天津南港工业区吹填土掩埋对两种贝类存活的影响

马　丹，时文博，于　洁，董学鹏，王娟娟，缴建华

（农业部渔业环境及水产品质量监督检验测试中心（天津），天津　300221）

天津南港工业区吹填土掩埋对两种贝类存活的影响

马丹，时文博，于洁，董学鹏，王娟娟，缴建华

（农业部渔业环境及水产品质量监督检验测试中心（天津），天津300221）

为评价吹填土掩埋对底栖经济贝类产生的生态压力，采用天津南港工业区吹填土模拟掩埋毛蚶、四角蛤蜊，观测两种贝类对不同埋深的反应及存活情况。结果表明：毛蚶和四角蛤蜊被掩埋后均表现出垂直迁移行为，毛蚶较四角蛤蜊的垂直迁移能力弱。在8 d的观察试验中吹填土掩埋深度与各规格贝类死亡率之间均有极其显著正相关关系（P＜0.01）。壳长为1～2 cm毛蚶LC50深度为4.8 cm，95%置信区间2.9～6.7 cm；壳长为3 cm毛蚶LC50深度为5.0 cm，95%置信区间3.5～6.5 cm；壳长为4 cm毛蚶LC50深度为5.7 cm，95%置信区间4.9～6.5 cm；壳长为5 cm毛蚶LC50深度为6.4 cm，95%置信区间5.6～7.3 cm；壳长为2 cm四角蛤蜊LC50深度为6.4 cm，95%置信区间5.1～7.6 cm，壳长为4 cm四角蛤蜊LC50深度为6.9 cm，95%置信区间6.0～7.8 cm。吹填土掩埋深度直接影响底栖生物种群存亡，其垂直迁移能力也可影响存活及重建几率。

南港工业区；吹填土；掩埋；毛蚶；四角蛤蜊

天津市通过大规模的围填海工程，初步建成南港工业区、东疆港区、南疆港区、临港产业区、中心渔港、滨海旅游区等多个产业功能区，海岸线由2005年的158.47 km拓展到2010年的262.91 km，增长率达65.8%［1］，天津海域使用率为26.83%居全国之首，海岸线使用率为72.38%高居次席，人工化程度达100.00%［2］。其中南港工业区作为北方国际航运中心的重要组成部分，其定位为世界级重、化产业和港口综合体。根据《天津南港工业区总体规划》中，天津南港工业区总规划范围约200 km2。其中，围填海造陆124 km2。虽然功能区会对天津社会经济发展做出重大贡献，但同时也会对海洋生态环境产生不良影响。

目前国内外的科学家们也都纷纷投入到吹填物倾倒对海洋生物影响的研究之中［3-10］。STEFAN等［11-13］通过针对大量吹填土倾倒观察出对海洋生态环境所造成的急剧严重的影响，首先会改变倾倒区及其附近海域底栖动物的栖息环境，使生物窒息死亡而导致群落遭到破坏，结论得出海洋生物中受影响较大的是底栖动物。TODD等［14］在Illinois River中针对不同采样地点进行了1 065份生物资源调查，采集地点包括未倾倒过吹填土的区域，一年前倾倒过吹填土的区域，和当年倾倒过吹填土的区域。通过对比试验调查出从未倾倒过吹填土的区域采得种群密度最高，在当年倾倒过吹填土的区域采集到的样品中，除了摇蚊科外的各类大型无脊椎动物的种群密度均最低，在倾倒吹填土一年后的调查中显示大型无脊椎动物类群并没有得到明显恢复；STEFAN［15］通过潮间带吹填土填埋对大型底栖生物恢复结构和功能两种方法结果同时表明，试验区域种群恢复的程度无论在丰度、密度还是多样性上，都大大低于对照区域。在掩埋土中垂直迁移能力直接决定种群存活率，进而与其他生物及海水环境恢复联系，重建群落。胡聪等［16］指出天津滨海新区由于围填海工程，底栖贝类捕捞资源量由2005年8 249 t减少到2010年2 426 t，变化率为68.2%。刘广远等［17］通过在实验室条件下测定吹填物对栉孔扇贝96 h半致死浓度，结果得出二龄栉孔扇贝急性毒性试验吹填物的半致死浓度为100 000 mg/L，在96 h内的试验期间内，受试组的栉孔扇贝死亡率达63%。晁敏等［18］通过掩埋试验得出长江口掩埋土对尖紫蛤50%致亡的掩埋深度为6.9 cm，对文蛤的最低有影响浓度为10 cm。天津南港工业区采用贴岸多突堤式填海造陆方案［19］，有研究［20］指出工程的实施不仅对本海域，也对其他港区产生了不同程度的影响。为评价围填海工程对底栖生物群落的潜在影响，本文采用南港工业区吹填土模拟掩埋毛蚶Scapharca subcrenata、四角蛤蜊Mactra veneriformis，研究两种受试生物对不同掩埋深度的反应及其存活率，从而掌握吹填土对其生物群落产生的冲击力，以便积累数据为围填海工程的环境风险最小化提出方案和建议。

