随着沿海经济和海上运输的快速发展，港口、航道和海洋工程的建设及维护随之增长，产生的大量疏浚物需进行海上倾倒，且倾倒的疏浚物数量也在快速增加^[1]。受工业废水和城市污水影响，疏浚物往往不同程度地被营养盐^[2]、重金属^[3]及持久性有机物^[4]污染，其中，重金属污染尤其受到关注。受重金属污染的疏浚物进入水体、沉积物中可能会引起海洋环境一系列变化，改变海洋生物的生存环境，对其造成一定的影响^{[5, 6]}。国内外关于倾倒区疏浚物对海域环境、生态的影响评价从水环境、沉积环境、海洋生物等方面进行了相关研究，如姜重臣等^[7]、张亮等^[8]分别调查了大亚湾、岚山港倾倒区，张乃星等^[9]、STRONKHORSTA等^[10]、钱培元等^[11]、刘旭等^[12]分别对中国胶州湾、荷兰北海、香港、烟台倾倒区重金属和海洋生物进行调查，相关研究表明疏浚物的海上倾倒会对倾倒区周边生态环境产生不同程度的影响。关于疏浚物对周边生态环境影响尚未有统一评价方法和标准，对于疏浚物中污染物的迁移转化、生物敏感目标监测等问题还需进一步研究。

连云港海域属南黄海海域，近岸有中国8大渔场之一的海洲湾渔场，拥有丰富的海洋鱼类资源。随着连云港工业迅速发展和港口25万吨主航道的开通，使得海上倾倒活动增加，倾倒区疏浚物中污染物含量有所变化。为综合评估疏浚物对连云港局部海域的生态环境影响，本文以表底层海水、沉积物、浮游生物和底栖动物为研究对象，通过对海洋倾倒区与附近海域水质、沉积物、浮游植物等方面的调查，分析调查海域内不同功能区主要污染物差异性，为评估疏浚物海上倾倒对海洋生态环境影响提供理论依据。

连云港海洋倾倒区位于119°47′45″~119°49′56″E，34°34′06″~34°35′31″N之间，面积约6.5 km²，水深7.7～12.2 m，平均水深为9.8 m。自2013年4月至12月该倾倒区共接纳海洋疏浚物约130 万m³，主要包括港口抛泥物、航道清淤物等。倾倒活动阶段性结束后于2014年3月中旬开展该海域生态环境调查。依据功能区划、分布面积和区域位置的不同，在海洋倾倒区布设2个采样点(1~2)，倾倒外围区(简称外围区)海域布设8个采样点(3~10)，倾倒区西边海域的养殖区(简称养殖区，以对虾、扇贝、梭子蟹等养殖产业为主)布设7个(11~17)采样点，详见图1。

图1(Fig.1)

图1 采样站位和倾倒区位置 Fig.1 Location of sampling sites and dumping zone

水质监测项目包括水温、水深、盐度、pH、溶解氧(DO)、化学需氧量(COD)、铜、铅、镉、锌、总汞、砷、叶绿素a、石油类和悬浮物。所有站位进行水质监测。

沉积物监测项目包括铜、铅、镉、锌、总汞、砷、有机碳和氧化还原电位。

海洋生物监测项目包括浮游植物、浮游动物和底栖生物。沉积物和生物调查站位为1-4、6、8、9、13、14、16、17号11个。

所有样品的采集与分析方法依照《海洋监测规范》(GB17378.5—2007)^[13]进行。现场分析的样品在12 h或24 h内分析完毕，其他样品如石油类、重金属等，加入固定剂后带回实验室分析。

利用surfer 8.0软件包绘制等值线图。3个区域水质、沉积物、生物等各项指标计算取其算术平均值。浮游植物种类多样性采用Shannon-Wiener指数计算^[14]，其公式为

