地铁振动对鱼类进食及生长的影响

喻 军，尹晓辉

（1.浙江工业大学建工学院，浙江杭州 310014；2.浙江农林大学农业与食品学院，浙江临安 310029）

地铁振动对鱼类进食及生长的影响

喻 军1，尹晓辉2

（1.浙江工业大学建工学院，浙江杭州 310014；2.浙江农林大学农业与食品学院，浙江临安 310029）

采用现场监测研究列车的振动对鱼类摄食和生长的影响，结果表明，地铁振动与噪声对草鱼的摄食量、排空率、生长影响显著，其临界振动压级为85 dB，影响半径为8.5m；临界噪声等级为80 dB，影响半径为10 m；持续时间、与振源的距离也显著影响草鱼的体重，未发现草鱼死亡。为了避免地铁振动对鱼类的影响，建议地铁可埋深在10 m以上，或采取必要的隔振减振措施。

地铁振动；噪声；声学；鱼类；听觉系统

随着城市地铁的发展，越来越多的地铁穿越河流，如上海的黄浦江，南京长江，广州珠江，杭州钱塘江，长沙湘江等，在建设和运营期间会对周围生态环境产生不同程度的影响，所以在规划和建设时，需开展环境评价，尽量减少或避免其对周围生态环境的影响，实现经济、社会和谐发展。因此，有必要研究地铁振动对生态环境的影响，做出合理的评价。

地铁振动对生态环境的影响已引起许多学者的重视，其中对人体健康影响的研究发现：环境振动一般不会对人造成直接的身体伤害，但它会干扰人们的日常生活，使人感到极度不适和心烦，甚至还会影响到人们的睡眠、休息和学习。当振动强度达到65 dB时，对睡眠有轻微影响；达到69 dB时，所有轻睡的人将被惊醒；达到74 dB时，除酣睡的人外，其他人将被惊醒；达到79 dB时，所有的人都被惊醒，也引起人们异常烦躁的情绪［1-2］。振动频率、振幅、振动时间都是影响人体健康的重要参数［3-4］。鱼类对振动和噪声比较敏感，其影响机理和程度与人类都不同［5-7］，所以有必要研究振动与噪声对鱼类的摄食和生长的影响规律。

石油钻井振动对鱼类的影响已有报道。孙耀等［8］应用现场模拟实验方法测定了石油钻井噪声与振动对鲤鱼的影响，表现为：鲤鱼能量摄入量降低导致各能量收支水平不同程度的下降，体内代谢量和排泄量的增大，最后使鲤鱼生长率大幅度降低。张饮江等［9］分析低温、振动对金鱼呼吸频率和血清中皮质醇浓度的影响，当水温低于4℃时，这些指标呈梯度下降，降低了运输死亡率；振动频率为50 Hz时，呼吸频率下降30%～49%，血清中皮质醇浓度上升了35%～139%，从而影响金鱼运输存活率。这些都说明振动与噪声对鱼类生长存在不同程度的影响，地铁振动也不例外。

鱼类的视觉相对退化，但听觉却相当发达，对水体的轻微震动、声响敏感，尤其是对一些突如其来、生疏的高强度声响极其敏感，听到后会迅速转移、远离声源；若是高密度精养池塘，抛撒颗粒饲料的声音也会使鱼儿争相聚集，说明鱼类对声音非常敏感，所以地铁交通带来的振动与噪声对鱼类影响是显著的。但地铁振动对鱼类生长影响等方面的研究迄今尚未见报道。因此，开展这方面的研究有助于揭示噪声与振动对鱼类的污染机理，为保护城市生态环境，为地铁规划和建设进行环境生态评价提供基础数据和理论依据。本研究采用现场监测法，即在相同的实验条件下，有无地铁振动的影响，研究鱼类的摄食和生长率的变化规律和影响范围，从而有效地评价地铁振动对生态环境的影响。现将有关结果报道如下。

1 材料与方法

1.1 材料

选取某城市郊区地铁周围地势平整、空旷、表面地质均匀，无其他噪音与振动污染源场地进行试验。

在某地铁运营期间，在其浅埋地面不同范围内（垂直地铁行驶方向），埋深10 m，垂直地铁投影线5，10，20，30，40和80 m各设置一玻璃水池，在200 m处（假设此处不受地铁振动的影响，此处的振动压级为40 dB，噪声声压为45 dB，在正常范围内，对鱼类不造成影响）布置同样的一个对照观测池（图1）。玻璃水池尺寸为1 m×1 m，配有充气和进排水设施，置于地面下50 cm，并各建一个2 m×3 m的试验棚，充气保证水中氧气7 mg·L-1，加热保证水温18℃，每天9时和17时各投一次食物，保证食物充足，每天换1次水，所用水曝气1 d，每次换3／4。

图1 现场试验池的布置示意图

草鱼来源于某僻静的池塘，未受过振动与噪声的影响，为适应新环境，进行驯养。在试验前，对草鱼用浓度为4 mg·L-1的鱼虾安溶液药浴处理4 d（最低可见效浓度为1 mg·L-1），然后置于试验棚内预备驯养，待扑食正常后，放入试验棚内驯养，每个玻璃水池放入小鱼200条，小鱼重为（18± 0.1）g。再次正常后，先预备驯养6 d，正式驯养10 d，用浓度为1 mg·L-1的鱼虾安溶液定期处理。

1.2 测定项目与方法

采用胃中食物测定法测定草鱼胃中食物量，以及草鱼的体重变化。同时，对地面的振动与噪声进行监测，每小时监测1次，并进行等效换算。

胃中食物每5 d测1次，共3次，每次24 h连续取样，6 h取1次，称其体重、消化道中食物和体长，天平的精度为0.000 1 g。胃中食物过半时测定排空率，每隔1 h，取20条，共取10次。

