人工魚礁建設(shè)對海州灣海域水質(zhì)改善的作用分析

展衛(wèi)紅，許祝華，姜玲

（1.連云港市環(huán)境信息中心 連云港 222001；2.連云港市海域動態(tài)使用保護(hù)管理中心 連云港 222001；3.連云港市環(huán)境監(jiān)測中心站 連云港 222001）

人工魚礁建設(shè)對海州灣海域水質(zhì)改善的作用分析

展衛(wèi)紅1，許祝華2，姜玲3

（1.連云港市環(huán)境信息中心 連云港 222001；2.連云港市海域動態(tài)使用保護(hù)管理中心 連云港 222001；3.連云港市環(huán)境監(jiān)測中心站 連云港 222001）

文章通過對海州灣海域人工魚礁建設(shè)情況統(tǒng)計(jì)以及人工魚礁投放位置與監(jiān)測點(diǎn)位的變化關(guān)系，并根據(jù)水質(zhì)綜合污染指數(shù)評價(jià)結(jié)果，對比分析了海州灣海域近15年來人工魚礁建設(shè)前、后水質(zhì)的變化情況。結(jié)果表明：離人工礁區(qū)近的點(diǎn)位水質(zhì)明顯好于其他點(diǎn)位水質(zhì)，可見人工魚礁建設(shè)對海州灣海域水質(zhì)改善起到極大的促進(jìn)作用，不僅優(yōu)化了海域生態(tài)環(huán)境，而且營造了良好的海洋生物棲息場所。建議進(jìn)一步加大魚礁建設(shè)范圍，發(fā)展以人工魚礁為主的海洋生態(tài)環(huán)境恢復(fù)建設(shè)，提高整個海州灣海域生態(tài)環(huán)境資源的合理配置，調(diào)整漁業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、促進(jìn)海洋產(chǎn)業(yè)升級優(yōu)化。

人工魚礁；海州灣；水質(zhì)改善；生態(tài)環(huán)境

1　前言

人工魚礁是人們在大海中經(jīng)過科學(xué)選點(diǎn)而設(shè)置的構(gòu)造物，旨在改善海域生態(tài)環(huán)境，為魚類等水生生物的聚集、索餌、繁殖、生長、避敵提供必要的、安全的棲息場所［1］，是一項(xiàng)海洋生態(tài)環(huán)境和資源增殖的修復(fù)工程。

海州灣位于江蘇省東北端的黃海之濱，北起繡針河口，南抵灌河口，面積約20 000 km2，是海床平緩、開放型的淺海性水域，灣內(nèi)有20座島礁，為海洋生物提供了天然的棲息環(huán)境。隨著沿海工業(yè)的發(fā)展以及淺海相關(guān)產(chǎn)業(yè)的興起，海洋環(huán)境面臨的壓力與日俱增，陸源污染輸入加劇，使海洋水環(huán)境的污染日趨嚴(yán)重［2-3］。同時(shí)，水體富營養(yǎng)化及營養(yǎng)鹽失衡、產(chǎn)卵場退化、海洋生物棲息地和生存環(huán)境喪失或改變等現(xiàn)象，對海州灣海洋生態(tài)資源系統(tǒng)尤其是優(yōu)勢生物物種資源造成了嚴(yán)重破壞。近岸海洋工程開發(fā)的頻繁與多樣化，如填海造地、圍海養(yǎng)殖、港口與航道建設(shè)等，都消耗并損害著海洋自然資源和生態(tài)環(huán)境，制約了沿海地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展［4］。

為了修復(fù)受損的海州灣海域，連云港市海洋部門從2002年起在海州灣海域?qū)嵤┤斯~礁建設(shè)工程。截至2012年，累計(jì)投放混凝土魚礁11 756個、浮魚礁25個、石頭礁22 600個，改造舊船礁190條，總投放規(guī)模為178 845.2 m3，分布大小規(guī)模不同礁群21座，形成人工魚礁調(diào)控海域面積達(dá)134.25 km2。通過礁體投放后的跟蹤調(diào)查發(fā)現(xiàn)：人工魚礁對于投放海域生態(tài)環(huán)境有所改善，營養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)更趨合理，生物多樣性指數(shù)增高。