表1为倾倒区、倾倒外围区、养殖区水质监测数据统计。调查表层海水的因子中DO在养殖区含量最高，其次为倾倒外围区，倾倒区最低。调查表层海水中污染物Cu、Pb、Cd、Zn、Hg、As、石油类以及COD均呈现倾倒区>倾倒区外围>养殖区的特征。调查底层海水的调查因子中DO值的变化趋势与表层中DO变化一致，即养殖区略高，倾倒区最低。调查的底层海水中Cu、Pb、Cd、Zn、Hg、As、COD以及悬浮物呈倾倒区>倾倒外围区>养殖区的特征，与表层污染物含量变化一致。在表层、底层中污染物含量高值多出现在倾倒区，说明疏浚物的倾倒使得倾倒区污染物含量升高；且污染物含量变化为由倾倒区向外逐渐降低的特征，这水平梯度差表明倾倒区污染物有向外扩散的现象，并且已对周边海域造成影响。

表1(Tab. 1)

表1 倾倒区、倾倒外围区及养殖区水质比较Tab. 1 Water quality comparison in dumping zone,external dumping zone and mariculture zone 分析指标analyzed indicators 倾倒区dumping zone 外围区external dumping zone 养殖区mariculture zone 表层surface layer 均值Mean SD 底层bottom layer 均值Mean SD 表层surface layer 均值Mean SD 底层bottom layer 均值Mean SD 表层surface layer 均值Mean SD 底层bottom layer 均值Mean SD DO/ (mg/L) 9.59 4.23 9.15 2.27 10.53 3.68 10.06 1.97 10.66 2.19 10.66 3.15 COD/ (mg/L) 1.63 0.20 1.94 0.53 0.95 0.49 1.25 0.86 0.82 0.78 1.24 1.07 Cu /(μg/L) 10.9 2.89 18.8 4.2 3.68 0.83 4.81 1.31 2.74 0.97 3.07 1.05 Pb /(μg/L) 5.81 1.13 7.85 3.73 3.11 0.45 3.93 0.95 1.31 0.45 2.64 0.65 Cd /(μg/L) 0.123 0.037 0.177 0.054 0.077 0.041 0.122 0.038 0.082 0.019 0.102 0.032 Zn /(μg/L) 31.1 14.0 57.2 27.8 19.3 10.9 25.7 21.5 16.7 9.7 21.0 11.8 Hg /(μg/L) 0.059 0.032 0.047 0.038 0.037 0.029 0.023 0.011 0.019 0.002 0.011 0.007 As/(μg/L) 1.082 0.689 1.440 1.365 0.866 0.439 0.866 0.612 0.631 0.064 0.657 0.165 石油类/(mg/L)oils 0.089 0.045 - - 0.046 0.021 - - 0.036 0.011 - - 悬浮物/(mg/L)SS 135 42 160 64 184 30 128 52 81.3 29 124 56 注：“-”表示未调查。 Note： “-” Not surveyed.

表1 倾倒区、倾倒外围区及养殖区水质比较 Tab. 1 Water quality comparison in dumping zone,external dumping zone and mariculture zone

由表1还可看出，非倾倒区表层和底层铜、铅、锌的差异较小，而在倾倒区表层和底层的含量差值较大，说明疏浚泥中可能铜、铅和锌含量相对较高且有一定的溶出现象。综合3个区域表、底层比较发现，底层水体中重金属含量多高于表层，而DO、COD在两层中含量差别不大，这一现象与姜重臣等^[7]、韩照祥等^[15]报道基本一致。

图2为调查海域表层海水Pb含量的水平分布，呈倾倒区向外浓度逐渐降低的分布趋势。高值区为调查海域倾倒区，说明疏浚物对该区水质产生了一定的负面影响，同时含铅污染物扩散到附近海域并产生一定影响。倾倒区表层水体中测得Pb含量范围为4.78~6.85 μg/L，最高值超出二类海水水质标准。外围及养殖区Pb含量范围分别为2.05~4.27、0.79~2.72 μg/L，两区所调查值全部达到二类海水水质标准^[16]。

图2(Fig.2)

