地鐵振動對魚類進食及生長的影響

喻 軍，尹曉輝

（1.浙江工業大學建工學院，浙江杭州 310014；2.浙江農林大學農業與食品學院，浙江臨安 310029）

地鐵振動對魚類進食及生長的影響

喻 軍1，尹曉輝2

（1.浙江工業大學建工學院，浙江杭州 310014；2.浙江農林大學農業與食品學院，浙江臨安 310029）

采用現場監測研究列車的振動對魚類攝食和生長的影響，結果表明，地鐵振動與噪聲對草魚的攝食量、排空率、生長影響顯著，其臨界振動壓級為85 dB，影響半徑為8.5m；臨界噪聲等級為80 dB，影響半徑為10 m；持續時間、與振源的距離也顯著影響草魚的體重，未發現草魚死亡。為了避免地鐵振動對魚類的影響，建議地鐵可埋深在10 m以上，或采取必要的隔振減振措施。

地鐵振動；噪聲；聲學；魚類；聽覺系統

隨著城市地鐵的發展，越來越多的地鐵穿越河流，如上海的黃浦江，南京長江，廣州珠江，杭州錢塘江，長沙湘江等，在建設和運營期間會對周圍生態環境產生不同程度的影響，所以在規劃和建設時，需開展環境評價，盡量減少或避免其對周圍生態環境的影響，實現經濟、社會和諧發展。因此，有必要研究地鐵振動對生態環境的影響，做出合理的評價。

地鐵振動對生態環境的影響已引起許多學者的重視，其中對人體健康影響的研究發現：環境振動一般不會對人造成直接的身體傷害，但它會干擾人們的日常生活，使人感到極度不適和心煩，甚至還會影響到人們的睡眠、休息和學習。當振動強度達到65 dB時，對睡眠有輕微影響；達到69 dB時，所有輕睡的人將被驚醒；達到74 dB時，除酣睡的人外，其他人將被驚醒；達到79 dB時，所有的人都被驚醒，也引起人們異常煩躁的情緒［1-2］。振動頻率、振幅、振動時間都是影響人體健康的重要參數［3-4］。魚類對振動和噪聲比較敏感，其影響機理和程度與人類都不同［5-7］，所以有必要研究振動與噪聲對魚類的攝食和生長的影響規律。

石油鉆井振動對魚類的影響已有報道。孫耀等［8］應用現場模擬實驗方法測定了石油鉆井噪聲與振動對鯉魚的影響，表現為：鯉魚能量攝入量降低導致各能量收支水平不同程度的下降，體內代謝量和排泄量的增大，最后使鯉魚生長率大幅度降低。張飲江等［9］分析低溫、振動對金魚呼吸頻率和血清中皮質醇濃度的影響，當水溫低于4℃時，這些指標呈梯度下降，降低了運輸死亡率；振動頻率為50 Hz時，呼吸頻率下降30%～49%，血清中皮質醇濃度上升了35%～139%，從而影響金魚運輸存活率。這些都說明振動與噪聲對魚類生長存在不同程度的影響，地鐵振動也不例外。

魚類的視覺相對退化，但聽覺卻相當發達，對水體的輕微震動、聲響敏感，尤其是對一些突如其來、生疏的高強度聲響極其敏感，聽到后會迅速轉移、遠離聲源；若是高密度精養池塘，拋撒顆粒飼料的聲音也會使魚兒爭相聚集，說明魚類對聲音非常敏感，所以地鐵交通帶來的振動與噪聲對魚類影響是顯著的。但地鐵振動對魚類生長影響等方面的研究迄今尚未見報道。因此，開展這方面的研究有助于揭示噪聲與振動對魚類的污染機理，為保護城市生態環境，為地鐵規劃和建設進行環境生態評價提供基礎數據和理論依據。本研究采用現場監測法，即在相同的實驗條件下，有無地鐵振動的影響，研究魚類的攝食和生長率的變化規律和影響范圍，從而有效地評價地鐵振動對生態環境的影響?，F將有關結果報道如下。

