基于“OOAO原則”的羅源灣生態(tài)質(zhì)量狀況綜合評(píng)價(jià)

吳海燕，吳耀建 ，陳克亮，陳朝華，洪宜斌，吳吉春，陳慶輝，張景飛

(1.國(guó)家海洋局第三海洋研究所，廈門 361005;2.污染控制與資源化研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京大學(xué)水科學(xué)系，南京 210093;3.中國(guó)石化管道儲(chǔ)運(yùn)公司，南京211100)

近岸海域是與人類活動(dòng)最密切相關(guān)的海域。由于填海造地、海洋資源的不合理開(kāi)發(fā)利用、漁業(yè)養(yǎng)殖、海上溢油、危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏、陸源污染物排放等人為活動(dòng)的影響，近岸海域生態(tài)環(huán)境狀況日益惡化，包括物理化學(xué)變化、生境衰退、生態(tài)多樣性變化等［1］。近些年，由于歐洲境內(nèi)的近岸海域面臨越來(lái)越多的人為環(huán)境壓力，歐盟出臺(tái)了一系列水管理法令，包括水框架指令(WFD)，海洋發(fā)展戰(zhàn)略、海洋政策等，這些法令都強(qiáng)調(diào)了保護(hù)近岸海域生態(tài)系統(tǒng)和海洋綜合管理的必要性［2］。為了執(zhí)行WFD，歐盟下設(shè)的“生態(tài)質(zhì)量狀態(tài)工作組”于2000年提出了“生態(tài)質(zhì)量狀況綜合評(píng)價(jià)方法”，用于指導(dǎo)歐盟所有成員國(guó)所轄水域的生態(tài)質(zhì)量狀況評(píng)價(jià)工作。該方法認(rèn)為水體質(zhì)量狀況主要是指海洋生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和過(guò)程，同時(shí)包括物理、化學(xué)、形態(tài)學(xué)、地理和氣候要素，還要綜合考慮影響這些要素的相關(guān)區(qū)域的人為影響和人類活動(dòng)［3］。該方法在歐盟得到了廣泛的應(yīng)用［4-6］，但在我國(guó)的應(yīng)用報(bào)道還很少。美國(guó)近岸海域生態(tài)質(zhì)量狀況評(píng)價(jià)方法［7］在國(guó)際上也有著較為廣泛的應(yīng)用，但是由于其評(píng)價(jià)體系中的濱海濕地指標(biāo)在我國(guó)缺乏相應(yīng)的歷史數(shù)據(jù)，以及基于毒理試驗(yàn)建立的魚類組織污染指標(biāo)，在我國(guó)幾乎為空白，無(wú)法構(gòu)成有效的指標(biāo)體系，也就無(wú)法開(kāi)展應(yīng)用。我國(guó)近岸海域正面臨著日益增大的人為環(huán)境壓力，但國(guó)內(nèi)關(guān)于近岸海域生態(tài)質(zhì)量狀況綜合評(píng)價(jià)的研究總體上還很匱乏［7-10］，科學(xué)、合理、有效的具有普遍意義的綜合評(píng)價(jià)體系和方法尚未建立。借鑒國(guó)外相對(duì)成熟的評(píng)價(jià)體系、方法和標(biāo)準(zhǔn)，建立適合我國(guó)近岸海域特點(diǎn)的海洋生態(tài)質(zhì)量狀況綜合評(píng)價(jià)方法以及相應(yīng)的監(jiān)測(cè)和管理體系已成為我國(guó)海洋生態(tài)綜合管理的迫切需要。

本文以WFD提出的近岸海域生態(tài)質(zhì)量狀況綜合評(píng)價(jià)體系為參照，根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)資料對(duì)指標(biāo)體系進(jìn)行一定的調(diào)整后，應(yīng)用于福建羅源灣。根據(jù)羅源灣的多年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，建立羅源灣專屬的生態(tài)要素和物理化學(xué)要素參考基準(zhǔn)值，基于“OOAO原則”對(duì)羅源灣的生態(tài)質(zhì)量狀況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，并通過(guò)與人為環(huán)境壓力分布的一致性分析對(duì)評(píng)價(jià)的結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，以期為我國(guó)近岸海域生態(tài)質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)和管理體系的建立提供參考。

