剪鳍标记法测定钻井噪声与振动对草鱼生长的影响-

文章编号!"##$%&’’’()##"*#)%#"+,%#+剪鳍标记法测定钻井噪声与振动对草鱼生长的影响-张德华".姜昌亮".孙耀).陈聚法)("/中科院沈阳应用生态研究所.辽宁沈阳""##"+0)/中国水产科学研究院黄海水产研究所.山东青岛)11#2"*摘要!采用剪鳍标记法测定了钻井噪声与振动对草鱼(3456789:;<6=7>76?>5@@A B *生长的影响C 结果表明.钻井噪声与振动对草鱼生长有显著影响.其临界等效噪声和振动级约为’$/$D E 和,#/)D E.影响域径约为’/+F 0污染持续时间和鱼的体重等生态因素能显著改变钻井噪声与振动对草鱼生长的污染效应0由于在污染消失后草鱼生长率能迅速恢复.这说明钻井噪声与振动对草鱼的影响是可逆的.并未产生器质性损伤C 因此.用非听觉系统激起反应解释钻井噪声与振动对草鱼的影响机制可能是合理的C关键词!草鱼0剪鳍标记法0钻井0噪声与振动中图分类号!G E +&&/"0H ,+,/$1’文献标识码!I我国渤海及沿岸分布了辽河油田J 胜利油田J 大港油田J 冀东油田和渤海油田五大油田.这些油田的开采区多位于水产养殖业发达区域C 近年来.石油勘探与开发中所引发的一系列环境问题.已经构成对该区域水产养殖业和石油工业共同发展的障碍.其中.在石油勘探J 钻井作业过程中所产生的噪声污染就是非常严重的环境问题之一C 曾有人论述了钻井噪声对人类及环境所构成的影响K "L $M.但钻井噪声与振动污染对不同环境条件下鱼类生长影响等方面的研究迄今尚鲜见报道C草鱼(3456789:;<6=7>76?>5@@A B *是我国渤海沿岸的重要淡水养殖鱼类.对于不同噪声与振动强度条件下草鱼生长及其主要影响因素的研究.将有助于揭示钻井噪声与振动对鱼类的污染特征C 本研究中采用剪鳍标记法.探讨石油钻井噪声与振动对草鱼生长的影响C"材料与方法试验于",,,年+L1月在辽河油田锦州采油厂"+号探井钻探现场进行C 该探井位于全国最大的苇场内.周围地势平整J 空旷.表面地质均匀.无其它噪音与振动污染源C "/"材料来源与驯养研究中所采用的草鱼购自试验现场邻近的盘锦市大洼县养鱼场C 经$F N O P 的鱼虾安(Q Q *溶液药浴处理后.置于对照试验棚内进行预备性驯养0待摄食趋于正常后.在草鱼的背鳍上做剪鳍标记.然后将其分别置于各试验棚内的"F &实验水槽中再驯养.连续&D 用"F N O P 的鱼虾安(Q Q *对驯养水体进行处理.以防止背鳍标记部位感染0待其摄食再一次趋于正常后.开始试验C 预备性驯养时间为+D .正式驯养时间为&D C "/)现场试验设置和方法研究中采用现场模拟试验方法.现场试验点设置见图"C 在距污染源+F J )#F J $#F J $#F J ’#F J"1#F J )$#F J R)###F 处各建+F S1F 帆布试验棚"个0内设埋入地面$#T F J经夯实的试验用玻璃钢水槽.配置充气和进排水设施0外设内衬聚乙烯薄膜的1F &蓄水池"个C 试验在"F &圆形玻璃钢水第)"卷第)期湖北农学院学报)##"年+月U V W /)"X V /)Y V Z [\]W V ^_Z ‘a b I N [b T Z W c Z []W d V W W a N a e]f)##"-收稿日期!)###%")%"+第一作者简介!张德华(",2#%*.男.辽宁盘锦市人.中科院沈阳应用生态研究所在读博士.辽宁省盘锦市环境保护局工程师/万方数据图!试验现场设置"#$%&’!()*’&#+’,-.’-%*/01/23槽中进行4每个试验条件下设5个平行组4每组中放养平均体重分别为6789:58;<=>6?58?:78@<=和655587:5;8@<=的标记草鱼各;尾A 但除体重试验外4其它均采取6?587:78@<=试验组的数据B 对鱼的具体标记方法为4每尾标记鱼均剪去5根背鳍棘的5C 94然后依据这5根背鳍棘在背鳍上的位置分布4对同组试验鱼进行判别B 试验中每间隔D E 对草鱼称重!