本研究通過系統(tǒng)搜集對比海州灣人工魚礁建設(shè)前、后海州灣海域水環(huán)境質(zhì)量的變化情況，對海水評價(jià)點(diǎn)位和評價(jià)因子進(jìn)行選取，利用綜合污染指數(shù)評價(jià)法對人工魚礁構(gòu)建區(qū)進(jìn)行評價(jià)，更好地反映人工魚礁構(gòu)建效益，有效促進(jìn)我國人工魚礁建設(shè)的發(fā)展，提高海洋生態(tài)系統(tǒng)管理水平。構(gòu)建以人工魚礁為主的海洋生態(tài)環(huán)境資源恢復(fù)工程，對于合理開發(fā)與利用海洋資源、修復(fù)受損的海洋生態(tài)環(huán)境和漁業(yè)資源有著重要意義［5］。

2　實(shí)驗(yàn)部分

2.1人工魚礁建設(shè)情況

2002—2012年，連云港市海洋部門在海州灣海域水產(chǎn)資源保護(hù)區(qū)范圍實(shí)施了人工魚礁建設(shè)，具體建設(shè)情況見表1。

表1　海州灣海域人工魚礁建設(shè)情況統(tǒng)計(jì)

2.2海水評價(jià)點(diǎn)位和評價(jià)因子的選取

2.2.1海水評價(jià)點(diǎn)位的確定

根據(jù)魚礁建設(shè)范圍，結(jié)合連云港市環(huán)境監(jiān)測中心站歷年對海州灣海域例行監(jiān)測設(shè)置的點(diǎn)位，確定8個點(diǎn)位作為研究對象，研究范圍在119°13′1″E—119°45′50″E，34°45′32″N—34°57′46″N之間，完全覆蓋魚礁建設(shè)區(qū)域。評價(jià)的8個點(diǎn)位所屬功能區(qū)分別是水產(chǎn)資源保護(hù)區(qū)（JS02、JS07）、海州灣旅游度假區(qū)（JS03）、沿岸鹽業(yè)養(yǎng)殖區(qū)（JS05）和連云港港區(qū)（JS04、JS06、JS08、JS09）。

2.2.2海水評價(jià)因子的選擇

根據(jù)連云港市環(huán)境監(jiān)測中心站多年來對近岸海域水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果測算污染負(fù)荷的排序，確定活性磷酸鹽、無機(jī)氮、化學(xué)需氧量、石油類、鋅、鎘、鉛、汞、銅9項(xiàng)指標(biāo)作為海水水質(zhì)評價(jià)因子，分析方法和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)按《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB3097—1997）規(guī)定執(zhí)行。

2.3評價(jià)方法

海水水質(zhì)評價(jià)采用綜合污染指數(shù)法進(jìn)行評價(jià)。其計(jì)算公式為：

式中：Ci為監(jiān)測值；Si為標(biāo)準(zhǔn)值，為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，取《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB3 097—1997）第二類標(biāo)準(zhǔn)限值；n為評價(jià)指標(biāo)的個數(shù)；Pi為第i項(xiàng)指標(biāo)的污染分指數(shù)；P為綜合污染指數(shù)。

變化趨勢分析采用Spearman秩相關(guān)系數(shù)法［6］。

3　結(jié)果與討論

3.1人工魚礁建設(shè)規(guī)模與分布情況

由表1可見，人工魚礁建設(shè)初期，投礁規(guī)模較小，2002—2005年累計(jì)建礁規(guī)模67 243.4m3，調(diào)控海域面積累計(jì)35 km2；2006—2007年累計(jì)建礁規(guī)模8 1652.2 m3，調(diào)控海域面積累計(jì)40 km2；2008年累計(jì)建礁規(guī)模93 877.2 m3，調(diào)控海域面積累計(jì)45 km2。2008年以后，投礁規(guī)模逐年增大，截至2012年投礁規(guī)模已達(dá)到了178 845.2 m3，調(diào)控海域面積累計(jì)134.25 km2，建礁區(qū)域總體布局呈三角形分布于水產(chǎn)資源保護(hù)區(qū)。在后期的建礁規(guī)劃中，礁區(qū)總體布局最終呈正方形分布。