1 研究區(qū)概況

羅源灣位于福建省東北部(圖1)，海域總面積216.44 km2，灘涂面積78.18 km2。羅源灣灣口寬僅950 m，四面環(huán)山，是一個(gè)典型的口小腹大的半封閉性海灣。雖然羅源灣周邊有幾條溪河匯入，但年總徑流量?jī)H3.18×108m3，徑流對(duì)灣內(nèi)海水影響較小，灣內(nèi)水體交換主要靠潮汐來(lái)完成。羅源灣周邊的臨海工業(yè)尚處于開(kāi)發(fā)利用初期，陸源污染物的主要來(lái)源是城鎮(zhèn)生活污水、港口運(yùn)輸、農(nóng)田污染與工業(yè)廢水。隨著經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)力度的加大，羅源灣面臨的人為環(huán)境壓力將越來(lái)越大。羅源灣的主要特征參數(shù)見(jiàn)表1。用于羅源灣生態(tài)質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)的數(shù)據(jù)來(lái)源于2009年的生態(tài)調(diào)查，其中水質(zhì)監(jiān)測(cè)4次(3、5、8和11月)，沉積物的監(jiān)測(cè)時(shí)間為8月，生物調(diào)查時(shí)間為春季(5月)和秋季(11月)。

圖1 羅源灣的地理位置以及采樣點(diǎn)分布Fig.1 Location and sampling sites of Luoyuan Bay

表1 羅源灣的主要特征參數(shù)Table 1 The main characteristic of Luoyuan Bay

2 羅源灣生態(tài)質(zhì)量狀況綜合評(píng)價(jià)方法

2.1 指標(biāo)體系

參考?xì)W盟近岸海域生態(tài)質(zhì)量狀況綜合評(píng)價(jià)體系，根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)，調(diào)整后的羅源灣EcoQS綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系包括生物學(xué)質(zhì)量要素、化學(xué)要素、物理化學(xué)質(zhì)量要素和水文形態(tài)學(xué)質(zhì)量要素(表2)，與WFD的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的主要區(qū)別在于:(1)采用浮游動(dòng)物指標(biāo)代替大型藻類指標(biāo)。大型藻類是固著生活的底棲植物，生態(tài)環(huán)境的破壞會(huì)給它們帶來(lái)明顯的負(fù)面影響，因此，大型藻類也是海洋生態(tài)環(huán)境的指示物種之一。但由于大型藻類的分布有一定的區(qū)域性，并不是我國(guó)的常規(guī)監(jiān)測(cè)指標(biāo)。羅源灣大型藻類分布較少，沒(méi)有相應(yīng)的監(jiān)測(cè)，所以采用常規(guī)監(jiān)測(cè)指標(biāo)浮游動(dòng)物代替。(2)WFD評(píng)價(jià)體系中，沉積物的總有機(jī)碳(TOC)和硫化物包含在化學(xué)要素中，本研究出于分類的考慮，將這兩個(gè)指標(biāo)放在物理化學(xué)指標(biāo)中。(3)化學(xué)要素只包括水質(zhì)和沉積物中的優(yōu)先控制污染物(有機(jī)污染物和重金屬)，數(shù)量偏少。我國(guó)監(jiān)測(cè)的重金屬一般只有5—7種，由于費(fèi)用較高，有機(jī)污染物的監(jiān)測(cè)更少。對(duì)于生物體內(nèi)的污染物監(jiān)測(cè)，僅對(duì)全灣采集一組樣品進(jìn)行分析，并沒(méi)有對(duì)各站位區(qū)分監(jiān)測(cè)。當(dāng)然，指標(biāo)越多意味著監(jiān)測(cè)代價(jià)越大，并不是越多越好，WFD允許歐盟各成員國(guó)根據(jù)各國(guó)具體情況進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

表2 基于“OOAO原則”的羅源灣生態(tài)質(zhì)量狀況綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Table 2 The integrative EcoQS assessment index system for Luoyuan Bay based on‘OOAO principle’

