2020 年秋季渤海的健康狀況與海域開發利用建議

王啟棟 宋金明 袁華茂

摘要：為獲取渤海最新的健康狀況，文章基于新構建的以海洋生態環境自身狀態為內核、以人類社會經濟學指標為外核的“雙核”評價體系，對渤海2020年秋季的海洋健康狀況進行綜合評價。內核評價結果顯示，2020年秋季渤海的水體環境和沉積環境整體較為健康，僅中心區域水質略差，而海洋生物群落的健康狀況一般，整個研究區域僅58.9%的區域評級為“優”，因此該海域總的內核評級為“良”;以分別代表海洋第一、二、三產業的海洋漁業、海洋油氣業和海洋交通運輸業作為外核指標的評價結果顯示，渤海的外核得分為0.95。因此，所調查的渤海中西部海域海洋生態環境健康狀況的“雙核”評價結果為“良+0.95”，表明該區域的海洋生態環境目前整體上處于較健康的狀態，但人類對渤海海洋資源環境的開發力度接近飽和，且局部海區的生態環境健康狀況已經出現了惡化，需要對該海區進行密切監測。建議通過優化產業結構和提升開發技術等方式，盡可能降低經濟開發活動對海洋生態環境的影響，以實現渤海海洋資源環境的可持續利用。

關鍵詞：海洋健康評價;“雙核”框架體系;渤海;2020年秋季

中圖分類號：P74文獻標志碼：A文章編號：1005-9857（2021）11-0113-08

Health Assessment in Autumn 2020 and Suggestions on the Development and Utilization of the Bohai Sea

WANG Qidong-2 34，SONG Jinmingl 234，YUAN Huamaolas4

（1.CAS Key Laboratory of Marine Ecology and Environlment Sciences，Institute of Oceanology，Chinese Academy of Sciences，Qingdao 266071，China;2.Marine Ecology ard Environment Sciences Laboratory，Pilot National Labo-ratory for Marine Science and Technology（Qingdao），Qingdao 266237，China;3. University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049，China;4.Center for Ocean NMega-sciences，Chinese Academy of Sciences，Qingdao 266071，China）

Abstract：In order to obtain the latest health status of Bohai Sea， the marine environmental health status of Bohai Sea was comprehensively assessed based on the newly constructed "dual-core" as-sessment framework， which took the state of marine ecosystem as the inner-core and human so-cio-economic indicators as the outer-core， and the latest survey data in autumn 2020. The results of inner-core assessment showed that the water environment and sedimentary environment of Bo-hai Sea in autumn 2020 were generally healthy， alnd only the water quality in the central area was slightly poor， while the health status of marine loiological community was fair. Only 58.9% of the whole study area was rated as“excellent”，so thee overall inner-core rating of the study area was "good". Marine fishery， marine oil and gas indusstry and marine transportation industry， which represent marine primary，secondary and tertiary industries respectively， were taken as outer-core indicators. The assessment results showedthat the score of outer-core for Bohai Sea was 0.95.Therefore，the“dual-core”assessment reesult of the marine ecological environment health status of Bohai Sea was“good + 0.95”， which inndicated that the marine ecological environment of the region was in a relatively healthy state on the whole， but the human development of marine environmental resources was near saturation， ard the ecological environment health status of some sea areas had been deteriorated. In order to realize the sustainable utilization of marine re-sources and environment， this area should be closely monitored and relevant measures should also be taken to reduce the impact of marine econonic development activities on the ecological envi-ronment.

Keywords：Assessment of marine health，The "dual-core"framework，Bohai sea，Autumn 2020

0引言

渤海作為我國唯一內海，受到人類活動的強烈干擾，陸上污染物的大量輸入、海洋油氣資源開發、圍填海工程以及鹵水及鹽業快速發展等使渤海生態環境遭受重創。近年來，隨著綠水青山生態中國、美麗中國國家戰略的實施，渤海碧海行動計劃、渤海綜合治理攻堅戰行動計劃等極大地改善和提升了渤海生態環境質量，但渤海的生態環境狀況仍需高度關注。

