华南西部滨海湿地调查及主要成果

何海军， 甘华阳， 夏真， 万荣胜， 陈太浩

(广州海洋地质调查局，广州 510760)

0 引言

滨海湿地是海-陆系统相互作用的过渡地带，是海岸带最重要的生态系统之一[1]，也是湿地生态环境研究中的一项重要内容。我国南方由于拥有独特的热带季风气候和地质环境特征，滨海湿地广泛分布，类型多样。在相当长的一段时间里，人们对湿地的重要性认识不足，由于沿海社会经济活动不断加剧，滨海湿地遭受了过度开发和污染加剧的演变，其生态环境明显萎缩，质量持续退化。近年来随着国家生态文明建设和国际“湿地公约”履约工作的进行，湿地的保护及合理利用逐渐成为我国生态保护的重点，各级政府和社会公众保护湿地的自觉性有了显著提高。目前我国湿地问题主要反映在天然湿地数量减少和湿地质量下降2个方面[2]。

2006—2008年，广州海洋地质调查局在北部湾广西近岸开展了海洋地质环境和地质灾害调查，对近岸红树林分布进行了较为系统的分析[3]； 2010—2015年青岛海洋地质研究所在海南岛环岛开展了浅海砂矿资源潜力调查与评价工作，系统查明了海南岛周边海域沉积物类型[4]； 甘华阳等[5]对华南西部滨海浅层地下水水质现状进行了研究，认为水质影响因素较复杂，还需进一步加强综合研究。这些成果为进一步开展滨海湿地调查与评价提供了基础资料。此外，陈凌云等[6]、何克军等[7]和王胤等[8]利用遥感手段分别对广西、广东以及海南东寨港的红树林分布和时空演变进行了分析； 黄小平等[9]阐述了华南沿海主要海草床的地理分布和种类等特征； 国家林业局在1995—2003年组织开展的首次全国湿地资源调查中曾对调查区的滨海湿地进行过遥感调查。前人做了大量工作，但研究内容分散，研究手段较单一，缺乏系统性，研究对象主要集中于红树林、沉积物、海草等，未进行过系统的滨海湿地详查，也没有确定有效的评价标准和方法，无法进行滨海湿地的生态环境质量评价。因此，有必要系统地开展滨海湿地地质调查与生态环境评价工作。

为查明华南西部滨海湿地分布现状，评价其生态环境质量，广州海洋地质调查局分别于2009年和2012—2015年在华南西部开展了滨海湿地调查工作。由于华南西部范围较大，调查过程中将工作区域划分为5个区块，逐年完成各分区块的调查研究工作[10-15]。几年里共完成了单波束测深4 300 km、表层地质取样648站位、柱状取样72站位、海水取样356站位、地质浅钻16口、多时相遥感地质解译34×104km2、遥感路线验证调查4 000 km，同时进行了相应测试分析及综合研究工作。

1 调查区地理概况

调查区位于华南西部北部湾沿岸、雷州半岛沿岸及海南岛沿岸，属热带季风气候。北部湾沿岸海岸类型较复杂，海岸线曲折，热量丰富，雨量充沛，夏湿冬干，年均气温在17～22 ℃之间，年均降雨量1 600～2 700 mm。海流特征除铁山港和龙门港为非正规全日潮以外，其余均为正规全日潮，潮流以往复流为主，涨潮流向东北，落潮流向西南。雷州半岛地势平缓，西北高、东南低，半岛三面环海，岸线曲折，港湾众多，地下水资源丰富，年均气温23 ℃以上，年均降雨量1 300～1 700 mm。雷州半岛西部沿岸属于北部湾，海流特征与北部湾沿海类似，东部沿岸以不正规全日潮为主，雷州湾实测最大潮差达6.10 m。海南岛年均气温在22～26 ℃之间，年均降雨量1 600 mm以上，其中以8,9月份降雨量最为充沛，常有热带气旋侵袭。全岛地形四周低平，中间高耸，平均海拔约20 m，东部与北部风浪大，而西部风浪相对较小。

2 调查研究方法

本次研究的主要目标任务是通过华南西部滨海湿地调查，查明区内湿地分布现状，研究湿地地质演化规律，建立滨海湿地生态环境评价体系，为滨海湿地的保护和恢复提出合理建议。调查研究方法是以滨海湿地为研究对象，将野外调查、资料收集与综合研究相结合，按照区域1∶10万比例尺、典型湿地区1∶5万比例尺的调查尺度，综合运用遥感、地质、物探、水文、监测等多种手段，开展从空中到海面、由陆地到海洋、从海面到海底的全方位综合调查。