2.2 綜合評(píng)價(jià)方法

基于“OOAO原則”進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)框架如圖2所示。生態(tài)質(zhì)量狀況的評(píng)價(jià)結(jié)果共劃分為五個(gè)級(jí)別，依次為優(yōu)、良、中、差和劣。等級(jí)優(yōu)代表站點(diǎn)沒(méi)有受到污染，或者生態(tài)系統(tǒng)沒(méi)有表現(xiàn)出退化或者表現(xiàn)出極小退化跡象。等級(jí)良代表比等級(jí)優(yōu)略差，站點(diǎn)受到輕微的污染或者由于人為活動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)表現(xiàn)出較小的退化。等級(jí)中代表受到的人為擾動(dòng)明顯比等級(jí)良要明顯，站點(diǎn)受到中等程度的污染或者由于人為活動(dòng)的影響生態(tài)系統(tǒng)表現(xiàn)出中等程度的退化。等級(jí)差代表站點(diǎn)受到嚴(yán)重的污染，或者與等級(jí)優(yōu)有本質(zhì)的差別。等級(jí)劣代表站點(diǎn)受到特別嚴(yán)重的污染或者表現(xiàn)出嚴(yán)重的退化［11］。

2.3 各要素評(píng)價(jià)方法

2.3.1 生態(tài)要素評(píng)價(jià)方法

由圖2可知，生態(tài)要素質(zhì)量是評(píng)價(jià)體系的核心，因而生態(tài)要素質(zhì)量等級(jí)的評(píng)價(jià)方法在整個(gè)生態(tài)質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)中起著至關(guān)重要的作用。生態(tài)要素包括浮游植物、浮游動(dòng)物和底棲生物，評(píng)價(jià)方法如下:

(1)底棲生物質(zhì)量評(píng)價(jià)

圖2 生態(tài)質(zhì)量狀況等級(jí)綜合評(píng)價(jià)流程圖［5］Fig.2 Framework used in the integrative EcoQS assessment

底棲生物具有較小的流動(dòng)性，生活史較短，能很快通過(guò)種群和群落反映環(huán)境的變化，最能代表生態(tài)要素的質(zhì)量，成為研究的熱點(diǎn)。M-AMBI［12］是底棲無(wú)脊椎動(dòng)物AMBI指數(shù)、香農(nóng)多樣性指數(shù)(H')以及物種豐度的復(fù)合指數(shù)，該指數(shù)已經(jīng)在不同的區(qū)域得到了應(yīng)用，被證明能夠識(shí)別污染和人為環(huán)境壓力［13］。M-AMBI指數(shù)的應(yīng)用首先要確定AMBI、多樣性指數(shù)以及物種豐度的參考基準(zhǔn)值。M-AMBI指數(shù)的計(jì)算采用WFD提供的免費(fèi)軟件(http://www.azti.es v.4)。最后根據(jù)M-AMBI的參考基準(zhǔn)值進(jìn)行等級(jí)劃分。

(2)浮游植物質(zhì)量評(píng)價(jià)

浮游植物主要反映研究海域水質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)狀況以及赤潮狀況。本文采用Revilla［14］提出的評(píng)價(jià)方法。該方法中采用兩個(gè)指標(biāo)——葉綠素a和赤潮概率來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)等級(jí)分為優(yōu)、良和中3個(gè)等級(jí)。葉綠素a評(píng)價(jià)采用全年平均值，等級(jí)優(yōu)和良的閾值為3.5 μg/L，良和中的閾值為7.0 μg/L。赤潮概率評(píng)價(jià)是將每個(gè)站位每個(gè)浮游植物物種的數(shù)量與赤潮閾值(750 000個(gè)/L)進(jìn)行比較，如果該站位超過(guò)這個(gè)閾值的浮游植物物種數(shù)小于20%，則赤潮概率評(píng)價(jià)等級(jí)為優(yōu)，在20%到40%之間，等級(jí)為良，大于40%則等級(jí)為中。對(duì)這兩個(gè)指標(biāo)的優(yōu)、良、中3個(gè)等級(jí)分別賦值1.0、0.8、0.6，計(jì)算兩個(gè)指標(biāo)的平均值。平均值=1，則浮游植物質(zhì)量狀況等級(jí)為優(yōu);0.8≤平均值＜1，等級(jí)為良;0.6≤平均值＜0.8，等級(jí)為中。