渤海油田是中國海上最大的油田，也是全國第二大原油生產基地，7.3萬km2的渤海海域面積，可勘探礦區面積高達4.3萬km2。截至2010年年底，渤海在生產油田50余個，各類采油平臺100余座。而渤海又是一個半封閉型內海，水交換周期長，其沿岸分布的10余個主要沿海城市構成了環渤海經濟帶，該經濟帶人口集中、工農業生產發達，且有多條河流直接輸入渤海，使渤海海域的生態環境承受著人為活動帶來的巨大壓力[1]。海上油氣資源開發會對海洋環境造成很大影響，主要表現為各類污染物的排放以及對水動力環境和沉積環境的擾動以及對生物群落造成危害，為了保障渤海生態環境健康和資源可持續利用，應對海域石油開發區的生態環境進行更為密切的監測和評估。

海洋健康是一個綜合問題，其內涵不僅包括海洋生態系統自身組成結構和生態功能的完整和穩定，還包括海洋生態系統為人類社會發展提供服務的健康狀態。因此，海洋健康狀況的綜合評價，既要考慮海洋生態系統自身的狀態，也要評估其在為人類經濟社會提供價值方面的能力及在此過程中所承受的壓力。當前，國內外大多數海洋環境健康評價方法多聚焦于海洋生態系統自身的狀態和功能[2-5]，對于海洋環境資源為人類提供可持續性價值和服務方面的評估較少。鑒于此，基于現有的近海環境健康評價體系新構建了一個適用于河口、海灣等近岸海域的“雙核”評價框架，其中內核評價聚焦于水體、沉積物和生物群落等生態系統自身結構組成的健康狀況，外核評價則通過社會經濟學指標評估人類對海洋環境資源的開發利用程度[6]。本研究將基于該“雙核”框架和2020年秋季的最新調查資料，對渤海中西部海域的健康狀況進行綜合評估。

1研究區域

2020年10-11月，對渤海中西部海域進行了水體、沉積物和生物群落的綜合調查監測。調查海區北鄰河北省唐山市，西靠天津市和河北省滄州市，南側為山東省濱州市和東營市，東部通往渤海中部。該海區內有多個石油開發項目，且海上交通密集，貨運發達。在調查時間區間內，該區域海水最低水溫為10.9℃，最高水溫為19.3℃;最低鹽度為30.55‰，最高鹽度為31.99‰;調查站位最小水深為8.0m，最大水深為35.0m。所有調查項目均參照《海洋調查規范》（GB12763-2007）和《海洋監測規范》（GB17378-2007）的相關標準和要求執行。

2評價方法

筆者基于綜合指標體系法所構建的“雙核”評價框架，以海洋生態系統自身的狀態為評價內核，以人類社會經濟學指標為評價外核，其中內核要素是海洋環境健康的基礎和前提，而外核要素是海洋環境健康之于人類的價值體現。采用該框架評價海洋環境健康狀況的最終目的，是輔助管理決策從而實現人類對海洋資源環境的可持續利用。“雙核”評價框架的構建和具體評價細則主要基于國內外現有的海洋環境健康評價體系[6]，而本研究在將其應用于渤海健康評價時，根據區域特點做了部分優化調整。

2.1指標的選取

內核評價以海洋生態系統自身的狀態為主體，其評價要素由生物群落、水體環境和沉積物質量3部分構成。其中，生物群落具體評價指標為浮游植物（細胞密度和多樣性指數）、浮游動物（生物量和多樣性指數）和底棲生物（生物量和多樣性指數）;水體環境具體評價指標為pH、溶解氧、懸浮物、富營養化指數和污染物（重金屬和有機污染物）;沉積物質量具體評價指標為有機碳、硫化物和污染物（重金屬和有機污染物）。外核評價主要評估人類對海洋的開發利用程度，本研究根據渤海周邊地區實際情況，從宏觀層面選取分別代表海洋第一、第二和第三產業的海洋漁業、海洋油氣業和海洋交通運輸業作為外核評價指標。

2.2指標的歸一化和權重

為了便于比較和計算，所有指標均通過基準值進行歸一化（取值為0～1）。對于內核要素指標，得分越高意味著海洋生態系統自身健康狀況越好;而對于外核指標，得分越高表示對海洋資源環境的開發利用程度越高。具體的歸一化方法，根據指標特性的不同分為兩類，一類為正指標（取值越高越健康），歸一化公式為：

式中：Ii為正指標i的歸一化值;Meai為指標i的實際監測值;Refi為指標i的基準值，且當計算出的Ii大于1時其取值為1。另一類為反指標（取值越低越健康），歸一化公式為：