图2 倾倒区表层海水中Pb含量水平分布 Fig.2 Horizontal distribution of Pb in surface waters in dumping zone

本次调查海水中Cu、Pb、Cd、Zn含量均高于2010年葛修军等^[17]调查的数值，表明在这几年间表层海水中Cu、Pb、Cd、Zn含量有所增加。与其他多数海域重金属含量相差不大，见表2。

表2(Tab. 2)

表2 表层海水污染物浓度和中国其他海域及标准对比Tab. 2 The contamination of surface sea water,contrasted with other sea areas and the standard μg/L Cu Pb Cd Zn Hg As 石油类oils 参考文献references 本次调查海域this survey 2.36~16.9 0.79~6.85 0.034~0.197 10.9~42.4 0.011~0.072 0.32~1.42 24~98 本文this study 连云港2010年Lianyungang Year 2010 1.9 0.21 0.01 0.4 - - 42 [17, 18] 青岛倾倒区Qingdao dumping zone 7.17 2.90 1.11 21.52 0.041 - 28 [19] 烟台倾倒区Yantai dumping zone 8.87 6.20 0.285 26.25 0.066 - 17 [20] 洋山港海域Yangshangang sea area 45.7 29.1 1.0 104.1 0.50 3.1 14.9 [21] 黄茅岛倾倒区Huangmao dumping zone 5.16 2.05 0.20 13.4 0.009 1.21 - [22] 标准第二类Standard( Class Two) 10 5 5 50 0.2 30 50 [16] 注：“-”表示未调查。Note： “-” Not surveyed.

表2 表层海水污染物浓度和中国其他海域及标准对比 Tab. 2 The contamination of surface sea water,contrasted with other sea areas and the standard

将倾倒区、倾倒外围区、养殖区3个区域表层沉积物重金属、有机碳、氧化还原电位等指标监测数据列于图3中并比较。由图3可知，倾倒区范围内表层沉积物中重金属(Cu、Pb、Cd、Zn、Hg、As)含量明显高于倾倒外围区和养殖区；说明与疏浚物倾倒有密切关系，疏浚物最可能为该区污染物的直接来源提供物。其中Cu和Hg元素含量差异性较大，倾倒区Cu含量分别是外围区、养殖区的2.85、3.14倍，倾倒区Hg含量是外围区、养殖区的2.13、1.67倍。从历年数据看，该海域Hg、Cd含量污染指数较高^[18]，说明除与疏浚物有关外，很可能还有其他因素存在，如陆源排放、轮船通行等，还需进一步研究。本文重点关注疏浚物对倾倒区表层沉积物的影响，因此，表3将本文连云港倾倒区重金属含量与国内其他港口倾倒区海域进行比较。本次调查沉积物中重金属含量远低于厦门西海域倾倒区，与连云港临近的胶州湾等海域基本持平。

图3(Fig.3)

图3 3个调查区的沉积物中污染物比较 Fig.3 Comparison of pollutants in the sediments between three surveyed zones

表3(Tab. 3)

表3 表层沉积物污染物浓度和中国其他海域及标准对比Tab. 3 The contamination in surface sediment，contrasted with other sea areas and the standard mg/kg Cu Pb Cd Zn Hg As TOC 参考文献references 本次调查海域this survey 8.4~41.3 5.32~29.3 0.04~0.27 31.3~93.2 0.032~0.010 4.53~18.4 0.5~1.8 本文 this work 连云港2010年 Lianyungang Year 2010 48.31 24.86 0.18 - 0.056 11.58 - [23] 岚山港倾倒区Lanshan dumping zone 12.07 8.07 0.16 25.21 0.059 - - [24] 烟台倾倒区Yantai dumping zone 8.87 6.20 0.285 26.25 0.066 - 17 [20] 胶州湾倾倒区Jiaozhou dumping zone 3.36 1.16 0.105 9.63 0.065 - - [9] 厦门倾倒区Xiamen dumping zone 30.0 75.6 0.196 215 0.091 - - [25] 标准第一类Standard( Class One) 35 60 0.5 150 0.20 20 2 [26] 注： “-”表示未调查。Note： “-” Not surveyed.

