化学污染物、营养盐、石油烃和重金属大量排泄入海,造成辽河口地区环境的急剧恶化。
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辽河口地区河流汇入所携带的营养盐,促进并维持着该地区饵料生物的生长繁殖,是辽河口地区多种经济鱼虾蟹贝的产卵场和索饵场。但随着污染的加剧,河口地区的富营养化加重,危害不同的赤潮时有发生。1952—2006年,营口鲅鱼圈附近海域发生赤潮12次,累计面积3230km2;葫芦岛、锦州湾附近海域发现赤潮7次,累计面积500km2;辽河口附近海域发现赤潮6次,累计面积160km2。据《2004年中国海洋环境状况公报》显示,2004年排入渤海的污染物总量约为200×104t,其中,COD占145×104t,约占总量的72%。辽东湾北部由于辽河水系的汇入,是该类型污染的重要汇入点和严重污染区。
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2011年,赵仕兰等分析了2009年调查资料,指出辽东湾北部海域海水中Pb季节分布特征为:春季>秋季>冬季>夏季,而Cd含量随季节变化不大;Pb和Cd的空间分布总体为近岸高、离岸低,辽东湾北部海域水体中Pb污染程度高于Cd。春季调查海域有71.9%的站位Pb含量超出二类海水水质标准值,四个季节Cd的含量均在二类水质标准值范围内。Cd的季节变化特征亦不明显。沉积物中Cd的污染程度高于Pb,四个季节调查海域沉积物中Pb的含量都在一类海洋沉积物质量标准值范围内,属轻微生态危害。而Cd均有部分站位超出一类海洋沉积物质量标准值,属中等生态危害。
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从《中国海洋环境状况公报》可以看出,辽东湾北部海域严重污染面积一直没有好转,辽东湾北部的自封闭环流以及四条较大河流(小凌河、大凌河、辽河、大辽河)的注入使海域污染已经十分严重。辽东湾北部已经成为潮海赤潮的多发海域,赤潮优势种类的成倍增加、赤潮灾害次数增多、面积和空间分布不断扩大,表明辽东湾近岸海域的富营养化问题相当突出。
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辽河口及其周边海域由于与海洋相连,水体交换快,水域面积宽广,理论上具有一定的纳污能力,合理利用这一能力是构成经济和生产的要素。但快速扩张的近岸污染表明,该区域的纳污能力已经受到严重破坏,功能衰退。同时频发的赤潮事件表明,该区域对于营养盐和有机污染物已无更多的容纳能力。另外,辽河口及周边海域污染状况的季节性和年度变化,又表明其尚有一定的自净化潜力。
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辽河口及其周边海域的污染状况已经严重影响到沿海产业,赤潮灾害频发表明生态环境存在进一步恶化的可能。辽东湾北部海域的污染物大部分来自沿岸的河流,而辽河流域污染物主要来源为城镇生活和农村农业,而农村产业结构的改变和城镇生活与消费方式的变革受制于经济、技术、人口、资源等许多因素。因此,实际操作中污染源头控制难度很大。
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二、污染物来源及分布
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河口及其周边水域的污染物来源分陆源、海源和气源三种途径。其中陆源污染是海洋污染的主要来源,分点源污染和面源污染,点源污染包括入海河流流域内污水和各种有毒有害物质随江河排入近岸海域的途径和直接排污入海。海源污染主要是由近海水产养殖和石油开采造成的,指养殖中过度投饵用药和石油开采过程中的泄漏溢散。气源污染是近海城镇工农业生产、海洋交通、石油开采等活动,通过矿物和农作物燃烧排放到大气中的颗粒物、烷烃化合物、硫酸盐、含氮化合物等直接或者随降水沉降入海的污染途径。
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辽东湾入海河流有六股河、狗河、兴城河、小凌河、大凌河、辽河、大辽河、大清河、熊岳河、复州河。河流携带的大量流域内的生活污水和工农业废水是辽东湾北部污染物的主要来源,其中又以辽河流域最甚。同时,河口周边地区经济发达,工农业生产和石油开采活动频繁,也造成一定量的气源和海源污染。
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另一重要陆源污染为入海排污口污染,陆源入海排污口是指由陆地直接向海域排放污水的排放口。根据排污主体分为三种类型,分别为工业排污口、市政排污口和排污河。其中工业排污口产污主体为《国民经济行业分类》(GB/T4754)中采矿业、制造业、电力、燃气或水的生产和供应业等的陆源入海排污口;市政排污口以排放生活和城市综合污水为主的陆源入海排污口(包括城镇污水处理厂和垃圾处理厂污水排放口);排污河为人工修建或自然形成,现阶段以排放污水为主(枯水期污水量占径流量50%以上)的入海河(沟、渠、溪)。
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排污口监测内容包括污水流量、污水中污染物浓度和污水综合生物毒性。污水水质监测项目包括盐度、化学需氧量、悬浮物、氨氮、总氮、总磷、石油类、重金属(汞、镉、铅、砷、六价铬);综合生物毒性监测主要为粪大肠菌群和生化需氧量(BOD5)。污水流量测量一般采用污水流量计法,污水水质分析方法执行淡水方法;当污水样品盐度>2时,采用海水方法进行测试(GB17378.4)。污水综合生物毒性监测方法按《海洋环境水样与沉积物样品的急性毒性检验发光细菌法》执行。
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排污状况评价选用GB8978或相应行业排放标准,不能确定排污企业准确建设时间的排污口,评价标准一律执行GB8978的规定。凡有设计排放标准的入海污水,采用设计排放标准进行评价。排入要求水质三类或劣于三类海洋功能区的污水,执行二级标准;排入要求水质优于三类海洋功能区的污水,执行一级标准;排入要求水质为维持现状海洋功能区的污水,执行一级标准。根据单因子评价结果,将污染指数大于1的污染因子确定为该排污口的超标污染物。超标率为出现超标污染物的排污口数量和排污口总数的比值,2013年和2014年超标率计算方法为超标污染物总数和监测污染物总数的比值。
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辽河口周边陆源入海排污口众多,陆源入海排污口是指由陆地直接向海域排放污水的排放口。根据《辽宁省海洋环境状况公报》显示,2006—2007年营口市保持6个监测排污口,其中2个重点排污口,分别为营口市污水处理厂排污口和营口市造纸厂排污口;2008—2013年减为5个监测排污口,仅1个重点排污口为营口市污水处理厂排污口;2014年仅有3个监测排污口,其中1个重点排污口。历年监测数据显示,各年份排污口超标率变化范围较大,且没有明显变化规律。2008年超标率达到83.3%,2006年最低仅为16.7%,营口市污水处理厂排污口历年超标,主要超标污染物为悬浮物、氨氮和粪大肠菌群。2006—2008年盘锦市有5个监测排污口,2009年至今减为4个,其中包括1个重点排污口(华锦集团排污口)。2007年和2008年营口市监测排污口均为超标排污口,2012年有3个排污口超标,其他均为2个排污口超标。各排污口中,二界沟排污口历年来均为超标排污口,其主要超标污染物为悬浮物。
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2011—2015年辽东湾沿岸入海排污口监测结果显示,辽东湾沿岸排污口超标率分别为69.2%、65.3%、61.4%、66.0%和58.7%,尽管近几年超标率有所回落,但超标仍然比较严重(表2-9)。
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表2-9 辽东湾陆源入海排污口超标率
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2015年,辽宁省辽东湾排污口监测数量为39个,为2009年以来最多,全年共监测6次(表2-10)。全年入海排污口的达标排放次数占总监测次数的比例为41.3%,达标率较2014年明显回升。3月、5月、7月、8月、10月、11月的入海排污口达标排放率分别为36.8%、40.5%、50.0%、32.4%、37.5%和50.0%。主要污染物(或指标)为化学需氧量、总磷、氨氮和悬浮物。
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环辽东湾地市中,盘锦达标排放率最高,为50.0%,其次是葫芦岛,为47.4%,营口和锦州达标排放率分别为35.0%和30.5%,大连渤海海域最低,为28.8%。
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工业排污口、市政排污口和排污河的达标次数比率分别为13.6%、30.2%和52.5%;设置在农渔业区、工业与城镇用海区、港口航运区、海洋保护区和旅游休闲娱乐区的排污口,达标次数比率分别为44.8%、53.5%、32.0%、30.9%和26.5%。
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表2-10 2010—2015年辽东湾排污口监测数量(排污口总数/重点排污口数)
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三、辽河口入海污染物总量
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2014年,枯水期(4月)大辽河径流量为1.06亿m3,主要入海污染物总量为2800t,其中石油类1.84t、COD1547.6t、总氮899.4t、总磷350t、重金属铜0.43t、锌0.74t、铅0.08t、镉0.01t、砷0.22t、汞0.01t、六价铬0.06t。总磷中磷酸盐8.36t,总氮含量中氨氮212t、硝酸盐氮218.4t、亚硝酸盐氮109.2t。丰水期(8月)大辽河径流量为1.19亿m3,主要入海污染物总量为1253.2t,其中污染物石油类1.79t,COD261.8t,总氮941.3t,总磷46.7t,重金属铜0.23t、锌0.86t、铅0.018t、镉0.04t、砷0.35t、汞0.004t、六价铬0.06t。总磷含量中磷酸盐9.53t,总氮含量中氨氮23.68t、硝酸盐氮311.8t、亚硝酸盐氮22.49t。平水期大辽河径流量为1.07亿m3,主要入海污染物总量为2143t,其中污染物石油类1.39t,COD1070t,总氮887.9t,总磷21.7t,重金属铜0.37t、锌0.25t、铅0.046t、镉0.02t、砷0.29t、汞0.003t、六价铬0.07t。总磷含量中磷酸盐8.89t,总氮含量中氨氮160.8t、硝酸盐氮365.4t、亚硝酸盐氮36.2t。
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2014年,大辽河全年径流量为13.28亿m3,比2013年的60.64亿m3减少78.1%。污染物浓度按丰水期、平水期、枯水期三个水期平均值计算,得出2014年大辽河全年主要入海污染物总量2.32万t。其中:石油类19.92t,COD1.18万t,总氮1.09万t,总磷471.4t,重金属铜4.22t、锌7.34t、铅0.58t、镉0.27t、砷3.43t、汞0.73t、六价铬0.80t。总磷含量中磷酸盐107.2t、总氮含量中氨氮1638.8t、硝酸盐氮3583万t、亚硝酸盐氮689.2t。
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2015年,大辽河全年径流量为19.47亿m3,比2014年增加46.61%。污染物浓度按3个水期平均值计算,得出2015年大辽河全年主要入海污染物总量3.43万t。其中:石油类26.48t,COD为1.71万t,占总污染物入海总量的49.8%;总氮1.65万t,占总污染物入海总量的48.1%,总磷741.8t,重金属铜3.5t、锌7.98t、铅0.39t、镉0.62t、砷6.06t、汞0.092t、六价铬0.50t。总磷含量中磷酸盐174.5t、总氮含量中氨氮1691.0t、硝酸盐氮6151万t、亚硝酸盐氮158.3t。对比2014年,各入海污染物中仅重金属铜、汞、六价铬和亚硝酸盐略有减少,其他污染物均有不同程度增加,其中增加幅度最大的为总氮,比2014年0.56万t增长51%;其次为COD,增加0.53万t,增长率为44%;总磷增加270.4t,增长率为57%。
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四、入海污染物变化趋势分析
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大辽河入海污染物总体在2010—2012年呈小幅上升的年度变化趋势,2012—2014年呈逐年下降的年度变化趋势,其中2013—2014年减少幅度比较明显,2014—2015年随着径流量增加,各污染物入海总量又呈回升的年度变化趋势,采取Mann-Kendall统计方法对大辽河6年主要污染物入海总量的变化趋势进行总体分析发现,各入海污染物中,砷的P值为0.024,近6年存在显著降低的趋势,总氮的P值为0.06(0.1≥P值>0.05),存在降低的趋势,其他污染物虽然各年度间有增加或者减少的变化,但整体上无明显变化(图2-4,表2-11)。
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表2-11 2010—2015年大辽河口入海污染物通量
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图2-4 2010—2015年大辽河口入海污染物总量变化柱状分布
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2010—2015年,大辽河进入辽东湾的氮、磷及CODMn年平均通量分别为3.93万t、0.108万t和6.36万t,三者综合占入海污染物总量的比例分别为99.6%、99.7%、99.8%、99.1%、99.9%、99.8%,为入海污染物主要的贡献者。对于大辽河口入海氮通量,2011年最高为5.77万t,其次是2012年和2013年,分别为4.87万t和4.85万t,2014年最少,为1.09万t;化学耗氧量2012年最高,为11.37万t,其次是2013年,为9.58万t,2014年最低为1.18万t;总磷2013年最高为0.199万t,其次是2011年为0.130万t,2014年最低为0.047万t。近年来,随着我国在污染防治上投入的加大,各类工程、政策措施的实施,大辽河入海污染物总量明显下降,说明近年来对流域耗氧类污染物的治理已经取得了明显的效果(图2-5)。
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图2-5 2010—2015年大辽河口主要污染物入海量变化分布
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辽河于盘锦入海,入海邻近海域功能区为双台子河海洋保护区及双台子河保留区,要求海水水质不劣于第一类海水水质标准,2008—2014年的辽河主要污染物为CODCr,其次为营养盐,CODCr排放量占总排放量的80%以上。2008—2010年辽河主要污染物排放总量较低,2011年陡增,2011—2014年主要污染物排放总量保持平稳的状态。
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大辽河沿岸有盘锦港和众多的排污口,大辽河入海邻近海域功能区为保留区,海水水质要求为维持现状。2008—2013年大辽河的主要污染物为CODCr,其次为营养盐,CODCr排海量占总排放污染物量的65%~95%;2008—2013年大辽河主要污染物排放总量呈现逐年上升的趋势。
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五、辽东湾北部主要化学污染物通量
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据2006年刘娟等统计分析,辽河流域无机氮和溶解性总磷的入海通量自20世纪70年代到21世纪初表现为“升-降-升-降”的M形变化趋势。
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无机氮在20世纪70年代末约为6×104t/年,80年代中期则增加至9×104t/a(平均年增加率约为5%),到90年代中期又降至3×104t/a(平均年减小率约为6%),21世纪初又达到7×104t/a,然后又有所降低,2004年为5.5×104t/a。其中,随河流径流输入的无机氮入海通量的年平均比例为62.5%;随大气沉降输入的无机氮通量的年平均比例为14.4%;从排污口进入的通量占9.7%;养殖排放所占比例约为6.3%。
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溶解性磷酸盐年入海通量20世纪70年代末约为0.4×104t/a,到80年代中期增加到0.7×104t/年,到90年代中期回落到0.2×104t/a,21世纪初则回升达到0.67×104t/a,2004年为0.5×104t/a。最大年平均输入来源依然是河流,占64.5%;其次是排污口(12.5%)、水产养殖(9.4%)、大气沉降(6.4%)等。
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辽河流域COD入海通量则表现为先升后降的倒V形年际变化。从20世纪70年代末的80×104t/a逐步增加到90年代末的120×104t/a,然后再降低,到2004年约为92×104t/a。其中,输入量比例按从大到小的顺序排列依次为河流输入(47.4%)、大气排放(23.4%)、排污口排放(19.5%)、养殖入海(9.6%)。
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第三章 辽河口生物资源
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第一节 生物资源调查方法、范围
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一、调查方法
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生物资源的调查方法按《海洋监测规范》(GB17378—2007)和《海洋调查规范》(GB/T12763—2007)进行。
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浮游植物调查方法:使用浅水Ⅲ型浮游生物网自水底至水面拖网采集浮游植物。采集到的浮游植物样品用5%甲醛固定保存。浮游植物样品经过静置、沉淀、浓缩后换入贮存瓶并编号,处理后的样品使用光学显微镜采用个体计数法进行种类鉴定和数量统计。个体数量以N×104个/m3表示。
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浮游动物调查方法:采用浅水Ⅰ型(大网)和浅水Ⅱ型(中网)标准浮游生物网自底至表垂直拖取。所获样品用5%的甲醛固定保存。浮游动物样品分析采用个体计数法(个/m3)。个体计数:大网按全网计数,中网按4%分样计数,而后换算成全网数量。
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大型底栖生物调查方法:调查分为定性调查和定量调查两种类型。根据《海洋监测规范》(GB17378—2007)和《海洋调查规范》(GB/T12763—2007)要求,大型底栖生物定性调查采用拖耙的方式,拖耙带齿,耙宽1.7m,网目为1cm×1cm,拖速5km/h,时间为15min。定量调查采用面积为0.05m2的抓斗式采泥器,每站采集4个样品,将采集的样品用0.5mm分样筛淘洗,挑选出所有动物,装入标本瓶内,并放入标签,然后用5%甲醛固定液固定,在实验室内用解剖镜进行观察、分类、计数。
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游泳动物调查方法:根据《海洋生物生态调查技术规程》的要求,游泳动物调查网具为单船有翼单囊拖网,网宽10m,囊网网目15mm,调查拖速为2.5kn,调查渔获装箱低温保存,返航后带回实验室进行生物学测定等实验室分析。
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早期鱼类资源调查方法:2014年6—9月,2015年5—8月,2016年5—8月在大辽河口沿岸碎波带进行早期鱼类资源调查。调查断面设置在大辽河口营口市石头坝处,主要采用弶网[弶网参照易伯鲁等的方法制作,网口为1.5m×1m长方形(高1m,长1.5m,网目1mm),网体呈四棱锥形,后部长6m,窄缩成锥形后连接1个圆柱形采集桶(直径10cm,长15cm)]调查采集仔鱼和稚鱼。其中2014年6—9月逐日开展样品采集,2015年5—8月、2016年5—8月隔日开展样品采集,每次采集落潮1次,每次采集4h。在现场一半样品用5%的甲醛溶液固定,一半样品用95%乙醇溶液固定。对采集的鱼苗,依据外形特征(头形、肌节数、尾静脉等),在解剖镜下进行观察,记录发育期和主要性状。
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二、浮游生物群落指数和物种优势度指数计算方法
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浮游生物群落指数计算方法如下:
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多样性指数(H')的计算采用Shannon-Wiener公式:
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均匀度指数(J')采用Pielou公式:
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J'=H'/log2 S
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丰度指数(D)采用Margalef指数公式:
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D=(S-1)/log2 N
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式中 H'——多样性指数;
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N——浮游生物总个体数;
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P =n /N, n 为浮游生物总种数中第i种的个体数;
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S——种类数。
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物种优势度Y的计算:根据各物种出现的频率及丰度来计算,计算公式为:
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式中 N——采集样品中所有物种的总体个数;
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n ——第i种的总体个数;
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f ——第i种在各样品中出现的频率。
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以优势度Y>0.02的标准来确定优势种(徐兆礼等,1989)。
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三、调查范围
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依据《海洋监测规范》(GB17378—2007)和《海洋调查规范》(GB/T12763—2007)要求,浮游生物、底栖生物、游泳生物等生物资源调查范围为辽河及大辽河口邻近海域,其中浮游植物、浮游动物、底栖生物设置14个站位,游泳生物设置6个站位(图3-1)。
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图3-1 调查范围及站位
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第二节 浮游植物
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一、种类组成及季节变化
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2012—2015年,该海域共检出浮游植物6门26科41属97种,大多数属于广温近岸种类。在各类浮游植物中,硅藻门的种类最多,有30属76种,占总种数的79%;其次是甲藻门,有5属10种,占总种数的10%;再次是绿藻门,有5属8种,占总种数的8%;此外,金藻门、裸藻门和蓝藻门各有1属1种。在辽河口浮游植物种群结构中,硅藻所占比例的季节变化不大,夏季最低为69%,冬季最高为88%;绿藻和甲藻种类以冬季最少,夏季最多(图3-2、图3-3)。