式中：Ij為反指標j的歸一化值;Refj為指標j的基準值;Meaj為指標j的實際監測值，且當計算出的Ij大于1時其取值為1。水體環境和沉積物質量相關指標的基準值，參照國家標準文件《海水水質標準》（GB3097-1997）[7]和《海洋沉積物質量標準》（GB18668-2002）[8]中一類水質和一類沉積物的標準界定值，而生物群落相關指標的基準值參考《近岸海洋生態健康評價指南》（HY/T087-2005）[9]。外核評價中，海洋漁業、海洋油氣業和海洋交通運輸業均以過去5年的平均值作為參考基準。

對于某一內核評價要素下的不同指標，其負面偏離基準值的程度越大，其權重越高。具體計算公式如下：

式中：Wi為指標i的權重。而最終某一評價要素

（E）的得分為：

此外，水體環境和沉積物質量中的污染物指標，包含銅、鐵、鉛、鋅、鎘、總鉻、汞、砷及石油烴等多種污染物，也通過該規則來確定權重。外核評價的最終得分為所有評價指標得分的算術平均值。

2.3內核要素評級和最終評價結果

生物群落是海洋生態系統的核心，因此在內核評價中，生物群落的優先級（或權重）高于水體環境和沉積物質量，這將體現在最終的評級規則中。根據3個評價要素的得分，將海洋生態系統自身狀態的評價等級劃分為優、良、中、差、劣5個等級（表1）。總的來說，生物群落的健康狀況決定了內核評級的上限。

本框架的最終評價結果將保留內核因素的評級和外核因素的評分兩部分（內核評級+外核得分），兩部分結果對比可以明確指示海洋資源開發利用的力度是否與海洋生態環境的健康穩定相匹配，這可為平衡海洋環境保護和經濟社會發展提供更明確的指導。在針對評價結果進行管理決策時，經濟社會的發展應該以海洋生態環境的健康為前提，即內核要素具有更高的優先級。

3評價結果

3.1內核評價

3.1.1水體環境和沉積物質量

水體環境健康狀況通過pH、溶解氧、懸浮物、富營養化指數和污染物5個指標來進行評價，其中富營養化指數通過COD、磷酸鹽和無機氮來計算，污染物指標則包含石油類和銅、鉛、鋅等重金屬，而評價所采用的參考基準為海水水質國家標準中I類海水。水體環境相關指標的監測結果如表2所示，除了懸浮物、磷酸鹽和無機氮以外的其他所有指標均符合I類海水水質的要求。在所有監測站位中，34.4%的站位磷酸鹽含量超過參考基準，超過72.8%的站位無機氮含量超過參考基準，且無機氮的平均含量也超過參考基準，然而結合COD計算得出的富營養化指數范圍為0.006～0.20，遠小于1，不存在富營養化現象。因此，根據評價規則，水體環境質量主要取決于懸浮物，最終評分范圍為0.13～0.90，這主要是由于渤海水深較淺、有眾多河流輸入且海上交通和開發活動密集，劇烈的水體擾動導致水體渾濁、懸浮物濃度較高。

沉積物質量主要通過有機碳、硫化物和污染物3個指標來進行評價，其中污染物指標包含有機污染物（石油類）和重金屬（銅、鉛、鋅、鎘、鉻、汞和砷），而評價所采用的參考基準為海洋沉積物質量國家標準中的I類沉積物。沉積物質量相關指標的監測結果如表3所示，除了一個站位的硫化物略超過參考基準外，其他指標均小于參考基準，表明沉積物健康狀況良好。

水體環境和沉積物質量的整體評價結果如圖1所示，除了研究區域中心的局部海域，大部分區域水體和沉積物的總體評分在0.6以上。由于沉積物質量較好，而水體環境參數中僅懸浮物一個指標較差，因此該結果也主要反映了研究區域水體中懸浮物質濃度的分布狀況，或水體渾濁度（透明度）的分布狀況。