(3)浮游動(dòng)物質(zhì)量評(píng)價(jià)

浮游動(dòng)物是我國(guó)海洋生態(tài)監(jiān)測(cè)的常規(guī)指標(biāo)。浮游動(dòng)物有一定的隨機(jī)性，但是對(duì)環(huán)境的變化較為敏感，一定程度上能夠反映周邊的環(huán)境質(zhì)量狀況。該指標(biāo)采用常規(guī)評(píng)價(jià)指標(biāo)香農(nóng)多樣性指數(shù)來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2.3.2 物理化學(xué)、化學(xué)要素評(píng)價(jià)

物理化學(xué)要素的評(píng)價(jià)參照參考基準(zhǔn)值，以年均值進(jìn)行等級(jí)評(píng)價(jià)。化學(xué)要素(水質(zhì)和沉積物中的優(yōu)先控制重金屬和有機(jī)污染物)的綜合評(píng)價(jià)，按照文獻(xiàn)［5，15］的評(píng)價(jià)方法進(jìn)行。水質(zhì)優(yōu)先控制污染物的評(píng)價(jià)參考基準(zhǔn)值采用美國(guó)環(huán)境保護(hù)署發(fā)布的水質(zhì)基準(zhǔn)［16］，沉積物優(yōu)先控制污染物評(píng)價(jià)參考基準(zhǔn)值則參考文獻(xiàn)［17］。

2.3.3 水文動(dòng)力學(xué)條件評(píng)價(jià)

這項(xiàng)評(píng)價(jià)主要是指水文狀況、生境狀況與未受干擾狀況的偏離程度，目前沒(méi)有定量評(píng)價(jià)的方法，主要采用專家判斷法進(jìn)行評(píng)判。水文形態(tài)學(xué)要素相對(duì)歷史狀況的變化評(píng)價(jià)分為5個(gè)等級(jí):未變化(等級(jí)優(yōu))、輕度變化(等級(jí)良)、中等變化(等級(jí)中)、重要的變化(等級(jí)差)、嚴(yán)重的變化(等級(jí)劣)。該項(xiàng)要素是針對(duì)海域總體狀況的評(píng)價(jià)，對(duì)于各個(gè)站位則不包括該項(xiàng)評(píng)價(jià)。根據(jù)圖2，如果所有的物理化學(xué)要素都達(dá)到等級(jí)優(yōu)并且優(yōu)先控制污染物都低于相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，就需要進(jìn)行水文形態(tài)學(xué)狀況評(píng)價(jià)。

2.3.4 參考基準(zhǔn)值

參考基準(zhǔn)值的確定是WFD中最重要的部分［18］。參考基準(zhǔn)值的獲得通常有以下4種方法［4］:以未受到或者受到人為擾動(dòng)較小的站點(diǎn)作為參考基準(zhǔn)值站位;歷史信息或者資料;模型;專家判斷。WFD要求使用類型專屬的區(qū)域背景值作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，可以比較準(zhǔn)確地區(qū)分人為影響和自然變化。由于歷史資料以及未受人類活動(dòng)影響的區(qū)域幾乎不存在，參考基準(zhǔn)值的確定常常根據(jù)已有的數(shù)據(jù)進(jìn)行序列分析。底棲無(wú)脊椎動(dòng)物AMBI、H'和物種豐度以及浮游動(dòng)物H'的參考基準(zhǔn)值確定方法參見(jiàn)文獻(xiàn)［13］:根據(jù)已有的數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)序列，采用SPSS16.0進(jìn)行分析，去除數(shù)據(jù)序列的異常值，H'和物種豐度取數(shù)據(jù)序列的第90%位值為參考基準(zhǔn)值，AMBI取數(shù)據(jù)序列的第10%位值為參考基準(zhǔn)值。M-AMBI和物理化學(xué)要素評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)邊界值確定方法［13］:收集研究區(qū)多年的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算序列數(shù)據(jù)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。對(duì)于值越大生態(tài)質(zhì)量狀況越好(差)的指標(biāo)，等級(jí)優(yōu)和良(差和劣)的邊界值為平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差的和，再以此邊界值除以4依次確定其他等級(jí)之間的邊界值。