本次遥感调查工作中采用了多个时相、多来源、不同分辨率的遥感影像数据，其中Landsat TM(1973年、1991年)、ETM(2000年)数据和Landsat8 OLI(2013年)数据从网络下载，ALOS(2008年、2010年)、SPOT(2012年)、Landsat8 OLI(2013年)、Landsat8 OLI(2015年)数据通过购买方式获得。根据项目遥感解译任务要求及遥感影像分辨率情况，选取1991年、2000年和2010年3个时相进行解译对比。每个时相均有多幅遥感影像，成像清晰，云量均低于10%。ALOS采用L波段，ETM采用全色波段，Landsat TM采用全色波段。遥感数据处理软件主要采用国际通用的ERDAS IMAGINE 9.2和ENVI 4.8，ENVI EX 4.8遥感处理软件，以及ArcMap 9.3，MapGIS 6.7地理信息系统软件。数据预处理包括投影转换、几何纠正、大气校正、数据拼接与裁剪。在空间分辨率上，ALOS和SPOT影像分辨率为10 m，其余影像分辨率均在30 m以上，全色波段为15 m，能达到项目设计的要求。

所有测试项目均严格按规范完成，质量控制依据《地质矿产实验室测试质量管理规范》(DZ/T 0130.6—2006)执行。在准确度控制方面，测试分析结果合格率为100%，分析质量达到规范要求，实验测试数据准确可靠。

3 主要研究成果

在充分吸收借鉴前人关于湿地研究成果[5，16-22]基础上，本次调查研究主要取得了以下6个方面的成果。

3.1 海底地形地貌特征

海底地形调查采用单波束测深完成，水深数据处理为实际测量的水深值减去测量时的潮高。潮汐校正主要利用实测的潮汐数据，校正后的水深数据以海图基准面(理论最低潮面)为潮高基准面。调查区水深范围为-2.9～-50.5 m，最小水深为-2.9 m，位于湛江港靠近南三岛的西南部，最大水深为-50.5 m，位于雷州半岛东南部，外罗水道以东的水域。海底地形受海岸制约明显，等深线顺岸排列，水深总体趋势表现为向海逐渐增大； 受水道或岛屿的影响，海底地形局部变化较大，等深线的分布局部变得密集、不规则。在沿岸河流水动力和海洋水动力的作用下，形成的海底地貌类型有潮间浅滩、水下浅滩、槽沟和水下三角洲。

3.2 岸线类型及长度变化

以高潮线为界，通过人工解译提取，得到华南西部滨海湿地调查区3个主要时相的岸线，在ArcMap中叠合成图，并结合野外遥感验证结果，统计岸线类型及海岸线变化情况，并分析岸线变化原因。华南西部主要岸线类型有基岩海岸、砂质海岸、泥质海岸、红树林海岸和人工岸线5种。各调查区块提取3个统一时相(1991年、2000年和2010年)进行岸线长度统计对比，从而计算华南西部的总体岸线变化情况。调查区岸线总长度在1991—2000年间从4 922 km增至4 961 km，增长39 km，增幅0.79%； 2010年的岸线总长度较2000年有了更明显的增长，从4 961 km增至5 189 km，共增长228 km，增幅4.6%。岸线的变迁原因主要包括城市扩张、港口码头建设及养殖鱼塘的围垦等人为因素。在各大河口区则是泥沙的淤积，而各区的岸线变迁大多不决定于单因素，往往综合了多种因素。各区域岸线变迁主要原因分析及区段位置见图1、表1。

图1 华南西部岸线变化分区图(A-W为区段位置)

调查分区 位置及编号 主要变化原因 北部湾防城港(A)港口码头建设、围垦钦州湾(B)油码头和油库建设、经济开发区填海南流江口(C)河口淤积铁山港(D)鱼塘围垦英罗港—安铺港(E)盐田建设、虾塘围垦雷州半岛角尾湾(F)盐田、养殖鱼塘围垦,火车轮渡码头建设东里半岛(G)养殖鱼塘建设东海岛(H)养殖鱼塘建设湛江市区(I)码头和城市建设鉴江河口、南三岛东北(J)鉴江水利工程建设、养殖鱼塘围垦海南岛东北部海口市区(K)城市扩张、码头建设东寨港(L)养殖鱼塘建设清澜港(M)养殖鱼塘围垦、码头建设、泥沙自然淤积博鳌(N)潮汐侵蚀、养殖鱼塘围垦万宁小海(O)养殖鱼塘建设海南岛南部陵水新村港、黎安港(P)鱼塘围垦三亚亚龙湾—海棠湾(Q)码头建设、鱼塘围垦三亚鹿回头湾—榆林湾(R)城市建设、码头建设和鱼塘围垦崖州湾(S)码头建设海南岛西北部昌化江河口(T)泥沙淤积、鱼塘围垦洋浦开发区(U)码头建设、房地产开发和鱼塘围垦临高后水湾(V)码头建设、养殖鱼塘围垦澄迈马村镇(W)码头建设、养殖鱼塘围垦