3.2海州灣海域水質(zhì)污染空間分布特征

2001—2015年海州灣海域人工魚礁建設(shè)區(qū)域各功能區(qū)點(diǎn)位水質(zhì)綜合污染指數(shù)年均值統(tǒng)計(jì)結(jié)果，見表2。

表2　近15年海州灣海域各功能區(qū)點(diǎn)位水質(zhì)綜合污染指數(shù)統(tǒng)計(jì)

由表2可見，海州灣海域各功能區(qū)近15年水質(zhì)綜合污染指數(shù)均值由高到低排序依次為：連云港港區(qū)、海州灣旅游度假區(qū)、沿岸鹽業(yè)養(yǎng)殖區(qū)、水產(chǎn)資源保護(hù)區(qū)。由此可見，海州灣海域水質(zhì)污染空間分布，總體上是距離海岸近的點(diǎn)位水質(zhì)明顯差于相對遠(yuǎn)的點(diǎn)位，一方面說明海水水質(zhì)受陸源污染影響較大，另一方面也與距離礁區(qū)的遠(yuǎn)近密切相關(guān)。

3.3海州灣海域水質(zhì)年際變化趨勢分析

近15年海州灣海域各功能區(qū)水質(zhì)綜合污染指數(shù)年際變化趨勢如圖1所示。

圖1　近15年海州灣海域各功能區(qū)水質(zhì)綜合污染指數(shù)年際變化趨勢

由圖1可見，2001年各功能區(qū)綜合污染指數(shù)年均值均處于較高水平，且距離海岸遠(yuǎn)的點(diǎn)位還大于近的點(diǎn)位；2002—2007年，各功能區(qū)水質(zhì)綜合污染指數(shù)雖有所下降但波動較大，總體上離岸遠(yuǎn)的點(diǎn)位水質(zhì)已優(yōu)于離岸近的點(diǎn)位；2008年以后，海州灣海域各功能區(qū)水質(zhì)綜合污染指數(shù)比2007年以前大幅降低，且基本保持穩(wěn)定，離岸遠(yuǎn)的點(diǎn)位水質(zhì)優(yōu)于離岸近的趨勢明顯顯現(xiàn)。2008—2015年各功能區(qū)點(diǎn)位綜合污染指數(shù)的Spearman秩相關(guān)系數(shù)分析結(jié)果（表3）顯示：所有點(diǎn)位的秩相關(guān)系數(shù)|rs|＜WP= 0.643（n=8），充分說明2008年以后，海州灣海域各功能區(qū)水質(zhì)基本趨于穩(wěn)定。

表3　2008—2015年各功能區(qū)綜合污染指數(shù)的Spearman秩相關(guān)系數(shù)分析結(jié)果

由此可見，人工魚礁實(shí)施前，海州灣海域水質(zhì)總體較差；人工魚礁建設(shè)初期，因投礁時(shí)間短、調(diào)控面積小，對水質(zhì)改善的效果也比較小，但離礁區(qū)近的水產(chǎn)資源保護(hù)區(qū)JS02和JS07點(diǎn)位水質(zhì)改善明顯好于其他點(diǎn)位，說明人工魚礁建設(shè)對附近海域水質(zhì)改善起到了一定的作用；隨著人工魚礁大范圍實(shí)施后，即便在沿海工業(yè)快速發(fā)展、城市建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大、港口吞吐能力大幅提高、海濱旅游日漸趨熱的形勢下，各功能區(qū)水質(zhì)污染不但沒有增加，反而明顯好轉(zhuǎn)且持續(xù)穩(wěn)定在一定水平，特別是離礁區(qū)近的JS02點(diǎn)位，水質(zhì)明顯好于其他點(diǎn)位水質(zhì)，說明人工魚礁建設(shè)對水質(zhì)改善成效較為顯著。