2.4 評(píng)價(jià)結(jié)果驗(yàn)證

評(píng)價(jià)結(jié)果的校驗(yàn)是綜合評(píng)價(jià)非常重要的一部分。WFD要求近岸海域生態(tài)質(zhì)量狀況綜合評(píng)價(jià)方法評(píng)價(jià)的結(jié)果應(yīng)該反映人為擾動(dòng)對(duì)生態(tài)質(zhì)量狀況的影響，而不是自然變化［15］。本研究通過(guò)對(duì)人為環(huán)境壓力的定量分析對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。根據(jù)文獻(xiàn)［19］，對(duì)各站點(diǎn)的人為環(huán)境壓力類型(非點(diǎn)源、點(diǎn)源、生境損失、工業(yè)廢水、港口航運(yùn)以及養(yǎng)殖)進(jìn)行識(shí)別，并對(duì)各壓力程度進(jìn)行定量化賦值(1-壓力低;2-壓力中等;3-壓力高)，求得壓力總值并分級(jí)(0—2，低;2—4，較低;4—6，中;6—8，高;＞8，很高)。EcoQS評(píng)價(jià)等級(jí)與壓力等級(jí)一致或上下浮動(dòng)一個(gè)等級(jí)，則認(rèn)為評(píng)價(jià)結(jié)果合理。

3 結(jié)果

3.1 參考基準(zhǔn)值的確定

羅源灣生態(tài)要素參考基準(zhǔn)值的確定采用2005—2010年的共79組數(shù)據(jù)的序列，物理化學(xué)要素采用1985—2010年的共305組數(shù)據(jù)的序列(圖3為以活性磷酸鹽和無(wú)機(jī)氮的累積百分位分布圖)。根據(jù)數(shù)據(jù)序列累積百分位分布分析的結(jié)果，羅源灣底棲生物AMBI、H'和物種豐度的參考基準(zhǔn)值分別為0.64、4.5和46，生態(tài)要素和物理化學(xué)要素的評(píng)價(jià)基準(zhǔn)見(jiàn)表3。

圖3 無(wú)機(jī)氮和活性磷酸鹽的累積百分位分布圖Fig.3 The cumulative percent distribution of DIN and DRP

參考基準(zhǔn)值是WFD提出的生態(tài)質(zhì)量狀況綜合評(píng)價(jià)方法最核心的科學(xué)理念和基本原則，決定著評(píng)價(jià)結(jié)果是否客觀合理。將本研究建立的羅源灣物理化學(xué)要素的參考基準(zhǔn)值與我國(guó)相應(yīng)的海水水質(zhì)、沉積物的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，活性磷酸鹽和無(wú)機(jī)氮等級(jí)優(yōu)和良的邊界值與我國(guó)海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中的Ⅰ類和Ⅱ類的邊界值接近，溶解氧以及沉積物TOC和硫化物等級(jí)優(yōu)和良的邊界值標(biāo)準(zhǔn)則要高于相應(yīng)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和沉積物標(biāo)準(zhǔn)。由此可見(jiàn)，目前我國(guó)使用統(tǒng)一的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，可能會(huì)忽略各水域自然條件的差異而導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果誤差較大。

由于底棲生物在該綜合評(píng)價(jià)方法中的核心地位，對(duì)底棲底棲無(wú)脊椎動(dòng)物的評(píng)價(jià)研究非常多，由于復(fù)合指數(shù)比單因子指數(shù)更能反映海域?qū)嶋H的質(zhì)量狀況［19］，因此本研究中采用H'、AMBI和物種豐度的復(fù)合指數(shù)M-AMBI作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。將得到的參考基準(zhǔn)值與文獻(xiàn)［13］中列舉的已經(jīng)建立M-AMBI參考基準(zhǔn)值的區(qū)域進(jìn)行比較，本研究與地中海區(qū)域的亞得里亞海相同，要高于其他的區(qū)域。但該指數(shù)是基于地中海海域建立的，本研究中的部分底棲無(wú)脊柱動(dòng)物物種并不包含在軟件提供的物種數(shù)據(jù)庫(kù)中，2009年5月和11月各站位的平均不包含率分別為7.91%和12.84%，其中11月份LY09和LY15的不包含率分別為27%和25%，超出了警戒值(20%)，存在一定的誤差。

