海洋生態環境承載能力評價方法驗證及建議
——以浙江省近岸海域為例

陳思楊,李尚魯,宋琍琍,劉瑞娟,余駿,劉希真

(浙江省海洋監測預報中心 杭州 310007)

0 引言

近岸海域是人類活動的中心地帶,為人類的生存和發展提供大量的海洋資源[1]。沿海地區的城市化和工業化發展對海洋資源的需求不斷加大,資源供需矛盾日益凸顯[2]。海洋生態系統具有復雜性和脆弱性,過度開發利用近岸海域可能對海洋資源和生態系統造成不可逆的影響[3],導致岸線和海域空間等資源大量消耗、漁業資源枯竭以及海洋生態系統多樣性和生態價值降低[4]。為實現海洋經濟的可持續發展,亟須深入開展海洋資源環境承載能力評價與監測預警研究,減少經濟發展對海洋資源環境的壓力[5]。

“建立資源環境承載能力監測預警機制”是黨的十八大以來黨中央做出的重大決策部署,是推進生態文明建設和“兩山”理論的重大舉措,是當前我國生態資源管理領域全面深化體制改革的重大任務。海洋生態環境承載能力是海洋資源環境承載能力的一部分,旨在探尋經濟社會發展與海洋生態系統所能承受的最大納污能力和自我修復能力之間的關系,以此推動海洋資源的合理開發和有效保護,對不當的人為活動提出預警并進行科學的調控管理[6-7]。為貫徹落實黨的十八屆三中全會精神,2016年國家發展和改革委員會等13部委聯合印發《資源環境承載能力監測預警技術方法(試行)》(以下簡稱《技術方法》),建立海洋資源環境承載能力評價的技術路線[8]。

本研究以浙江省近岸海域為研究區域,開展海洋生態環境承載能力評價試點研究,驗證《技術方法》中有關海洋生態環境承載能力評價的指標體系和評價方法的適用性,并從技術方法、業務化應用和海洋生態資源管理的角度提出建立海洋生態環境承載能力評價長效機制的針對性建議,為進一步完善國家海洋生態環境承載能力監測預警工作提供技術支撐。

1 研究區域和數據來源

本研究對浙江省近岸海域的海洋環境承載狀況和海洋生態承載狀況進行綜合分析,其中海洋環境承載狀況通過海洋功能區水質達標率反映,海洋生態承載狀況通過浮游生物和大型底棲動物生物量和生物密度的變化反映。浙江省近岸海域北界即從浙滬交界的金絲娘橋起向海延伸到領海外部界線,南界即從浙閩交界的虎頭鼻經七星島(星仔島)南端至27°N往東延伸到領海外部界線,總面積約為4.44萬km2。

采用的數據主要來源于浙江省海洋監測預報中心對浙江省近岸海域的監測數據。其中:水環境數據采用2015年8月全省海洋環境趨勢性監測與調查結果數據,包括312個監測站點的無機氮、活性磷酸鹽、化學需氧量、石油類、酸堿度、溶解氧、銅、汞、鎘和鉛10個主要參數,數據覆蓋沿海各地,供海水水質等級制圖使用;生態數據采用2011—2015年夏季海洋生物多樣性監測數據,包括浮游動物(Ⅰ型網)、大型底棲動物和浮游植物(網樣)定量監測數據,數據覆蓋沿海各地。全部數據均為全省海洋生態環境監測的基礎調查數據,監測單位通過海洋計量認證,數據權威可信,監測指標滿足評價需求。

2 海洋生態環境承載能力監測評價技術方法

2.1 評價指標體系

采用《技術方法》中的海洋生態環境承載能力(E)監測預警指標體系,海洋環境承載狀況(E1)以海水水質狀況和目標管理需求為設置依據,海洋生態承載狀況(E2)以海洋生物密度和生物量來反映。《技術方法》與適應性驗證方法的指標內涵和具體參數如表1所示。