4　海洋生態(tài)環(huán)境資源修復(fù)工程分析

由以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析結(jié)果可知，人工魚礁建設(shè)的環(huán)境效應(yīng)較為顯著，應(yīng)在海洋生態(tài)環(huán)境資源修復(fù)工程中予以重視。投礁后，魚礁礁體可通過形成上升流將底層的營養(yǎng)鹽帶到水體表層，使得位于表層的浮游植物豐度、多樣性更高，從而改變了海域底質(zhì)結(jié)構(gòu)，增殖了底棲生物，提高了海州灣海域的水質(zhì)質(zhì)量。為了避免由于海洋生物資源的數(shù)量大幅減少而造成海洋生態(tài)環(huán)境問題，應(yīng)進(jìn)一步擴(kuò)大人工魚礁的建設(shè)規(guī)模，積極推進(jìn)以人工魚礁為主的海洋生態(tài)環(huán)境資源恢復(fù)建設(shè)［7］，建議將海州灣海域建設(shè)規(guī)劃為3個區(qū)域，即人工魚礁增殖區(qū)、海珍品增殖礁區(qū)和藻類增殖礁區(qū)。

4.1人工魚礁增殖區(qū)建設(shè)

建設(shè)人工魚礁增殖區(qū)為各類自然經(jīng)濟(jì)魚群提供海洋聚集棲息地，促進(jìn)海洋生物多樣性發(fā)展。魚礁增殖誘集了游泳生物，在一定程度上改變了底棲生物的棲息環(huán)境，一方面，為魚類、烏賊等提供產(chǎn)卵附著基的自然增殖空間；另一方面，附著生物可作為魚類或棘皮動物的天然餌料。人工魚礁的投放為海洋生物營造了良好的棲息場所，使?fàn)I養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)更趨合理，生物多樣性指數(shù)更高，集魚效果更加明顯，逐漸形成為一個更適宜魚類、軟體類產(chǎn)卵、索餌的漁場。

4.2海珍品增殖礁區(qū)建設(shè)

海珍品增殖礁區(qū)主要是針對海珍品的專用增殖礁。之前日本采用人工藻作墨魚、龍蝦、海膽等產(chǎn)卵場和稚魚增殖場，如果將它安裝在水泥制的魚礁表面上，它不但是幼魚、蝦類的隱蔽場所，而且可作為幼魚的餌料。通過增殖大型藻類形成人工藻床，繼而投放魚翅、魚肚、刺參、鮑魚等海珍品苗種形成海珍品增殖礁區(qū)，從而加快海洋底棲生物的生長速度，生產(chǎn)收獲高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的海珍品。此外，在保證生態(tài)安全性和小于生態(tài)閾值的前提下，還可以通過選擇人工放流增加海珍品的品種和數(shù)量，改善水質(zhì)和水域的生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)海洋生態(tài)系統(tǒng)的良性趨向。

4.3藻類增殖礁區(qū)建設(shè)

魚礁建成后，海流的作用會使有機(jī)物沉積以及海珍品隱蔽。但由于海珍品食源很廣，單靠自然沉積的餌料是不夠的。只有通過移植和養(yǎng)殖各種藻類，如通過引入鼠尾藻、羊棲菜等大型藻類與礁體結(jié)合成一個良好的生態(tài)環(huán)境，可為多數(shù)海洋魚類提供良好的遮蔽物和營養(yǎng)來源，也有利于海珍品對餌料的廣泛需求，使人工魚礁在漁業(yè)資源修復(fù)海珍品增養(yǎng)殖中起到應(yīng)有的作用，同時(shí)極大地提高了海洋牧場的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

5　結(jié)論

通過對海州灣人工魚礁建設(shè)前后海域生態(tài)環(huán)境的調(diào)查分析對比、建設(shè)項(xiàng)目和分布情況的說明以及海州灣海域水質(zhì)年際變化趨勢的分析，得到以下結(jié)論：