表3 羅源灣綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系各指標(biāo)的評(píng)價(jià)基準(zhǔn)Table 3 Evaluation criterion for each index of Luoyuan Bay EcoQS integrated assessment system

3.2 生態(tài)質(zhì)量現(xiàn)狀

羅源灣2009年生態(tài)要素、物理化學(xué)和化學(xué)要素的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。根據(jù)美國(guó)EPA水質(zhì)基準(zhǔn)［16］，除個(gè)別站位外，羅源灣水質(zhì)中的總DDT都在基準(zhǔn)連續(xù)濃度值(Criteria Continuous Concentration，CCC)和基準(zhǔn)最大濃度值(Criteria Maximum Concentration，CMC)之間，存在一定的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)照美國(guó)EPA的近岸海域質(zhì)量報(bào)告Ⅲ［17］中的沉積物標(biāo)準(zhǔn)，羅源灣大部分站位沉積物中的總DDT都超過(guò)了ERL值(Effects Range-Low)，部分站位的As也超過(guò)了ERL值，也存在一定的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。物理化學(xué)要素中，絕大部分站位無(wú)機(jī)氮和無(wú)機(jī)磷濃度較高，在中級(jí)左右;溶解氧狀況良好，都處于等級(jí)良的狀況;透光度狀況都介于等級(jí)良和差之間。沉積物TOC和硫化物狀況良好，都在等級(jí)良以上。

浮游植物指標(biāo)中，羅源灣的葉綠素a含量很低，都達(dá)到優(yōu)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(＜3.5 μg/L)，赤潮概率都為零。根據(jù)福建省海洋環(huán)境質(zhì)量公報(bào)(http://www.fjof.gov.cn/_xxgk/sjgg/index.htm1)，羅源灣在監(jiān)測(cè)年沒(méi)有發(fā)生赤潮，說(shuō)明赤潮概率指標(biāo)能夠客觀反映現(xiàn)狀。浮游動(dòng)物的質(zhì)量等級(jí)都處于等級(jí)良或中。羅源灣的底棲無(wú)脊柱動(dòng)物多樣性較高、物種豐富并且耐物種較少，生態(tài)質(zhì)量狀況較好。從羅源灣2009年5月份和11月份的M-AMBI分布(圖4)可以看出，除少數(shù)站位外，羅源灣的底棲生物質(zhì)量狀況都達(dá)到等級(jí)良，受到的人為擾動(dòng)較小。

表4 羅源灣物理化學(xué)要素和生態(tài)要素的平均值、最大值和最小值Table 4 Mean，maximum and minimum values of physicochemical and biological elements of Luoyuan Bay

圖4 2009年5月和11月羅源灣各站位的M-AMBI分布圖Fig.4 The M-AMBI values distribution of each station within Luoyuan Bay in May and November，2009

根據(jù)專家評(píng)判，羅源灣水文形態(tài)學(xué)要素的變化程度為輕度變化(等級(jí)良)。

3.3 生態(tài)質(zhì)量狀況綜合評(píng)價(jià)

根據(jù)表5基于“OOAO原則”的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，羅源灣除LY17站位EcoQS為等級(jí)“良”外，其他站位以及平均生態(tài)質(zhì)量狀況都為“中”級(jí)，受到明顯的人為擾動(dòng)和中等程度的污染，生態(tài)系統(tǒng)表現(xiàn)出一定程度的退化。從生態(tài)要素質(zhì)量來(lái)看，羅源灣的生態(tài)要素狀況較好，除LY16站位外，等級(jí)都為良。由于物理化學(xué)要素中活性磷酸鹽和無(wú)機(jī)氮指標(biāo)普遍不達(dá)標(biāo)，并且化學(xué)要素中水質(zhì)和沉積物中的絕大部分站位滴滴涕超標(biāo)，使得最終的生態(tài)質(zhì)量狀況等級(jí)較低。LY17處于灣口外部的位置，污染較小，因此生態(tài)狀況和物理狀況指標(biāo)都達(dá)到了等級(jí)良，化學(xué)要素監(jiān)測(cè)值未超標(biāo)，最終的生態(tài)質(zhì)量狀況為等級(jí)良。