3.3 湿地类型及其分布特征

根据遥感解译结果，调查区湿地类型主要有红树林、盐田、浅海、滩涂、河流、湖泊和养殖水塘7类。各湿地类型分布面积见表2，湿地分布见图2。其中，北部湾遥感影像类型及时相为ALOS(2008年)，雷州半岛遥感影像类型及时相为ALOS(2010年)，海南岛东北部遥感影像类型及时相为SPOT(2012年)，海南岛南部遥感影像类型及时相为Landsat OLI(2013年)，海南岛西北部遥感影像类型及时相为Landsat OLI(2015年)。湿地地物中，6 m等深线以内的浅海海域分布面积为662 040 hm2，占统计面积的24.02%； 养殖水塘面积100 107 hm2，占3.63%； 近海的河流与湖泊、盐田和红树林等占面积比例不大，在0.3%～0.5%之间。盐田主要分布在北部湾沿岸，雷州半岛东部及海南岛东部都没有分布。养殖水塘沿着海岸线均有分布，与人类经济活动开发有关。红树林主要分布在水动力较弱的港湾内，其面积在不同地区分布变化较大，如海南省东方市自2014年启动万亩红树林修复工程以来，已新种植红树林94.9 hm2。但在局部地区，人们将原有的红树林改为水产养殖场或长期在红树林内从事捕鱼、捞虾、挖蟹等活动，严重影响了红树林的正常生长和天然更新，使其面积不断萎缩。

表2 华南西部滨海湿地分布面积

3.4 地质环境演化历史

利用钻探岩心资料，根据岩性地层、生物地层、年代地层等资料的对比分析，揭示了华南西部地区晚更新世和全新世沉积环境的演变历史。晚更新世早期为河湖相沉积环境，水动力作用较强，并间断性地遭受过风化； 晚更新世中期，陆架东部地区为滨海-浅海相沉积，玉木冰期海平面大幅度下降，沉积物露出水面遭受风化，形成了棕黄色和黄色黏土层，并夹有铁质结核； 晚更新世末至早全新世，气候变暖，海平面不断上升，海南岛东岸和南岸沿岸处于浅海沉积环境，水动力较强，形成一套含砾泥质砂、砂质粉砂和含砾泥沉积，平均粒径较小，常见生物碎片，偶见保存完好的贝壳，但此时北部湾广西近岸及雷州半岛西岸仍为陆地，遭受剥蚀或形成河流相、淡水沼泽相沉积。随着海平面继续快速上升，琼州海峡约在现今8 000 a前贯通，北部湾沿岸出现河口湾环境，形成了由滨海过渡相和浅海相组成的海相层序。全新世中期，海面相对稳定，沉积以含砾泥为主。近7 000 a以来，调查区的海平面基本稳定在目前的位置，全区成为沉积环境相对稳定的潮间滩环境，红树林和珊瑚礁等典型滨海湿地生态系统均是在此期间发育形成的。

图2 华南西部滨海湿地分布图

3.5 海水水质及滨海沉积物地质环境特征

通过海水取样及测试分析技术，根据《中华人民共和国海水水质标准》(GB 3097—1997)，采用单向指数法和综合指数法[23]，进行海水水质综合评价。评价结果表明,华南西部滨海海水质量总体较差，50.5%的站位为重污染级，主要污染因子为溶解氮、磷酸盐、Pb和Zn。受人类活动影响较大的港口湾区水质总体较差，港口、船舶排污是海水污染的主要来源。根据监测井的长周期监测结果，利用Cl-作为指标来判定海水入侵[24-25]。我国的生活饮用水卫生标准(GB 5749—85)和农田灌溉水质标准(GB 5084—92)均以氯化物含量不高于250 mg/L来判定一个地区是否遭受海水入侵。调查区海岸线附近地下水以Cl-Na型为主，大部分区域遭受不同程度的海水入侵，从而导致地下水水质变差。