表1 海洋生態環境承載能力監測評價指標體系比較

2.2 評價方法

根據《技術方法》,首先分別評價海洋生態環境承載能力的單項指標,根據評價閾值得出二級指標的評價結果,并直接用于承載狀況分級。其中:海洋環境承載能力以縣級行政區為評價單元;考慮到監測站點的分布狀況和生物屬性,海洋生態承載能力以地級市為評價單元。最終通過“短板效應法”對結果進行集成評價,并得出綜合評價結果。

2.2.1 海洋環境承載狀況

根據浙江省近岸海域水質監測與調查結果,依據國家海水水質標準[9]和海水質量狀況評價[10]的相關技術要求,運用改進的距離反比例法對水質的具體參數進行插值和等值面提取,并計算各類海水水質等級的海域面積。依據《浙江省海洋功能區劃》,將水質分類圖與海洋功能區區劃圖進行疊加,計算農漁業區、旅游休閑娛樂區、海洋保護區、工業與城鎮用海區、港口航運區、礦產與能源區、特殊利用區以及保留區8類一級海洋功能區的各級水質占比,同時根據一級海洋功能區的水質要求(表2),計算各類海洋功能區的水質達標率。計算符合海洋功能區水質要求的面積占海域總面積的比重(E1),以反映海洋環境承載狀況。當E1≤80%時,海洋環境超載;當80%＜E1≤90%時,海洋環境臨界超載;當E1＞90%時,海洋環境可載。

表2 海洋功能區的水質要求

2.2.2 海洋生態承載狀況

采用海洋生物多樣性的定量監測數據,借鑒近岸海洋生態健康評價方法[11]計算。浮游動物變化狀況的計算公式為:

式中:E2-F為浮游動物變化狀況;DF和NF分別為浮游動物密度和生物量的多年平均值;ΔDF和ΔNF分別為浮游動物密度和生物量現狀值與平均值的變化情況。

當E2-F≥50%時,浮游動物呈明顯變化,賦值為1;當25%≤E2-F＜50%時,浮游動物出現波動,賦值為2;當E2-F＜25%時,浮游動物基本穩定,賦值為3。

大型底棲動物變化狀況的計算公式為:

式中:E2-B為大型底棲動物變化狀況;DB和NB分別為大型底棲動物密度和生物量的多年平均值;ΔDB和ΔNB分別為大型底棲動物密度和生物量現狀值與平均值的變化情況。

當E2-B≥50%時,大型底棲動物呈明顯變化,賦值為1;當25%≤E2-B＜50%時,大型底棲動物出現波動,賦值為2;當E2-B＜25%時,大型底棲動物基本穩定,賦值為3。

浮游植物變化狀況的計算公式為:

式中:E2-P為浮游植物變化狀況;DP為浮游植物密度的多年平均值;ΔDP為浮游植物密度現狀值與平均值的變化情況。

當E2-P≥50%時,浮游植物呈明顯變化,賦值為1;當25%≤E2-P＜50%時,浮游植物出現波動,賦值為2;當E2-P＜25%時,浮游植物基本穩定,賦值為3。

《技術方法》中海洋生態綜合承載指數的計算公式為:

通常,當E2＜1.5時,海洋生態超載;當1.5≤E2＜2.5時,海洋生態臨界超載;當E1≥2.5時,海洋生態可載。

適應性驗證方法中海洋生態綜合承載指數的計算公式為:

通常,當E2＜1.5時,海洋生態超載;當1.5≤E2＜2.5時,海洋生態臨界超載;當E1≥2.5時,海洋生態可載。

3 評價結果

3.1 海洋環境承載狀況

根據《技術方法》的海洋功能區水質達標統計結果,全省海洋環境承載狀況E1=31.9%,即海洋環境超載。各海洋功能區的水質達標率如表3所示,其中礦產與能源區的水質達標率為0。洞頭區、平陽縣、蒼南縣、椒江區和溫嶺市處于海洋環境臨界超載狀態,其余沿海地區處于海洋環境超載狀態。