1　材料与方法

1.1材料

1.1.1受试生物

受试生物均采自天津中心渔港，先用试验海水对全部受试生物进行盐度驯化暂养3 d，期间供给充足饵料和氧气，而后分别挑取壳长约1～2 cm、3 cm、4 cm、5 cm四种规格毛蚶及2 cm、4 cm两种规格四角蛤蜊样品作为受试生物。

1.1.2喂养饵料

以纯种培养叉鞭金藻、小球藻、塔胞藻及等鞭金藻、扁藻和牟氏角毛藻混合为生物饵料。

1.1.3吹填土

吹填土取自天津南港工业区，为海相沉积的软土：淤泥、淤泥质粘土、粉质粘土混贝壳［21］。其中淤泥呈现褐灰色～灰色，饱和，流塑状，含有机质和碎贝壳。淤泥质粘土为褐灰色～灰色，饱和，可塑～流塑，含有机质和碎贝壳，局部夹粉土透镜体。

吹填土中Cu、Zn、Pb、Cd四种重金属含量分别为14.80、74.52、16.78、0.11 mg/kg。Cu、Zn、Pb、Cd均符合《海洋沉积物质量》GB18668-2002一类标准。

1.1.4海水

海水取自天津南港工业区，试验期间海水水温平均为（20±0.5）℃，海水pH值平均为8.0±0.3，盐度平均为23.6±0.5。

1.1.5试验容器

掩埋试验开始前暂养容器为66 cm×44 cm×23 cm塑料箱。壳长为1～2 cm毛蚶试验组置于2 L玻璃烧杯内，其它试验组均置于25 cm×25 cm×25 cm的玻璃缸内进行吹填土掩埋试验，容器均经高锰酸钾消毒后用海水浸泡3 d。

1.2方法

1.2.1分组规则

试验开始时先将挑选好的个体置于编号容器底部，吹填土事先加入一定量海水进行均匀混合。取未完全沉降的吹填土悬液至各容器，使其沉积后的厚度达到所设定的掩埋深度，试验设定掩埋深度为：0 cm、2 cm、4 cm、6 cm、8 cm、10 cm和12 cm。试验组编号以A、B、C、D、E、F分别代表毛蚶四种规格及四角蛤蜊两种规格，后加掩埋深度，例B10即为3 cm规格毛蚶掩埋土为10 cm高度的试验组，每个规格组设2个平行，其中在对照组容器底层亦设置一薄层吹填土（约0.5 cm），加新鲜海水至20 cm高度线，开始试验观测。受试A组每个掩埋深度包含40个受试样品，其余5组每组均为24个样品。

1.2.2活性观察

在试验过程中仅仅通过观察，很难准确判定所有受试生物存活状况，需要通过物理方法确认其是否死亡。迁至于吹填土表面的毛蚶若呈张开状态，则用玻璃棒敲击毛蚶壳，看其是否有闭合反应来确定其是否存活，能自由闭合的为活毛蚶；若毛蚶为闭合状态，则稍对其双壳用力，若仍不能打开，则毛蚶存活，反之则确定死亡。未迁至于吹填土表面的毛蚶样品，每天在模拟潮汐时，确定其所处位置，将其逐一摸出，按上述方法确定其是否存活。

四角蛤蜊的进出水管伸展后长度可近似于壳长，并伴有喷吐现象。掩埋深度较浅或垂直迁移到浅层的四角蛤蜊会将其进出水管伸展出沉积物表面，并伴随吐泥现象，可计数其存活。若未能从表面观察到受试个体的，按照物理方法确定其是否存活。

1.2.3计数规则

试验持续观测8 d，期间定时定量投放饵料，并在投放饵料前用虹吸法更换新鲜海水，模拟潮汐变化，每天记录受试生物死亡个数，若出现疑似死亡现象，先将其隔离出试验容器内单独暂养于纯海水烧杯中，若恢复活性则将其继续投入试验组，若死亡则计数并将其取出。

