集約用海對海洋生態環境影響的評價方法

羅先香，朱永貴，張龍軍，楊建強

(1.海洋環境與生態教育部重點實驗室，中國海洋大學，青島 266100;2.國家海洋局北海分局，青島 266033;3.山東省海洋生態環境與防災減災重點實驗室，青島 266033)

巨大的人口壓力、城市化和工業化使沿海區域成為受人類活動干擾最劇烈的地區［1］，不合理的開發活動對近岸海域生態系統已造成極其有害的影響［2］。其中圍填海是對海洋生態系統影響最大的一種人類活動。大規模的圍填海工程人為改變了海岸線位置，威脅著近海生態平衡，導致河口和港灣景觀破壞、泥沙淤積、環境質量下降、生境退化和海岸帶生物多樣性的減少等一系列生態環境負面效應［3］。過去的幾十年間，沿海生態系統服務功能利用與海岸帶生態保護并重的觀念深入人心［4-9］，保持其生態的可持續性已經成為迫切需求，這就要求采取措施使人類活動對海岸帶生態系統的影響減至最小，并盡可能地提高沿海生態系統功能［9-11］。集約用海是尋求海洋開發與保護的協調和平衡，促進海岸帶資源可持續利用的新理念，它在結構上改變了傳統的粗放用海方式，在適宜海域實行集中連片適度規模開發［12］。相對單個圍填海工程，集約用海是一種更為高效、生態和科學的用海方式，是促進社會、經濟和環境協調發展的有效措施。但集約用海也不可避免會干擾海洋生態系統，甚至帶來海洋環境污染和生態破壞。區域發展對沿海生態環境影響的綜合評價是管理者進行科學決策的依據［13］，因此，如何將集約用海工程對海洋生態的影響降到最低，進行集約用海對海洋生態影響的科學評價是十分重要的。海洋環境監測和評價方法的研究一直是海洋生態學領域的熱點問題［14-16］。美國環保局和國家海洋和大氣局通過監測化學污染物的空間分布和遷移轉化趨勢，確定了5類首要的指數因子:水質、沉積物質量、底棲生物、沿岸生境和魚類組織污染物［17］，用指數法評估環境污染特征;歐盟國家整合了生態系統的物理、化學和生物因子要素，作為評估海洋生態環境質量的基本因子［18］;國內學者更多從生態－經濟的角度對填海造地的海洋生態服務功能的價值損失進行評估［3，19-20］。

本文借鑒國內外研究成果，采用指標體系法的思想，從“生境質量”和“生態響應”兩個方面對海洋生態環境質量進行表征，構建了集約用海對海洋生態影響的評價指標體系，研究集約用海對海洋生態影響的評價技術和方法，為集約用海科學管理提供技術支撐。

1 集約用海對海洋生態影響分析及評價內容

集約用海是指在統一規劃和部署下，一個區域內多個圍填海項目集中成片開發的用海方式。為保護好海洋生態環境，集約用海的區域選址非常重要，一定要避開海洋自然保護區、海洋生物資源產卵場、索餌場、洄游通道等生態敏感區;同時，將用海規模控制在允許的范圍內。同時，需要對集約用海前后海洋生態環境的變化情況進行科學地評價，將其影響降到最低。因此，集約用海對海洋生態影響評價的內容應包括以下幾個方面:

(1)集約用海工程規劃分析

分析集約用海工程規劃的方案和類型，了解工程概況、規模和性質，根據工程所在區域的海洋功能區劃和社會環境狀況，確定評價等級、范圍和生態影響評價要素因子。

(2)構建集約用海對海洋生態影響的評價指標體系

根據集約用海工程規劃分析和所在區域海洋功能性質，在確定評價等級、范圍和要素因子基礎上，建立評價指標體系，包括評價指標、標準、因子權重和評價方法。評價指標體系的構建是進行集約用海對海洋生態影響評價研究的核心內容。

(3)集約用海對海洋生態影響評價

集約用海對海洋生態影響評價包括現狀評價、回顧評價和預測評價。在生態現狀調查和公眾參與基礎上，進行集約用海工程所在區域的海洋生態現狀評價;針對研究區已經建成的集約用海工程進行生態影響回顧評價，重點考慮歷史用海工程活動的累積性生態影響;針對研究區尚在規劃中的集約用海工程，開展預測評價。

(4)集約用海對海洋生態影響的綜合評估

在研究區域生態現狀評價、回顧評價和預測評價的基礎上進行生態影響等級識別和評估。重點對尚未建設的集約用海工程的規劃方案進行綜合評價，并開展公眾參與和生態影響評價，篩選可行的規劃方案，優化空間布局，確定可接受的集約用海規模，提出減緩生態影響的建議和措施，擬定監測和跟蹤評價計劃。