次4试验周期共为!;E 4试验期间对照组草鱼的生长量大于其体重的5@FA 草鱼称重所使用电子天平的最大称量G H =4称量精度@8!=B 污染后草鱼的恢复性生长试验4系将生长显著受钻井噪声与振动影响的;号棚试验鱼转移至对照棚内4继续生长试验4然后通过转移前后草鱼的生长速率4观察其恢复性生长状况B 试验中均采用充气水交换法4每I E 换水!次4每次换水量为试验水体积的9C I A 试验用水系锦州采油厂生活用水4在蓄水池中经!E 以上曝气处理后使用B 试验期间4试验水体中的溶氧量J ;K =C L4平均水温为6!D 85:!8D <MB 试验数据均在最大摄食水平下测得A 饵料种类采用市售海马牌5号对虾饵料B 试验中每天于G N @@和!?N @@投喂饵料5次B 草鱼的生化组成中4比能值是采用能量计直接测定4其它则按O 食品卫生理化检验方法P 6Q R C S ?@@7T!77;<进行测定B 钻井噪声与振动监测方法则在试验进行时4每间隔;E 4对D 个试验点的空气噪声和地面振动进行5I U 监测4监测内容主要包括噪声频谱特征>噪声和振动强度及其随时间变化规律及噪声和振动与污染源距离的关系等B 噪声频谱特征>噪声和振动强度分别采用V W T;5D D 型噪声频谱分析仪和X YX T;5?;型环境振动分析仪进行测定B !89结果计算为消除体重引起的鱼类生长率的差异4笔者使用特定生长率6Z [\<表达不同体重草鱼的生长率B5结果58!钻井噪声与振动污染特征表!各试验棚的钻井噪声与振动强度及其随污染源距离的变化]^_‘’!a &#‘‘#,$,b #.’^,cd #_&^-#b ,#,-’,.#-#’.^-c #e e ’&’,-’)*’&#+’,-.*b -^,c-f ’#&g f ^,$’.h #-fc #.-^,g ’棚号污染源距离K钻井噪声级C E Rijk l ijK m n ij K o p 钻井振动级C E Rq jk l q j K m n q jK o p 对照!59I I r ?;J5@@@5I @!;@D @I @I @5@?:?G 87:G 8!;@8D :I 8;;?8!:I 8I ;D 8G :58D G !8!:58!G I 8I :58;G ;8;:58?7I 87:!8G ;I 8I G 58I G 98;G I 8I G ?87G 78!D @857G 8I I D 87?I 8??D 8G ;I 8I ;G 8;;78;G @8!7!8I ?787:I 8;;98G :;85;;85:I 8I ;D 8;:G 8;G ;8G :;8!G ;8@:58G D 98;:58?!@!8G :!8;G @89G ?8@G ?87D ?8G D D 89D !85D 787!@I 85?!8I ??8@?;8??G 8G ;I 8G ;D 8;G 78@778@在本研究期间4噪声场和振动场基本呈均匀的近圆形平面分布B 周日连续监测结果则表明4钻井噪声与振动基本可视为连续稳定性噪声B 表!列出了各试验点与污染源的距离及钻井等效噪声级与等效振动级A 按噪声衰减公式N s t s @T5@u =6v C v @<w x 6v T v @<4式中s 为被测点声压级6E R <4s @为已知声压级6E R <4v 为被测点离声源的距离6K <4v @为已知离声源的距离6K <4x 为衰减系数B 根据表中各试验点与污染源的距离6y <与等效噪声级6ij k l <或等效振动级6q j k l <4可求出噪声平均衰减系数x t@8@@5>振动平均衰减系数x t@8@!74将此值代入上式4可得钻井噪声或振动强度衰减公式分别为N ij k l t7I 87!T5@u =@85y T@8@@5y 或q j k l t!