（1）人工魚礁建設(shè)對海州灣海域水質(zhì)改善起到了較為顯著的作用，與吳立珍［8］等研究結(jié)論相符：人工魚礁投放對于海域生態(tài)環(huán)境有所改善，營養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)更趨合理，生物多樣性指數(shù)增高。

（2）為全面提高海州灣海域水質(zhì)，應(yīng)進(jìn)一步擴(kuò)大建礁規(guī)模，促進(jìn)生物多樣性保護(hù)，確保遠(yuǎn)離礁區(qū)的海洋水質(zhì)得到進(jìn)一步的優(yōu)化。

（3）構(gòu)建以人工魚礁為主的海洋生態(tài)環(huán)境資源恢復(fù)建設(shè)。通過建立人工魚礁增殖區(qū)、海珍品增殖礁區(qū)和藻類增殖礁區(qū)3個區(qū)域，為魚類、各種藻類提供生長、繁殖場所，促進(jìn)資源的保護(hù)和增殖。

（4）通過擴(kuò)展人工魚礁建設(shè)來改善連云港海州灣漁業(yè)資源及生態(tài)環(huán)境，逐漸修復(fù)海洋“生物鏈”，從而徹底改變海洋生物環(huán)境，使之成為可持續(xù)發(fā)展的海洋資源寶庫，為海洋漁業(yè)事業(yè)的健康發(fā)展帶來根本性轉(zhuǎn)變，為連云港市進(jìn)一步實(shí)施耕海牧漁戰(zhàn)略奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

［1］陳心，馮全英，鄧中日.人工魚礁建設(shè)現(xiàn)狀及發(fā)展對策研究［J］.海南大學(xué)學(xué)報(bào)自然科學(xué)版，2006，24（1）：83-89.

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［3］章守宇，張煥君，焦俊鵬，等.海州灣人工魚礁海域生態(tài)環(huán)境的變化［J］.水產(chǎn)學(xué)報(bào)，2006，30（4）：475-480.

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［7］丁增明，楊淑嶺，劉剛.海州灣海洋牧場建設(shè)修復(fù)生境技術(shù)的應(yīng)用淺析［J］.水產(chǎn)養(yǎng)殖，2012（5）：29-31.

［8］吳立珍，吳衛(wèi)強(qiáng)，陸偉，等.海州灣生態(tài)環(huán)境修復(fù)的探索實(shí)踐與展望［J］.中國水產(chǎn)，2012（6）：35-37.

The Improving Effect of Artificial Fish Reef Construction to Water Quality in Haizhou Bay

ZHAN Weihong1，XU Zhuhua2，JIANG Ling3

（1.Lianyungang Environmental Information Center，Lianyungang 222001，China；2.Lianyungang Sea Dynamic Use Protection and Management Center，Lianyungang 222001，China；3.Lianyungang Environmental Monitoring Center，Lianyungang 222001，China）

Based on the statistic of artificial fish reef construction in Haizhou Bay，the changes and relationship of those artificial reefs placements and detection spots，as well as the evaluation results of the comprehensive pollution index of water quality，this paper analyzed the changes of water quality of the past 15 years in Haizhou Bay by comparing condition before and after the construction of artificial reefs.The result showed that the nearer to the artificial reef，the better the water quality is.So the construction of artificial reefs has played a great role in improving the water quality in Haizhou Bay，which not only has optimized the marine ecological environment，but also created a good habitat for marine lives.According to this analysis，the author suggested to increase the range of reef-building，to rebuild the marine environment resources by developing the artificial reefs，so as to improve the rational allocation of the entire ecological resources in Haizhou Bay，and adjust the fishery industrial structure and promote the upgrading of the marine industrial.

Artificial fish reef，Haizhou Bay，Water quality，Ecological environment

P76；S931.3

A

1005-9857（2016）09-0104-05

2016-04-20；

2016-08-02

展衛(wèi)紅，高級工程師，研究方向?yàn)楹Ｑ蟓h(huán)境監(jiān)測，電子信箱：lyghbjzwh@163.com