其評價的基本思路如圖1所示。

圖1 評價思路及流程Fig.1 Evaluation thought and process

2 集約用海對海洋生態影響的評價指標體系的構建

2.1 評價目標等級的劃分

集約用海工程對海洋生態的影響程度與所在區域海洋生態環境特征有關，我國近岸海域不同的環境功能區對應著不同的生態環境質量要求。因此，在建立集約用海對海洋生態影響及評價指標體系時，參照《海洋功能區劃技術導則(GB/T 17108—2006)》［21］和《海洋工程環境影響評價技術導則(GB/T 19485—2004)》［22］將沿岸海域分為海洋生態環境敏感區、海洋生態環境亞敏感區和海洋生態環境非敏感區3種不同的類型。

2.2 評價因子的確定及評價指標體系的建立

海洋生態系統是由非生物因子和生物因子組成的多層次復雜開放體系，人類活動對特定生態系統的生態影響就是對其非生物因子和生物因子所產生的有害或有益的作用，導致其發生結構和功能變化的過程。因此，集約用海工程對海洋生態的影響可以從海洋生態系統的非生物因子和生物因子兩個方面進行評價。非生物因子主要反映海洋生物棲息環境的質量狀態，用“生境質量”指標來表征，它主要包括生物棲息地的水環境和沉積環境質量指標，以及反映區域環境質量狀態的重要指標——典型物種的生物質量。每個指標下又包括具體反映環境質量的各種環境因子。水和沉積環境質量指標主要包括能反映研究海域水質和沉積物特征和受集約用海工程影響可能發生較大變化的指標，評價海域典型物種的生物質量能反映圍填海開發活動過程以及后期環境污染物在生物體中的累積，主要包括對生物體危害較大的重金屬和持久性有機污染物。生物因子的特征能反映出研究海域生物對環境變化的響應，用“生態響應”指標來表征，集中反映了集約用海工程影響的海洋生態系統的生態效應，它主要包括生物群落結構指標和生態敏感區結構、功能指標兩個二級指標，每個二級指標下又包括具體反映生態響應的生態因子。

表1是構建的集約用海對海洋生態影響的評價指標體系。

表1 集約用海對海洋生態影響的評價指標體系Table 1 Evaluation index system in the impact of Intensive Sea Use on the marine ecology

針對海洋生態環境敏感區，需要評價兩個一級指標下的所有二級指標，三級指標可以根據評價海域生態系統的特點有所差異，所考慮的側重點和評價因子可以不同;針對海洋生態環境亞敏感區和非敏感區的生態影響評價的指標可以根據實際需要有所刪減。

3 集約用海對海洋生態影響的評價方法

3.1 生境質量評價方法

生境質量指標包括水環境、沉積環境和生物質量3個指標，其計算公式如下式:

式中，HQIj表示j站位的海洋生境質量綜合指數，其賦值范圍為 0—100，WQIj、SQIj和 BQIj分別為 j站位的水質綜合指數、沉積物質量綜合指數和生物質量綜合指數賦值，評價時水質、沉積物和生物質量的指數權重分別為25%、25%、50%，各指標的評價標準和權重為推薦值，可根據評價海域實際情況采用專家評判法或層次分析法確定。

水環境質量、沉積環境質量和生物質量評價按照集約用海所在海域不同的使用功能和保護目標，依據海水水質、海洋沉積物質量和海洋生物質量標準［23-25］，采用單因子指數評價基礎上的“綜合指數法”進行評價。例如，水質綜合指數(WQI)按式

(2)、(3)計算。

式中，WQIj為j站位的水質綜合指數;Iij為j站位第i種因子的單因子環境質量指數;Cij為j站位因子i的實測濃度值(mg/L);Si為因子i的環境質量標準限值(mg/L);n為所有參評水質的項數。

沉積物質量綜合指數(SQI)和生物質量綜合指數(BQI)依據以上同樣的方法計算，評價標準值之間的評價指數賦值采用線性內插法賦值，各綜合指數對應的評價等級和環境狀況見表2。

表2 生境質量評價等級及標準Table 2 Evaluation scales and standards of marine habitat quality

3.2 生態響應評價方法

生態響應指標評價因子依據表1中評價指標體系的三級指標確定，具體海域根據評價海域的生態敏感性情況酌情增減評價因子。其計算公式如下式:

式中，ERIj表示海洋生態響應綜合指數的賦值范圍為 0—100，PDj、ZDj、ZBj、BDj、BBj、SDj、PPj和 Ddj分別為浮游植物密度、浮游動物密度、浮游動物生物量、底棲動物密度、底棲動物生物量、魚卵及仔魚密度、初級生產力和生態敏感指數的綜合評價賦值，評價時權重推薦值分別為10%、10%、10%、10%、10%、10% 、15% 、25% 。