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春季,浮游植物有4门20科30属56种。其中,硅藻门的种类最多,有23属46种,占总种数的82%;其次是甲藻门,有3属5种;绿藻门,有3属4种;金藻门最少,为1属1种。硅藻门中以圆筛藻的种类最多,达7种,其次为海链藻、角毛藻和盒形藻,均有4种。
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夏季,浮游植物有6门23科31属62种。其中,硅藻门的种类最多,有19属43种,占总种数的69%;其次是绿藻门,有5属8种;甲藻门,有4属8种;此外,金藻门、蓝藻门和裸藻门各有1属1种。硅藻门中以角毛藻的种类最多,达7种,其次为圆筛藻属有6种,根管藻有5种。甲藻门中以角藻属的种类数量最多,有5种。绿藻门中以栅藻最多,有3种。
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秋季,浮游植物有5门22科34属62种。其中,硅藻门的种类最多,有25属49种,占总种数的79%;其次是甲藻门,有3属6种;绿藻门,有4属5种;金藻门和蓝藻门最少,各为1属1种。硅藻门中以根管藻的种类最多,达7种,其次为圆筛藻和角毛藻,均有6种。
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冬季,浮游植物有2门10科13属26种。其中,硅藻门的种类最多,有11属23种,占总种数的88%;其次是甲藻门,有2属3种。硅藻门中以圆筛藻的种类最多,达8种,其他各属的种类均不超过3种。辽河口冬季浮游植物种类较其他季节少。
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图3-2 辽河口浮游植物种类组成比例
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图3-3 辽河口浮游植物各季节种类组成
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二、优势种组成
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辽河口浮游植物因季节交替而出现不同的优势种群,其中分布较普遍、数量上占有明显优势的种类为具槽直链藻、优美旭氏藻矮小变种、柔弱角毛藻和中肋骨条藻。
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春季辽河口附近浮游植物的优势种是具槽直链藻和优美旭氏藻矮小变种。它们在春季浮游植物总量中占的比例为5%~57%,累计占85%。在各调查站位的出现频率达到100%。
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夏季从每种浮游植物密度占总量的比例分析,优势种是浮动弯角藻、菱形海线藻、洛氏角毛藻、尖刺伪菱形藻、中肋骨条藻、伏氏海毛藻,它们在浮游植物总量中占的比例为3%~53%。从每种浮游植物在调查站次的出现频率分析,夏季广分布的种类依次为浮动弯角藻、伏氏海毛藻、中肋骨条藻、尖刺伪菱形藻、菱形藻、刚毛根管藻、圆筛藻,它们的出现频率为53%~95%。
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秋季浮游植物的优势种为具槽直链藻、中华盒形藻、中心圆筛藻、格式圆筛藻、奇异菱形藻等。在秋季调查的站位中有52%站位的优势种为具槽直链藻,10%站位的优势种为奇异菱形藻,其他站位的优势种分别为中华盒形藻、中心圆筛藻、格式圆筛藻。
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冬季浮游植物数量占总量的比例分析,优势种是具槽直链藻、中心圆筛藻、短柄曲壳藻,它们在浮游植物总量中占的比例为19%~39%。从每种浮游植物在调查站次的出现频率分析,冬季广分布的种类依次为中心圆筛藻、中华盒形藻、星脐圆筛藻、具槽直链藻,它们的出现频率为43%~85%。
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几种主要优势种的生态特征如下:
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具槽直链藻为世界广布性种,中国沿海皆有分布,在河口、地形复杂海域尤多,属底栖硅藻类,是毛虾、磷虾等小鱼虾的饵料生物。辽河口的调查结果表明,具槽直链藻除夏季较少外,其余季节均为优势种。其中,在春季各调查站位的出现频率为100%,平均细胞密度为42.55×104个/m3,最高值可达313.64×104个/m3。在秋季各调查站位的出现频率为85%,最高值可达60.58×104个/m3。冬季平均细胞密度为1.13×104个/m3,最高值可达8.89×104个/m3。
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伏氏海毛藻属外洋广温性种类,分布很广,在我国南海、东海、黄海和渤海均有分布,属于赤潮藻类。伏氏海毛藻春季和夏季在辽河口附近海域分布较多,在春季和夏季调查站位的出现频率分别为68%和100%,平均密度分别为3.54×104个/m3和15.34×104个/m3。
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中华盒形藻属近岸种类,我国南海、东海、黄海、渤海均有分布。中华盒形藻在辽河口的分布除春季数量较少外,其余季节均占有一定的优势。中华盒形藻在冬季各调查站位的出现频率为50%,占有一定的优势,平均密度为0.11×104个/m3。秋季调查结果表明,中华盒形藻在双台子河口附近海域有分布,在辽河口西北部的海域数量较多,优势度较明显,最高值可达184.02×104个/m3。
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中心圆筛藻为广温性大洋及沿岸种类,世界广布。中心圆筛藻在春季和秋季的辽河口各调查站位的出现频率均为100%,夏季为95%,冬季为85%。可见其在辽河口的分布范围之广。在数量分布上,中心圆筛藻也占有一定的优势,春季平均密度为1.30×104个/m3,夏季平均密度为2.02×104个/m3,秋季主要在辽河口海域具有一定的优势,优势度为31.10%~31.89%,冬季平均密度为1.02×104个/m3。
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三、数量分布及季节变化
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辽河口附近海域浮游植物细胞密度平均为57.28×104个/m3,细胞密度的季节变化特征为秋季>夏季>春季>冬季。水平分布特征为:
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春季浮游植物细胞密度平均为34.26×104个/m3,分布的高密度区在辽河口以南至营口鲅鱼圈一带近岸,最高达799.81×104个/m3,河口靠近淡水区细胞密度较低,最低值仅为1.74×104个/m3。
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夏季浮游植物细胞密度平均为36.50×104个/m3,分布的高密度区在河口区西南部,最高达1280.28×104个/m3,河口中部水域多数在1.00×104~40.00×104个/m3,最低值出现在河口入海口区域,约为0.17×104个/m3。
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秋季浮游植物细胞密度平均为142.07×104个/m3,分布的高密度区在河口北部和东南部两个区域,最高值出现在河口南部,最高达8406.50×104个/m3,低值区仍然位于入海口附近,最低值仅为3.61×104个/m3。
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冬季浮游植物细胞密度平均为16.28×104个/m3,分布的高密度区在河口的中部和西部,最高值位于辽河口西部,最高达90.74×104个/m3,入海口附近细胞密度最低,仅为0.15×104个/m3。
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四、群落生物多样性
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辽河口春季浮游植物生物多样性指数(H')范围在0.38~3.00,平均值为1.63。高值区位于辽河口中部,低值区位于入海口附近海域。群落物种丰度指数(D)范围在0.40~1.17,平均值为0.64。物种均匀度指数(J')范围在0.11~0.87,平均值为0.46。
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夏季生物多样性指数(H')范围在0.18~3.82,平均值为0.71。高值区位于辽河口东南部,最低值位于辽河口北部及入海口,平均值为2.56。群落物种丰度指数(D)范围在0.09~1.49,平均值为0.71。物种均匀度指数(J')范围在0.11~0.92,平均值为0.71。
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秋季调查生物多样性指数(H')范围在0.64~3.77,平均值为2.06。高值区在辽河口东南部和北部,低值区仍为河口入海口附近。群落物种丰度指数(D)范围在0.53~1.57,平均值为0.95。物种均匀度指数(J')范围在0.14~0.92,平均值为0.50。
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冬季调查中发现,入海口附近海域的浮游植物种类仅有1~3种,种类非常贫乏,整个河口区域浮游植物多样性指数(H')范围在0.13~2.82,平均值为1.73。高值区位于辽河口西部,低值区位于河口入海口,群落物种丰度指数(D)范围在0.02~0.84,平均值为0.42。物种均匀度指数(J')范围在0.24~0.99,平均值为0.65(表3-1)。
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表3-1 辽河口浮游植物生物多样性指数、群落物种丰度指数、物种均匀度指数
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五、变化趋势
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辽河口浮游植物的历史调查记录较少,数据统计不完整。从辽河口已有历史调查数据来看(表3-2,图3-4),1988年辽河口附近海域浮游植物28种,其中硅藻门13属21种、甲藻门3属7种,浮游植物细胞密度变化范围为2.0×104~18.7×104个/m3,平均为8.7×104个/m3,近岸水域数量较高,一般随深度的增加呈递减的趋势,优势种主要是圆筛藻。
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图3-4 辽河口浮游植物群落结构组成历年变化
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表3-2 辽河口历年浮游植物群落调查统计
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1993年共采集到浮游植物48种,其中硅藻门23属42种、甲藻门3属6种,浮游植物细胞数量占优势的依次是圆筛藻属、具槽直链藻。
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1997年共获得浮游植物7科17种,其中硅藻门6科7属16种、甲藻门1科1属1种,优势种类为虹彩圆筛藻、琼氏圆筛藻,细胞密度在41.2×104~80.4×104个/m3,平均为34.9×104个/m3。
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1999年共采集到浮游植物48种,隶属于3门25属,其中硅藻门21属41种、甲藻门3属6种、金藻门1属1种,浮游植物细胞密度在13.8×104~691.1×104个/m3。
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2002年6月,辽河口近岸海域共观察到浮游植物39种。以硅藻为主,甲藻、金藻其次。其中硅藻36种、甲藻2种、金藻1种。浮游植物细胞密度平均值为140.0×104个/m3,浮游植物细胞密度最高为1091.3×104个/m3,最低为6.6×104个/m3。
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2004年5月,调查发现浮游植物20种,硅藻18种、甲藻2种。其中优势种有夜光藻、长菱形藻、根管藻属、圆筛藻属、冠盖藻属、布氏双尾藻、角毛藻属、梭角藻、具槽直链藻、菱形海线藻、舟形藻等,浮游植物细胞密度最高为14×104个/m3,最低为2.1×104个/m3,平均为4.4×104个/m3。
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2004年8月,调查发现浮游植物30种,其中优势种有中肋骨条藻、根管藻属、圆筛藻属、冠盖藻、角毛藻、菱形海线藻、丹麦细柱藻等,主要隶属于硅藻门和甲藻门,浮游植物细胞密度最高为2600.0×104个/m3,最低为0.01×104个/m3,平均为94.0×104个/m3。其中硅藻有27种、甲藻3种,硅藻种类和数量占有绝对优势,占细胞总数的90%以上。
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2005年5月,调查发现浮游植物17种,硅藻15种、甲藻2种。其中占优势的种类有夜光藻、根管藻属、圆筛藻属、布氏双尾藻属、角毛藻属、具槽直链藻等,浮游植物细胞密度最高为75.0×104个/m3,最低为0.7×104个/m3,平均为19.0×104个/m3。
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2005年8月,调查发现浮游植物24种,硅藻20种、甲藻3种。其中优势的种有中肋骨条藻、圆筛藻属、角毛藻属、丹麦细柱藻等。浮游植物细胞密度最高为290.0×104个/m3,最低为0.3×104个/m3,平均为21.0×104个/m3。
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2006年5月,调查发现浮游植物56种,硅藻46种、甲藻5种、其他5种。其中优势种有具槽直链藻、优美旭氏藻矮小变种等。浮游植物细胞密度最高为799.8×104个/m3,最低为1.7×104个/m3,平均为34.3×104个/m3。
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2006年8月,调查发现浮游植物62种,硅藻43种、甲藻8种、其他11种。其中优势种有浮动弯角藻、菱形海线藻、洛氏角毛藻等。浮游植物细胞密度最高为1280.3×104个/m3,最低为0.2×104个/m3,平均为36.5×104个/m3。
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2006年10月,调查发现浮游植物62种,硅藻49种、甲藻6种、其他7种。其中优势种有具槽直链藻、中华盒形藻、中心圆筛藻等。浮游植物细胞密度最高为8406.5×104个/m3,最低为3.6×104个/m3,平均为142.1×104个/m3。
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2006年12月,调查发现浮游植物26种,硅藻23种、甲藻3种。其中优势种有具槽直链藻、中心圆筛藻、短柄曲壳藻等。浮游植物密度最高为90.7×104个/m3,最低为0.2×104个/m3,平均为16.3×104个/m3。
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从历史数据统计来看(图3-5),辽河口浮游植物种类组成均呈现以硅藻为主、甲藻为辅的特征,硅藻和甲藻在浮游植物种类组成中的比例比较稳定。优势种类在20世纪90年代初期变化不大,圆筛藻属是这一时期的主要优势种,自90年代末开始,该区域浮游植物优势种开始出现较大变化,夜光藻、中肋骨条藻、具槽直链藻等成为这一时期的常见优势种,这些藻类的特点是耐污能力强,繁殖力强,容易引发赤潮。从细胞数量分布上也可以看出,90年代初辽河口浮游植物细胞数量还处于较低水平,自1999年以后,浮游植物细胞数量开始出现较大波动,也表明了该区域生态环境处于较大的波动状态,生态系统开始变得不稳定。
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图3-5 辽河口浮游植物细胞密度历年变化
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第三节 浮游动物
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一、种类组成及季节变化
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2012—2015年,辽河口附近海域记录到大中型浮游动物9大类57种,包括浮游幼虫14种。其中春季33种、夏季44种、秋季45种、冬季28种(图3-6)。共记录到桡足类16种,占总数的28.1%;枝角类4种,占总数的7.0%;长尾类2种,占总数的3.5%;端足类2种,占总数的3.5%;涟虫类2种,占总数的3.5%;毛颚类1种,占总数的1.8%;被囊类1种,占总数的1.8%;水母类14种,占总数的24.5%;栉水母类1种,占总数的1.8%;浮游幼虫14种,占总数的24.5%(图3-7)。桡足类、浮游幼虫、毛颚类在四个季节均有发现。从种类组成上看,桡足类、水母类和浮游幼虫为种类数最多的三大类。
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图3-6 辽河口浮游动物各季节种类数
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图3-7 辽河口浮游动物种类组成
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春季共鉴定浮游动物33种,其中桡足类14种,占种类组成的42.4%;浮游幼虫9种,占种类组成的27.3%;枝角类2种,占种类组成的6.1%;水母类4种,占种类组成的12.1%;长尾类、端足类、被囊类和毛颚类各1种,各占种类组成的3.0%。
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夏季共鉴定浮游动物44种,其中桡足类15种,占种类组成的34.1%;浮游幼虫11种,占种类组成的25%;水母类10种,占种类组成的22.7%;枝角类3种,占种类组成的6.8%;端足类和长尾类各2种,各占种类组成的4.5%;涟虫类和毛颚类各1种,各占种类组成的2.2%。
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秋季共鉴定浮游动物45种,其中桡足类12种,占种类组成的26.7%;浮游幼虫13种,占种类组成的28.9%;水母类14种,占种类组成的31.1%;长尾类和端足类各2种,各占种类组成的4.4%;被囊类和毛颚类各1种,各占种类组成的2.2%。
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冬季共鉴定浮游动物28种,其中桡足类9种,占种类组成的32.1%;浮游幼虫9种,占种类组成的32.1%;水母类4种,占种类组成的14.3%;长尾类2种,占种类组成的7.1%;端足类、被囊类、涟虫类和毛颚类各1种,各占种类组成的3.6%。
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二、优势种组成
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春季大中型浮游动物优势种为桡足类幼体、无节幼虫、双刺纺锤水蚤;夏季浮游动物优势种为火腿许水蚤、小拟哲水蚤、双刺纺锤水蚤、强额拟哲水蚤;秋季浮游动物优势种为火腿许水蚤、小拟哲水蚤、双刺纺锤水蚤;冬季浮游动物优势种为双刺纺锤水蚤、小拟哲水蚤。四季大型浮游动物的主要种类有:强壮箭虫、墨氏胸刺水蚤、异体住囊虫、中华哲水蚤、真刺唇角水蚤。
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几种主要优势种的生态特征如下:
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火腿许水蚤:我国沿岸半咸水水域中的一种小型桡足类,终年都有分布,夏季常形成高峰。该种是辽河口浮游动物的优势种,它在辽河口的平均丰度为1178个/m3,占海区浮游动物总丰度的21.81%。夏季和秋季的丰度较高,春季和冬季的丰度较低。夏季丰度范围在60~13832个/m3,平均丰度为2922个/m3;秋季丰度范围在60~10833个/m3,平均丰度为1488个/m3;春季丰度范围在0~1000个/m3,平均丰度为151个/m3;冬季丰度范围在0~386个/m3,平均丰度为153个/m3。夏季辽河口半咸水区域形成高峰,丰度可达13832个/m3;秋季则在辽河口西北部沿岸形成高峰,丰度可达10833.3个/m3。该种在辽河口半咸水区域的丰度高于咸水区。
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双刺纺锤水蚤:我国沿岸常见种类,属于广温、广盐型,分布较广,终年生活在我国的大部分海域,是桡足类的一种常见种。该种也是辽河口浮游动物的优势种,平均丰度为958个/m3,占浮游动物总丰度的17.73%。春季的丰度变化范围在60~6111个/m3,平均丰度为866个/m3;夏季的丰度变化范围在33~4982个/m3,平均丰度为1428个/m3,秋季的丰度变化范围在0~16667个/m3,平均丰度为1320个/m3,冬季的丰度变化范围在0~667个/m3,平均丰度为218个/m3。春季在辽河口东北部近岸形成高丰度区,夏季在辽河口中部形成高丰度区,秋季则在辽河口东北部近岸形成高峰,丰度可达16667个/m3。
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强额拟哲水蚤:暖水沿岸种,从渤海至南海近岸水域皆有分布,在河口、内湾数量丰富。该种占到浮游动物总丰度的7.76%,四季的平均丰度为419个/m3。夏季、秋季丰度较高,春季、冬季丰度较低,春季的丰度范围在0~1111个/m3,平均丰度为101个/m3;夏季的丰度范围在46~3597个/m3,平均丰度为752个/m3;秋季的丰度范围在0~8333个/m3,平均丰度为710个/m3;冬季的丰度范围在0~421个/m3,平均丰度为113个/m3。该种往往在辽河口半咸水区和近岸形成高峰区,秋季在辽河口西北部近岸形成高峰区,丰度可达8333个/m3。
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墨氏胸刺水蚤:属于近岸河口种类,一般栖息于港湾的表层,分布于渤海、黄海、东海和台湾海峡,以及日本港湾和远东诸海。该种是辽河口春季浮游动物的优势种,丰度的变化范围为0~3651个/m3,平均丰度为299个/m3,春季在辽河口东南沿岸及西北部沿岸形成密集区;夏季、秋季丰度较低,平均丰度分别为11个/m3和21个/m3,仅个别站位发现,冬季消失。
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中华哲水蚤:暖温带外海种,大量分布于近岸水和外海水的交汇处。该种广泛分布于渤海、黄海和东海近岸区,数量极为丰富,常成为这些水域的优势种。该种是辽河口主要大型桡足类,四季丰度的平均值为9个/m3。春季丰度的变化范围为0~37个/m3,平均丰度为12个/m3;秋季丰度的变化范围在0~40个/m3,平均丰度为10个/m3;夏季、秋季的平均丰度分别为8个/m3和7个/m3。该种在辽河口分布较为平均。
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真刺唇角水蚤:辽河口主要大型桡足类,四季的平均丰度为9个/m3。夏季、秋季丰度略高,分别平均为18个/m3和15个/m3。春季、冬季丰度较低,分别仅为4个/m3、1个/m3。
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桡足类幼体:四个季节均有发现,以春季和秋季居多,夏季、冬季偏少。春季平均丰度为1983个/m3,占到辽河口海区中大中型浮游动物总丰度的21.08%。夏季平均丰度482个/m3,秋季平均丰度1806个/m3,冬季平均丰度282个/m3。春季辽河口北部近岸盘山河口和南部近岸为发现桡足类幼体的高峰区,丰度分别高达10000个/m3和7169个/m3,以纺锤水蚤幼体居多;夏季则各个站位均有分布,数量较为平均;秋季在辽河口东北部近双台子河口形成高峰区,丰度高达21429个/m3,以纺锤水蚤幼体居多;冬季数量较为平均,丰度范围在1~1235个/m3,最高值发现在辽河口以西的深水区。
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无节幼虫:以桡足类无节幼虫为主,另外还有十足类无节幼虫,在文中统称无节幼虫。该群体在海区中的四个季节均有发现,平均丰度为385个/m3,占大中型浮游动物总丰度的7.13%。春季数量众多,夏季、秋季、冬季数量较少。春季平均丰度为1370个/m3,占春季大中型浮游动物总丰度的23.4%,春季在辽河口东南沿岸形成高峰,丰度高达11191个/m3;夏季、秋季、冬季则在辽河口以西部分站位发现,平均丰度分别为52个/m3、62个/m3和57个/m3。