表5 2009年羅源灣生態(tài)質(zhì)量狀況綜合評(píng)價(jià)結(jié)果Table 5 EcoQS integrated assessment results of Luoyuan Bay in 2009

3.4 評(píng)價(jià)結(jié)果驗(yàn)證

由表6所列的人為環(huán)境壓力分析可以看出，站位LY01、LY02的人為環(huán)境壓力比較高，LY09和LY17壓力較低，其他站位的壓力都是中級(jí)。除了LY01，其余站位的生態(tài)質(zhì)量狀況評(píng)價(jià)等級(jí)與人為環(huán)境壓力基本一致，一致性比例為88.9%。LY01站位位于羅源灣頂，人為環(huán)境壓力類型較多，壓力很高，水動(dòng)力條件較差。一般來(lái)說(shuō)，人為環(huán)境壓力類型較多的站位其生態(tài)質(zhì)量狀況受到的影響要大于單個(gè)壓力類型的站位［19］。但該站位的生態(tài)質(zhì)量狀況等級(jí)為良，評(píng)價(jià)結(jié)果明顯偏高，可能是由于砂質(zhì)底質(zhì)、水動(dòng)力交換小的站位底棲生物質(zhì)量相對(duì)更穩(wěn)定［20-21］，導(dǎo)致生態(tài)質(zhì)量狀況評(píng)價(jià)出現(xiàn)正偏差。

表6 羅源灣主要人為環(huán)境壓力來(lái)源以及與生態(tài)質(zhì)量狀況等級(jí)的一致性分析Table 6 The anthropogenic pressure source of each station and the consistency analysis with EcoQS classifications

4 討論和結(jié)論

指標(biāo)體系的建立是近岸海域生態(tài)質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)的第一步。指標(biāo)的選擇應(yīng)該遵循4個(gè)原則［22］:(1)代表性——能夠代表生態(tài)系統(tǒng)的整體狀況;(2)可取性——指標(biāo)較為容易獲取并且成本不高;(3)敏感性——能夠快速響應(yīng)人為活動(dòng);(4)可比性——能夠適用于大部分區(qū)域。Borja等［2］強(qiáng)調(diào)評(píng)價(jià)指標(biāo)應(yīng)該是生態(tài)系統(tǒng)功能水平上選取，應(yīng)包括生物要素和非生物要素。本研究參照WFD近岸海域生態(tài)質(zhì)量狀況綜合評(píng)價(jià)方法體系建立的羅源灣生態(tài)質(zhì)量狀況綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系以生態(tài)學(xué)要素(底棲生物、浮游植物和浮游動(dòng)物)為主，物理化學(xué)要素(溶解氧、營(yíng)養(yǎng)鹽、透光度、沉積物TOC和硫化物)、化學(xué)要素(優(yōu)先控制污染物)和水文形態(tài)學(xué)要素為輔。該指標(biāo)體系中的指標(biāo)大多為我國(guó)的常規(guī)監(jiān)測(cè)指標(biāo)，并可以根據(jù)實(shí)際狀況進(jìn)行了一定的調(diào)整(化學(xué)要素和物理化學(xué)要素指標(biāo)的數(shù)量)，對(duì)于我國(guó)近岸海域具有廣泛的適用性，特別是浙江、福建、海南等省的近岸海域。