@!8D @T5@u =@85y T@8@!7y 6y z?K <@;!湖北农学院学报5@@!年万方数据!#.#’,2),-’*#14$&2H .I&1.’200#,I棚号钻井噪声与振动级J K LMNO P Q NO P 草鱼尾数A B C 方差分析R 值对照S T =U VT =W S U =U VX =Y W !Z =T [VZ =Z !W Y Z =[VX =Y Y \=T VY =!W !Z =U X VZ =W T Z =!Y ZU !Y S =W VX =X Y Y =!VX =X W !Z =T \VZ =W Y R]Z =Z W WS Z =W S TW\Y [=T V!=[Y [=Y VT =Y W !W =Z \VZ =X W ^_][XZ =![!\X T W =W V!=W T Y =T VY =W W !Z =[W VZ =!Y Z =!U \Z S T Y =Y V!=S [\=Y V!=S W !Z =[T VZ =!Y Z =X \\!YU X =U VW =TW Z W =T VW =Y W !Z =\W VZ =W TZ =Z Z !\草鱼特定生长率随钻井噪声与振动强度的变化趋势见表!6当等效噪声与振动级达到U X =U K L 和W Z W =T K L 7Y 号棚;时5草鱼特定生长率均数显著降低5其量值下降至对照组的\U =T ‘6对不同噪声与振动强度试验组数据方差分析的结果表明5钻井噪声与振动对草鱼特定生长率有显著的影响7Z =Z S aRaZ =Z W ;<如果对不同噪声和振动强度试验组与对照组数据进行b 检验5可进一步发现5只有当等效噪声与振动级达到U X =U K L 和W Z W =T K L 时5草鱼的特定生长率与对照组比较才产生显著影响6!=\钻井噪声与振动对草鱼生长效应的生态因素影响表\噪声与振动污染持续的时间对草鱼生长的影响D 1E 4’\F 00’*.20)2#,’1)3G #E &1.#2)-244%.#2)3%&1.#2)2)0#,I$&2H .I 棚号污染持续[KA B C方差分析R 值污染持续W Y KA B C方差分析R 值对照Z =[Z VZ =!Y Z =T [VZ =Z !W Z =[Y VZ =\ZZ =!\WX Z =U X VZ =W TZ =!Y ZU !Z =T Z VZ =!S R ]Z =Z Z \\Z =W \[W Z =T \VZ =W Y R ]Z =Z W WS Z =W S TW \Z =U W VZ =X Z ^_][X Z =\Y TW W =Z \VZ =X W ^_][X Z =![!\X Z =T [VZ =\[Z =\![[Z =[W VZ =!Y Z =!U \Z S Z =[[VZ =!Z Z =W !YS Z =[T VZ =!Y Z =X \\!Y cZ =Z X VZ =X XZ =Z Z \W Z =\W VZ =W TZ =Z Z !\7W ;污染持续时间的影响从表\可见5当钻井噪声与振动污染持续[K 与W Y K 时5草鱼特定生长率的变化趋势基本相同<方差分析结果表明5噪声与振动污染对两组持续时间不同的草鱼特定生长率均有显著影响<而b 检验则进一步表明5只有距污染源仅有S d 的Y 号棚7MN O P ]U X =U K L 5Q N O P ]W Z W =T K L;草鱼特定生长率与对照组比较5发生了显著性差异6但从影响程度角度观察5似乎污染持续[K 时5噪声与振动对草鱼特定生长率较污染持续W Y K 时更大<如果将污染持续W Y K 的试验平均划为前后两段5则可以更清楚地看到5在污染效应显著的Y 号棚5前[K 鲤鱼特定生长率呈负增长5而后[K 与对照组比较其特定生长率无显著变化67!;试验鱼体重的影响不同体重草鱼对钻井噪声与振动污染的敏感程度显著不同7见表X ;6方差WY W 第!