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双壳类幼虫:该种在辽河口区域中丰度也较高,四季平均丰度为192个/m3,秋季丰度最多为349个/m3,夏季、冬季、春季丰度分别为170个/m3、196个/m3和52个/m3。该种春季、夏季在辽河口部分站位发现,秋季和冬季则在辽河口西部海区的发现频率较高,秋季在辽河口东南沿岸形成高峰区,丰度可达2769个/m3。
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强壮箭虫:沿岸低盐种,在我国渤海、黄海很占优势。该种为浮游动物的优势种,在海区中的平均丰度为50个/m3,占浮游动物总丰度的0.93%。春季平均丰度为11个/m3,夏季为78个/m3,秋季为99个/m3,冬季为13个/m3。该种春季丰度较低;夏季则在辽河口北部沿岸丰度较高,最高在盘山河口形成高值区,丰度可达353个/m3;秋季该种的丰度达到最高,在辽河口西北部沿岸及东南部沿岸形成密集区,特别是东南部沿岸丰度高达939个/m3;冬季丰度较低,辽河口区域内丰度较为平均。该种虽然丰度远低于小型桡足类和浮游幼虫,但由于其质量远远高于桡足类,在大中型浮游动物生物量中起到重要作用。
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异体住囊虫:我国海域广泛分布的一种被囊动物,是辽河口的主要被囊动物。该种四季的平均丰度为29个/m3。秋季和夏季的丰度较高,冬季丰度较低,春季没有发现;夏季部分站位发现,丰度变化范围在0~648个/m3,平均为56个/m3,最高值发现在辽河口东南部沿岸;秋季也为部分站位发现,丰度的变化范围在0~833个/m3,平均丰度为58个/m3,最高值发现在辽河口西北部沿岸;冬季的丰度较低,只在个别站位发现,平均丰度为1个/m3。
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三、丰度分布及季节变化
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浮游动物四季平均丰度为5403个/m3,从季节分布上看,夏季>秋季>春季>冬季(图3-8)。
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春季丰度的变化范围在477~25061个/m3,平均丰度为5854个/m3。在辽河口北部沿岸的双台子河口及辽河口东南部沿岸形成大中型浮游动物丰度分布的高丰度区。
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夏季丰度的变化范围在1266~26133个/m3,平均丰度为7789个/m3。在入海口附近海域形成大中型浮游动物丰度分布的高丰度区。
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秋季丰度的变化范围在274~38262个/m3,平均丰度为6692个/m3,浮游动物丰度分布的高丰度区在辽河口北部沿岸的盘山河口及东南部,最高值发现在盘山河口,丰度最低值发现在辽河口西部。
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冬季丰度的变化范围在140~4082个/m3,平均丰度为1277个/m3,浮游动物丰度分布的高丰度区在辽河口北部沿岸的双台子河口附近及辽河口西部海区,最高值发现在辽河口西北部,最低值发现在辽河口入海口海区。
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图3-8 辽河口浮游动物各季节丰度组成
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四、生物量分布及季节变化
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四季生物量平均值为306.2mg/m3,从季节分布上看,秋季>夏季>春季>冬季(图3-9)。
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春季生物量的变化范围在30.1~588.9mg/m3,生物量平均为204.4mg/m3。春季高生物量区在辽河口北部的盘山河口及东南部沿岸一带。
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夏季生物量的变化范围在36.5~4167.5mg/m3,生物量平均为377.9mg/m3。夏季高生物量区位于辽河口的入海口半咸水海域。
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秋季生物量的变化范围在38.8~2783.3mg/m3,生物量平均为520.2mg/m3。秋季高生物量区位于辽河口北部的双台子河附近。
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冬季生物量的变化范围在22.8~370.0mg/m3,生物量平均为122.0mg/m3。冬季各区域生物量变化不大,生物量以盘山河口附近及辽河口西部较高。
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图3-9 辽河口浮游动物各季节生物量组成
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五、群落生物多样性
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物种多样性指数、丰度指数、均匀度指数可以反映出水体稳定性和群落成熟度。辽河口大中型浮游动物的群落生物多样性指数、丰度指数、均匀度指数均较高,反映出该海区大中型浮游动物群落结构较为成熟稳定(表3-3,图3-10)。
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图3-10 辽河口浮游动物各季节多样性变化
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表3-3 辽河口大中型浮游动物群落生物多样性指数、丰度指数、均匀度指数
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六、变化趋势
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辽河口浮游动物种类较为丰富,属于我国北方典型的浮游动物群落,主要种类均为近岸低盐种类,且浮游幼虫的丰度较高,发现少数高温外海种。四季生态类型差异较小,优势度明显,群落结构较为成熟稳定。优势类群为小型桡足类和浮游幼虫,优势种优势度较高,它们在浮游动物的丰度组成中占绝对优势,大型浮游动物的丰度低于中小型浮游动物2个数量级。春季以浮游幼虫为第一优势类群,夏季、秋季、冬季以桡足类为第一优势类群,各个季节优势种不同。总体而言,火腿许水蚤、双刺纺锤水蚤、桡足类幼体、强额拟哲水蚤是四季的优势种,而强壮箭虫、墨氏胸刺水蚤、异体住囊虫为四季大型浮游动物的优势种。
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从浮游动物种类数上来看,夏季>秋季>春季>冬季。从浮游动物丰度变化上看,夏季>秋季>春季>冬季。从空间分布上看,辽河口西北部及东南部近岸河口区是四季浮游动物的高丰度区。生物量分布则为秋季>夏季>春季>冬季。从空间分布上看,四季的生物量高值区也位于辽河口西北部及东南部近岸河口区。由于秋季大型浮游动物的丰度高于夏季,贡献了较高的生物量,因此,秋季的生物量高于夏季。辽河口四季物种多样性指数平均值为2.60,物种丰度指数为1.10,物种均匀度指数为0.70。群落生物多样性指数较好,反映出辽河口浮游动物群落结构较为成熟稳定。
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从辽河口已有历史调查数据来看(图3-11),1988年,浮游动物的优势种主要为真刺唇角水蚤和强壮箭虫,浮游动物总生物量范围为131.5~873.9mg/m3,平均为358.8mg/m3。密度范围为21~238个/m3,平均为124个/m3。
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1993年,浮游动物种类组成简单,共鉴定浮游动物11种,其中桡足类7种,虾类3种,毛虾类1种,生物量平均为129.4mg/m3,变化范围在14.5~500mg/m3,辽河口北部较高,南端较低。个体数量平均为10个/m3,范围在22~325个/m3,河口区密度较高,在250个/m3以上,主要优势种为真刺唇角水蚤、火腿许水蚤和中华哲水蚤。
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图3-11 辽河口浮游动物历年生物量变化
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1997年,浮游动物生物量范围在167~450mg/m3,共鉴定出17种,其中桡足类12种,糠虾类2种,原生动物、毛颚类、被囊类各1种以及一些浮游幼虫等。
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1999年浮游动物共18种,其中桡足类10种,糠虾类4种,涟虫类1种,钩虾类1种,樱虾类1种,毛颚类1种,另外还有浮游幼虫、鱼卵、仔鱼多种。浮游动物生物量比较高,平均值为344.61mg/m3,变化范围在94.72~1128.33mg/m3。
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2002年6月,辽河口近岸海域共采集到浮游动物31种,其中原生动物1种,水母类8种,桡足类14种,糠虾类5种,涟虫类、十足类、毛颚类各1种以及一些浮游幼虫、鱼卵和仔鱼等。主要种类有强壮箭虫、中华哲水蚤、强额拟哲水蚤、双刺纺锤水蚤等,浮游动物种类组成以广温近岸低盐种为主体。浮游动物的平均密度为45951个/m3,生物量很高,平均为2098mg/m3。
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2004年8月,调查在辽河口近岸海域采集到浮游动物主要有12种,其中水母类1种,桡足类3种,糠虾、涟虫类、毛颚类各1种,以及一些浮游幼虫、鱼卵和仔鱼等。主要种类有强壮箭虫、中华哲水蚤、小拟哲水蚤、拟长腹剑水蚤、虾和蔓足类无节幼虫等。浮游动物平均密度为69057个/m3,浮游动物生物量平均为985.4mg/m3。中华哲水蚤、拟长腹剑水蚤和小拟哲水蚤为主要优势种。
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2005年5月,在辽河口采集到浮游动物主要有8种,其中桡足类3种,毛颚类1种以及一些浮游幼虫、鱼卵和仔鱼等。主要种类有强壮箭虫、中华哲水蚤、小拟哲水蚤、拟长腹剑水蚤等。平均生物量较高,达到2391mg/m3。
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2005年8月,在辽河口近岸海域采集到的浮游动物主要有15种,其中水母类1种,桡足类5种,糠虾、涟虫类、毛颚类各1种以及一些浮游幼虫、鱼卵和仔鱼等。主要种类有强壮箭虫、中华哲水蚤、小拟哲水蚤、拟长腹剑水蚤等。浮游动物平均密度为28105个/m3,浮游动物生物量平均为2284.3mg/m3。
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2006年5月,在辽河口采集到浮游动物主要有7种,其中桡足类2种,甲壳类2种,毛颚类1种,以及浮游幼虫、鱼卵等2种。丰度在2200~110500个/m3,平均为22142个/m3,优势种为中华哲水蚤。平均生物量994.0个/m3,变化范围在141.8~4135.0mg/m3。
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2006年8月,在辽河口采集到浮游动物主要有8种,其中桡足类2种,甲壳类2种,毛颚类1种,腔肠动物1种,以及浮游无节幼虫、幼蟹等2种。丰度在165~42113个/m3,平均为10843个/m3,优势种为中华哲水蚤。平均生物量284.3mg/m3,变化范围在20.3~1771.3mg/m3。
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由于调查方法不统一,调查数据差异较大,部分调查数据缺失。但从总体调查结果来看,该区域浮游动物群落结构较稳定,浮游动物种类变化不大。
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第四节 底栖动物
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一、种类组成及季节变化
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2013—2014年拖网调查,辽河口共采集到大型底栖生物36种,隶属于4门,其中环节动物(Annelida)4种;软体动物(Mollusca)13种;节肢动物(Arthopoda)9种;棘皮动物(Echinodermata)10种。拖网调查大型底栖生物种类名录及季节分布见附录三(不包含鱼类)。
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大型底栖动物定量调查结果如下:
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春季采集底栖动物25种,其中环节动物9种、软体动物5种、甲壳动物6种、棘皮动物3种、其他2种。夏季采集底栖生物31种,其中环节动物10种、软体动物6种、甲壳动物7种、棘皮动物3种、其他5种。秋季采集底栖动物25种,其中环节动物8种、软体动物9种、甲壳动物3种、棘皮动物1种、其他4种。冬季采集底栖动物28种,其中环节动物7种、软体动物11种、甲壳动物4种、棘皮动物3种、其他3种(图3-12)。
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图3-12 辽河口大型底栖动物定量调查种类季节组成
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二、经济种类
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拖网调查显示,辽河口邻近海域大型经济类底栖动物有微黄镰玉螺、扁玉螺、脉红螺、泥螺、红带织纹螺、尖高旋螺、毛蚶、日本镜蛤、四角蛤蜊、菲律宾蛤仔、文蛤、大竹蛏、短蛸、大寄居蟹、日本蟳、口虾蛄、马粪海胆等17种。经济价值较高的有脉红螺、毛蚶、文蛤、大竹蛏、口虾蛄。其中,毛蚶、文蛤、菲律宾蛤仔、大竹蛏有部分为人工增养殖,其余品种均为野生种类。
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三、生物量分布及季节变化
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春季生物量平均为11.82g/m2,生物量最大是软体动物,为5.32g/m2,占45.01%;其次是环节动物,为3.13g/m2,占26.48%;然后依次是甲壳动物2.24g/m2,占18.95%;其他动物1.01g/m2,占8.54%;棘皮动物0.12g/m2,占1.02%。
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夏季生物量平均为4.67g/m2,生物量最大是软体动物,为2.13g/m2,占45.61%;其次是甲壳动物1.52g/m2,占32.55%;然后依次是棘皮动物0.82g/m2,占17.56%;其他动物0.12g/m2,占2.57%;环节动物,为0.08g/m2,占1.71%。
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秋季生物量平均为67.39g/m2,生物量最大是软体动物,为56.68g/m2,占84.11%;其次是其他动物,为5.63g/m2,占8.35%;然后依次是甲壳动物3.12g/m2,占4.63%;棘皮动物1.08g/m2,占1.60%;环节动物,为0.88g/m2,占1.31%。
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冬季生物量平均为40.28g/m2,生物量最大是环节动物,为20.81g/m2,占51.66%;其次是甲壳动物9.32g/m2,占23.14%;然后依次是软体动物5.25g/m2,占13.03%;棘皮动物3.22g/m2,占8.00%;其他动物1.68g/m2,占4.17%(图3-13)。
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图3-13 辽河口大型底栖动物生物量组成
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四、变化趋势
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从历史调查数据来看,底栖动物的平均生物量和栖息密度除2002年和2006年外,其余年份均低于1988年(图3-14)。
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1988年,共鉴定底栖动物72种,其中环节动物19种,占总种类数的26.4%,软体动物和甲壳动物各20种,棘皮动物2种,纽形动物1种,另外采集到10种鱼类。底栖动物种类组成以广温低盐性种和广布种为主,底栖动物生物量的平均值为34.03g/m2,其中,软体动物生物量15.88g/m2,占平均生物量的46.4%。底栖动物栖息密度平均为361个/m2。高密度区在营口近岸,栖息密度为720个/m2。
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1993年,共鉴定底栖动物89种,其中环节动物25种,软体动物26种,甲壳类21种,棘皮动物7种,鱼类10种。底栖动物栖息密度低,平均为167个/m2。底栖动物的分布密度不均匀,变化范围在10~660个/m2。平均生物量为11.4g/m2。
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图3-14 辽河口大型底栖生物生物量历年变化
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1999年,共鉴定底栖生物53种,在种类组成中,软体动物的种类最多,为18种,甲壳动物15种,环节动物11种,鱼类7种,其他类群的种类较少,本区的优势种为光滑河篮蛤、织纹螺、扁玉螺、脊尾白虾、葛氏长臂虾和日本鼓虾。生物量较低,平均为8.25g/m2。栖息密度平均为71个/m2。
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2002年6月,采集到底栖动物57种,其中腔肠动物1种,螠虫动物1种,环节动物27种,软体动物11种,甲壳动物11种,棘皮动物3种,纽形动物1种,鱼类2种。底栖动物优势种不明显。底栖动物平均栖息密度为24个/m2。底栖动物平均生物量为56.6g/m2。
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2004年8月,采集到底栖生物20多种,其中有腔肠动物、环节动物、软体动物、甲壳动物、棘皮动物、纽形动物、鱼类。底栖动物优势种不明显,整个区域平均生物量为25.2g/m2,最高为216.7g/m2,最低为0.8g/m2。
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2005年5月,采集到底栖动物8种,有腔肠动物、环节动物、软体动物、甲壳动物。底栖生物平均栖息密度为33个/m2,最低为10个/m2,最高为60个/m2,主要类群为多毛类,底栖动物平均生物量为4.8g/m2,最低为0.1g/m2,最高为48.8g/m2。
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2005年8月,采集到底栖动物17种,其中有腔肠动物、环节动物、软体动物、甲壳动物、棘皮动物、鱼类。常见种有沙蚕类,经济动物有毛蚶、脉红螺等。底栖生物平均栖息密度为37个/m2,最低为4个/m2,最高为52个/m2,主要类群为多毛类、软体动物。调查区域生物量平均为10.4g/m2,最高为57g/m2,最低为0.18g/m2。
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2006年5月,采集到底栖动物17种,其中甲壳动物7种,软体动物4种,棘皮动物2种,环节动物2种,腔肠动物1种,螠虫动物1种。平均栖息密度为38个/m2,最低为8个/m2,最高为92个/m2。沙蚕和单环刺螠为优势物种,占总数量的20.7%和15.6%。调查区域生物量平均为43.72g/m2,最高为283.31g/m2,最低为2.51g/m2。
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2006年8月,采集到底栖动物14种,其中甲壳动物3种,软体动物7种,棘皮动物1种,环节动物1种,腔肠动物1种,螠虫动物1种。平均栖息密度为24个/m2,最低为4个/m2,最高为60个/m2。泥脚隆背蟹和沙蚕为优势物种,占总数量的18.4%和16.5%。调查区域生物量平均为25.75g/m2,最高为89.60g/m2,最低为0.26g/m2。
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第五节 游泳动物
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一、种类组成及季节变化
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2015年,在辽河口海域共捕获游泳动物69种,其中鱼类41种,甲壳类24种,头足类4种,详见附录四。
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春季捕获游泳动物27种,其中鱼类10种,甲壳类15种,头足类2种。
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夏季捕获游泳动物45种,其中鱼类26种,甲壳类15种,头足类4种。
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秋季捕获游泳动物30种,其中鱼类16种,甲壳类11种,头足类3种。
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冬季捕获游泳动物29种,其中鱼类18种,甲壳类9种,头足类2种(图3-15)。
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四个季节捕获的鱼类中,鲈形目、鲉形目、鲽形目均有,其中鲈形目所占种类数最多,四季占鱼类种类数分别为61.54%、51.72%、54.55%、60.87%,均超过了50%。除夏季鲱形目鱼类种类数位居第二外,其余3个季节种类数居第二位的均是鲉形目(图3-16)。
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图3-15 辽河口游泳动物各季节种类数
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图3-16 辽河口各类游泳动物季节组成
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二、优势种及经济种类
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辽河口近岸海域游泳动物春季优势种有4种,分别为矛尾鰕虎鱼、葛氏长臂虾、日本鼓虾、口虾蛄;另外斑尾复鰕虎鱼、长蛸、鲜明鼓虾、艾氏活额寄居蟹、日本关公蟹数量和生物量也较大。夏季优势种有3种,分别为赤鼻棱鳀、小黄鱼、口虾蛄;另外,日本蟳、大银鱼、小带鱼、焦氏舌鳎、蓝点马鲛数量和生物量也较大。秋季优势种有3种,分别为口虾蛄、矛尾鰕虎鱼、日本蟳;另外三疣梭子蟹、焦氏舌鳎、鲬、小黄鱼、日本鼓虾、斑尾复鰕虎鱼数量和生物量也较大。冬季优势种有2种,分别为日本鼓虾和矛尾鰕虎鱼;另外还有鳀、斑尾复鰕虎鱼、口虾蛄、葛氏长臂虾、长蛸数量和生物量也较大。辽河口海域鱼类资源经济价值相对较低,主要优势种为小型鰕虎鱼类。其中数量较大、经济价值较高的游泳动物有:蓝点马鲛、小黄鱼、焦氏舌鳎、口虾蛄、长蛸等。
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三、数量分布及季节变化
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四个季节渔获总计51456尾,平均每航次12864尾,平均网产为858尾/h。春季航次渔获总计979尾,平均网产为65尾/h;夏季航次渔获总计36442尾,平均网产为2429尾/h;秋季航次渔获总计498尾,平均网产为33尾/h;冬季航次渔获总计13538尾,平均网产为902尾/h(图3-17)。
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图3-17 辽河口游泳动物渔获数量季节组成
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四个季节渔获中,鱼类总计为35087尾,平均每个航次8772尾,平均网产为585尾/h。春季航次鱼类渔获总计为386尾,平均网产为26尾/h;夏季航次鱼类渔获总计为33528尾,平均网产为2235尾/h;秋季航次鱼类渔获总计为242尾,平均网产为16尾/h;冬季航次鱼类渔获总计为930尾,平均网产为62尾/h(图3-18)。
