盐沉积对某滨海核电厂址附近植物的影响分析

盐沉积对某滨海核电厂址附近植物的影响分析

原寒 1，贲岳 2 ，文祥茂 3 ， 李建国 1* ，马仲辉 4

1. 中国辐射防护研究院，山西 太原 030006； 2. 国核电力规划设计研究院有限公司，北京 海淀 100095 ； 3. 国核湛江核电有限公司，广东 湛江 524000 4. 广西大学，广西南宁 530000

摘要：盐雾是影响植物生长的重要生物胁迫因子之一，对植物的生长发育会产生不良影响。本文调研分析了盐沉积对植物的影响机理、我国主要的耐盐植物种类等研究成果，结合某滨海核电厂址周围陆生植物调查和冷却塔盐沉积模拟结果，分析了盐雾飘滴对其周围环境中植物特别是红树林植被的可能影响。在核电厂周围10km范围分布有58种植物群系，其中有17种为盐碱植物，8种为耐盐性的植物，2种为具有盐腺的强耐盐植物：白骨壤（Avicennia marin）和互花米草（Spartina alterniflora）。结合对该核电厂冷却塔不同季节的盐沉区域和沉积量模拟计算，初步分析结果表明，短期内该核电厂冷却塔盐雾对周围植被影响较小。本文针对滨海地区盐沉积影响，提出了应对建议。

关键词：核电厂冷却塔、盐沉积、盐雾、耐盐植物、影响分析

Effect of salt deposition on plants around a coastal nuclear power plant

Yuan Han¹, Ben Yen², Wen Xiangmao³, Li Jianguo^1*

1. China Institute for Radiation Protection, Tai Yuan, 030006;

2. State Nuclear Electric Power Planning, Design & Research Institute Co.,Ltd, Beijing, 100095;

3. Zhanjiang Nuclear Power Co., Ltd, Zhanjiang, 524000

Abstrct: Salt spray is one of the important biological stress factors affecting plant growth, which has adverse effects on plant growth and development. Based on the investigation of terrestrial plants around a coastal nuclear power plant site and the simulation results of salt deposition in cooling tower, the possible impact of salt spray on plants, especially mangrove vegetation, is analyzed in this paper. There are 58 plant groups in the 10km range around the nuclear power plant, among which 17 species of plants are saline alkali plants, 8 species of plants are salt tolerant plants, and 2 species of plants are strong salt tolerant plants with salt glands: Avicennia Marin and Spartina alterniflora. Combined with the simulation calculation of salt deposition area and deposition amount in different seasons of the cooling tower of the nuclear power plant, the preliminary analysis results show that the salt spray has little impact on the surrounding vegetation in the short term. In this paper, some suggestions are put forward to deal with the influence of coastal salt deposition.

Key Words: Seawater cooling towers of nuclear power plant; Salt deposition; Salt spray; salt tolerant plants; impact analysis

随着能源需求的不断加大，核能作为一种安全、清洁的能源，发展核电是扩大内需、带动国内经济大循环的重要举措；同时，是实现减排目标的重要途径之一。

由于取排水距离较长或温排水限制等因素，我国有的滨海核电厂拟采用海水冷却塔循环供水系统。循环冷却水在喷溅滴落的过程中产生大量细小水滴，且包含各类杂质和可溶性盐类，海水中的盐分会随着飘滴降落在冷却塔周边区域。2010年美国加利福尼亚州能源委员会指出海水冷却塔飘滴所引起的盐沉积问题对厂区附近的土壤、农田、建筑及设备均存在影响^[1]。同时，自然盐雾飘滴随风飘向距离海岸线许多公里外的内陆区域，从而形成了沿海城市区域局地的盐雾环境^[2,3]。

本文从盐沉积对植物的影响机理、我国主要的耐盐植物种类、某厂址周围的耐盐植物种类等方面展开叙述。

1. 盐沉积对植物的影响机理概述

1.1渗透胁迫

盐沉积导致的盐胁迫，导致土壤水势降低，根部细胞吸收水分能力差，形成渗透胁迫。渗透胁迫主要导致叶绿体受损、气孔导度下降，光合作用受阻、生长速率减弱^[3]，严重时枯萎渍死^[4]。