期张德华等e 剪鳍标记法测定钻井噪声与振动对草鱼生长的影响万方数据分析结果表明!钻井噪声与振动污染对本试验体重范围内的草鱼均有显著影响!但影响程度有差异"与体重为#$$$%&’$(%)*+的大个体草鱼比较!在相同的试验条件下!噪声与振动污染对#&%,’$%(*+的小个体草鱼的影响程度相对较小-.检验结果则认定!只有在距污染源最近的(号棚!不同体重草鱼的特定生长率与对照组比较才存在差异-表/体重对草鱼生长噪声与振动污染效应的影响01234/566478966:;<=4:><89??9:;41?@A :2B 18:9?C 933D 8:9?6418D B 4;966:;<>B 9=8<棚号#&%,’$%(*+E F G方差分析H 值#I $%I ’&%)*+E F G方差分析H 值#$$$%&’$(%)*+E F G 方差分析H 值对照J %(,’)%$K )%L K ’)%)$)%,I ’)%)LJ J %I &’)%,$)%,K $L)%&/’)%J L)%$()&)%,L ’)%J I)%,K L$$HM )%),K$)%L ,’)%J (HM )%)J JI )%J I LJ)%/J ’)%),HM )%)),K )%,I $(,J %(I ’)%J (N OM ,K )%/J $)J %),’)%/J N OM K /)%$K $,)%I )’)%$&N OM /$)%$&J,/J %/J ’)%$I )%$K &,)%K J ’)%$()%$&,))%,L ’)%)&)%/J /(I J %/J ’)%,,)%$/(K)%K L ’)%$()%/,,$)%,K ’)%J /)%/)J/()%K )’)%$L)%),J))%,J ’)%J L)%))$,)%J /’)%J $)%)))K$%/钻井噪声与振动污染后草鱼恢复性生长表I 钻井噪声与振动污染后草鱼的恢复性生长1234I P 479A 4B Q>B 9=8<1684B 24:?>C 933D 84@2Q@B :33:?>?9:;41?@A :2B 18:9?棚号钻井噪声与振动级R S T UV W XY V W X草鱼尾数E F GH 值污染组&/%&’J %L J )J %L ’J %(J $)%,J ’)%J L 恢复组I L %&’L %J I &%&’/%(J $)%K K ’)%,J )%)),/对照组I L %&’L %J I &%&’/%(J $)%L K ’)%)$)%,J $K将生长显著受钻井噪声与振动影响的(号棚试验草鱼转移至对照棚内继续生长试验!可发现其生长速率得到迅速恢复!且其恢复性特定生长率与对照组比较无显著性差异#见表I *-,讨论#J *由于钻井噪声与振动污染经常是由柴油机Z 发电机和泥浆泵等动力设备同时或交替造成!在室内同时模拟钻井现场的噪声与振动特征十分困难!因此!为了使研究结果更接近于该污染对草鱼等水产养殖动物的实际影响!本研究中选择了现场模拟试验方法-在选择试验现场中注意了下述几个问题[\周围无其它污染源!尤其是噪声与振动污染源"]为了使钻井噪声与振动能够均匀传递!试验现场周围应平整Z 空旷!表面地质状况相同!并在水产养殖区有代表性"^随着我国石油钻井技术的提高!环渤海油区完成一口普通生产油井一般仅需I _J I S -为了保证钻井周期能满足试验时间上的最低要求!一是选择了钻井周期大于$I S 的深探井!二是试验准备工作随井场建设同步进行和完成-#$*由于研究中采用了在钻井现场进行模拟试验!噪声和振动总是共同存在!故草鱼的生物学效应均是在二者叠加作用下产生的-在本研究条件下!污染源距离与噪声等效声级或振动等效声级之间的关系!可分别用式J R #UV W X *M )%))J J ‘a #J R b *c)%))&I 或J R #Y V W X*M )%))J $‘a #J R b *c)%))K (予以定量描述-但需说明!