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图3-18 辽河口鱼类渔获数量季节组成
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四个季节渔获中,头足类总计为178尾,平均每个航次45尾,平均网产为3尾/h。春季航次头足类渔获总计为6尾,平均网产为0.5尾/h;夏季航次头足类渔获总计为132尾,平均网产为9尾/h;秋季航次头足类渔获总计为21尾,平均网产为1尾/h;冬季航次头足类渔获总计为19尾,平均网产为1尾/h(图3-19)。
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四个季节渔获中,甲壳类总计为16192尾,平均每个航次4048尾,平均网产为270尾/h。春季航次甲壳类渔获总计为587尾,平均网产为39尾/h;夏季航次甲壳类渔获总计为2781尾,平均网产为185尾/h;秋季航次甲壳类渔获总计为235尾,平均网产为16尾/h;冬季航次甲壳类渔获总计为12588尾,平均网产为839尾/h(图3-20)。
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图3-19 辽河口头足类渔获数量季节组成
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图3-20 辽河口甲壳类渔获数量季节组成
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四、生物量分布及季节变化
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四个季节渔获总计486.0kg,平均每个航次121.5kg,平均网产为8.1kg/h。春季航次渔获总计42.0kg,平均网产为2.8kg/h;夏季航次渔获总计为285.5kg,平均网产为19.0kg/h;秋季航次渔获总计为32.5kg,平均网产为2.2kg/h;冬季航次渔获总计为126.0kg,平均网产为8.4kg/h(图3-21)。
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四个季节渔获中,鱼类总计为295.0kg,平均每个航次73.7kg,平均网产为4.9kg/h。春季航次鱼类渔获总计为27.4kg,平均网产为1.8kg/h;夏季航次鱼类渔获总计为204.5kg,平均网产为13.7kg/h;秋季航次鱼类渔获总计为16.9kg,平均网产为1.1kg/h;冬季航次鱼类渔获总计为46.3kg,平均网产为3.1kg/h(图3-22)。
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图3-21 辽河口游泳动物渔获生物量季节组成
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图3-22 辽河口鱼类渔获生物量季节组成
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四个季节渔获中,头足类总计为14.7kg,平均每个航次3.7kg,平均网产为0.2kg/h。春季航次头足类渔获总计为3.1kg,平均网产为0.2kg/h;夏季航次头足类渔获总计为2.9kg,平均网产为0.2kg/h;秋季航次头足类渔获总计为1.1kg,平均网产为0.1kg/h;冬季航次头足类渔获总计为7.7kg,平均网产为0.5kg/h(图3-23)。
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图3-23 辽河口头足类渔获生物量季节组成
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四个季节渔获中,甲壳类总计为304.3kg,平均每个航次76.1kg,平均网产为5.1kg/h。春季航次甲壳类渔获总计为21.4kg,平均网产为1.4kg/h;夏季航次甲壳类渔获总计为132.2kg,平均网产为8.8kg/h;秋季航次甲壳类渔获总计为25.0kg,平均网产为1.7kg/h;冬季航次甲壳类渔获总计为125.7kg,平均网产为8.3kg/h(图3-24)。
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图3-24 辽河口甲壳类渔获生物量季节组成
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第六节 早期鱼类资源
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一、种类组成
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2014—2016年调查期间,大辽河口近岸(营口市西炮台石头坝)水域共采集仔鱼368.80万尾(其中,2014年、2015年、2016年分别为253.24万尾、63.36万尾、52.20万尾),经鉴定为4目6科13种。共采集稚鱼122.89万尾(其中,2014年、2015年、2016年分别为43.16万尾、6.92万尾、72.81万尾),经鉴定为6目9科16种。3年的调查结果中,未发现有鲚属鱼类鱼卵和仔稚鱼(表3-4)。
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表3-4 大辽河口近岸采集鱼类早期资源名录
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表3-4 大辽河口近岸采集鱼类早期资源名录(续)-1
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2014—2016年调查期间,不同年份、不同月份大辽河口近岸水域仔鱼名录如表3-5所示。不同年份、不同月份大辽河口近岸水域稚鱼名录如表3-6所示。其中,7月仔鱼种类最多,9月稚鱼种类最多。
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表3-5 2014—2016年大辽河口近岸水域采集仔鱼名录
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表3-5 2014—2016年大辽河口近岸水域采集仔鱼名录(续)-1
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表3-6 2014—2016年大辽河口近岸水域采集稚鱼名录
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二、优势度
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从仔鱼数量、生物量分布可见(表3-8、表3-9),3年来仔鱼的数量和生物量优势度分布相近。5月黄带克丽鰕虎鱼优势度最高,6月黄带克丽鰕虎鱼、肉犁克丽鰕虎鱼和纹缟鰕虎鱼优势度最高,7月赤鼻棱鳀优势度最高,8月肉犁克丽鰕虎鱼优势度最高。
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表3-7 2014—2016年大辽河口近岸水域采集仔鱼数量优势度分布(%)
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表3-8 2014—2016年大辽河口近岸水域采集仔鱼生物量优势度分布(%)
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从稚鱼数量、生物量分布来看(表3-9、表3-10),3年来稚鱼的数量和生物量优势度分布相近。5月黄带克丽鰕虎鱼和钟馗鰕虎鱼优势度最高,6月黄带克丽鰕虎鱼优势度最高,7月赤鼻棱鳀优势度最高,8月安氏新银鱼优势度最高。
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表3-9 2014—2016年大辽河口近岸水域采集稚鱼数量优势度分布(%)
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表3-10 2014—2016年大辽河口近岸水域采集稚鱼生物量优势度分布(%)
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三、鱼苗发生密度分布
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2014年大辽河口近岸水域6—9月采样时水温范围为19~27℃(图3-25、图3-26)。7月14日至9月8日水温保持在24℃以上,6月、7月、8月、9月平均水温分别为20.9℃、23.8℃、26.0℃、22.6℃。6—9月仔鱼平均密度为0.313尾/m3,其中6月平均密度为1.108尾/m3,7月平均密度为0.404尾/m3,8月平均密度为0.1尾/m3,9月平均密度为0.07尾/m3。6—9月稚鱼平均密度为0.021尾/m3,其中6月平均密度为0.042尾/m3,7月平均密度为0.007尾/m3,8月平均密度为0.017尾/m3,9月平均密度为0.026尾/m3。
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图3-25 2014年6—9月仔鱼密度分布
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图3-26 2014年6—9月稚鱼密度分布
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2015年大辽河口近岸水域5—8月采样时水温范围为15~29℃(图3-27、图3-28)。7月16日至8月31日水温保持在24℃以上,5月、6月、7月、8月平均水温分别为16.5℃、19.3℃、23.9℃、28.3℃。5—8月仔鱼平均密度为0.145尾/m3,其中5月平均密度为0.039尾/m3,6月平均密度为0.164尾/m3,7月平均密度为0.265尾/m3,8月平均密度为0.021尾/m3。5—8月稚鱼平均密度为0.021尾/m3,其中5月平均密度为0.039尾/m3,6月平均密度为0.011尾/m3,7月平均密度为0.007尾/m3,8月平均密度为0.039尾/m3。
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2016年大辽河口近岸水域5—8月采样时水温范围为15.5~27.5℃(图3-29、图3-30)。7月16日至8月31日水温保持在24℃以上,5月、6月、7月、8月平均水温分别为16.8℃、19.6℃、23.7℃、27.7℃。5—8月仔鱼平均密度为0.127尾/m3,其中5月平均密度为0.023尾/m3,6月平均密度为0.204尾/m3,7月平均密度为0.199尾/m3,8月平均密度为0.022尾/m3。5—8月稚鱼平均密度为0.017尾/m3,其中5月平均密度为0.009尾/m3,6月平均密度为0.005尾/m3,7月平均密度为0.008尾/m3,8月平均密度为0.038尾/m3。
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图3-27 2015年5—8月仔鱼密度分布
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图3-28 2015年5—8月稚鱼密度分布
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图3-29 2016年5—8月仔鱼密度分布
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图3-30 2016年5—8月稚鱼密度分布
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四、仔鱼、稚鱼体长、体重分布
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2014—2016年调查期间,对大辽河口近岸水域采集仔鱼不同月份全长、体重进行测量,具体数据见表3-11。黄带克丽鰕虎鱼平均全长10.75mm,平均体重0.02g;肉犁克丽鰕虎鱼平均全长11.42mm,平均体重0.02g;暗缟鰕虎鱼平均全长12.60mm,平均体重0.03g;纹缟鰕虎鱼平均全长13.49mm,平均体重0.03g;乔氏新银鱼平均全长15.89mm,平均体重0.07g;中颌棱鳀平均全长23.42mm,平均体重0.2g;赤鼻棱鳀平均全长24.89mm,平均体重0.09g;红狼牙鰕虎鱼平均全长17.49mm,平均体重0.02g。
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表3-11 不同月份仔鱼全长、体重情况
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2014—2016年调查期间,对大辽河口近岸水域采集稚鱼不同月份全长、体质量进行测量,具体数据见表3-12。乔氏新银鱼平均全长34.68mm,平均体重0.36g;中颌棱鳀平均全长31.56mm,平均体重0.39g;赤鼻棱鳀平均全长33.77mm,平均体重0.42g;青鳞鱼平均全长43.02mm,平均体重1.10g;鲻平均全长35.06mm,平均体重0.84g;泥鳅平均全长30.51mm,平均体重0.18g;黑鳃梅童鱼平均全长32.95mm,平均体重0.36g。
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表3-12 不同月份稚鱼全长、体重情况
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五、评价
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2014—2016年调查期间,大辽河口近岸水域共采集仔鱼4目6科13种,其中,鰕虎鱼科最多为6种,均为河口小型鱼类;稚鱼6目9科16种,仅有鲻、鮻2种大型经济鱼类,鲫、泥鳅、麦穗鱼3种淡水鱼类。3年来仔鱼的数量和生物量优势度分布相近,5月、6月均是以鰕虎鱼优势度最高,7月赤鼻棱鳀优势度最高。可见,鰕虎鱼类在大辽河口早期资源量占据绝对优势。2014年、2015年、2016年仔鱼平均密度分别为0.313尾/m3、0.145尾/m3、0.127尾/m3,6月仔鱼平均密度最高;2014年、2015年、2016年稚鱼平均密度分别为0.021尾/m3、0.021尾/m3、0.017尾/m3,8月稚鱼平均密度最高。
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3年的调查未发现有鲚属鱼类鱼卵和仔稚鱼。大辽河口沿岸碎波带优势种类均为小型鱼类(黄带克丽鰕虎鱼、肉犁克丽鰕虎鱼、纹缟鰕虎鱼和赤鼻棱鳀),而且鰕虎鱼类占绝对优势。淞江鲈等珍稀鱼类及大型经济鱼类种群数量非常稀少,鱼类资源呈现小型化、低值化的趋势。
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第四章 辽河口生态系统健康评价
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第一节 河口地区环境特征
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一、环境因子复杂多变
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河口生态系统是指在河口入海口,淡水与海水混合并相互影响的水域环境与生物群落组成的统一的自然整体。河口区是海水与淡水相互汇合和混合之处,长期受到江河径流、潮流及风浪的共同作用。河流入海的海湾和沿岸海域,丰水期常常形成表层低盐水层,而且恰好与夏季高温期叠合,因而形成低盐高温的表层水,与下层高盐低温海水之间有一强的温度、盐度跃层相隔,形成界面分明的上下两层结构,从而使流场变得非常复杂。河口水域水深较浅,容量小,极易接受来自外部的影响。复杂的外部影响导致了复杂的环流与混合扩散过程,使环境因子复杂多变。
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二、生产力高,生态系统多样化
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河口生态系统多样,是融淡水生态系统、海水生态系统、咸淡水生态系统、潮滩湿地生态系统、河口岛屿、沙洲湿地生态系统为一体的复杂生态系统。在河口区及附近水域,由于大量淡水和营养物质的输入,形成了独特的生态系统,有极高的初级生产力。河口、海湾生境多样,饵料丰富,有利于生物的繁殖和生长,为种类繁多的生物提供了良好的栖息场所。
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三、受人类扰动程度大
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人类对河口、海湾的开发具有悠久的历史,是人类经济活动最频繁、人口最稠密的地区之一。与人类的关系最为密切,受人类的扰动程度也最大。目前对河口及海湾地区的利用方式主要有:围垦滩涂开发、港口与航道运输、捕捞养殖业和沿海工业等。随着沿岸地区城市化和工业化进程加快,对河口、海湾生态环境的影响越来越严重,部分河口、海湾生态系统出现明显的退化。
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人类在开发利用河流的过程中,由于保护不够或滥加利用,许多河流出现污染、断流等现象,河流生态系统退化,影响了河流的自然和社会功能,破坏了人类的生态环境,甚至出现了严重不可逆转的生态危机,对社会的可持续发展构成严重威胁。直至20世纪30年代,人们的环境意识觉醒,河流健康问题逐步引起重视。
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第二节 河口生态系统健康评价方法研究现状
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一、国外研究现状
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国外对河流健康的研究相对较早,是河流生态健康研究的产物,因此在早期研究的相当长一段时期内,河流健康主要从生物物理的生态观点来考虑,河流健康概念及其评价指标大多反映的是河流生态系统健康。20世纪80年代,欧洲以及美国、南非、澳大利亚等国家日益重视河流生态功能,并开展了大规模的河流生态系统保护工作,从水量、水质、栖息地及水生生物物种等角度出发,提出河流生态系统完整性等评价方法,日益强调河流的资源功能和生态功能并举。澳大利亚、美国、英国、南非在河流健康指标体系及其评价方法等方面开展了大量的工作,取得了许多成功的经验。目前,河口生态系统健康的评估方法主要包括指示生物法和指标体系法两大类。指示生物法主要用底栖生物的完整性指数、Shannon-Wiener多样性指数、BI指数、AMBI指数和Bentix指数等底栖生物指数判断生态系统的健康状态。指示生物法在海洋生态系统健康评价中得到了广泛应用。Muniz P.等用底栖生物指数评估了蒙得维的亚海岸带生态系统的健康状况。Kane D.用浮游植物指数作为健康评估参数。Whitfield A. K.用鱼类群落指数评价了河口生态系统健康。指示生物法比较简便,但容易遗漏重要信息,难以反映复杂的生态系统。相对而言,指标体系法可以更综合地反映生态系统的状况。综观已有海洋生态系统健康评价,许多学者比较关注海洋污染、渔业资源衰退、海洋栖息地改变与丧失、外来物种入侵和赤潮灾害等方面,尤其侧重在:①评估河口、海湾富营养化状况;②评估入海污染物;③评估人类活动产生的环境压力。在评估河口、海湾富营养化状况方面,评价方法从第一代简单的富营养化指数,发展成第二代的以富营养化症状为基础的多参数评价方法体系。其中应用最广的是美国“河口营养状况评价综合法”(ASSETS)和欧盟“综合评价法”(OSPAR-COMPP)。
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ASSETS方法是在美国“河口富营养化评价”(NEEA,即National Estuary Eu-trophication Assessment)的基础上发展而成。评价因子包括3类,即①人为影响,用DIN浓度表示;②总富营养状况:a.富营养化现状,包括初级症状(叶绿素a,附生植物,大型藻类)和次级症状(缺氧,水生植物减少,有害、有毒赤潮);b.富营养化趋势;③人类活动的响应,预测营养盐压力和系统敏感性。
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OSPAR-COMPP通过5个生态质量子目标(EcoQOs)反映富营养化状况,即①营养盐收支;②营养盐的直接和间接效应;③浮游植物群落;④溶解氧含量;⑤底栖生物群落。由此构成了OSPAR COMPP评价体系。ASSETS和OSPAR COMPP评价体系都是侧重于通过营养盐富集程度、直接效应和间接效应等指标,评价富营养化的诱发因子及其引起的各种可能症状,没有针对生态系统结构和服务功能等方面进行评价。
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许多国家相应启动了海洋生态系统健康评价项目。美国国家海洋和大气管理局与北欧环境部长理事会建立了包括富营养化、生物毒素、病理学、出现疾病和健康指数(生物多样性、生产力、产量、弹力和稳定性等5项)的评级方法。欧盟的水框架指令(Wa-ter Framework Directive, WFD),也提出了较完整的海洋环境评价技术导则,除了水体富营养化问题,也针对所有人为活动产生的环境压力。世界资源研究所在2001年4月发表了全球海洋系统初步评估报告。评估指标分为:岸线变化及岸线稳定性、水质、生物多样性、捕鱼、旅游及娱乐。澳大利亚的“生态系统健康监测计划”(Ecosystem Health Monitoring Program, EHMP)在全国河口采用系统化的指标,通过与未受人类活动干扰的参比环境条件的对比,对河口的综合生态状况偏离原始状态的程度进行了定性的评估。但是,EHMP目前主要以描述性的评价为主;评价标准的重点集中在流域的特征上,包括流域自然覆盖率、土地利用、流域水文、潮汐、漫滩、河口利用、害虫、杂草和河口生态(栖息地和物种)等指标。
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二、国内研究现状
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国内对河流健康的研究起步较晚,近几年逐渐成为学术界研究的热门领域。国内河流在自然状况、经济社会背景上与国外有很大程度的不同,对河流健康内涵的定义,河流的健康状况描述、诊断、评价指标、评价标准等与国外也有较大的不同。国内学者袁兴中认为,生态系统健康是指生态系统的能量流动和物质循环没有受到损伤,关键生态成分保留下来(如野生动物、土壤和微生物区系),系统对自然干扰的长期效应具有抵抗力和恢复力。系统能够长期稳定地维持自身组织结构,并具有自我运作能力。健康的生态系统不仅在生态学意义上是健康的,而且有利于社会经济的发展,并能维持健康的人类群体。崔保山认为,生态系统健康是指系统内的物质循环和能量流动未受到损害,关键生态组分和有机组织被完整保存,没有疾病,对长期或突发的自然或人为扰动能保持着弹性和稳定性,整体功能表现出多样性、复杂性、活力和相应的生产率,其发展终极是生态整合性,对压力反应具有弹性。2005年国家海洋局在《近岸海洋生态健康评价指南》中提出生态健康是指生态系统保持其自然属性,维持生物多样性和关键生态过程稳定并持续发挥其服务功能的能力。该《指南》提出用水环境、沉积环境、生物残毒、栖息地和生物等5类指标评价河口及海湾生态系统健康。杨建强等首次基于生态系统的结构、功能过程,以初级生产力作为生态系统功能的指标,建立了由环境子系统、生物群落结构子系统和功能子系统组成的海洋生态系统健康评价模型,评价了莱州湾西部海域的健康状况。叶属峰等通过物理化学指标、生态学指标和社会经济学指标三大类30个指标来建立长江口生态系统健康评价指标体系。孙涛、杨志峰等采用集水面积、人口密度、入海量、河口断流时间、水质、生物多样性指数和生物量等7项指标评价了河口生态系统恢复状况。马玉艳评估了河口浮游动物群落生态健康状况。纪大伟运用环境指标、生态指标及生态系统功能指标的综合评价体系对2004—2005年黄河口及邻近海域生态系统健康状况进行了评价。
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生态系统健康评价在国内外都得到了重视。已有研究多数侧重于评价生态系统的自然状态,如考虑生物指示种、水质、生境等方面,但已经明显呈现出从单一指标走向对系统、综合要素的评价,并加强与人类福祉相结合的趋势。评价理论由最初的生物学原理生物群落及生态系统理论,向系统综合评价理论发展。
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第三节 辽河口生态系统健康评价方法选择
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一、指标因子筛选
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(1)代表性原则
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选取的指标能够表征河口海域生态系统结构特性、功能特点和主要生物的生物学特性。
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(2)诊断性原则