表3 表层沉积物污染物浓度和中国其他海域及标准对比 Tab. 3 The contamination in surface sediment，contrasted with other sea areas and the standard

图3还显示倾倒区有机碳含量最高，外围次之，养殖区最低；有机碳是以碳的数量表示水中含有机物的总量，说明倾倒区水中有机物含量高于另外两个海区。倾倒区沉积物氧化还原电位较其他两区低，这可能是由于倾倒区有机碳含量较高，在长期的微生物降解过程中，沉积物表现为厌氧环境。

调查了3海区浮游植物、浮游动物、底栖动物群落，从生物种类、生物密度、生物量以及多样性指数4个方面进行比较和评价。

图4、表4分别列出了各海区海水叶绿素a含量和浮游植物的群落特征。倾倒区表层海水叶绿素a的含量略低于另两海区，同时，该区浮游植物生物种类、密度、多样性指数也都低于其他调查海区，说明海洋倾倒对浮游植物造成了一定的影响。但各海区浮游植物的密度和多样性指数差异不大，倾倒活动对浮游植物的影响力尚不明显。各海区浮游植物种类结构较丰富，硅藻在浮游植物种类组成和群落结构中具有重要地位。

图4(Fig.4)

图4 3个调查区域海水中叶绿素a比较 Fig.4 Comparison of Chlorophyll a between three surveyed zones

表4(Tab. 4)

表4 连云港海洋倾倒区、外围区及养殖区的海洋生物指数Tab. 4 The marine organisms index of dumping zone,external dumping zone and mariculture zone in Lianyungang 调查区areas 浮游植物 phytoplankton 浮游动物zooplankton 多样性指数 diversity index 种类数species 密度 density/(104个/ m3) 多样性指数 diversity index 种类数species 密度 density/(104个/ m3) 质量weight/(mg) 多样性指数 diversity index 种类数species 密度 density/(104个/ m3) 质量weight/(mg) 多样性指数 diversity index 均值mean SD 均值mean SD 均值mean SD 均值mean SD 均值mean SD 均值mean SD 均值mean SD 均值mean SD 倾倒区dumping zone 31 376.2 39.2 2.76 0.28 14 234.5 34.2 854.9 22.6 0.95 0.14 8 13.1 1.4 22.6 12.4 0.86 0.32 外围区external zone 33 401.3 60.1 3.04 0.14 18 346.1 24.2 1 075.1 45.8 1.35 0.31 10 36.5 15.3 33.7 9.2 0.75 0.14 养殖区mariculture zone 42 573.7 45.3 3.53 0.16 26 764.2 44.6 2031.5 74.2 2.07 0.42 16 55.4 10.5 121.4 24.5 1.78 0.39 调查海域 surveyed area 62 425.8 42.5 3.21 0.13 38 542.9 38.9 1871.3 56.3 1.43 0.28 23 46.0 9.4 58.8 20.4 1.09 0.53

表4 连云港海洋倾倒区、外围区及养殖区的海洋生物指数 Tab. 4 The marine organisms index of dumping zone,external dumping zone and mariculture zone in Lianyungang

表4中浮游动物的调查数据显示，倾倒区内种类、生物密度、质量以及生物多样性指数均小于外围区和养殖区，原因可能是疏浚物倾倒使得海水环境受到影响而引起的^[27]。调查海域的浮游动物种类组成中桡足类均占绝对优势。

表4显示本次调查底栖动物的生物密度、质量分布、生物多样性指数海区之间差异较大。倾倒区底栖动物群落的种类最少，其栖息密度、质量以及生物多样性指数都低于另两区。图5为3个海区底栖生物的种类组成，其中倾倒区组成最为简单，养殖区种类组成较为丰富。整个调查海域底栖动物中甲壳动物占有较大比重，其次为脊索动物和软体动物。

图5(Fig.5)