噪声在空气中的传递和振动在地面的传递!都会分别受到风向和地质影响而发生变化!因此!即使研究中强调了试验地点和污染特征选择上应具有代表性!本文中提出的污染源距离与噪声等效声级或振动等效声级之间的定量关系!在被使用时仍需依据实测数据进行修正-#,*本研究结果表明!钻井噪声与振动对草鱼生长有显著影响-如果将不同污染程度试验组与对照组.检验所得到的H 值!与所对应的等效声级和振动级或与污染源距离进行内插分析!可求得HM)%)I 时!钻井噪声与振动污染对草鱼生长产生显著影响时的临界等效声级和振动级约为K /%/S T 和&)%$S T !影响域径约为K %I d -#/*由于上述研究结果是在特定条件下测定的!那么!污染持续时间Z 体重等生态因素是否对该结果$(J 湖北农学院学报$))J 年万方数据有影响呢!答案是肯定的"在本研究范围内#污染起始阶段钻井噪声与振动对草鱼生长的影响#要大于对随后一个阶段的影响#从而造成了随持续时间的延长#钻井噪声与振动污染对草鱼生长效应反而减小的假象#其原因可能是#受试鱼被突然置于污染环境中#足够强度的噪声与振动引起生理上的紧张反应#从而导致交感神经兴奋#血管收缩#心率和呼吸速率加快#以及胃功能紊乱等#在鱼类的能量收支上则表现为代谢能增大和摄食能减小"从$%&&’(和)%*+,-./提出的鱼体内能量转换基本模型可以看出#代谢能增大和摄食能减小必然造成生长能的减小#随时间的延长#受试鱼对污染环境有所适应#使其污染效应暂时减弱"但需指出#上述规律可能仅适用于未造成不可逆器质性病变的短期污染#由于环渤海油区完成一口普通生产油井一般需要.01.2#故本研究结果足以定量描述该时间内钻井噪声与振动对草鱼生长的影响"由于鱼类最佳发育期相对于幼鱼期一般都对周围环境变化更为敏感#故污染持续时间对草鱼生长效应影响规律的解释#同样也能用于体重对草鱼生长效应影响规律的解释"3.4一般认为#噪声对人体主要有两个方面的影响#一是对声音敏感的听觉器官的暂时或永久性损伤#这种器质性损伤一般是不可逆的5另一是通过感官系统传至大脑中枢神经系统#而诱发的某些非听觉系统的外周血管收缩6心率改变6呼吸速率异常6胃肠道蠕动失常6内分泌功能性障碍等激起反应#这类反应只有在长期反复暴露在噪声下#才会引起人体生理机能的改变-1#7/"在本研究范围内#足够强度的钻井噪声与振动虽然能显著降低草鱼生长率#但污染消失后草鱼生长率能迅速恢复#这说明钻井噪声与振动对草鱼的影响是可逆的#并未产生器质性损伤#因此#用非听觉系统激起反应解释钻井噪声与振动对草鱼的影响机制可能是合理的"参考文献8-1/王季卿9噪声对人体各器官和系统的影响及防护-:/9噪声与振动防护#1;;1#.37481<101<=9-</叶青#任晓燕#刘贵9钻井井场噪声对钻工健康影响的调查-:/9职业与健康#1;;>#1=3=4810?9-=/刘耀儒#肖建中9我国油田噪声现况分析及对策-:/9劳动保护科学技术#1;;1#3<48=?9-?/潘琦#刘贞周9钻井噪声对环境影响的初步探索-:/9石油与天然气化工#1;;@#1;3148.=0.>9-./$%&&’(AB #)%*+,C B 9D %E F &%G F &H,G I 2+’,F (G J ’K ’’2+(L #E +F ’(’&L ’G +M ,%(2L &F N G JF K K +,J -O /9C ’&P +(LQ)9R J ’E +F S F L +M %S E %,+,F K K &’,J N %G ’&K +,JT &F 2I M G +F (-A /9U V K F &28W S %M P N ’S S Q M +’(G +K +M X I E S +M %G +F (#1;7>91>.0<1?9-7/Y &H G ’&Y )9R J ’’K K ’M G F K (F +,’F (Z %(-[/9D F (2F (8O M %2’Z +M X &’,,#1;\.9=;@0.