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选取的指标能够精确反映河口生态系统健康指数的影响,精确反映生态系统结构和功能的变化及趋势,优先选择具有诊断性的指标。
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(3)可操作性原则
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选取的评价指标应含义明确、容易测得。
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(4)相关性原则
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为避免体系冗余,各指标之间应不具有明显相关性。
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(5)全面性原则
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评价指标应覆盖面广,能够全面反映河口生态系统健康的各个层面。
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对全部指标进行初筛,将对变化不敏感且对河口生态系统健康意义含糊的指标删除,水体温度和pH在各调查站位波动较小,且测定结果受潮汐运动干扰,不能真实反映河口水生态健康状况,因此不作为评价指标。根据以上原则,以及数据获取的实际情况,并参考国内多个河口环境质量综合评价案例,在广泛征求专家意见的基础上,以河口生态系统生态结构和服务功能的响应为主要评价内容,构建河口生态系统健康评价指标体系最终确定9个指标,构建辽河口生态系统健康评价指标体系(表4-1)。
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表4-1 河口生态系统健康评价指标体系
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各指标因子含义:
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(1)水体石油类
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海水中石油类测定值。石油类污染物已成为近岸海域的主要污染物之一,用于反映河口生态系统海水受石油类污染的程度。
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(2)富营养化指数
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反映海域富营养化程度的指标。
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式中 E——富营养化指数;
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C COD(mg/L)、C IN(mg/L)、C IP(mg/L)——化学耗氧量、溶解态无机氮、活性磷酸盐的测定值。
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(3)有机污染指数
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反映水体受有机污染物污染的程度。
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式中 A——有机污染指数;
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C COD(mg/L)——化学耗氧量;
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C IN(mg/L)——无机氮;
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C IP(mg/L)——活性磷酸盐;
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C DO(mg/L)——溶解氧的实测值;
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C'COD(mg/L)、C'IN(mg/L)、C'IP(mg/L)、C'DO(mg/L)——各检测因子相应的一类海水水质标准(GB 3097—1997)。
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(4)水体重金属综合污染指数
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Cu、Pb、Cd、Zn、Hg、As等重金属权重污染因子和。
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式中 WQI——水质重金属综合污染指数;
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C ——重金属元素i的实测含量;
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C ——重金属元素i的评价标准(取海水水质一类标准作为研究区域各重金属元素评价标准)。
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(5)污染物入海通量
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反映河流污染物入海年径流量的指标;指单位时间(1年)内通过河流入海口断面的陆源污染物的总量(t/a)。
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(6)沉积物重金属潜在风险指数
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瑞典科学家Hakanson的潜在生态危害指数法进行重金属生态危害评价。其计算公式为:
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式中 E ——金属i的潜在生态风险系数;
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T ——重金属毒性响应系数,反映重金属的毒性水平及生物对重金属污染的敏感程度,分别为Cu=5、Zn=1、Pb=5、Cd=30、Hg=40、As=10;
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C ——重金属富集系数(=C /C );
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RI——所有重金属的潜在生态风险指数;
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C ——表层沉积物中重金属浓度实测值;
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C ——所需背景值,本文采用现代工业化前沉积物中重金属的正常最高背景值(表4-2)。
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表4-2 重金属含量背景值(mg/L)
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(7)初级生产力
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初级生产力反映海水中光合作用产生的能量进入生态系统的速率,根据叶绿素a估算:
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P=(C ×D×Q×E)/2
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式中 P——初级生产力[mg/(cm3·d)];
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C ——叶绿素a浓度(mg/m3);
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D——光照时间(h,夏季13h、冬季12h计);
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Q——同化效率(被植物固定的能量/植物吸收的日光能);
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E——真光层深度(m),取透明度测值的3倍。
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(8)浮游动物植物多样性指数
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反映保护区生态系统的复杂性和稳定性,选用Shan-non-Wiener多样性指数。
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式中 DI——多样性指数;
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n ——第i种个体数量(个/m3);
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N——总生物数量(个/m3);
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s——总物种数。
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二、指标因子权重确定
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1.建立系统的递阶层次结构
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河口生态系统健康评价指标体系见表4-1,其中最高层是目标层(A层),中间是评价项目层(B层)、最低层是评价因子层(C层)。
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2.构建成对比较判断矩阵
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判断矩阵是层次分析法的出发点,也是计算各要素权重的重要依据。它表示同一层中各个因素对于上层次某个因素的重要程度,判断矩阵的构造是层次分析法的一个关键。设上一层次的某个因素的下一层次有n个因素,则构造判断矩阵:
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A=[a ] ×
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式中 a ——指标i相对于指标j的重要度。
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Saaty等建议a 的值采用数字1~9及其倒数作为标度,各标度及含义见表4-3。
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表4-3 各标度及含义
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构造成对比较判断矩阵的标度值采用Satty提出的1~9标度,从心理学观点来看,分级太多会超越人们的判断能力。Satty等还用实验方法比较了各种不同标度下人们对判断结果的正确性,实验结果表明,采用1~9标度最为合适。B层各评价指标中,结构指标和功能指标相对来说最为重要,其整体反映了海洋保护区受溢油污染后生态系统健康状况和功能影响程度,为溢油污染评价的依据。其评价指标相对重要性(相对系统指标的标度)依次为:理化指标(3)>生物生态特征指标(2)>栖息环境指标(1);理化指标层各因子中,因富营养化是河口地区最常见和危害最大的环境问题,因此富营养化指数的重要性在本层中最高;其次为有机污染指数和有毒污染指数,本层评价指标相对重要性(相对水体石油类的标度)依次为:富营养化指数(4.5)>有机污染指数(3)>水体重金属综合污染指数(1.5)>水体石油类(1);栖息环境指标层各因子中,初级生产力直接反映了海区生态健康状况,因此其重要性最高,其次为污染物入海通量,河口区海洋环境状况直接受陆源污染物入海影响。本层评价指标相对重要性(相对沉积物重金属潜在风险指数标度)依次为:初级生产力(4)>污染物入海通量(3)>沉积物重金属风险指数(1)。
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本文将专家对指标的成对比较结果转化为如下判断矩阵:
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判断矩阵A-B
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判断矩阵B1-C
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判断矩阵B2-C
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3.层次单排序及一致性检验
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(1)求解判断矩阵的特征值及特征向量
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判断矩阵A的最大特征值λ max对应的特征向量经归一化后W即为同一层次相应因素对于上一层次某因素相对重要性的排序权值,满足:
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式中 W ——W的第i个分量,即第i个指标的权重。
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本文采用和法求λ max和W的近似解,步骤如下:
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①设A=(a )为n阶方阵,将A的每一列向量归一化得B=(b ),其中,b =a /(i, j=1,2,……,n);
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②对B=(b )按行求和得C=(C 1,C 2,……,C ) ,其中,(i=1,2,……,n);
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③将C归一化得W=(W 1,W 2,……,W ) ,其中,(i=1,2,……,n);
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④计算λ max=作为最大特征值的近似值,其中,(AW) 表示AW的第i个分量。
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(2)判断矩阵的一致性检验
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对判断矩阵的一致性检验的步骤如下:
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①计算一致性指标CI:CI=;
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②根据矩阵的阶数查表得到相应的平均随机一致性指标RI,不同阶数矩阵的RI值如表4-4所示:
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表4-4 不同阶数矩阵的RI值
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③计算一致性比例CR:CR=。当CR<0.1时,认为判断矩阵的一致性是可以接受的,此时前面求得的W 即为第i个指标的权重。否则必须对判断矩阵做适当修正,再进行计算。
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本文中对判断矩阵A-B,有:
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,λ max=3.00,CI=0,RI=0.58,CR=0<0.1
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对判断矩阵B1-C,有:
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,λ max=4.0548,CI=0.018,RI=0.90,CR=0.02<0.1
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对判断矩阵B2-C,有:
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,λ max=2.9142,CI=0.04,RI=0.58,CR=0.07<0.1
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由此可见,所有的CR均可通过一致性检验。
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4.层次总排序与一致性检验
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(1)层次总排序
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最低层对于目标层的合成权重可自上而下地将单准则下的权重合成得到,假设已求出上一层次因素A 1,……,A 的层次总排序权重分别为a 1,……,an。又求出了相对上层因素A 的下层因素B 1,B 2,……,B 的单排序权重为b 1,……,b (j=1,……,m)(当B 与A 无关联时,b =0)。则可通过(i=1,……,n)确定下层因素B 1,B 2,……,B 相对于总目标的权重b 1,b 2,……,b 。
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(2)层次总排序的一致性检验
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设B层中与A 相关的因素的成对比较判断矩阵在单排序中经一致性检验,求得单排序一致性指标为CI(j),(j=1,……,m),相应的平均随机一致性指标为CI(j)、RI(j)已在层次单排序时求得,则B层总排序随机一致性比例为:
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当CR<0.1时,认为层次总排序结果具有较满意的一致性并接受该分析结果。河口生态系统健康评价指标要素的权重结果见表4-5。
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表4-5 层次分析法确定分指数权重值
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河口生态系统具有典型的区域性特征,兼具一定的自然功能和社会功能,鉴于影响河口水生态健康的因素很多,且不同因素的影响程度不同,从而造成健康等级并没有明确的界限,评价结果具有模糊性。因此,利用经典的评价方法存在一定的不合理性,而应用模糊数学理论进行综合评判将会取得更加客观的评价结果。
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三、量化评价指标
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(1)若有国家标准
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例如水质石油类,采用《海水水质标准》(GB 3097—1997)为评价标准。以一类水质归一化基准值。
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(2)若没有国家标准
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优先采用背景值作为评价指标的基准值。若无相关数据则参考相关科学研究成果,并结合河口生态系统管理目标,在充分征求专家意见基础上制定一套最适宜的管理目标(表4-6)。富营养化指数基准值参考邹景忠等(1983)对渤海湾富营养化和赤潮问题的初步探讨的评价结论;有机污染指数和有毒污染指数基准值参考何雪琴等(2001)对三亚海域水质评价结果;生物多样性阈值评价基准值根据陈清潮等(1994)生物多样性分级评价结果设定。初级生产力基准值采用贾晓平等(2003)对海洋渔场生态环境质量状况综合评价方法探讨结论。沉积物重金属风险指数采用唐银健等(2008)Hakanson指数法评价水体沉积物重金属生态风险的应用进展。
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表4-6 评价指标基准值(I)
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四、健康状态分级
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1.辽河口生态系统健康分级指数的计算
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按以下方法进行:
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(1)对于指标数值越大,其生态系统健康状况越好的指标(生物多样性指数、初级生产力),其评价指标分指数按下式计算:
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式中 I ——第i个指标的基准值;
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C ——第i个指标的调查值。
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(2)对于指标数值越大,其生态系统健康状况越差的指标(水体石油类、有机污染、水体富营养化等指数),其评价指标分指数按下式计算:
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式中 I ——第i个指标的基准值;
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C ——第i个指标的调查值。
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2.河口生态健康评价综合指数计算
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按下式进行:
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式中 H——河口生态系统健康评价综合指数;
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W ——第i个指标分配的权重。
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H ——第i个指标分指数;
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按上述方法计算得到河口生态健康评价综合指数与分指数,都介于[0,1]之间。分指数值越小,表明河口生态系统健康状态越好;综合指数越大,表明河口生态系统健康状态越差。根据河口生态健康评价综合指数大小,划分为5个等级(表4-7)。
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表4-7 溢油污染海湾生态系统健康状态分级
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第四节 大辽河口生态系统健康现状与评价
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一、研究区域概况
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大辽河口(40°40'N—41°01'N、122°05'E—122°26'E)位于我国东北地区南部辽宁省境内,由浑河与太子河汇合后自营口市入海,全长95km。大辽河流经海城、盘山、大石桥、大洼、营口等市(县),穿行于辽河中下游的近海地带,沿岸属于滨海与堆积平原,地势平坦,海拔在3~10m,地层主要由粉质黏土、沙层和黏性土组成,岩土排渗能力弱,地下水位较浅(图4-1)。大辽河口地处北温带,属暖温带半湿润大陆性季风气候,年平均气温8.0℃,年均降水量620~730mm。大辽河口多年平均径流量7.715×109m3,占辽东湾入海径流量的55.32%,主要集中在7—9月,径流量年内分配极不均匀,夏季8—9月径流量最多。大辽河口属非正规半日潮区,平均潮差为2.71m,最大潮差4.17m,是强潮河口。平均涨潮历时5h50min,平均落潮历时6h36min,涨潮历时小于落潮历时。