图5 3个调查区底栖动物种类组成 Fig.5 Composition of benthos in three surveyed zones

海洋倾倒区通常接纳的倾倒物质来源于港口、航道和海洋工程等建设和维护过程中的固体物质，这些固体物质部分受陆源输入、航运等人为活动的影响，所以疏浚物在海上倾倒过程中对倾倒区海水和沉积物都会产生一定的影响^[28]。如本次调查结果显示倾倒区海水中Cu、Pb、Cd、Zn、Hg、As、石油类以及COD等污染物含量均高于其他海域。倾倒区海水中的污染物由于受到扩散作用和洋流作用等影响，势必向周围海域扩散，最终影响到周围海域水体中污染物的含量。同时，调查海域沉积物中重金属污染物在空间分布上倾倒区多为高值区，疏浚物的倾倒已对倾倒区沉积物重金属含量产生一定影响。海洋工程中产生的疏浚物一部分会沉积在倾倒区，另一部会形成悬浮泥沙，这些疏浚物在水力、潮流、波浪的作用下扩散或扩散沉降，对附近海域环境造成一定影响^[29]。如本次调查中倾倒外围区污染物含量低于倾倒区但高于养殖区，污染物由倾倒区向附近海域呈逐渐降低的梯度分布，表明海洋倾倒的疏浚物不但对倾倒区海域水质、沉积物产生了一定的负面影响，且在扩散作用下对附近海域环境有一定影响。

养殖区海洋功能为渔业养殖，属于重点保护区域，水体和沉积物中污染物含量在调查中最低，且与前期调查数据相比变化不大，说明距离倾倒区中心5.6 km外的养殖区受到疏浚物的影响较小或尚不明显。但由于本研究区域内倾倒区离养殖区较近，因此要加强倾倒区疏浚物管控，防止在倾倒过程中对周围养殖海域的影响。

研究者认为底栖动物栖息在水体底部，对环境变化反应敏感，是沉积物环境污染最直接的响应群体。疏浚物倒入海水中后，最终在倾倒区沉降，成为倾倒区沉积物的组成部分，但是由于属于外来沉积物，其性状等与倾倒区内源沉积物具有一定的差异性，这对生活在海底的底栖生物影响最大^{[30, 31]}。表4结果也证实，倾倒区与另外两区相比，底栖生物群落种类最少，其栖息密度、质量以及生物多样性指数明显下降，表明倾倒活动可能导致环境变化从而对底栖动物产生了显著的负面作用。

根据连云港建设规划，从2009年起开始并建成15万吨级的航道，到2013年底在原有主航道的基础上拓宽、加深到25万吨，按照规划最终将达到30万吨级的规模。在建造过程中，势必有更多的疏浚物质被倒入倾倒区内，从目前的倾倒区海域生态环境的调查发现，疏浚物的倾倒已经对倾倒区周边海域产生了一定影响，而在未来的倾倒过程中，这一影响仍将持续加剧，因此应加强对疏浚物生态风险的评价工作以及疏浚物倾倒的管控工作。

调查海区的表、底层海水中DO在养殖区含量最高，其次为倾倒外围区，倾倒区最低；而Cu、Pb、Cd、Zn、Hg、As、石油类以及COD均呈现倾倒区>倾倒外围区>养殖区的特征。倾倒区范围内表层沉积物中重金属(Cu、Pb、Cd、Zn、Hg、As)含量明显高于倾倒外围区和养殖区；有机碳含量在倾倒区最高，外围次之，养殖区最低；倾倒区沉积物氧化还原电位较其他两区最低。从各项监测指标看倾倒区海水水质和沉积物与其他二区相比稍差，疏浚物的倾倒对倾倒区海域带来一定的负面影响。

倾倒区叶绿素a、浮游植物、浮游动物和底栖动物各项指标均低于外围区和养殖区。海洋倾倒导致倾倒区底栖动物种群结构发生变化，多毛类、环节动物种类和生物量有了较大降低。