<?]^__‘a b c _d e f g g f h ij c f k ‘l h mn f o e l b f c hc hb p ‘q e c r b pc _s t u v w x y z {|v }w ~w v!~u ""#$o %&’b (_f h )l e *f h i )‘b p c m+,O -C )’.J I %1#:/O -C A J %(L .S +%(L 1#Q 0-1%F <#A ,B -:I .K %<319234567589::;<4=>?@;@86A 5B C <C D C 4#E 34F 3<54B 49?7=4G 6@H2?<45?4B #23456758#I <7@5<5811@@1.#F 3<575<9J 4;;@K 247L <B 34M <4B N 4B 47M ?3A 5B C <C D C 4#F 9L 2#O <58=7@#2375=@58<77@>1#F 3<574P o k b e l a b 8R J ’’K K ’M G F K 2&+S S +(L(F +,’%(2*+E &%G +F (T F S S I G +F (F (G J ’L &F N G JF KF C 45@:37M 658@=@5<=4;;D B N %,,G I 2+’2E HM I G .K +(Z %&P +(LZ ’G J F 2F (T ’G &F S ’I Z ’V T S F &+(L,T F G ,9R J ’&’,I S G ,,J F N ’2G J %GG J ’’K K ’M G F K G J ’T F S S I G +F (,F (F C 45@:37M 658@=@5<=4;;D B L &F N G JN %,F E *+F I ,9R J ’M &+G +M %S ’Q I +*%S ’(G (F +,’S ’*’S 3R;’Q 4%(2*+E &%G +F (S ’*’S 3S ;’Q4N ’&’%E F I G \?9?2W%(2;@9<2W&’,T ’M G +*’S H #%(2G J ’%K .K ’M G +(L&%2+I ,N %,\9.Z 9R J ’&’N ’&’,F Z ’’M F S F L HK %M G F &,N J +M JM F I S 2M J %(L ’G J ’T F S S I G +(L’K K ’M G #,I M J%,G J ’T F S S I G +(L2I &%G +F (#E F 2HN ’+L J G F K K +,J ’,9O ,,F F (%,G J ’T F S S I G +F (2+,%T T ’%&’2#G J ’K +,JT ,L &F N G J&%G ’&’,I Z ’2&%T +2S H #+(2+M %G +(LG J +,P +(2F K ’K K ’M G N %,&’*’&,+E S ’9R J ’&’K F &’#+G Z %H E ’&’%.,F (%E S ’G J %G G J ’%K K ’M G +(LZ ’M J %(+,Z M F I S 2E ’’V T S %+(’2E HG J ’%M G +*%G ’2&’,T F (,’F K (F (.J ’%&+(L,H ,.G ’Z 9U ‘%r c e m k 8F C 45@:37M 658@=@5<=4;;D B 5M I G .K +(Z %&P +(LZ ’G J F 252&+S S +(L 5(F +,’%(2*+E &%G +F (=71第<期张德华等8剪鳍标记法测定钻井噪声与振动对草鱼生长的影响万方数据。