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图4-1 大辽河口生态系统健康评价调查站位
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大辽河是一条具有航运、养殖、灌溉等多功能的河流,其所流经的辽宁省盘锦与营口地区属于东北亚经济圈黄金地段,经济区位优势显著,资源禀赋优良,工业实力较强,交通体系发达,社会经济发展水平均居辽宁省前列。
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大辽河承接了浑河、太子河两条河流中的污染物,水污染问题尤其突出。大辽河流域2004年接纳工业和生活污水近20亿t,18个水质监测断面中83.3%的断面为Ⅴ类或劣Ⅴ类水质,各城市段几乎全部超过Ⅴ类水质标准,水体使用功能严重受损。流域水质污染不仅使河流生态环境遭到严重破坏,同时还加剧了水资源的短缺。此外,污水由于汇入水库、渗入地下、污灌等方式而扩大了污染范围、加剧了污染程度,严重影响了人民生活和流域经济的可持续发展。目前,大辽河河口区仍有化工厂、造纸厂及污水处理厂将工业废水直接或间接排入河道。其中,主要污染物为化学需氧量(COD)、氨氮(NH3-N)、总氮(TN)、总磷(TP)和悬浮物(SS)。近年来,大辽河水质虽有一定程度的改观,但未见实质性转变,沿河特别是河口城市段仍然面临严重的生态退化问题。
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二、样品采集与分析
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2015年7月和2015年10月对大辽河口水域进行现场调查,共设置12个站,调查站位如图4-1所示。其中1~4号站位于河道感潮段,4~12号站位于河口邻近海域。采用有机玻璃采水器采集表层水质样品,调查项目为水温、盐度、DO、pH、COD、石油类、重金属、营养盐和叶绿素(表4-8)。
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表4-8 水质分析项目及方法
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海洋沉积物调查范围、时间同水体调查同步进行,采用抓斗式采泥器采集海底表层沉积物。调查项目为硫化物、有机质、总汞、铜、铅、镉、锌、砷、石油类。分析方法见表4-9。
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表4-9 沉积物分析项目及方法
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三、构建评价指标体系
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(1)压力指标
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指给河口生态系统带来的干扰和压力的指标,主要为污染物的输入量,其指标为水、沉积物和生物体内污染物含量。
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(2)结构指标
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为外来污染物作用于河口生态系统后,其各个组成成分,以及组分间比例关系等发生的改变,包括河口生态系统生境结构指数和生物结构指数。生境结构指数指标有营养水平指数、有机污染指数和有毒污染指数;生物结构指数为浮游生物多样性指数。本指标体系基本涵盖所有水化学常规监测因子。
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(3)功能指标
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为描述外界压力作用于河口生态系统以后,其各项基本功能:物质循环、能量流动、信息传递等所受的影响。河口生态系统服务功能为人类从河口生态系统中获得的效益,河口生态系统服务功能指数主要包括支持功能指数,指标因子为初级生产力;供应功能指数,其指标因子为渔业资源生物量;调节功能指数,其指标因子主要有海域水体交换量、入海径流量、有益气体释放量和有害气体吸收量等,由于其指标因子难以获取或不易量化,功能指标选择初级生产力。
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四、结果与分析
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对大辽河口2015年夏秋季生态系统健康状况进行综合评价,结果如表4-10所示。调查中夏秋季节各指标因子分指数非常相似,其中富营养化分指数和有机污染分指数均远高于基准值,处于“不健康”状态,夏季初级生产力分指数低于基准值,秋季略高于基准值,夏秋季均为“不健康”状态,此3项为影响大辽河口生态系统健康状况的主要负面因子,因此大辽河口水体富营养化和有机污染为主要环境问题。水体重金属分指数、水体石油分指数和污染物入海通量分指数为“亚健康”状态,受陆源污染物排放入海影响明显。沉积物重金属潜在风险分指数、浮游植物多样性分指数和浮游动物多样性分指数处于“健康”状态,表明该海域生物生态状况良好。
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表4-10 大辽河口夏秋季生态系统健康评价指数
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理化状况的辅助评价没有改变评价结果的整体分布格局,但明显降低了生物状态的综合评价结果,说明这些站位虽然生物状况良好,但却存在潜在的污染物或富营养化的危险。因此,理化状况的辅助评价能够增强评价的科学性和合理性。如果出现了富营养化的现象,则水体初级生产力会提高,若单独评价生物状况可能由于活力等级较高而得出与实际不符的较好评价等级,但增加了理化状况的辅助评价则可以避免这种误差的出现。从整体的大辽河口水生态健康评价结果看,2015年夏秋辽河口健康状况较差,均处于亚健康,面临健康状况退化的风险,应加强调控和管理。该结论与2011年杨丽娜等(2011)对大辽河口生态系统健康评价结论相吻合,根据杨丽娜评价结果,枯水期大辽河口的综合健康状况,除入海口处为病态外,其他总体表现为自入海口至河口上游逐渐恶化的趋势。其中,河口下游段呈现健康状态,河口中游段基本呈现亚健康状态,河口上游段已总体呈现病态的健康状态,表明大辽河口上游段环境污染及生态破坏问题较为严重。健康和亚健康等级的采样点基本位于大辽河口中下游段,占全部调查站位的66%;不健康甚至病态等级的采样点位于河口上游段及入海口处,占全部调查站位的34%;在河口上游段,大辽河由于承接了浑河、太子河两条河流中的污染物,再加上上游农业灌溉区农药、化肥等营养盐和有机污染物的大量输入,水污染问题尤其突出。严重的水环境污染同时造成了生物多样性的明显减少,从而导致其较差的健康状况。污染物自河口上游向入海口迁移的过程中,由于潮汐作用的影响,其浓度在河水与海水的不断混合下得到了一定程度稀释和扩散,大量海水的涌入还带来充足的溶解氧,因而生物多样性有所增加,但下游由于地处营口城市段,生活污水进入河道造成CODMn及氮磷含量的明显增高。总体上,大辽河口的健康状况由水环境质量、生物生态特征和栖息地环境质量等因素相互影响、相互制约,其中水环境质量因其较高的权重比例和指标重要性对河口水生生态健康的贡献最大,很大程度上决定了大辽河口的综合健康水平。生物生态特征和栖息地环境质量对河口水生生态健康的权重比例相对较低,且在指标选取上缺乏代表性,因此对大辽河口水生生态健康贡献较小,虽与综合健康评价结果趋势不尽相同,但不足以对其健康水平起决定作用。
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平水期大辽河口生态系统健康状况总体仍表现为自入海口至河口上游逐渐恶化的趋势,这一综合健康状况与水环境质量、生物生态特征和栖息地环境质量的观测结果基本一致。其中,河口下游段呈现很健康状态,占全部调查站位的44%;河口中游段开始由健康逐渐向亚健康甚至不健康状态过渡;河口上游段已完全呈现病态的健康状态,占全部调查站位的31%,表明大辽河口上游长期存在严重的环境污染和生态破坏等问题。在河口上游段,由于承接了浑河、太子河两条河流中的污染物,以及农业灌溉区农药、化肥等营养盐和有机污染物的大量输入,水环境质量处于不健康水平。严重的水环境污染同时造成了生物多样性的明显减少和栖息地环境质量的显著下降,从而导致其较差的健康状况。污染物自河口上游向入海口的迁移过程中,因海水混合得到了一定程度的稀释和扩散,再加上平水期水量较枯水期增多,水环境质量得到显著提高。生物多样性和栖息地环境质量因其相对稳定性及难以恢复性,健康状况仍不乐观,但入海口处良好的水交换条件和充足的溶解氧给水生生物及其栖息地环境质量创造了积极的条件,因此健康状况相对较好。总体而言,平水期水环境质量与枯水期相比明显改善,但栖息地环境质量反而出现退化,原因是代表栖息地环境特征的溶解氧含量在夏季出现低氧现象,因此可将栖息地环境质量视为平水期大辽河口水生态健康的限制因素。
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丰水期大辽河口生态系统健康状况总体仍表现为自入海口至河口上游逐渐恶化的趋势,但与平水期相比发生了明显的退化。在河口上游,造成水污染问题的原因依然是浑河、太子河两条河流中污染物,以及农业灌溉区农药、化肥等营养物质的输入。而位于营口城市段的河口下游,城市生活污水及营口市化工厂、造纸厂、污水处理厂等工业废水大量排入河道也会造成水质的显著恶化。综合水环境质量、生物生态特征和栖息地环境质量在丰水期大辽河口生态系统健康中的作用,水环境质量作为河口水生态健康的主要贡献者,其整体较差的空间分布是综合健康状况的最大限制因素。尽管如此,河口入海口处仍呈现很健康的状态,这是由于良好生物生态特征和栖息地环境质量的共同作用,使大辽河口综合健康状况保持在一个相对健康的水平。丰水期水量充足,污染物本应在迁移过程中得到更好的稀释和混合,但模糊综合评价结果显示,水环境质量与平水期相比反而呈现恶化趋势。造成以上矛盾结果的原因可能是由于丰水期雨量较大,采样期间恰逢上游水库放水,导致大量污染物的持续输入,海水混合无法对降低污染物含量产生实质性的作用,从而导致水环境质量的急剧下降。此外,沿河排污口在采样期间向河口排放工业废水及生活污水也会直接或间接导致水环境质量的显著下降。大辽河口丰水期特殊的水生生态健康状况表明,河口的综合健康水平除了受其内在机制的控制外,外部因素的影响也有可能显著改变原本的健康状况。以丰水期为例,上游水库放水会造成大辽河口水环境质量发生严重恶化并导致综合健康状况的显著退化,从而致使其健康评价结果与理论值相比出现异常现象。这对于研究河口生态系统健康具有更加突出的现实意义,河口作为污染物的最终汇聚水域,其水生生态健康具有一定的脆弱性,极易受到外界环境条件的影响,尤其是人为因素导致的河口状态改变。因此,维持及改善河口区域的生态健康水平,除需保护河口自然生态条件外,还应密切关注人类活动对于河口水生态健康造成的不良影响,从而保证河口健康状况的良性、可持续发展。
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目前,生态系统健康评价仍处于初级阶段,尚未形成完整的评价指标体系和技术方法。而河口由于系统自身的复杂性和不确定性,针对其生态健康评价的研究相对缺乏。比较而言,世界上关于河口水生生态健康状况的报道多集中在欧洲、美国等发达国家和地区,且总体发展较早。在中国,除个别大型河口如长江口、海河口外,鲜有专门针对河口生态系统健康评价的报道。此外,由于中国的河口健康评价发展相对滞后,因此还没有形成一套完整、统一的健康评价方法,基本呈现简便、易操作的初步评价。
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第五节 辽东湾生态系统健康评价
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一、辽东湾生态系统健康评价体系构建
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在系统研究辽东湾海域生态环境因子分布变化规律的基础上,结合历史调查数据和前期工作,探讨浮游生物、游泳生物等主要生物类群对海洋环境受污染变化的响应,研究辽东湾海域生态结构、功能的影响,筛选出对海洋污染较为敏感的环境、生物和功能响应指标,构建辽东湾生态健康评价指标体系和评价模型。基于GIS平台对典型河口、海湾海洋生态系统健康状况进行定量评价,确定各健康等级分布特征、变化规律和面积比率。
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采用主观权重确定和客观权重确定相结合的方法。主观权重确定方法确定的权重,在反映研究人员的意向,具有强解释性的同时,往往受研究人员知识经验的限制,缺乏对实际评价数据的反映,有着很大的主观随意性;而客观权重确定方法确定的权重,虽然评价结果与实际数据有着密切的联系,但是易受极值的影响。作为主、客观思想兼而有之的综合权重确定方法,能够很好地弥补上述权重确定方法所存在的缺陷与不足,提高了评价的科学性。目前,主、客观综合权重确定方法主要通过设置系统参数,将主、客观权重确定方法进行结合,并通过调整系统参数,调节权重值的大小,以增强方法的适应性。本文拟借鉴以往生态健康评价研究的经验教训,基于经典的主观权重确定方法——层次分析法及对实际数据有着最为客观反映的权重确定方法——熵权评价法,提出新的综合权重确定方法。
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熵权评价法(The Entropy Weight Method)是一种可以用于多个对象、多指标的综合评价方法,其评价结果主要依据客观资料,几乎不受主观因素的影响,可以在很大程度上避免人文因素的干扰。当评价对象确定以后,再根据熵权对评价指标进行调整、增减,以利于做出更精确、可靠的评价,同时可利用熵权对某些指标评价值的精度进行调整,必要时重新确定平均值和精度。
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使用桌面GIS软件ArcInfo10.2建立个人地理信息数据库(personal geodatabase)。将需要的健康评价指数数据转加载空间信息,导入到个人地理信息数据库,完成海湾生态健康评价地理信息数据库的构建。
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将地理信息数据库中各航次数据加载到ArcMap 10.2软件中,打开数据属性表,添加类型为“双精度”字段,利用“字段计算器”算出各站位指标因子的生态健康分指数。采用筛选的各指标插值方法和优化后的参数,基于ArcGIS 10.2绘制各单项指标空间插值栅格图,在此基础上,使用ArcInfo 10.2的空间分析模块(spatial analyst)中的栅格计算器(raster calculator),根据海湾溢油污染生态健康评价综合指数计算公式进行栅格计算,叠加各单项指标栅格图,得到辽东湾生态健康评价综合指数的空间分布栅格图。
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ArcGIS中,采用“转为整型”工具将生成的海湾污染生态健康评价综合指数的空间分布栅格图数据类型转为整型,然后将生成的栅格数据进行重分类,分为5类,分类间隔为0.2,采用栅格转面(raster to polygon)工具将栅格类型转为矢量格式,经融合(coverage)工具合并同类项,加载调查区域所在坐标系投影(辽东湾海域选用UTM投影),最后统计各类含量范围的区域面积。
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采用基于GIS插值法分别对各项指标进行插值,比较和探讨不同种类的空间插值方法的应用效果,采用交叉验证法(cross validation)验证几种方法的插值效果,调整插值参数,选择效果最佳插值方法。计算插值预测误差均值绝对值(MEAN)和误差均方根(RMS)。一般来说,插值方法的误差均值的绝对值和误差均方根总体最小者,具有较好的插值效果,尤其是RMS越小越好。研究结果表明,克里金法是最稳定可靠、精确度最高的插值方法,11个指标中有8个指标克里金插值法精确度最高!局部多项式插值法有2个指标精确度最高,生物体石油烃采用反距离加权法进行插值运算。
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二、辽东湾生态系统健康评价结果与分析
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1.健康临界区(0.4<综合指数<0.6)
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该区域面积为21731.7km2,约占评价海域的78.4%,为辽东湾海域主体健康等级海域,其中综合指数均大于0.45区域面积约为7318.4km2,约占评价海域的26.4%,位于辽东湾北部海域,为调查区域中健康状况最差海域;综合指数均介于0.4~0.45区域面积约为14413.4km2,占评价海域的52.0%,位于辽东湾中南部大部分海域。统计区内所有栅格的各单项指标健康分指数,发现在此范围有4个指标的分指数值大于0.6,分别为初级生产力分指数、富营养化指数和有机污染分指数,这3个指标是影响本区健康状况的主要负面因子。
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2.健康较好区(综合指数<0.4)
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该区域面积为5988.8km2,约占评价海域的21.6%,综合指数为健康状态等级,该区分布兴城近岸海域和金州湾南部海域。有毒污染分指数是影响本区健康状况的主要负面因子。
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三、辽东湾海洋生态系统健康状况评估
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如果主体海域健康数分指数值高于0.6,则它对应的健康等级将低于“临界状态”等级,会对生态系统的健康造成直接的负面影响,所以将主体海域健康分指数值高于0.6的指标,确定为影响调查海域生态系统健康的主要负面因子。同理,如果主体海域健康分指数值低于0.4,则它对应的健康等级将高于“临界状态”等级,会对生态系统的健康产生正面影响,所以将主体海域健康分指数值低于0.4的指标,确定为影响调查海域生态系统健康的主要正面因子。辽东湾分指数中有毒污染分指数和初级生产力分指数2项指标是影响辽东湾生态系统健康状况的主要负面因子;沉积物石油类分指数、浮游植物多样性分指数、浮游动物多样性分指数和沉积物重金属生态风险分指数等4项指标是影响辽东湾生态系统健康状况的主要正面因子(表4-13)。
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表4-13 辽东湾各分指数正负影响类型
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从整体来看,辽东湾冬季健康综合指数在0.36~0.55,其海洋生态系统主体海域介于健康和亚健康的临界状态,面积为21731.7km2,约占评价海域的78.4%,其他21.6%海域为健康状态。
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从健康状况空间分布来看,辽东湾北部湾顶河口区海域为调查区域中健康状况最差海域,兴城近岸海域和金州湾南部海域为健康海域。
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从健康负面因子的角度来看,影响辽东湾生态系统健康的主要负面影响因子为有毒污染分指数和初级生产力分指数两项指标。
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四、辽东湾海域生态系统健康诊断
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1.总体健康状况
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辽东湾生态系统健康评价所得的健康综合指数平均值为0.43,可见辽东湾整体介于健康和亚健康的临界状态,与健康状态(0.4)差距很小,整体偏向于健康状态。
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2.健康状况季节变化
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辽东湾生态系统健康综合指数平均值的季节变化趋势如图4-3所示,健康综合指数平均值的大小顺序为夏季<春季<秋季<冬季。秋冬季为健康状况相对较差的季节,尤其是冬季,健康综合指数接近亚健康状态(0.6),应重点调控和管理。
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图4-3 辽东湾生态系统健康综合指数季节变化
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3.主要负面影响因子
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对辽东湾生态系统4个季节以及年度健康评价所得出的主要负面影响因子进行汇总(表4-14),发现影响辽东湾生态系统健康的主要负面影响因子,在不同季节里具有较强的一致性和集中性。初级生产力、有毒污染指数、有机污染指数是3个季节共同出现的负面影响因子,因此对这3个指标的调控和管理尤为重要。
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表4-14 辽东湾生态系统各季节和全年主要负面影响因子
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4.健康薄弱区域
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分别提取4个季节中辽东湾健康综合指数大于0.5的海域,并将之叠加在一起。发现4个季节中,春夏季节健康指数大于0.5无重叠海域,春秋冬3季节健康指数大于0.5海域主要分布在锦州和盘锦沿岸河口区,夏秋冬3个季节健康指数大于0.5海域主要分布在金州湾外部海域,这两个区域为辽东湾健康状况比较薄弱的部分,应该重点调控和管理。
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分别提取4个季节中亚健康和不健康海域(综合指数大于0.6),并将之叠加在一起,发现仅秋冬季节航次含有健康指数大于0.6的海域,其重叠区域共有两部分,均位于辽东湾北部,其中一部分位于营口鲅鱼圈港沿岸,另一部分位于辽河口外缘。该区域为辽东湾生态系统健康最薄弱的部分,应加强调控和管理。
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第五章 辽河口主要经济水生生物种类
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第一节 鱼类
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第六章 辽河口渔业资源现状与可持续利用管理
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第一节 辽河口及其邻近海域鱼类研究简史