重量计算公式：

式中：C为总重量，g；G为重量，g；S为胃中食物，g；R为排空率，%。

生长率公式：

式中：Ed为生长率；ΔG为增加重量，g；C为总重量，g。

在对应鱼池的位置进行振动与噪声的连续监测，方向垂直于地铁运营方向，该噪声可视为连续稳定性噪声，其等效声级与等效振动级计算公式：

式中：L为被测点声压级，dB；L0为已知声压级，dB；r为被测点距离声源的距离，m；r0为已知点离声源点距离，m；a为衰减系数。

2 结果与分析

2.1 噪声与振动

把监测数据代入公式（3），得到振动噪声或振动强度衰减公式：

式中：NLeq为噪声声强，dB；VLeq为振动强度，dB；D为与声源距离（D≥5 m），m。

计算结果见表1。

表1 振动噪声与振动强度随距离的变化

2.2 对草鱼生长的影响

表2表明，草鱼随噪声和振动强度变化的趋势，由式（3）计算得到，等效噪声和振动强度为94.0 dB和101.8 dB，草鱼的生长平均速率显著下降，即产生显著影响。

表3表明，当噪声与振动持续8 d和16 d时，草鱼生长量的变化趋势基本相同。方差分析表明，2组持续时间不同的草鱼生长量有显著，从持续时间来看，16 d的生长量小于8 d的生长量，所以16 d的影响大于8 d。

表2 噪声与振动强度对草鱼生长量的影响

表3 噪声和振动强度的持续时间对草鱼生长量的影响

从表4可以看出，对不同时间鱼的排空率的影响，前3 h摄食率大，然后减小，最后趋于稳定。

表5表明，t检验分结果，5 m和10 m的距离有显著影响，其他没有影响。

表4 草鱼排空率参数

表5 草鱼胃中食物量和摄食量与噪声、振动的关系

3 小结与讨论

试验结果表明，噪声和振动强度较小时，对草鱼的摄食量无显著影响，经t检验，当噪声增大到一定程度时，在一段时间后，影响会显著。当试验进行到16 d时，对10 m远的草鱼有显著影响，同时随噪声强度增加而增加。

振动与噪声对草鱼的进食量、生长率均有显著的影响，其中对进食量比较敏感，等效噪声为80 dB，污染距离为40 m，显著影响距离为10 m；振动强度为85 dB，生长率的影响程度远大于摄食量；当振动和噪声强度为NL＝94 dB，VL＝101 dB时，最大进食量下降了60%。经测定草鱼的日增长量、转化效率与噪声与振动关系，体重变化与对应的时间呈线性关系；从日平均摄食量可以看出，草鱼的最大平均摄食量跟对照相比，下降60%，平均生长量下降19.5%；当等效噪声与振动强度级达到80和85 dB时，对草鱼的摄食量影响显著，所以生长率影响噪声与振动强度分别为80和85 dB。由于地铁振动较钻井振动时间长，无暂停振动对鱼类的恢复效应，其影响程度还需进一步研究。

污染距离和相应的等效噪声级或振动级的之间关系是NLeq＝94-20 lg（0.2D）-0.002D或VLeq＝101.8-20lg（0.2D）-0.019D；与钻井振动与噪声对鱼类的影响相似，只是影响鱼类生长的地铁振动频率比钻井略低，其长期影响（如改变基因的表达）还需进一步研究。

［1］ 张晓春，张辰辰，张磊，等.地铁列车振动对临近建筑内人体舒适度的影响研究［J］.中国矿业大学学报，2009，38（6）：835-839.

［2］ 宋志刚.基于烦恼率模型的T程结构振动舒适度设计新理论［D］.杭州：浙江大学，2003.

［3］ 王季卿.噪声对人体各器官和系统的影响及防护［J］.噪声与振动控制，1991（增刊1）：121-123.

［4］ 叶青，任晓燕，刘贵，等.钻井井场噪声对钻工健康影响的调查［J］.职业与健康，1997，13（4）：1-4.

［5］ 董桂芳，解绶启，朱晓鸣，等.水华蓝藻对鱼类的营养毒理学效应［J］.生态学报，2012，32（19）：6233-6241.

［6］ 王雪辉，邱永松，杜飞雁，等.北部湾秋季底层鱼类多样性和优势种数量的变动趋势［J］.生态学报，2012，32（2）：333-342.

［7］ 童春富.长江河口潮间带盐沼植被分布区及邻近光滩鱼类组成特征［J］.生态学报，2012，32（20）：6501-6510.

［8］ 孙耀，陈民山，陈聚法，等.E石油钻井噪声与振动对鲤鱼（Cyprinus carpio）能量收支的影响［J］.生态学报，2008，28（8）：3527-3534.

［9］ 张饮江，黎臻，谢文博，等.对低温、振动胁迫应激反应的试验研究［J］.水产科技情报，2012，40（3）：116-122.

（责任编辑：张才德）

S 931.3 < class="emphasis_bold">文献标志码：A

A

0528⁃9017（2014）01⁃0114⁃03

文献著录格式：喻军，尹晓辉.地铁振动对鱼类进食及生长的影响［J］.浙江农业科学，2014（1）：114-117.

2013⁃10⁃25

国家自然科学基金（21007060；51078377）；浙江省科技厅项目（2012C21074）；浙江省博士后基金（Bsh1202012）

喻 军（1978-），男，湖南邵阳人，工程师，主要从事地铁振动环境效应研究工作。E⁃mail：yujunsunny＠163.com。

注：感谢国家自然科学基金和浙江省科技厅项目资助。