由于生物指標沒有國家統一的評價標準，因此采用相對評價的方法，即依靠現有調查數據，以評價因子的最大值、最小值作為確定相對標準的依據，因此其結果為各評價單元生態質量的相對優劣。表3是海洋生態響應指標和評價標準，評價標準值之間的指數值采用線性內插法賦值。各指標的評價標準為推薦值，可根據評價海域實際情況采用專家評判法或層次分析法確定。A、B、C、D、E、F為評價標準的基準值，其值可以根據評價海域實際情況給出，例如，渤海區不同海域浮游生物、大型底棲生物和魚卵及仔魚等評價依據可參考近岸海洋生態健康評價指南［26］中的推薦值，渤海初級生產力評價依據可參考歷史渤海區域的量值［27］。生態敏感指數可采用專家評判法給出。

表3 生態響應指標與評價標準Table 3 Ecological response index and evaluation standards

3.3 生態影響綜合評價

集約用海工程對海洋生態影響的綜合評價，可采用分層次篩選法進行評價，確定圍填的工況是否適宜。例如，當擬集約用海區為國家級自然保護區時，應放棄該工況;擬集約用海區為重要經濟(或科學、人文)價值的生物的集中分布區、產卵區、育幼區和其它重要生態敏感區時，應該慎重選擇工況，并結合其他指標進一步篩選;對難以確定集約用海影響的方案采用生態環境綜合指數變化來評價集約用海工況的綜合影響，確定集約用海方案的適宜性。

集約用海對海洋生態的綜合影響可用海洋生態環境綜合指數Ej表示，它包括生境質量(HQIj)和生態響應(ERIj)兩類指標，HQIj和ERIj指數權重可分別為25%和75%，指數權重為推薦值，可根據各評價海域實際情況采用專家評判法或層次分析法確定。

生態環境綜合指數Ej計算的基本公式:

式中，Ej為j站位的生態環境綜合指數;HQIj為j站位生境質量評價指數;ERIj為 j站位生態響應評價指數。

Ej＞75，表示j站位生態環境質量良好;50＜Ej≤75，表示j站位生態環境質量一般;25＜Ej≤50，表示j站位生態環境質量差;Ej≤25，表示j站位生態環境質量很差。

＜5%的站位生態環境質量為差，且＞50%的站位生態環境質量為良好，評價海域生態環境質量為良好;5%—15%的站位生態環境質量為差，或 ＞50%的站位生態環境質量為一般，評價生態環境質量為一般或差;＞15%的站位生態環境質量為差，評價海域生態環境質量為差或很差。

集約用海對海洋生態影響的程度可采用生態環境綜合指數變化量ΔE衡量，以確定工程方案的適宜性。綜合指數ΔE計算的公式如下:

式中，ΔE為項目建成前、后生態環境綜合指標的變化值;Ehj為項目建設后j站位生態環境綜合指標;Eqj為項目建設前j站位生態環境綜合指標。

以評價區域內生態環境綜合指數的變化幅度作為界定該區域受到集約用海活動的生態影響程度，當ΔE＞30%，表示受到嚴重影響，當15% ＜ΔE≤30%，表示受到較大影響，當5% ＜ΔE≤15%，表示受到一般影響，當 ΔE≤5%，表示受到輕微或無影響。

4 結論與討論

集約用海對海洋生態影響的評價是集約用海優化技術體系的重要組成部分，是形成基于生態系統的集約用海科學管理模式的基礎。本文從海洋生態系統的結構和特征出發，構建了基于“生境質量”和“生態響應”的集約用海對海洋生態影響的評價指標體系，研究了集約用海對海洋生態影響的評價技術和方法，建立了綜合指數評價模型。該評價指標體系包含兩個相對獨立的子系統“生境質量”和“生態響應”，從海洋生物棲息的水環境、沉積環境和典型物種的生物質量3個方面反映集約用海工程影響下的海域生境質量的變化，從海洋生物群落結構特征、生態敏感區結構和功能的角度反映集約用海工程影響下的海域生物對變化環境的生態響應。評價指標體系層次分明，其評價結果能夠較全面客觀地反映生態系統不同層次子系統內部的特征與狀態的變化和受影響程度;評價技術和方法結合了我國海洋生態環境監測和評估的現狀，具有較強的可操作性。

以上是集約用海對海洋生態影響評價方法的初步探討，其中也存在一些問題。例如，指標體系中列出的三級指標較多，會使得評價過程中對數據的要求較高和評價工作繁瑣。因此，針對不同的集約用海區域，如何更加科學地選擇具有代表性的與生態系統變化相關性較大的特征指標是未來研究的重點。同時，各指標的評價標準、權重和評價等級為推薦值，特別是“生態響應”指標目前尚沒有統一的標準，各項指標的評分標準主要是依據現有調查數據的分布范圍并根據相關研究擬定的，沒有考慮特定生態系統的不同歷史時期的差異，這可能會影響評價結果的準確性，有待在以后的工作中進一步完善。集約用海對海洋生態影響的評價中涉及的指標的選擇、標準的確定和評價等級的劃分是非常復雜的，在實踐中，對于不同類型和特點的海洋生態系統，其度量標準與度量方法可能存在一定的差異，需要根據具體情況進行適當調整，如何從不同的時間尺度和空間尺度來正確評價集約用海對海洋生態的影響是今后研究的重要內容。

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