1.2离子毒害

胞内大量离子和有机物质外渗，外界有毒离子进入，导致细胞膜通透性增加，电解质外渗，阻碍植物必需的K⁺的吸收和运输，K⁺亏缺将严重影响植物正常生长发育^[5]。

1.3氧化胁迫

渗透胁迫和离子毒害会使植物体内积累大量的活性氧和H₂O₂，直接或间接启动脂膜过氧化进程，产生氧化胁迫，破坏细胞膜脂质的完整性^[6]。影响呼吸作用、蒸腾作用和光合作用，对细胞产生毒害^[7]。

在同等盐分的胁迫下，盐雾对植物造成的伤害更大^[8]。在相同的条件下，植物幼嫩的芽和叶片首先表现出受害症状^[9]，耐盐雾的强弱依次为成熟叶组织＞嫩叶组织＞芽组织^[10]，因此厚角质层是天然防御盐雾的重要武器^[11]。

2. 我国主要耐盐植物种类

根据植物对盐的耐性，分为盐生植物、中间类型、盐敏感植物。

对于耐盐植物的筛选，我国学者已做了大量的工作。《中国盐生植物》介绍了423种中国原生的盐生植物；《中国西北内陆盐地植物图谱》收集了279种耐盐植物图片；《中国海岸带耐盐经济植物资源》收集整理了中国海岸带的517种耐盐经济植物；《南方滨海耐盐植物资源（一）》提出典型的植物受盐雾危害症状^[4]。

张华新等^[12]通过综合评价11个树种的耐盐性能力，得出耐盐碱能力强的树种：三裂叶漆、榆桔、日本丁香和银水牛果。米文精等^[13]发现大同盆地树种耐盐性从高到低依次为柽柳＞枸杞＞樟子松＞杜松＞白榆＞新疆杨。马蔺属于强耐盐植物，翘、蜀葵、结缕草中度耐盐^[14]。马春等^[15]发现天津地区专性盐生植物代表性作物有盐地碱蓬群落、芦苇群落、柽柳灌丛、西伯利亚白刺灌丛、獐毛草群落、马绊草群落。艾比湖湿地盐生植物有猪毛菜属、柽柳属、碱蓬属、滨藜属、芦苇属、盐生草属等^[16]；山东省东营市黄河三角洲地区筛选出翅碱蓬、中亚滨藜和马蔺为耐盐碱先锋植物^[17]。补血草被认为是盐碱地的指示植物，盐角草是最耐盐的陆生高等植物之一，是世界上最著名的耐盐植物。

然而，以上的研究均为针对土壤盐胁迫筛选的耐盐植物而忽略盐雾危害。陈国斌等对这9种滨海植物盐雾的耐性评价，结果显示，厚叶石斑木、倒卵叶润楠、酸味子盐雾抗性强；苦槛蓝、车桑子、单叶蔓荆盐雾抗性中等；苦郎树、银毛树、鱼藤盐雾抗性弱^[18]。

3. 用于评价植物抗盐的生理指标

3.1内源激素

盐分胁迫条件下，植物体内的生长素（IAA）、赤霉素（GA）、脱落酸（ABA）、细胞分裂素（CTK）、乙烯（ETH）等均发生不同程度的变化，其中ABA是受环境条件影响最大的一种^[19]。

3.2电导率

电导率的大小在表明植物耐盐性指标中有一定参考意义^[20]，直接反映质膜受伤害的程度：质膜受到伤害程度随电导率增大而增大。发生盐胁迫时，表现为质膜痛透性增加。

3.3渗透调节物质

盐胁迫会引起细胞的失水，细胞通过渗透调节，降低胞内水势，来维持细胞正常代谢。参与渗透调节的无机离子主要有Na⁺、K⁺和 Cl^-[21]，有机渗透调节的物质主要有可溶性糖、甜菜碱、脯氨酸等。

4. 某滨海核电厂冷却塔周围植物调查结果分析

4.1陆生生态调查结果分析

陆生生态调查结果显示，在核电厂半径10km范围内共有58种植物群系，主要分布的植被类型为林地、草地、红树林自然保护区。

厂址附近有珍稀濒危保护植物4种，其中国家I级保护植物有1种，为苏铁（Cycas revoluta）；国家II级保护植物有3种，分别是樟（Cinnamomum camphora）、中华结缕草（Zoysia sinica）和龙眼（Dimocarpus longan）；厂址周围的保护区有红树林自然保护区。