1 材料與方法

1.1 材料

選取某城市郊區地鐵周圍地勢平整、空曠、表面地質均勻，無其他噪音與振動污染源場地進行試驗。

在某地鐵運營期間，在其淺埋地面不同范圍內（垂直地鐵行駛方向），埋深10 m，垂直地鐵投影線5，10，20，30，40和80 m各設置一玻璃水池，在200 m處（假設此處不受地鐵振動的影響，此處的振動壓級為40 dB，噪聲聲壓為45 dB，在正常范圍內，對魚類不造成影響）布置同樣的一個對照觀測池（圖1）。玻璃水池尺寸為1 m×1 m，配有充氣和進排水設施，置于地面下50 cm，并各建一個2 m×3 m的試驗棚，充氣保證水中氧氣7 mg·L-1，加熱保證水溫18℃，每天9時和17時各投一次食物，保證食物充足，每天換1次水，所用水曝氣1 d，每次換3／4。

圖1 現場試驗池的布置示意圖

草魚來源于某僻靜的池塘，未受過振動與噪聲的影響，為適應新環境，進行馴養。在試驗前，對草魚用濃度為4 mg·L-1的魚蝦安溶液藥浴處理4 d（最低可見效濃度為1 mg·L-1），然后置于試驗棚內預備馴養，待撲食正常后，放入試驗棚內馴養，每個玻璃水池放入小魚200條，小魚重為（18± 0.1）g。再次正常后，先預備馴養6 d，正式馴養10 d，用濃度為1 mg·L-1的魚蝦安溶液定期處理。

1.2 測定項目與方法

采用胃中食物測定法測定草魚胃中食物量，以及草魚的體重變化。同時，對地面的振動與噪聲進行監測，每小時監測1次，并進行等效換算。

胃中食物每5 d測1次，共3次，每次24 h連續取樣，6 h取1次，稱其體重、消化道中食物和體長，天平的精度為0.000 1 g。胃中食物過半時測定排空率，每隔1 h，取20條，共取10次。

重量計算公式：

式中：C為總重量，g；G為重量，g；S為胃中食物，g；R為排空率，%。

生長率公式：

式中：Ed為生長率；ΔG為增加重量，g；C為總重量，g。

在對應魚池的位置進行振動與噪聲的連續監測，方向垂直于地鐵運營方向，該噪聲可視為連續穩定性噪聲，其等效聲級與等效振動級計算公式：

式中：L為被測點聲壓級，dB；L0為已知聲壓級，dB；r為被測點距離聲源的距離，m；r0為已知點離聲源點距離，m；a為衰減系數。

2 結果與分析

2.1 噪聲與振動

把監測數據代入公式（3），得到振動噪聲或振動強度衰減公式：

式中：NLeq為噪聲聲強，dB；VLeq為振動強度，dB；D為與聲源距離（D≥5 m），m。

計算結果見表1。

表1 振動噪聲與振動強度隨距離的變化

2.2 對草魚生長的影響

表2表明，草魚隨噪聲和振動強度變化的趨勢，由式（3）計算得到，等效噪聲和振動強度為94.0 dB和101.8 dB，草魚的生長平均速率顯著下降，即產生顯著影響。

表3表明，當噪聲與振動持續8 d和16 d時，草魚生長量的變化趨勢基本相同。方差分析表明，2組持續時間不同的草魚生長量有顯著，從持續時間來看，16 d的生長量小于8 d的生長量，所以16 d的影響大于8 d。