3.1.2生物群落評價

生物群落的健康狀況，通過浮游植物、浮游動物和底棲生物3種生物類群的健康狀況來反映，而每種類群的評價指標包括生物量（或細胞密度）和多樣性兩個要素。在國家海洋局頒布的《近岸海洋生態健康評價指南》（以下簡稱《指南》）中，對于渤海生物評價最高等級的參考基準，5月浮游植物細胞密度3×105個/m3，浮游動物生物量400.0mg/m3，底棲生物生物量25.0g/m3;8月浮游植物細胞密度10×105個/m3，浮游動物生物量300.0mg/m3，底棲生物生物量35.0g/m3。而本次2020年10-11月展開的調查中，浮游植物平均細胞密度為2.6×105個/m3，浮游動物平均生物量為310.5mg/m3，底棲生物平均生物量為8.1g/m3。因此，除了底棲生物生物量差別較大以外，本次調查的浮游動物、植物生物量的平均水平與《指南》中的參考值相當，而《指南》中并不包含生物多樣性的參考值，因此在本次評價中，除了底棲生物量指標參照《指南》中5月份的數據以外，其他指標均以本次調查的平均水平作為參考基準。生物群落的總體評價結果如圖2所示，在研究區域的東北部和東南部有部分海區生物群落的評分在0.6以下，其他大部分區域生物群落健康狀況尚可。

3.1.3內核評級

基于水體環境、沉積物質量和生物群落評價結果的內核評級結果如圖3所示，在研究區域內，評級為“優”的海域面積占比58.9%，評級為“良”的海域面積占比35.6%，評級為“中”的海域面積占比為5.5%。評級為“中”的區域主要集中在研究區域的東北部，這一區域水體環境和生物群落狀況均較差，而研究區域中心位置較大面積評級為“良”的海域主要是水體環境較差造成的。總的來看，盡管渤海絕大部分海域生態環境健康狀況優良，但局部地區已經出現惡化，并且從分布上看生態環境惡化有從重點區域向周圍海域逐步擴散的趨勢，需要引起重視。由于研究區域評級為“優”的面積占比小于2/3，但“良”以上的面積占比超過90%，因此將該區域的整體的內核評級定為“良”。

3.2外核評價

外核評價的主要內容是人類對海洋環境資源的開發利用程度，體現的是海洋生態環境對人類經濟社會的價值，因此主要選取可量化的經濟學指標來進行評價。《2019年中國海洋經濟統計公報》顯示，我國海洋生產總值占全國GDP的9.0%，占沿海地區GDP的17.1%，其中濱海旅游業、海洋交通運輸業和海洋漁業是我國海洋經濟發展的支柱產業，其增加值占主要海洋產業增加值的比重分別為50.6%、18.0%和13.2%。濱海旅游業和海洋交通運輸業屬于第三產業，海洋漁業屬于第一產業，而在第二產業中占比最大的則是海洋油氣業和海洋工程建筑業。在對海洋生態環境的影響程度上，第一、第二產業要遠大于第三產業，而第三產業中的濱海旅游業對海洋環境的影響較難量化評估。在渤海，海洋漁業和海洋油氣業是最主要的第一和第二產業，并且海洋交通運輸業十分發達，因此本研究選取分別代表海洋第一、第二和第三產業的海洋漁業、海洋油氣業和海洋交通運輸業作為外核評價的主要指標。外核指標歸一化的參考基準為過去5年的平均值，而外核評價的最終結果為3個指標得分的算術平均值。此外，由于外核評價指標的相關數據來源于沿海各地區的統計年鑒，不同地區、不同指標公布的時間會存在1～2年的差異，但同時人類經濟活動對海洋生態環境，尤其是對海洋生物群落的影響也存在一定的滯后性，因此本研究謹以各指標能夠獲取的最近年份的數據作為評價依據。

海洋漁業主要包括海水捕撈和海水養殖兩個子指標。圖4顯示了渤海沿岸的河北省、天津市和濱州市近海捕撈總量的年際變化。可以看出，近年來天津市和濱州市的近海捕撈量逐漸下降，而河北省在2018年也出現了顯著下降。2013—2017年渤海沿岸地區的近海捕撈總量平均值為367453t，而2018年的捕撈總量為288601t，因此子指標海水捕撈的評分為0.78。子指標海水養殖包括海水養殖面積和海水養殖產量兩個層面：從圖5可以看出，渤海沿岸地區總的海水養殖面積呈逐漸下降的趨勢，2013—2017年平均值為116179hm2，2018年為111404hm2，因此以面積計算的得分為0.96;而從圖6可以看出，該區域海水養殖產量在2017年之前一直緩慢增加，以產量計算的得分為1.00。因此，子指標海水養殖的最終評分為面積和產量得分的平均值0.98。外核指標海洋漁業的得分，即為海水捕撈和海水養殖兩個子指標的均值0.88。