2　结果

2.1受试生物的存活率

在试验期内各样品规格中对照组受试样品均存活。两种贝类在被不同深度的吹填土掩埋后，都会随着环境的变化进行垂直迁移，一些会迁移到掩埋土表面，一些会移动到中间位置。

2.1.1毛蚶

从表1中可以看出，样品规格越大，存活率相对越高，尤其体现在掩埋深度逐渐增加的试验组中。而通常围填海工程对深度有一定的要求，这样就会对生物幼体产生更强的破坏力，会阻碍整个群落的生长。

随着掩埋深度的增加，垂直移动到表面的个体数量逐渐减少，在掩埋深度为2 cm到6 cm的试验组中，都会有个体迁移到吹填土表面，未迁至表面的活体会土层表面凹陷出气孔，以便交换呼吸，同样气孔出现的数量也由沉积物掩埋深度的增加而减少。

在垂直迁移方面，并没有在活性最高的d1展现出峰值，而是在d2达到迁移至吹填土表面的个体数量最高值，原因可能为生物对于环境的突然变化所产生的应激性，d2已经逐渐适应环境从而产生活动。随着试验天数的增加，活性逐渐减小，并伴随出现死亡现象。

表1　不同时间各试验组毛蚶的存活个数及存活率Tab.1　Survived individuals and rates in each day of SS

2.1.2四角蛤蜊

四角蛤蜊的垂直迁移能力毛蚶强，在最深的掩埋试验组中也均有个体会显露于沉积物表面。在两种规格中，个体大的样品亦迁移能力及存活率较高，在不同掩埋深度试验组中存活个体数比毛蚶多（表2）。原因可能是其自身携带进出水管的生理特性可大大增强生命力。

表2　不同时间各试验组四角蛤蜊的存活个数及存活率Tab.2　Survived individuals and rates in each day of MV

2.2掩埋深度与死亡率的关系

从表1、表2数据中可以看出，随着吹填土掩埋深度增加，受试生物的存活率降低。把存活率转换为死亡率，利用SPSS 19.0统计软件对各组掩埋深度和样品死亡率进行线性回归分析，结果表明掩埋深度与死亡率之间存在着显著正相关关系。

2.2.1毛蚶

利用SPSS软件求出各规格规格毛蚶d8的半致死深度LC50及95%置信区间，结果列于表3，同时给出毛蚶25%、75%、100%死亡时的吹填土预测掩埋深度和95%置信区间。

表3　预测各规格毛蚶吹填土掩埋致死深度及95%置信区间Tab.3　Predicted burial depth and its 95%CI with the mortalities of 50%，25%，75%and 100%（δ/cm）

如图1所示，数据经spss分析得出吹填土掩埋深度与不同规格毛蚶死亡率回归曲线和95%置信区间的直观图，实验组A有2个实验数据落在置信区间外，组B有1个实验数据落在置信区间外，四个实验组其余所有数据均在置信区间内。实验个体越小，结果数据点分布相对越分散，甚至导致溢出置信区间；随着实验个体的增大，结果数据分布更加紧密，置信区间亦愈趋于紧凑。

2.2.2四角蛤蜊

利用SPSS软件求出各规格规格四角蛤蜊d8的半致死深度LC50及95%置信区间，结果列于表4，同时给出毛蚶25%、75%、100%死亡时的吹填土预测掩埋深度和95%置信区间。

图1　吹填土掩埋深度与不同规格毛蚶死亡率的回归曲线及95%置信曲线Fig.1　Regression curve of burial depth and mortality of SS（95%confidence curve is given in the figure）

表4　预测各规格四角蛤蜊吹填土掩埋致死深度及95%置信区间Tab.4　Predicted burial depth and its 95%CI with the mortalities of 50%，25%，75%and 100%（δ/cm）

如图2所示，数据经Spss分析得出吹填土掩埋深度与不同规格四角蛤蜊死亡率回归曲线和95%置信区间的直观图，两个实验组的实验数据基本都落在置信区间内，实验组F的数据结果点分布比组E更加紧密，置信区间更加紧凑。

3　讨论

（1）从观察试验可以看出，各规格样品在试验期内均出现死亡现象，随着掩埋深度的增加，存活率逐渐降低。受试生物在沉积物中留下活动的痕迹，会垂直向上迁移，部分未迁移至表面的活体，会在其垂直位置的吹填土表面陷出气孔或伸出气管，以便于呼吸更新。

图2　吹填土掩埋深度与不同规格四角蛤蜊死亡率的回归曲线及95%置信曲线Fig.2　Regression curve of burial depth and mortality of MV（95% confidence curve is given in the figure）