WFD要求使用地區(qū)特定的類型專屬基準(zhǔn)值進(jìn)行評(píng)價(jià)，但類型專屬區(qū)域背景值的確定是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程［7］，缺少未受人類干擾的區(qū)域是參考基準(zhǔn)值難以獲得的主要原因。我國(guó)的海洋研究起步相對(duì)較晚，缺少歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和未受人為活動(dòng)干擾的區(qū)域，難以建立類型專屬參考基準(zhǔn)值。本文中羅源灣底棲無(wú)脊柱動(dòng)物AMBI、H'和物種豐度的參考基準(zhǔn)值分別為0.64、4.5和46，物理化學(xué)要素的參考基準(zhǔn)值則與我國(guó)目前的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)有一定的差別，說(shuō)明目前統(tǒng)一的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)可能忽略了不同研究區(qū)域自然條件的差異。但是，羅源灣生態(tài)要素的參考基準(zhǔn)值的數(shù)據(jù)始于2005年，此時(shí)羅源灣已經(jīng)受到了明顯的人為活動(dòng)的影響，建立的參考基準(zhǔn)值的準(zhǔn)確性還有待進(jìn)一步檢驗(yàn)。如何在缺乏詳細(xì)的歷史數(shù)據(jù)的情況下，探索我國(guó)近岸海域類型專屬參考基準(zhǔn)值的建立方法也是海洋生態(tài)質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)和管理的重要內(nèi)容。

目前對(duì)各要素評(píng)價(jià)的研究非常多，但是將這些要素綜合起來(lái)對(duì)水體進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法卻很少［2］。WFD提出的近岸海域生態(tài)質(zhì)量狀況綜合評(píng)價(jià)方法是基于“OOAO”原則建立的，該原則以最低的生態(tài)要素等級(jí)為最終的水體生態(tài)狀況等級(jí)。這一原則的應(yīng)用已經(jīng)受到了一些研究者的質(zhì)疑［23-24］，認(rèn)為該原則具有不客觀的降低生態(tài)狀況的傾向，結(jié)果使得評(píng)價(jià)等級(jí)偏低，造成后期不必要的生態(tài)修復(fù)投入的后果。盡管如此，該方法的優(yōu)勢(shì)在于廣泛的適用性［23］。從本文應(yīng)用的情況來(lái)看，所有站位都不存在評(píng)價(jià)結(jié)果偏低的情況(站位LY01過(guò)高評(píng)價(jià)了生態(tài)質(zhì)量狀況)，可見(jiàn)，該方法對(duì)羅源灣基本是適用的，當(dāng)然也存在對(duì)受到人為擾動(dòng)較大的站位敏感性較低的可能。

基于綜合評(píng)價(jià)結(jié)果中的不確定性和評(píng)價(jià)可能存在的誤差，對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的驗(yàn)證就顯得尤為重要。通常通過(guò)人為環(huán)境壓力識(shí)別對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。本文中評(píng)價(jià)結(jié)果與人為環(huán)境壓力分布基本一致，一致性比例達(dá)88.9%。說(shuō)明調(diào)整后的指標(biāo)體系、建立的參考基準(zhǔn)值以及基于“OOAO原則”的評(píng)價(jià)體系，能夠較客觀地評(píng)價(jià)羅源灣的生態(tài)質(zhì)量狀況。但是人為環(huán)境壓力的識(shí)別對(duì)于多重壓力的環(huán)境、大尺度的環(huán)境壓力以及沒(méi)有受到人為環(huán)境壓力的區(qū)域存在較大的困難［18］，因此，建立海洋生態(tài)保護(hù)區(qū)作為人為環(huán)境壓力識(shí)別的參照，以及建立準(zhǔn)確而詳細(xì)的壓力類型定量方法也是進(jìn)一步研究的主要內(nèi)容。

近岸海域生態(tài)質(zhì)量狀況綜合評(píng)價(jià)方法正在不斷的研究和發(fā)展中。雖然國(guó)外的相關(guān)研究很多，但真正意義上的綜合評(píng)價(jià)幾乎沒(méi)有［2］。主要問(wèn)題在于評(píng)價(jià)指標(biāo)過(guò)分關(guān)注結(jié)構(gòu)指標(biāo)，沒(méi)有體現(xiàn)新的環(huán)境壓力(如氣候變化、外來(lái)物種等)對(duì)生態(tài)質(zhì)量狀況的影響等。這是目前相關(guān)研究的主要內(nèi)容之一，也是我國(guó)相關(guān)研究中值得關(guān)注的問(wèn)題。同時(shí)，建立統(tǒng)一的海洋監(jiān)測(cè)體系，也是我國(guó)海洋生態(tài)綜合管理的迫切需要。

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