调查区沉积物有砂质砾石、砾石质砂、砂、砂-粉砂-黏土、粉砂质砂、黏土质砂、砂质粉砂、粉砂、黏土质粉砂、砂质黏土、粉砂质黏土和基岩，粒度参数变化较大。由于人类活动日趋活跃，从20世纪80年代开始，部分港湾区氮、磷、砷、汞、镉等元素和多环芳烃、有机氯等有机污染物的输入量增加，并存在明显的富集。根据沉积物主、微量元素测试分析结果，参照沉积物质量标准(GB 18688—2002)，调查区绝大部分站位表层沉积物中评价指标的含量都在第一类标准之内，仅有少数站位超过一类标准。采用潜在生态危害指数法评价重金属污染状况及其潜在生态危害[26]，表层沉积物中重金属总体污染程度系数Cd值的范围为0.06～6.41，平均值为1.78，为低污染。潜在生态危害系数等级(ERI)范围为0.64～84.15，平均值为16.84，总体为低潜在生态危害。

3.6 滨海湿地生态环境评价体系

利用野外调查数据结合收集的资料，本项目对占调查区绝大部分面积的海水覆盖区的生态地质环境质量进行了综合评价,即: 通过构建一个多层次的湿地生态地质环境指标体系，运用层次分析法确定各层要素对湿地生态地质环境质量影响的权重贡献，通过加权求和计算评价目标区的湿地生态地质环境综合指数，并据此进行湿地生态地质系统状况分析与评价。

综合评价表明: 华南西部海岸线以下的滨海湿地区内约有83.5%的区域为生态地质环境良好区； 雷州湾东部、东场湾至角尾湾、海南岛的东部和南部海湾等区域为生态地质环境优等区； 钦州湾、南流江口、五里山港、海口市近岸、南渡江口、小海中部东方市外海以及洋浦港外湾等人类活动比较强烈的区域为生态地质环境中等区(图3)。

图3 华南西部海岸线以下的滨海湿地生态地质环境综合评价

海水质量对生态地质环境质量等级影响显著，控制海水污染对总体环境质量的提升具有重要意义。

4 成果意义及其应用

本次调查研究获得的滨海湿地类型及分布、岸线类型及变化和生态环境质量评价等成果可为地方政府评估湿地价值、制定海岸带开发和保护方案、规划建设湿地公园、发展滩涂及近岸水产养殖、开发滩涂后备土地资源等提供资料支撑。

通过5 a的不断总结和完善，形成了一套针对华南滨海湿地特色的调查技术，同时建立了生态地质环境质量评价体系，为后续我国南方大范围的滨海湿地调查提供了理论和方法基础。滨海湿地所处的绝大部分区域为地质资料基本空白、人类活动密集频繁的海岸潮间带，此次工作的实施，也为突破海岸带地质调查中的受高强度人类活动影响下海陆衔接关键带的调查积累了技术经验，具有借鉴和推广意义； 与此同时，部分成果填补了调查区相关资料的空白，在一定程度上丰富了人类活动影响下的地质环境演化研究的理论。

5 结论与建议

5.1 结论

(1)红树林、盐田、浅海(珊瑚礁和海草床)、湖泊、河流和养殖水塘是华南西部滨海湿地的主要类型。红树林等典型滨海湿地类型发育形成于全新世中期海面相对稳定以后。

(2)调查区海岸线类型有泥质海岸、砂质海岸、基岩海岸和人工海岸等。城市扩张围填、港口码头建设、养殖鱼塘围垦和河口泥沙淤积是导致海岸线变化的主要原因。

(3)调查区内海底等深线顺岸排列，局部受水道或岛屿的影响变化较大； 海底地貌类型有潮间浅滩、水下浅滩、槽沟和水下三角洲等。

(4)全区海水质量总体较差，50.5%的站位为重污染级，主要污染因子为溶解氮、磷酸盐、Pb和Zn； 海岸线附近地下水遭受了不同程度的海水入侵。

(5)全区沉积物环境质量总体较好，生态环境评价总体为低潜在生态危害程度。

(6)调查区83.5%的区域为生态地质环境良好区； 雷州湾东部、东场湾至角尾湾、海南岛的东部和南部海湾等区域为生态地质环境优等区； 钦州湾、南流江口、五里山港、海口市近岸、南渡江口、小海中部东方市外海以及洋浦港外湾等人类活动比较强烈的区域为生态地质环境中等区。

5.2 建议

(1)严格执行滨海区域的环境和生态保护规定，完善区域内特别是大中城市和内湾沿岸的污物污水处理设施，避免直排入海污染滨海环境。

(2)水产养殖和城市建设发展迅猛，沿着海岸线的高位虾池、网箱养殖、房地产开发、旅游开发等活动对滨海湿地生态环境的影响需进行进一步的评估。

(3)近年来调查区内的红树林由于保护措施得力，并且逐步开展了人工种植恢复，其面积出现了稳中有升的态势。人工种植红树林的生态效应究竟如何，值得在后续工作中做进一步的调查研究。