適應性驗證方法的評價指標不考慮無機氮和活性磷酸鹽,根據海洋功能區水質達標統計結果,全省海洋環境承載狀況E1=92.0%,即海洋環境可載。各海洋功能區的水質達標率如表3所示,其中保留區、港口航運區、工業與城鎮用海區、礦產與能源區以及特殊利用區的水質達標率為100%。寧海縣和奉化區處于海洋環境超載狀態,象山縣、龍灣區、蒼南縣、平湖市、岱山縣和嵊泗縣處于海洋環境臨界超載狀態,其余沿海地區處于海洋環境可載狀態。

表3 浙江省海洋功能區的水質達標情況

3.2 海洋生態承載狀況

《技術方法》評價結果如表4所示。

表4 浙江省地級市海洋生態承載狀況(《技術方法》)

由表4可以看出:嘉興市、臺州市和溫州市海域的大型底棲動物出現波動(E2-B賦值為2),舟山市和寧波市海域的大型底棲動物基本穩定(E2-B賦值為3);嘉興市和舟山市海域的浮游動物呈明顯變化(E2-F賦值為1),臺州市和溫州市海域的浮游動物出現波動(E2-F賦值為2),寧波市海域的浮游動物基本穩定(E2-F賦值為3);寧波市處于海洋生態可載狀態,嘉興市、舟山市、臺州市和溫州市處于海洋生態臨界超載狀態。

適應性驗證方法評價結果如表5所示。

表5 浙江省地級市海洋生態承載狀況(適應性驗證方法)

由表5可以看出:嘉興市、臺州市和溫州市海域的大型底棲動物出現波動(E2-B賦值為2),舟山市和寧波市海域的大型底棲動物基本穩定(E2-B賦值為3);嘉興市和舟山市海域的浮游動物呈明顯變化(E2-F賦值為1),臺州市和溫州市海域的浮游動物出現波動(E2-F賦值為2),寧波市海域的浮游動物基本穩定(E2-F賦值為3);嘉興市、臺州市、溫州市、舟山市和寧波市海域的浮游植物均呈明顯變化(E2-P賦值為1);嘉興市處于海洋生態超載狀態,寧波市、溫州市、舟山市和臺州市處于海洋生態臨界超載狀態。

3.3 海洋生態環境綜合承載狀況

浙江省近岸海域海洋生態環境綜合承載狀況如表6所示。

表6 浙江省近岸海域海洋生態環境綜合承載狀況

由表6可以看出:根據《技術方法》評價結果,除洞頭區、平陽縣、蒼南縣、椒江區和溫嶺市為臨界超載外,其余沿海地區均為超載;根據適應性驗證方法評價結果,除寧海縣、奉化區、海鹽縣和平湖市為超載外,其余沿海地區均為臨界超載。

3.4 評價結果對比

與《技術方法》相比,適應性驗證方法的海洋生態環境綜合承載狀況評價結果總體略好。就海洋環境承載狀況的評價結果來看,《技術方法》的評價結果更多代表氮磷水平,不足以客觀反映海洋環境承載狀況,而適應性驗證方法不考慮氮磷營養鹽,評價結果總體略好。就海洋生態承載狀況的評價結果來看,適應性驗證方法指標體系增加浮游植物,并加長區域基準值的時間跨度,以區域5年均值為基準計算的E2更為合理;根據《2017年中國海洋生態環境狀況公報》[12]、《2017年東海區海洋環境公報》[13]和《2017年浙江省海洋環境公報》[14],杭州灣生態監控區常年處于不健康狀態。