苏铁为常绿棕榈状木本植物，厚革质而坚硬；樟为常绿大乔木，叶片薄革质；中华结缕草为多年生草本，叶片质硬；龙眼为常绿大乔木，叶片革质。硬质或革质的叶片是植物防御盐雾的重要武器。这类植物通常对盐碱类污染具有一定的抗性。

红树植物生境的主要特征之一是高盐，根据红树植物有无盐腺，可将其分为泌盐红树植物和非泌盐红树植物^[22]。红树林类植物最耐盐碱，多具有可排出多余盐分的分泌腺体，叶片光亮，利于反射阳光，减少水分蒸发。因此，可以认为该核电厂冷却塔盐雾对周围的红树林保护区植物的影响很小，红树林本身具有较强的耐受性。在现场调查过程中，未发现盐敏感植物。

针对调查结果，结合文献资料^[23]，对从生长环境、有无盐腺、叶片质地三个方面，对调查区内的耐盐植物种类进行简单分类：首先，能生长于盐环境下，认为具有一定的耐盐能力；第二，叶片质地为革质，认为具有较强耐盐能力；第三，具有盐腺，认为耐盐能力最强。结果见表1。针对滨海地区盐雾危害，可选择上述植物建立防护带。

表1调查区耐盐植物能力评价指标

+代表有一定耐盐能力，++代表耐盐能力较强，+++代表耐盐能力最强；√代表有盐腺。

+represents a certain salt tolerance, ++represents strong salt tolerance, +++represents the strongest salt tolerance;√represents that this plant has the salt gland.

4.2 核电厂冷却塔全年盐沉积模拟分析

美国核管委NUREG-1555中给出的氯化钠（NaCl）沉积率对植物影响的评价准则：当飘滴中氯化钠的沉积率在1-2kg/（ha·月）的情况下，不会对植物产生危害；当氯化钠的沉积率在植物的生长期接近或超过10kg/（ha•月）时（相当于1000kg/km²·月），可能会对许多植物的叶片产生危害^[24]。

_{通过FLUENT数值模拟方法，建立行冷却塔三维数学模型，结果表明：四季度（冬季）盐沉积其量峰值最大，约为1200 kg/（km}²·季度），出现在SSW方位，区域位于西-北，存在盐沉积的区域约为16km²；一季度（春季）和二季度（夏季）盐沉积量峰值次之，约为 900 kg/（km²·季度），存在盐沉积的区域约为28km²；三季度（秋季）最小，约为600 kg/（km²·季度），此时对植物不会产生损坏。全年盐沉积量峰值为 2500 kg/(km²·年)，远低于规范中20000 kg/（km²·年）限值，因此不会对植物造成严重损坏。

5结论与建议

根据现场调查结果，某滨海核电厂周围10km范围调查到58种群系，包含17种盐碱植物的群系，8种耐盐能力较强的植物，7种耐盐能力一般的植物，通过对耐盐植物生长环境、有无盐腺和叶片质地的分析，筛选出2种具有盐腺的强耐盐植物：白骨壤和互花米草；此外，还调查到珍稀濒危植物4种，均为耐盐碱植物。现场调查未发现盐敏感植物，也并未观察到由于受盐渍危害而出现的植物生长异常现象。结合对该核电厂冷却塔的盐沉积模拟分析，初步认为未来该滨海核电厂海水冷却塔对周围植被的影响较小。

建议滨海核电厂在建立绿化隔离带时，乔木可优先选择苦郎树，搭配其他耐盐性较强，可防风固沙的树种；营造草坪时可优先选择互花米草，搭配狗牙根、蟛蜞菊。

尽管在现场调查过程中未出现明显盐雾危害的植被，但由于调查时间短、调查范围有限，且其机制十分复杂，本次对核电厂周围全部植物群系进行耐盐性分析比较困难，下一步建议对该核电厂建设期和运行期周围植被进行长期观测实验，监测内源激素、电导率、渗透调节物质等指标变化情况，结合实验室模拟盐沉积对影响范围重要植物进行生理生化等指标的影响研究，从而为核电厂冷却塔盐沉积的影响评估和防治提供依据。

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