表2 噪聲與振動強度對草魚生長量的影響

表3 噪聲和振動強度的持續時間對草魚生長量的影響

從表4可以看出，對不同時間魚的排空率的影響，前3 h攝食率大，然后減小，最后趨于穩定。

表5表明，t檢驗分結果，5 m和10 m的距離有顯著影響，其他沒有影響。

表4 草魚排空率參數

表5 草魚胃中食物量和攝食量與噪聲、振動的關系

3 小結與討論

試驗結果表明，噪聲和振動強度較小時，對草魚的攝食量無顯著影響，經t檢驗，當噪聲增大到一定程度時，在一段時間后，影響會顯著。當試驗進行到16 d時，對10 m遠的草魚有顯著影響，同時隨噪聲強度增加而增加。

振動與噪聲對草魚的進食量、生長率均有顯著的影響，其中對進食量比較敏感，等效噪聲為80 dB，污染距離為40 m，顯著影響距離為10 m；振動強度為85 dB，生長率的影響程度遠大于攝食量；當振動和噪聲強度為NL＝94 dB，VL＝101 dB時，最大進食量下降了60%。經測定草魚的日增長量、轉化效率與噪聲與振動關系，體重變化與對應的時間呈線性關系；從日平均攝食量可以看出，草魚的最大平均攝食量跟對照相比，下降60%，平均生長量下降19.5%；當等效噪聲與振動強度級達到80和85 dB時，對草魚的攝食量影響顯著，所以生長率影響噪聲與振動強度分別為80和85 dB。由于地鐵振動較鉆井振動時間長，無暫停振動對魚類的恢復效應，其影響程度還需進一步研究。

污染距離和相應的等效噪聲級或振動級的之間關系是NLeq＝94-20 lg（0.2D）-0.002D或VLeq＝101.8-20lg（0.2D）-0.019D；與鉆井振動與噪聲對魚類的影響相似，只是影響魚類生長的地鐵振動頻率比鉆井略低，其長期影響（如改變基因的表達）還需進一步研究。

［1］ 張曉春，張辰辰，張磊，等.地鐵列車振動對臨近建筑內人體舒適度的影響研究［J］.中國礦業大學學報，2009，38（6）：835-839.

［2］ 宋志剛.基于煩惱率模型的T程結構振動舒適度設計新理論［D］.杭州：浙江大學，2003.

［3］ 王季卿.噪聲對人體各器官和系統的影響及防護［J］.噪聲與振動控制，1991（增刊1）：121-123.

［4］ 葉青，任曉燕，劉貴，等.鉆井井場噪聲對鉆工健康影響的調查［J］.職業與健康，1997，13（4）：1-4.

［5］ 董桂芳，解綬啟，朱曉鳴，等.水華藍藻對魚類的營養毒理學效應［J］.生態學報，2012，32（19）：6233-6241.

［6］ 王雪輝，邱永松，杜飛雁，等.北部灣秋季底層魚類多樣性和優勢種數量的變動趨勢［J］.生態學報，2012，32（2）：333-342.

［7］ 童春富.長江河口潮間帶鹽沼植被分布區及鄰近光灘魚類組成特征［J］.生態學報，2012，32（20）：6501-6510.

［8］ 孫耀，陳民山，陳聚法，等.E石油鉆井噪聲與振動對鯉魚（Cyprinus carpio）能量收支的影響［J］.生態學報，2008，28（8）：3527-3534.

［9］ 張飲江，黎臻，謝文博，等.對低溫、振動脅迫應激反應的試驗研究［J］.水產科技情報，2012，40（3）：116-122.

（責任編輯：張才德）

S 931.3 < class="emphasis_bold">文獻標志碼：A

A

0528?9017（2014）01?0114?03

文獻著錄格式：喻軍，尹曉輝.地鐵振動對魚類進食及生長的影響［J］.浙江農業科學，2014（1）：114-117.

2013?10?25

國家自然科學基金（21007060；51078377）；浙江省科技廳項目（2012C21074）；浙江省博士后基金（Bsh1202012）

喻 軍（1978-），男，湖南邵陽人，工程師，主要從事地鐵振動環境效應研究工作。E?mail：yujunsunny＠163.com。

注：感謝國家自然科學基金和浙江省科技廳項目資助。