4 對海洋生態環境承載能力評價的建議

4.1 指標體系的適用性和修改

現有評價方法的本質是單因子指數評價。由于浙江省近岸海域氮磷營養鹽的本底較高,主要河口海灣和沿岸區域常年為劣四類海水水質標準,《技術方法》的評價結果更多代表氮磷水平,不足以客觀反映海洋環境承載狀況。此外,《浙江省海洋功能區劃》(2011—2020年)對海洋保護區、農漁業區和旅游休閑娛樂區的水質要求是不劣于一類或二類海水水質標準,而這3類功能區的海域面積累計占比達81%,遠高于浙江省“十三五”時期海域水質優良占比為23%的考核目標要求,與浙江省海洋環境狀況實際不符。建議評價指標和具體參數的設置以自然資源生態系統稟賦條件為關注點,同時考慮區位特點和自然屬性,使用評價指標的增量或其他綜合方法進行評價,對于不同的功能區可根據其功能要求選用特征指標進行評價。

《技術方法》的海洋生態承載狀況評價結果不能全面反映海洋生態承載狀況,因為海洋生物除浮游動物和大型底棲動物外,還包括浮游植物和游泳動物等其他類型生物,這些類型的生物同樣是構成海洋生態系統的重要組成部分,且海洋生物的變化是長期的過程。建議增加浮游植物參數,并加長區域基準值的時間跨度。

4.2 評價方法的適用性和修改

《技術方法》采用“短板效應法”集成評價海洋生態環境綜合承載狀況,即只要有1項指標超載就判定綜合超載。“短板效應法”的內容和操作簡單,但評價結果的客觀性和科學性不足。為建立海洋生態環境承載能力評價的長效機制以及加強海洋生態監測預警部門的業務化應用,建議在未來的承載能力評價方法研究中,根據區域的生態環境特征,對指標設置較為合理的權重系數,集成評價海洋生態環境承載能力,更客觀地表征近岸海域的生態環境狀況。

4.3 加強中小尺度海洋生態環境承載能力研究

由于海域具有開放性和流動性,區域內部和區域之間存在物質能量交換,區域尺度下尤其是縣級區域小尺度下的海洋生態環境承載能力評價較為復雜。此外,海洋生物資源的分布、種質資源保護區的劃分以及生物的自然繁衍和洄游等對調查評價的時間也有一定的限制。建議加強中小尺度海洋生態環境承載能力研究,逐步建立縣級行政區海洋生態環境承載能力評價的長效機制,為構建自然資源生態環境承載能力評價與監測預警機制提供基礎技術支撐。

4.4 強化海洋生態環境承載能力評價的應用

目前海洋生態環境承載能力評價研究存在“重評價、輕應用”的問題,研究重點多集中于指標體系的選取和評價方法的構建等技術問題,然而評價結果對生態預警監測的指導以及成果轉化的運用稍顯不足。建議建立海洋生態環境承載能力評價與監測預警的常態化機制,不斷強化評價與監測預警的結合,提升生態監測技術和手段。自然資源部集土地、礦產、海域、水、森林和草原等主要自然資源的管理于一體[15],建議分析產業布局與近岸海域生態環境承載能力的關系,深化海洋生態環境承載能力評價在海洋空間規劃、海洋生態紅線劃定和海洋用途管制等方面的應用。

5 結語

海洋生態環境承載能力評價是推動海洋資源合理開發和有效保護以及預警海洋生態問題的有力技術支撐。通過對浙江省近岸海域海洋生態環境承載能力評價的試點研究,《技術方法》的海洋環境承載狀況評價結果更多代表氮磷水平,不足以客觀反映海洋環境承載狀況,而適應性驗證方法的評價結果總體略好;海洋生態承載狀況評價的適應性驗證方法增加浮游植物參數,并以區域5年均值為基準,所得評價結果更為合理。因此,建議在海洋生態環境承載能力評價時考慮區位特點和自然屬性選擇水質參數,增加浮游植物參數,并加長區域基準值的時間跨度;在集成評價時對指標設置較為合理的權重系數,更客觀地表征生態環境狀況;加強中小尺度海洋生態環境承載能力研究,逐步建立縣級行政區海洋生態環境承載能力評價的長效機制;強化海洋生態環境承載能力評價的應用,突出評價與監測預警的結合,深化海洋生態環境承載能力評價在海洋空間規劃、海洋生態紅線劃定和海洋用途管制等方面的應用。