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关于辽河鱼类研究报道最早见于19世纪中叶。1855年,Basilewsky在《中国北方的鱼类学》一书中记述了辽河支流浑河的两种鲤Cyprinus chinensis和Cyprinus obesus[实则均为鲤Cyprinus(Cyprinus)carpio Linnaeus的同物异名]。1898年出版的《中国北部牛庄鱼类采集报告》,记载了辽河下游牛庄采集的22种鱼类标本,其中淡水鱼类8种、海洋鱼类14种(有1个新种——Opsariichthys morrisoniGunther)。1899年,Fowler在《内蒙古东部鱼类》中记载了辽河口鳅科鱼类的2个新种——Nemachilus dixoni和Nemachilus pechiliensis。1908年,Regan报道了辽河口长鳍银鱼Parasalanx longianalis。1926年,Oshima报道了辽河口上游赤峰段的3种鱼类(其中Leucogobio mongolicus为新种)。1927年,Mori发表了辽河口4种淡水鱼类新种——Leucogobio mantschuricus、Gobio liaoensis、Leuciscus brevirostris、Parapelecus elongatus以及海洋鱼类16种。1936年,Mori在《东亚淡水鱼类地理分布研究》中记载辽河口鱼类63种。1940年,Miyadi在《满洲淡水鱼类》中记述了辽河口鱼类42种。1962年,史为良在《东北地区淡水鱼类的地理分布及区系形成的初步分析》中,记录了辽河口淡水鱼类53种。1965年,傅桐生在《东北习见淡水鱼类》中,记述了上述文献报道过的辽河口鱼类。1964年,赵肯堂等记述了西辽河口鱼类19种。1964年和1977年,伍献文在《中国鲤科鱼类志》中记载了辽河口鲤科鱼类17种(其中辽河口鳊为新种,长吻似鮈和突吻鮈为新记录)。1973年,Banarescu等在鮈亚科鱼类专著中记录了辽河口分布有8种,可能有分布的4种。1980年,秦克静在《辽宁鮈亚科鱼类及新记录》中记载了鮈亚科鱼类20种,其中辽河口8种。此外,尚有其他学者报道过辽河口鱼类,但种类均未超过上述作者的范围。1981年,解玉浩在《辽河口的鱼类区系》中报道了辽河口鱼类96种,其中淡水鱼类83种(土著鱼类76种,引进鱼7种),辽西诸河46种,其中淡水鱼类35种(土著鱼类31种,人工引进的4种)。1987年,秦克静在《辽宁动物志·鱼类》中描述了两个新种:辽宁棒花鱼Abbottina liaeningensisQin分布于辽河水系、鸭绿江水系和辽东半岛河流;另一种为辽河口突吻鮈Rostrogobio liaohensisQi,分布于辽河口水系,原记述的突吻鮈R.amurensesTaranetz应为这一新种的同物异名。1993年,伍汉霖、吴小清、解玉浩在《中国沙塘鳢属鱼类的整理和一新种的叙述》一文中,把产于辽河口支流太子河和鸭绿江、辽东半岛河流的沙塘鳢提订为新种:鸭绿江沙塘鳢Odontobutis yaluensisWu,原记产于该地区的沙塘鳢O.obscurusTemmincket Schlegel和河川沙塘鳢O.potamcphilaGunther应为鸭绿江沙塘鳢的同物异名。1981年之后在辽河口下游采到似鱎Toxabramis swinhonisGun-ther标本,为辽河口鱼类新记录。1998年以来,《中国动物志·硬骨鱼纲·鲤形目》等各卷陆续出版,涉及一些辽河口出产鱼类的属种名称更迭变换,如原记的红鳍鲌Culter erythropterusBasilewsky应为红鳍原鲌Cultrichthys erythropterusBasilewsky等。目前所知新种、新记录的增加和原记载不确定种的删除,辽河口鱼类约有96种和亚种。1981年之后,除了鱼类区系的研究之外,还先后重点开展了辽河水系诸多水库如大伙房水库、清河水库、汤河水库、莫力庙水库等渔业资源调查、鱼类生物学以及公鱼和大银鱼移植驯化研究,辽东湾渔业资源调查研究,发表了一些调查研究报告。
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第二节 辽河口及邻近海域渔业生产简史
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一、渔业发展简史
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辽东湾及辽河口渔业捕捞历史悠久。早在明代就有从黄河、长江岸边北上打渔人在二界沟(今盘锦市二界沟镇)定居。1508年,二界沟就成为渔民捕鱼集中之地,时因双台子河口地震,渔村荒废。1748年,山东渔民在红草沟废墟上建铺,名沟南村。1796年,又有部分渔民在沟北建铺。1811年,河北省滦县人多到此捕鱼,有些渔户在秋季围海筑堤建造网铺定居。随着定居人数的增多,过往渔船多达千艘。1830年,有5~6t渔船30艘左右。此时四五家渔户便开始自愿联合作业,由谓之“搭伙”。少数渔户发展成为渔业资本家或小业主。1875年,二界沟有网铺50余家,渔船70余只,雇用渔工上千人。每年单船生产量约15万kg,总产量达1000万kg以上。1906年,清政府便在营口设奉天渔业公司,1908年,改设奉天省渔业商船保护总局。据1908年沿海渔业胎厂区域调查表记载:当时的西河套、鲅鱼圈、望海寨、熊岳河、盖平西河口、田庄台、枣外沟、二界沟、老网铺、耿家屯、大井子、半疋河、南大岗等13个渔区,共有渔户611户,渔业劳力3207人,出海渔船600只,年捕获量1555t。1909年,有31户具有资产和政治势力“大网东”到二界沟开设网铺。“大网东”一般不住在二界沟,均由管家和经理人代管。网铺共有渔船55艘,渔民2027人。
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据1921年8月营口县渔业调查表记载:渔户940户,渔民4430人,年产黄鳞(黄花)、鮻、鳓、鲈、鮸以及大小杂鱼和虾等3500t。据《中国经济年鉴》中辽宁省渔业调查一览表记载:1934年营口地区共有渔民4086户,渔业劳动力11677人,渔船1941艘,年捕捞产量12611t。1937年,日本侵略者在二界沟渔村建立“渤海株式会社”,从东北各地强行招收数千名劳工遣送到二界沟渔村,围海筑堤、织网造船、盖房建铺、修建码头。1939年春,正式投入生产,拥有50kW机轮4艘,大樯张网船23艘,大樯网桩1000余根,渔工近500名,渔村“网东”完全被日本人控制。1945年,日本侵略者投降,“株式会社”随之瓦解,渔业设施几乎全部破坏,仅剩网铺20多户,渔船20多艘,当年产量仅有500t左右(营口市人民政府地方志办公室,2003)。
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中华人民共和国成立以后,盘锦地区有渔业木帆船249只,从事海捕专业劳动力1385人,海捕量4842t,均为船主经营。1948年初,在田庄台和二界沟成立渔民会,建立国营渔业水产公司(1955年撤销)。1952年,二界沟开始成立渔民互助组。1954年,互助组集体购置一艘11kW机动渔船,拖带木帆船在海上作业,结束长期单纯用舢板与风帆船作业的历史。1955年,沿海渔村组织8个初级渔业社。1957年,二界沟组成高级渔业社——金星渔业社。1958年7月,渔业社改为“辽盘渔庄”,吸收小庄子渔场、佟家、有雁沟、新兴、坨子里、赵圈河等渔业社、队加入。1961年11月,成立二界沟人民公社,水产品实行统购统销。1966年,全地区有机动渔船9艘,非机动渔船560艘,海捕专业劳动力1186人,海产品年产量3367t,比1957年产量(5832t)下降2465t。1978年,有海上机动渔船92艘,比1957年增加72艘,非机动渔船74艘,海捕专业劳动力1105人,年产量6768t,比1957年增加932t。1981年,试行承包制。1985年,转向以家庭联产、联户为主体合作经营,年末,有122艘机动渔船下放归66户个体专业户与55家联合经营单位。1985年,营口市海洋捕捞年产量增加到30871t。其中经济价值较高的大王鱼、刀鱼和海蜇三个品种的产量为13012t,占1985年产量的40.9%。1986年底,又有151艘机动渔船下放归46家联合经营单位和119户个体专业户。1986年,渔船向内海游动。到1990年,营口市有机动渔船853艘,总功率18618Hp[1];有非机动渔船99艘,海捕产量15762t(营口市人民政府地方志办公室,2003)。
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二、渔具发展简史
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1.刺网
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刺网俗称锚网、绷网或兜网,营口渔民称挂子网。片状无囊,属传统性游动渔具。其作业特点是用锚或沉石等将网固定张设在较狭窄的渔场或近岸浅海水域拦截捕捞渔获物。按其作业方式分为定刺网(锚刺网)和流刺网;按其构造和用途又分为青鳞渔网(或称青皮网)、海蜇网、鲅鱼流网(或称马鲅鱼流网)、鲶渔网、花渔网、同乐渔网、鲳鱼网、鲐鱼网、青虾网、对虾流网、梭子蟹网、鲈鳌网、河蟹网、小鱼挂网等。
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2.拖网
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拖网属游动渔具,靠船只或人力拖曳作业,分有翼、无翼、地曳三种。前两种有囊网,称船拖网,适于海底平坦无障阻物的深水海区作业。地曳网一般为无囊网,以沿岸为基地,用小型渔船将长带形网在海中撒成弧形,包围鱼群,借人力或机械力将网拖曳上岸。按渔船类别,分别配备地曳网(大网、地拉网)、扒拉网、裤裆网、机帆船单拖网、机帆船双拖网、渔轮单拖网、渔轮双拖网等不同网具。
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3.围网
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围网属游动渔具,一般无囊网,用以围捕集群鱼类。根据渔船类别分为风帆船围网,亦称风网;按作业船只大小和组成围网的多少,又分大风网、小风网、渔轮围网;按作业方式不同分有单船作业、子母船作业、灯诱作业三种。机帆船围网,网具规格较小,作业方式与渔轮围网类同。灯诱围网,一般白天围捕起浮鱼群,夜间按鱼类习光特性,用灯光诱使游鱼集群而捕获。
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4.建网
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建网一般为有囊网,靠桩橛、沉石或锚将网固定在水中。作业须在潮流急、潮差大的水域,捕捞随潮流移动的毛虾、杂鱼、虾蟹等。按网的结构和作业方式的不同,分有坛网(桶网)、樯张网、底张网、袖网(架子网)、船张网、安康网、海蜇张网、蠓子网、须龙网、亮网、插网、倒帘网、丝挂网、起落网、棍网等。
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5.抄网
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抄网为单人操作的较轻便简单的渔具,一般在近岸、滩涂、沟汊使用,不受潮流限制。由于网的结构和作业方式不同,分有光腿网、撮网、无饵提网、有饵提网,提笼网、赶网等(营口市人民政府地方志办公室,2003)。
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三、渔船发展简史
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1.帮摇
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帮摇首尾较窄,舱较浅,甲板面平坦较宽大。吃水深,船速快,适合拉网撮兜等捕捞作业。
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2.燕飞
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燕飞又名“江流子”。头尖、尾方、底瘦,但舱口较高,船板厚,船体坚固,适用于船张网、摸蛤仔等捕捞作业。
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3.乘子
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乘子船头较尖,船尾宽方、底瘦,甲板面较宽(呈仰月形),适用于水流挂网等捕捞作业。
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4.马槽子
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马槽子船形类似马槽,船身长,甲板面较宽、底瘦,吃水量大,速度较快,适用于风网捕捞作业。
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5.铲子
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铲子船身长,甲板宽,首尾上翘,呈弓形,航速快,船体板厚、坚固,适用于樯张网捕捞作业。
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6.花鞋
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花鞋船身瘦长,首尾略呈方形,适用于浅水拉网捕捞作业。
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7.盘山小燕子
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盘山小燕子首尾较瘦,甲板面平坦、底瘦且较小,吃水量小,航速较快,适用于浅海沟汊与内河小网捕捞作业。
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8.木制渔轮
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中华人民共和国成立后,木制渔轮拖头出现。由拖头拖带渔船出海、返航速度加快。营口市袖网木船原来靠风帆行驶,出渔效率不高。1953年起用渔轮拖带,出海天数成倍增加。1958年,渔轮拖头增加到13艘,专门拖带渔船出海、返航,不从事海上捕捞作业。后因机帆船出现、发展,20世纪60年代末,渔轮拖头基本被淘汰。
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9.机帆船
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1951年,营口市开始使用机帆船试验渔业生产。1953年,营口机帆船站成立,有机帆船3艘,配合其他船只进行风网作业。机帆船是以木帆船为基础,仿照渔轮特点改造而成的。刚兴起时为节省柴油,有风时用帆、无风时用发动机,成本低、效率高。进入20世纪60年代,船帆逐渐被淘汰,成为纯机船,但习惯上仍称机帆船。1961年增加到37对,20世纪70年代中期增至220艘,到1985年增至1321艘,基本属于渔户自有。机帆船的大量出现,促进了营口市渔业生产的发展。
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10.水泥船
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在渔船不断增多的新形势下,为节约木材、钢材,营口市渔业公司于1972—1976年,制造并投产2艘100Hp水泥船,主要从事袖网和拖网作业。但由于对制造工艺技术尚未全掌握,质量不过关,致使水泥养生不好,强力不足,因钢筋、钢网没形成一个固体等原因而被淘汰。
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11.600Hp渔轮
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1971年,根据中日渔业发展协定,营口市海洋捕捞公司从1972年新增设两对8101D型600Hp渔轮并投入生产。渔轮设有较先进的自动操舵装置、自动吊杆、起锚机和液压绞网机,航程远,适应性好,抗风力强,生产效率高。对船进行拖网作业,渔场范围由黄海扩展到东海,由舟山群岛扩展到台湾海峡,开创了营口市远洋渔业新纪元。
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随着机帆船生产的发展,渔业捕捞作业的机械化程度也逐渐广泛。早期的稳车一般使用皮带传动,20世纪70年代以后逐渐被机械传动所代替。营口市袖网船较多,每年春秋在海里打根时,皆靠人力手工操作,劳动强度大,效率低。1973年,营口市渔业公司创制了袖网打根机,不仅速度快、省人力,而且质量好,生产效益大增。20世纪70年代前,沿海流网作业大量发展,但起网作业全由人力手工拔网,强度大,效率低。1982年,鲅鱼圈海星二队机帆船开始使用液压起网机,效果好,特别在海蜇生产中发挥很大作用,比手工拔网提高工效十几倍,很快在营口全市渔船推广。进入21世纪后,渔船“小改大”“木改钢”开始兴起,随着当前近海渔业资源减少,与木质渔船相比,钢质渔船不但安全性能显著提高,更适合长时间的远洋作业,捕捞量至少增加1/3。钢质新船吨位大,达到730Hp,抗10级以上大风,船上还设有冷藏舱,不用多次往返,在海上就能完成交易。此外,钢质船还带有自动导航装置,安全性能显著改善(营口市人民政府地方志办公室,2003)。
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第三节 辽河口及邻近海域渔港概况
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一、辽河口及邻近海域渔港
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1.二界沟渔港
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二界沟渔港位于辽东湾东北部海岸,大洼县西南部,港口距辽东湾渔场20n mile。港池水域面积18万km2,停泊区12万km2,可停泊中小型渔船700~800艘。由于渔港处于内河,港口向南,除南风7~8级、波高0.5m外,其他风向港内小波。港池最大水深2.8m,最小水深1m。码头岸边为黑黏土,港池为泥沙底质。港内淤积甚微。每年12月至翌年3月初为结冰期(盘锦市人民政府志办公室,2005)。渔港卸鱼量7500t。盛产海蜇、青虾、毛虾、对虾、海蟹、梭鱼、鲈及驰名中外的天下第一鲜——文蛤等鱼虾贝类。二界沟蛤蜊岗文蛤蕴藏量约1.5万t。
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2.小道子渔港
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小道子渔港位于辽东湾北部海岸,辽河入海口河道北岸,盘山县西南部,距辽东湾渔场10n mile,临近海蜇中心渔场。河口海区海蜇资源量较大,占辽东湾总产量1/2。滩涂淤岗140km2。1981年,渔港投产受益。港内水域宽阔,面积40万km2,停泊区8万km2。可停泊中小型渔船400~500艘。港口最大水深5.5m,最小水深1.7m。12月至翌年3月初为结冰期(营口市人民政府地方志办公室,2003)。
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二、大辽河口及邻近海域渔港
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1.辽滨渔港
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辽滨渔港位于辽东湾北部海岸,大辽河入海口北岸,盘锦市大洼县东南部,面临渤海,距辽东湾渔场15n mile。每年汛期,有河北、山东等地的拖网、围网、钓具作业渔船到此生产并收港。港内水域宽阔,面积5万km2,可停泊大小渔船200~300艘,主航道以北皆可锚泊。由于港口在大辽河北岸,南北河岸形成天然屏障,除西北大风稍有波浪外,其他风向微波。港内水深,距岸边50m外水深均超过4m。码头岸线及锚泊区皆为泥底质。每年12月至翌年3月为结冰期(营口市人民政府地方志办公室,2003)。
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2.西市渔港
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西市渔港位于营口市区西部、大辽河南岸,东西长500m,从码头到河心200m以内水域均可停泊渔船,是营口市水产公司的渔业生产基地。每年汛期,有辽宁省内和天津市、河北省、山东省等地的数百艘船以该港为基地从事渔业生产。渔港靠近渔场,避风条件好(营口市人民政府地方志办公室,2003)。
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3.四道沟渔港
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四道沟渔港位于大辽河入海口下游左侧,四道沟北岸。该港始建于1959年。经续建,到1966年建成钢筋水泥结构直立式码头,总长80m,面积1300m2(营口市人民政府地方志办公室,2003)。
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4.北海渔港
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北海渔港位于营口市盖县沿海北部的团山公社北海渔业村,是自然形成的渔港。港口水域面积较广,属浅水薄滩,可停泊渔船百余艘。每年生产旺季有大连、山东等地渔船百余艘,以该港为基地进行捕捞。港口距渔场较近,是多种经济鱼虾的产卵场(营口市人民政府地方志办公室,2003)。
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5.光辉屯渔港
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光辉屯渔港位于营口市盖县团山公社光辉屯西,1984年前是一个天然小港口,停船较少。渔港建成后,经常有百余艘渔船在此停泊,是渔船卸货,特别是避风的安全港。港内设有水产交易市场、渔需品商店。每年捕捞海蜇、对虾期间,复县、大连以及山东地区的渔船常在该港停泊卸货以及采购各种渔需物品(营口市人民政府地方志办公室,2003)。
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6.盐场渔港
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盐场渔港位于营口市盖县沿海中部,辽东半岛西岸北部,水路距营口市28n mile,距沈大公路2km。1975年春开始兴建,1976年6月末建成长350m的码头和285m延长的防波堤。该港水域面积0.5万m2,可停泊渔船250余艘。附近渔场盛产鲅、鳓、小黄鱼、青鳞鱼、黄姑鱼、对虾、青虾、梭子蟹等(营口市人民政府地方志办公室,2003)。
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第四节 辽河口生态环境面临的问题
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一、人类活动与辽河口及近岸环境变异
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1.流域内水利水电工程引起的环境变异
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辽河口流域现已建成大小水库几百座,其中大型水库17座(张燕菁,2014)。目前,在辽河口干流建有一座大型控制性水利枢纽——石佛寺水库,控制面积16.48×l04m2。此外,在辽河口干流重点河段修建了11座橡胶坝,下游感潮河段末端建有盘山闸。流域内这些水利工程在调节径流的同时,也大幅度地拦截了泥沙。如老哈河上的红山水库自1965年开始运用至1995年,水库年均泥沙淤积量达3682万t(张燕菁等,2014)。辽河口下游盘山闸修建后,泥沙入海量减少了4000万t(赵丹,2016)。由此可见,水利工程拦沙是辽河口流域输沙量减少的主要影响因素。由于辽河口和大辽河口入海泥沙以细颗粒物质为主,入海泥沙数量减少导致含沙量明显降低,造成辽河口和大辽河口及邻近海岸线的侵蚀作用相应增加。含沙量的降低也同时导致河口有机物质吸附的载体减少,导致大量的营养物质流失,从而降低了河口附近动植物所需的营养盐含量。由于流域内水利工程调度,入海淡水量在时间调配上发生了明显变化。辽河口下游盘山闸的修建阻隔了刀鲚、鳗鲡、淞江鲈等鱼类的洄游路线。综上所述,流域内水利水电工程产生了一系列的生态环境问题。
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2.地下水超采引起的环境变异
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辽河口地区地下水超采引起的环境变异主要体现在海水入侵。辽河口地区多年平均水资源总量为6.68亿m3,人均占有水资源量为257m3,仅为辽宁省人均占有水资源量的32%,为全国人均占有水资源量的11.7%,属于资源型缺水区域。由于水资源不足,导致供水保证率低。特别是近几年遇连续干旱年份,供水量出现严重不足。区域地表水开发利用程度较高,局部地区地下水不合理开采,造成了区域地下水位下降。1999—2003年,营口市地下水位平均下降2.2m,而2003年比2002年下降了6.3m,地下水位下降速度急剧加快,2003年仅盖州大清河下游地区的降落漏斗面积比2002年扩大了10km2,造成了大面积的海水入侵(赵丹,2016)。
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二、辽河口及近岸生态环境问题
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1.生境退化,生物多样性急剧下降
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辽河、大辽河、大凌河和小凌河等4条较大的入海河流,多年平均入海水量为91.42亿m3,携带着丰富的有机物和营养元素,为辽河口区生物提供了丰富的食物来源。辽河口浅水区营养盐丰富、泥沙沉积,为许多经济鱼类、虾类、蟹类、贝类及其他生物提供良好的栖息地。近海滩涂、潮间带等湿地,是陆地与海洋进行物质和能量交换的重要场所。辽东湾曾是我国著名的渔场之一,基础生产力较高,生物多样性丰富。湿地在调节气候、涵养水分、碳氮循环及生物多样性保护等方面发挥着不可替代的作用。随着经济社会的发展,辽河口及近岸经历着无序、过度开发的过程。城市建设、水产资源、盐业资源、石油天然气资源、港口资源和旅游资源等几个方面的开发利用(陈伟等,2012),导致滩涂面积减少、湿地面积萎缩,河口及近岸生态环境退化,诸多生物的栖息生境丧失,生物多样性下降。