（2）个体大小不同，迁移能力亦有差别。毛蚶组中D组最高能够垂直移动到距离底部7 cm左右，而A组能够移动的垂直距离最大为5 cm左右，而在四角蛤蜊组中E组在8～12 cm掩埋深度下均能观测到贝体现于吹填土表面，而壳长较大的F组除了d1在其他试验期内基本没有个体浮于泥面。包含不同规格的两个贝种的试验现象，说明并非个体越大，向掩埋土表面迁移的能力就越强，这跟该种贝类的生活习性及活力有关。随着试验天数的增加，生物体的整体迁移能力逐渐降低，活性逐渐减弱，并伴随个体死亡现象。

（3）从得出的d8的半致死深度LC50可以看出，整体来看四角蛤蜊的可承受吹填土掩埋的能力比毛蚶强。在同等大小规格下，四角蛤蜊可承受的掩埋深度比毛蚶多1～2 cm，说明在相同环境条件下，四角蛤蜊比毛蚶拥有更强的活力。在同种贝类下，个体越大，半致死深度的数值也越大，说明在相同条件下，生物个体越大，对环境改变的适应力越强，导致死亡或群落受损的可能性就相对越低。

（4）SCHRATZBERGER等［22］曾做过掩埋试验得出在沉积物总量相同的情况下，试验开始时一次性投入全部沉积物会比定期少量逐渐增加沉积物的方式造成更剧烈的结构组成变化。通过本次试验可以得出吹填土深度对渤海湾毛蚶、四角蛤蜊两种优势贝类短时间内存活的显著影响，在以后的吹填工程中应考虑合理安排适度进行填埋作业。由于地区不同，底栖生物优势种群亦不相同，长江口［18］为尖紫蛤和文蛤，但掩埋深度对生物体的影响结果与本文相近。

人为作业对生态环境的破坏行为是短暂的，但生态恢复所需要的时间是漫长而悠久的。所以在未来要建设吹填工程中，应该充分考虑当地海域中大型无脊椎动物类群资源密度状况。因为海域中大型无脊椎动物是许多鸟类和幼鱼的重要食物组成，是海洋生态食物链中的重要组成部分，突然填土会减少种群多样性。除了避免在高密度生物地区作业外，对工程区选取优势种进行增殖放流的生态修复手段，亦可以有效的改善真个系统的生产力及生物完整性。

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Burial Effects of Tianjin Nangang Industrial Zone Dredging Materialon Macrobenthos

MA Dan，SHI Wen-bo，YU Jie，et al
（Quality of Fishery Environment and Aquatic Products Supervision and Testing Center，Ministry of Agriculture，Tianjin300221，China）

As an important constituent part of northern international shipping center，Nangang industrial zone of Tianjin is conceptualized as a world-class complex functional areas of heavy industries，chemical industries and shipping port.Though it will make significant contribution to local social economic development，meanwhile，reclamation engineering is definitely damaging the marine ecological environment as well.In order to evaluate the burying effect of Nangang industrial zone dredge material on macrobenthos，we selected Scapharca subcrenata（SS）and Mactra veneriformis（MV）to test.4 and 2 kinds of Shell length SS and MV were tested in this experiment respectively to observe survival rates under different burial depths（0 cm，2 cm，4 cm，6 cm，8 cm，10 cm，12 cm）.Results showed that these two kinds of shellfish，especially M.veneriformis could survive by verticallymigrating out of the dredging material surface.In 8 d experimental observation data analy-sis proved that there was significant correlation between burial depth and mortality（P＜0.01）.The LC50of 1-2 cm SS is 4.8 cm，95%CI is 2.9-6.7 cm，LC50of 3 cm SS is 5.0 cm，95%CI is 3.5-6.5 cm，LC50of 4 cm SS is 5.7 cm，95%CI is 4.9-6.5 cm，LC50of 5 cm SS is 6.4 cm，95%CI is 5.6-7.3 cm；LC50of 2 cm MV is 6.4 cm，95%CI is 5.1-7.6 cm，LC50of 4 cm MV is 6.9 cm，95%CI is 6.0-7.8 cm.This study proved that the burial depth was an important factor for the survival of the tested species and their migration capability.Once marine ecosystem be destroyed，it needs a long time to reconstruction and recovery.The appropriate approach to deal with this problem，besides working avoids high density of biological population area；releases dominant species could also contribute to ecological restoration，further more productivity and biological integrity of entire system.

Nangang industrial zone；dredge material；burial depth；Scapharca subcrenata；Mactra veneriformis

Q958.8；S931.1

A

1008-830X（2015）03-0263-07

2015-01-10

天津市海洋局科技兴海项目（KJXH2012-26）

马丹（1984-），女，天津市人，工程师，研究方向：渔业资源环境.E-mail：24942164@qq.com

缴建华，研究员.E-mail：jiaojianhua.5@163.com