渤海油田主要由中海石油（中國）有限公司天津分公司負責勘探、開發和生產，因此研究海區的海洋油氣業主要通過天津市原油產量來反映。2014—2019年天津市原油產量的變化如圖7所示，2015年天津市原油產量達到峰值，為3496.77萬t，近幾年有所回落且保持平穩，2014—2018年的平均產量為3206.57萬t，而2019年產量為3111.89萬t，因此指標海洋油氣業的評分為0.97。

渤海西部沿岸有唐山港、天津港和黃驊港三大港口，每年總的貨物吞吐量在10億t以上，因此本研究用三大港口貨物吞吐量的變化來評估海洋交通運輸業。從圖8可以看出，除天津港貨物吞吐量略有下降外，唐山港和黃驊港的貨物吞吐量均明顯增加，而三大港總的貨物吞吐量也呈現逐漸增加的趨勢，因此外核指標海洋交通運輸業的最終評分為1.00。

外核評價的最終得分，即3個外核指標評分的算術平均值0.95，由于所有外核指標的參考基準為過去5年的平均值，這意味著目前渤海的開發利用程度與過去5年相比略有降低，但仍處于較高的水平。

3.3“雙核”評價結果

根據內核和外核評價結果，渤海海洋生態環境健康狀況的“雙核”評價結果為“良+0.95”，這意味著該區域的海洋生態環境目前整體上處于較健康的狀態，但人類對海洋環境資源的開發力度仍然維持在較高的水平，且局部海區的生態環境健康狀況已經出現了惡化，因此需要對該海區進行更密切的監測。根據“雙核”評價結果，造成局部海洋環境健康惡化的主要原因可能是高強度的海洋經濟開發活動，盡管沒有造成污染和富營養化現象，但油氣開發等相關海洋產業可能會對海洋生物的生境造成劇烈擾動。因此，建議通過調整產業結構和改進技術等方式，在不顯著影響沿岸地區經濟社會發展的前提下，盡可能降低海洋經濟開發活動對生態環境的影響，同時采取相關措施改善局部海域生態環境惡化的現狀，以實現海洋資源環境的可持續利用。

過去十幾年來，渤海周邊海域也有關于海洋生態環境健康評價的零星報道，例如：基于2004—2005年對天津市近岸海域的4次調查所進行的健康評價顯示，該海域沉積物環境和沉積物環境評價結果為健康，但部分海域水環境嚴重惡化，海洋生物群落處于亞健康狀態，海域生態環境總體上處于亞健康狀態[10];依據2010—2014年的調查資料，對曹妃甸近岸海域的健康評價結果表明，沉積物環境和水環境處于健康狀態，而海洋生物群落則處于亞健康和不健康的狀態[11]。本研究基于最新調查資料的評價結果，與前期評價結果類似，這說明10余年來渤海海域海洋生物群落的健康狀況改善并不明顯。但對渤海石油開發區而言，石油污染應是重點監測的指標。渤海石油開采始于20世紀七八十年代，1981年5月的一次調查結果顯示，渤海近岸海域海水中的石油類含量高達100～900μg/L1[12]，而包括本研究在內的10余年來的數次調查均顯示，海水中石油類含量均在50μg/L以下，符合第一類海水水質標準，表明近年來渤海石油開發過程中的油污染得到了有效地控制。

4結語

依據新構建的“雙核”評價框架，對2020年秋季渤海的海洋環境健康狀況進行了評價。總體來說，該海域沉積環境和水體環境比較健康，基本不存在石油污染，僅部分區域海水懸浮物濃度偏高，而海洋生物群落健康狀況較為一般，這與近10余年來的監測和評價結果類似，因此以海洋生物群落為主的內核整體評價結果為“良”;以周邊地區的海洋經濟產業為指標的外核評價顯示該海域外核得分為0.95，意味著該海域較高的開發利用程度。最終“良+0.95”的“雙核”評價結果表明，盡管渤海海洋生態環境目前整體上處于較健康的狀態，但局部海區已經出現了惡化，且周邊地區對海洋資源環境的開發力度仍位于較高水平，因此需要對該海域生態環境進行密切監測。建議通過優化產業結構和提升開發技術等方式，盡可能降低周邊地區海洋經濟開發活動對該海域生態環境的影響。

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