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近30年来,辽河口三角洲湿地主要景观类型的变化特征呈自然湿地面积逐年减小、人工湿地面积逐渐增加的趋势。芦苇、裸滩、翅碱蓬等自然湿地所占面积从1976年的60.08%减少到2004年的40.95%,而水田、池塘和水库等人工湿地以及城建用地大量增加,人工湿地从27.80%增加到43.55%,城建用地从5.71%增加到10.92%。海水养殖面积从1986年的1.09万hm2逐渐增加到2000年的3.27万hm2,淡水养殖面积由1986年的0.63万hm2增加到2000年的2.08万hm2。“八五”期间,石油开发占用自然湿地面积3.19万hm2。自然湿地面积正以每年0.43%的速度减少。辽河口湿地是目前世界上最大的黑嘴鸥繁殖栖息地,在辽河口湿地繁殖栖息的黑嘴鸥数量占到了全球总量的70%,滩涂开发的压力对黑嘴鸥栖息地生态环境产生巨大影响,适宜栖息地面积逐渐减少(周洁等,2014)。辽河口三角洲是我国第三大油田——辽河油田的所在地。由于该地区石油开发强度大,井喷油管破裂、原油泄漏、油井的钻探、输油气管线的铺设等逐渐改变着原有自然湿地面貌,导致较为严重的景观破碎化现象。在辽河口自然保护区内的600余口油井、200km道路和1000km地下管道的分割和侵蚀下,最大的沼泽面积从1986年的5.91×104hm2下降到2000年的5.71×104hm2。自然湿地斑块面积的减少、内部结构的简单化造成生态系统自我调节能力和抗干扰能力的下降,增加了湿地的脆弱性(王西琴、李力,2006)。冷延慧等(2006)对辽河口三角洲地区苇田生态系统影响因素的研究认为,石油污染对苇田造成了一定程度的危害,但不是苇田产量降低的主要因素,石油开发的各种地面工程造成了严重的景观破碎化现象,破坏了湿地的原有生境,这是造成湿地生态系统退化和苇田减产的主要因素(王永洁等,2011)。
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刀鲚、凤鲚、梭鱼、银鱼、河蟹和对虾曾是辽河口主要的渔业品种。20世纪50年代的鱼产量为400~2000t,年平均鱼产量为870t,此后由于河口生境的退化及支流河闸修建,过度捕捞,水质污染,鱼类资源受到严重影响。辽河口是中华绒鳌蟹的主产区,20世纪50~60年代资源十分丰富。1965年前河蟹年产量为500~700t,1978年后产量急剧下降,最低点已不足100t;1984年后由于开展了人工增养殖,产量开始回升到300~600t的水平。至于河蟹苗的历年产量多在几亿到几十亿只,1986年后蟹苗年捕量已下降到不足0.1亿只,资源量趋于枯竭。目前,辽河口及邻近水域渔业资源严重衰退,渔获物种类组成单一、种群结构低龄化、小型化。从20世纪80年代中期至今,已至少有40种以上的海洋物种消失,生物多样性急剧下降(赵丹,2016)。
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2.近岸侵蚀严重
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河口三角洲、沙质海岸及基岩海滩地区的冲蚀作用是河口区地形演变的主要特征(冯砚青,2003)。目前辽东湾沿岸侵蚀后退现象严重。造成海岸后退的原因主要有三个方面:①三角洲各大河流上游兴修水库和河口建闸,使得河流入海泥沙减少。如辽河1964年建闸后,入海水量、沙量由建闸前的39.5亿m3和4938万t分别降至27.5亿m3和899万t;②由于在海滩大量挖沙,沿岸泥沙动态平衡失调;③近十年来海平面上升,造成海岸线后退。依据1987年、1994年遥感影像和1971年地形图分析辽东湾沿岸20余年来海岸变化情况,发现除大辽河口附近岸段以外,其余岸段均不同程度地出现侵蚀后退的现象。辽河至大凌河之间以及大凌河以西淤泥海岸在1971—1987年后退速率约为50m/a;1987—1994年后退速率更快,从遥感影像的分析来看,为100~200m/年(郑建平等,2005)。由于营口地区围海造地,高密度兴建港口、企业以及各类宾馆、酒店等海岸项目和沿岸乱采滥挖海沙,导致近海岸线被大规模开发利用,目前仅存自然海岸线约20km,局部岸线受蚀后退,最大速率每年达10m。营口市鲅鱼圈号房一带海岸段,由于乱挖海沙,造成原生海岸地貌被破坏,海防林已变成稀疏低矮灌木,海岸蚀退60m(赵丹,2016)。
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三、海水入侵地下含水层
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河口区河流作用的减弱,海洋作用将逐渐处于主导地位,从而导致海水入侵。地下水系统是一个较为敏感且脆弱的生态系统(冯砚青,2003)。河流径流的减少导致地下水失去一个重要的补给源,加之工农业过度开采河口地区地下水,其地下水生态平衡遭到破坏,地下水位随之下降,当河口地区的开采规模接近或超过多年平均补给规模时,地下水位不断下降形成地下漏斗,诱发海水入侵地下含水层,导致地下水的含盐度大大增加而失去饮用价值和农业灌溉价值,土地盐渍化。根据1993—2000年辽河口流域海水入侵调查结果,太子河及大辽河口干流入侵面积3350hm2,主要在营口市盖州市。海水入侵造成营口市地下淡水污染的环境地质灾害,主要表现在:①地下水位下降速度加快,使海水入侵污染程度扩大。1999—2003年地下水位平均下降2.2m,而2003年比2002年下降了6.3m,速度急剧加快。2003年仅盖州大清河下游地区的降落漏斗面积比2002年扩大了10km2,造成了大面积海水入侵。②水质下降。2000年以后经过近5年的系统观测,由于海水入侵,地下水氯离子含量升至625mg/L(国家饮用水标准为250mg/L);矿化度含量最高值为2266mg/L(国家饮用水标准为1000mg/L);亚硝酸盐超过饮用水规定10倍,其他有毒有害物质也随之增加。海水入侵,使耕地含水层中盐分增多,造成土壤板结、盐碱化,已严重影响农作物的生长,农作物大面积减产,严重地段出现绝收(郑建平等,2005)。随着河口地区的开发,河口区淡水资源将是河口地区经济发展的主要制约因素之一。
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四、河口区及近岸污染较重
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河口污染是中国河口面临的最严重威胁之一。目前,河口实际上已成为工业污水、生活污水和农用废水的承泄区域。我国河口已普遍受到总氮、总磷等营养物质的点源污染和面源污染,富营养化程度严重。
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由于辽东湾属三面环陆、一面环海的封闭式海湾,海水交换能力很弱,水污染问题比较严重。辽河口属于辽东湾最大的污染源,该区域大、中、小城市的水系污染物全部输送到辽东湾。因此,辽河口入海口一带也是辽东湾污染最重的海域。辽东湾海水中无机氮和磷酸盐的污染日趋严重,近岸海域富营养化水平较高,破坏了海洋的生态平衡,导致海水中藻类过量繁殖和藻类种群的单一化发展。赤潮特征藻类在局部地区已呈优势。1998—1999年辽东湾连续发生特大赤潮,面积分别达到50万hm2和60万hm2,仅1998年赤潮造成海洋水产的直接经济损失就约5亿元。目前,辽东湾的富营养化指数高达29.36,已处在严重的富营养状态,极易引发赤潮(周艳荣等,2009)。
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国家海洋局2007—2010年发布的中国海洋环境质量公报显示(国家海洋局,2007—2010),辽东湾海水中的石油类污染是仅次于无机氮和正磷酸盐的最主要污染物之一(刘亮等,2014)。2006年大辽河流入辽东湾的污水占流入河流污水总量的63.1%,主要入河污染物有BOD5、COD、无机氮、无机磷、重金属、悬浮物和挥发酚等(刘娟等,2008)。有关部门的监测结果表明,营口市的局部近岸海域水质超过国家三类海水水质标准,主要污染指标为无机氮和活性磷酸盐、石油类、铅、镉等,其中无机氮超标率高达95%,另外,活性磷酸盐所占比重也很大。作为入海口的辽河口下游地区,辽河口邻近海域是海洋渔业的生产基地,未经处理的生活污水和工农业废水的大量排放,以及近岸海水养殖业的迅猛发展,造成了滨海湿地以及近岸水域的污染严重。湿地污染可引起湿地生物死亡,破坏湿地的原有生物群落结构,并通过食物链逐级富集进而影响其他物种的生存,严重干预了湿地生态平衡(王永洁等,2011)。
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根据辽宁省海洋环境报告统计(2016),2016年辽河口全年主要入海污染物总量48895t。其中,石油类68t,化学需氧量(CODCr)为47552t,占入海污染物总量的97.2%;氨氮(以氮计)846t,总磷(以磷计)76t,硝酸盐(以氮计)37t,亚硝酸盐(以氮计)293t,重金属21t,砷2t。大辽河口全年主要入海污染物总量221229t,其中:石油类216t,化学需氧量(CODCr)为217012t,占总污染物入海总量的98.09%;氨氮(以氮计)1968t,总磷(以磷计)425t,硝酸盐(以氮计)461t,亚硝酸盐(以氮计)1050t,重金属85t,砷12t。大凌河全年主要入海污染物总量769.8t。其中,石油类0.4t,化学需氧量(CODCr)为749t,占入海污染物总量的97.3%;氨氮(以氮计)2t,总磷(以磷计)1t,硝酸盐(以氮计)16t,亚硝酸盐(以氮计)1t,重金属0.3t,砷0.1t。
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辽东湾符合第一类海水水质标准的海域面积为5280km2;符合第二类海水水质标准的海域面积为3850km2;符合第三类海水水质标准的海域面积为2410km2;符合第四类海水水质标准的海域面积为3160km2。主要分布在大辽河口、普兰店湾近岸海域,主要污染要素为无机氮、活性磷酸盐和石油类(辽宁省海洋环境报告统计,2016)。
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近年来,虽然相关部门已对流域内和近岸从水污染防治、水生态保护和水资源管理等方面开展了大量工作,但是由于辽河口流域污染负荷较重,辽河口主要河流水质均不能满足水功能区达标要求,水体水质基本在Ⅳ~V类,主要超标因子为氨氮、总氮、总磷等。值得关注的是,污染指标中的铅、镉等重金属和石油类虽然所占比例相对较小,但入海后很难分解,因此,对河口及近岸海域环境的影响是长期的。
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五、河口淤积不断增加
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目前,辽河、大辽河、大凌河等已在中上游或口门处建坝建闸,这不仅改变了河口原有的水文泥沙过程,而且导致更多的泥沙被拦阻在河口内部,人为地增加了河口的“过滤效率”,从而使大量泥沙淤积在河口区。随着河口淤积的不断加剧,河口泄流能力逐年下降。例如1968年,在辽河口下游修建了盘山闸后,由于长期关闸蓄水造成河闸上、下游严重淤积及泄流不畅,目前河闸的泄流能力比设计能力降低了46.6%。另外,大辽河口岸的营口(老)港,曾是我国北方重要商港。由于外航道有长约3km的拦门沙淤积阻航,经整治,1986年后各浅滩潮水深可达10.7~11.6m,能通航万吨级海轮,但通海航道不仅有6处碍航浅滩,而且航道弯曲、狭窄,大型船舶航行困难。另外,泥沙淤积也使锚地日益缩小(郑建平等,2005)。
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第五节 渔业资源面临的问题
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一、水生生物栖息环境破坏
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河口是生态环境的脆弱区。由于受河口水域环境污染、渔业过度捕捞、滩涂无序围垦等人类活动的影响,辽河口及近岸生态环境受到一定程度的破坏,河口湿地面积迅速减少,湿地污染日益加重,湿地结构明显受损,湿地的生产和生态功能迅速降低;生物多样性指数明显降低,生物物种逐年减少,底栖生物明显减少,水生生物栖息地环境遭到破坏,一些物种濒危程度不断加剧。
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二、渔业生产压力增大,渔业资源严重衰退
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过度捕捞是造成辽河口及近岸渔业资源衰退的主要原因之一。自1985年辽东沿海地区普遍实行船网作价归户经营以后,辽宁省机动渔船与马力增加,渔船盲目发展。辽东沿海地区海洋捕捞渔船增长了近3倍,捕捞强度大大超过渔业资源的再生能力。同时,小型渔船比例逐渐提高。小型渔船主要在沿岸及近海渔场进行捕捞作业,小型渔船数量的增加,一方面加大了对近海渔业资源的过度利用,另一方面弱化渔船在外海的渔业捕捞能力。随着捕捞技术的进步和捕捞力度和强度的增加,近年来,辽东湾主要经济鱼类生物量及种类减少、渔业资源明显朝着低龄化、小型化、低质化方向演变。到20世纪90年代,辽东湾盛产的黄鱼、刀鱼、对虾和海蜇等经济渔业品种资源已经枯竭(孙康、徐斌,2007)。小型鱼类和贝类产量明显增加,仅以1985年与1995年两年数据为例,1985年经济鱼类产量1928t,占海捕总产量的6.3%;而1995年经济鱼类产量2767t,占总产量的4.8%。有重要经济价值的渔业资源从过去的70种减少到目前的10种左右,小黄鱼、带鱼、蓝点马鲛等大型的底层和近底层鱼类已被黄鲫等小型中上层鱼类替代(王钢,2012)。
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2006—2007年,高音等(2013)和刘修泽等(2014)分别对辽东湾调查发现,鱼类资源仍在逐渐减少,大部分渔业生物的平均体重小于40g,尤其是优势种,渔业生物种类组成以小型个体和大中型鱼类的低龄群体占绝对优势。大型鱼类蓝点马鲛在辽东湾近岸海域仅夏季能捕获到,平均体重为60.5g,均为当年生幼鱼。鱼类的生长繁殖需要有充足的食物来保障,辽东湾总渔获量的变化是与该海域毛虾资源的剧烈变化相关联的。毛虾是辽东湾的主要渔业资源之一,其产量一直为辽东湾渔业总产量的首位。毛虾是一些重要经济鱼类的饵料来源。相关研究发现,辽东湾总渔获量的变化与该海域毛虾资源量的剧烈变化密切相关(高音等,2013)。20世纪50~70年代,辽东湾毛虾的捕获量曾占总捕获量的65.9%(林振涛,1982),2006年毛虾的捕获量只占总捕获量的41.8%(赵振良等,2008),可见毛虾的数量在逐年减少。因此,恢复辽东湾毛虾资源,将是恢复辽东湾各种鱼虾资源的重要基础(高音等,2013)。
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辽东湾滩涂贝类资源丰富,已经成为当地经济发展的支柱产业。近年来,随着贝类采捕强度的日益增加,其资源量急剧减少。陈远等(2012)于2009年和2010年对蛤蜊岗滩涂部分区域文蛤、四角蛤蜊等贝类及相关资源的调查显示,文蛤资源现存量仅为489.3t,与20世纪80年代相比下降了4600多t,资源严重衰退。
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辽东湾海蜇捕捞是当地渔民重要的收入来源。近年来,海蜇资源量呈锐减趋势。据统计,1991年辽东湾海蜇年平均产量约为29.6万t,2003年年平均产量约为11.9万t,到2013年,辽东湾的海蜇产量只有几百吨,海蜇产量逐年下降,整个辽东湾捕蜇渔民经济收入受到极大影响(孙康、徐斌,2007;李文全等,2013)。
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三、渔业生产方式改进滞后
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(1)渔具渔法不合理
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渤海湾传统的渔业生产一直以使用拖网等严重破坏资源的网具为主。拖网的特点是既能捕底层鱼,也能捕中上层鱼;不论鱼群大小,只要在其有效范围内均能被捕到。另外,河口及近岸一些靠捕鱼为生的低收入渔民,由于缺乏其他就业技能和渠道,“绝户网”等违规渔具是他们主要的捕鱼工具。因此,采用这些捕捞方式严重地破坏了渔业资源,特别是对幼鱼的破坏最为明显。
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(2)捕捞时机不合理
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在渔业生产中,大多采用粗放的捕捞方式,未考虑捕捞对象的生物学特点和生态习性,做到适时适宜的可持续捕捞。捕捞产卵前的亲鱼、未成熟的幼鱼,阻隔洄游群体,导致鱼类繁育和补充的自然群体稳定状态遭到破坏,加速渔业资源的衰退(王钢,乔延龙,2012)。
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四、渔政管理能力亟待提升
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由于经济发展,市场需求量不断增长,捕捞量增长的同时,面对有限的渔业资源,渔民间的竞争日趋激烈。面对非法的渔业行为时,以处罚为主要手段,而处罚的主要类型是以罚款为主。但是渔政处罚规定偏轻、幅度太大、执行力度不够。在一定程度上,这种惩罚只是变相向渔民收取费用,没有对违规者进行法律方面的教育及解释,对违规者的心理威慑作用不大,知法犯法的案例呈上升趋势。尽管随着渔政管理的发展,渔政管理的基层基础设施和安全监管工作得到较快发展,但是,近年来,海上极端自然灾害频发,辽东湾周边海域生产形势复杂化和海上权益纷争的尖锐化,渔船渔港基础设施陈旧老化,新设备的普及率低,更新换代缓慢,渔业安全基础设施工作相对落后,处理紧急突发事件的难度日益加大。为了改变这一现状,必须加快现代渔政信息网络化的支撑保障能力建设,加强渔政指挥信息网络化能力的建设。
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由于渔政管理和其他行政部门相比,有着其特殊性及复杂性,因而执法工作难度很大。目前,在渔政执法过程中,由于基层人员对渔政管理中渔业方面的专业知识缺乏,导致执法效率低,与渔民的摩擦较多。渔政执法人员在执法过程中,尤其是在基层的执法人员,面对的管理对象是文化水平较低的渔民,他们法律意识淡薄,许多违法者不服从管理,不接受处罚,有些性质恶劣、涉及治安问题时,由于渔政管理人员不能使用武力、警械,只能配合公安部门执法,因而影响了执法力度。在水产品上市标准、渔船下海规范等与渔业相关的经济活动中,渔政执法机关还需要和工商行政管理部门及立法机构加强沟通,及时出台相关的政策法规,提升执法效率(安景峰,2017;袁子蝉等,2016)。
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第六节 渔业资源可持续利用管理策略
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一、严格控制陆源污染
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控制和消减陆源污染,降低入海污染物总量,是保护辽河口及近海水生生物多样性的前提和基础。如果辽河流域污染得不到有效的控制,河口水域栖息地修复、增殖放流等措施都难以取得成效。应认清保护河口及近岸环境的重要性和紧迫性,建立内蒙古、吉林、辽宁三省(自治区)辽河水污染治理会商机制,完善水污染生态补偿机制,实现辽河、大辽河、大凌河和小凌河等流域水污染治理目标,形成有效的流域水环境管理模式。控制排污总量,加强对点源污染和面源污染的整治和管理(潘家华、庄贵阳,1998)。转变经济增长方式,推动产业结构优化升级,淘汰落后、高污染企业,从源头上减少排海污染物。走资源节约型、环境友好型的科学发展道路,是减少排海污染物、控制河口及近岸污染的治本之策。
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二、严格控制捕捞强度
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目前,辽河口及近海渔业资源正在日渐衰退,而捕捞强度却仍在不断增加。由于单船产量逐渐下降,导致渔获物种类组成单一、种群结构低龄化、小型化,渔业劳动力和作业海区也在不断扩大。
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随着捕捞技术的不断提高,渔船的作业能力也在不断提高,因此应严格控制捕捞强度(曹朝清,2007),减少作业船只。为保护渔业资源的可持续利用,要严格监督、管理和检验捕捞渔船,坚决取缔“三无”及“三证”不全的渔船;淘汰技术水平低且对近岸渔业资源与环境危害较大的渔船;鼓励扶持大马力渔船发展外海远洋生产;加强渔政执法力度,提高、改善执法队伍人员素质和装备;充分利用现有的队伍装备,提高管理效率,适应日益繁重的渔政管理任务;严格控制近岸小型、地方性作业网具数量,合理安排好渔民转产分流(聂善明,2000),真正达到降低捕捞压力的目的。
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三、调整捕捞生产方式结构
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目前,辽河口及近海水域很多渔民采用网具作业时,横扫海底,对海底环境破坏极大,而且污染水质,不利于水生生物的生存。调整捕捞生产方式结构,有效控制底拖网、定置网和小网目刺网的使用,降低网具对渔业资源的危害(吴明辉,1994;聂善明,2000)。
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严格执行渔业法,控制不同网具的最小网目尺寸及目标种的最小可捕尺寸,以有效地保护幼鱼资源,保证渔业资源的补充量;加强对高选择性、高专捕性网具的研究,提高网具性能,减少副渔获物(唐衍力等,2003);此外,应加强宣传力度,增强渔民对副渔获物的认识,在实际作业中能正确对待副渔获物,减少资源的浪费。
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四、加强重要物种栖息地保护
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科学有序地开展重要物种栖息地保护与恢复工作,而保护其栖息地的主要途径是建立自然保护区(曹朝清,2007)。在水生生物的栖息地建立自然保护区或种质资源保护区,不仅可以保护濒危物种及其栖息地,还可以保护区内的其他生物,提高资源的自我修复能力。早在1985年辽宁省已建立辽河口自然保护区,改善了水生生物栖息环境,提高了水域生产力。开展生态环境改造和人工增殖放流,有助于实现海洋渔业资源的可持续利用。
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建立辽河口重要、珍稀物种暂养保护站和救护中心,保证洄游通道畅通,划定禁捕区,保护刀鲚、鳗鲡、河蟹等重要物种的产卵场,禁止船挑网捕捞蟹苗,实施对洄游物种3年全面禁捕,以期尽早恢复种群数量和资源量。
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五、统筹规划生态环境质量监测
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统一布设环境质量监测站位,科学设计监测时间频率,形成布局合理、功能完善的河口及近海环境质量监测体系。长期开展河口和近海生态功能区、敏感区和脆弱区的连续监测。加强对珍稀濒危生物、重要经济物种等专项监测,提高河口生态区渔业资源和水生生物的科学研究投入,强化生态治理能力建设。
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六、加快高新海洋技术推广运用
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在河口和近海都应该加快高新海洋技术的推广运用,如改变技术落后的捕捞方式,改善网箱海水养殖,推广科学养殖技术,引进先进的管理理念和生产方式,实施HACCP制度,大力推进海洋养殖业和加工业的清洁生产工艺,以避免和减少水体有毒有害物质的积累,保护河口及近海生态安全。
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七、严格涉水工程项目审批和监管
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有目的、有计划地制订河口及近海保护措施和控制计划,对经济和生态敏感区进行发展控制与有效保护。对围海造田等工程实施严格审批制度,加强海域使用论证。把生态功能区划的规划与协调纳入海域使用可行性论证内容。为了保证各项海洋生态健康发展政策和措施的顺利实施,要建立可持续发展的河口及近海环境保护资金筹措和投资机制,通过行之有效的管理,实现生态监控区可持续发展的目标。
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附录
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附录一 辽河口附近海域不同季节浮游植物的种类名录
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附录二 辽河口附近海域不同季节浮游动物的种类名录
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附录三 辽河口附近海域不同季节底栖动物的种类名录
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附录四 辽河口附近海域不同季节游泳动物的种类名录
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