劉述錫，馬玉艷，卞正和

（國家海洋環(huán)境監(jiān)測中心 遼寧 大連 116023）

圍填海生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評價方法研究

劉述錫，馬玉艷，卞正和

（國家海洋環(huán)境監(jiān)測中心 遼寧 大連 116023）

分析了圍填海對海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響，構(gòu)建了包括生物效應(yīng)、生態(tài)系統(tǒng)功能效應(yīng)和環(huán)境效應(yīng)三方面的圍填海生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評價指標(biāo)體系，初步提出了各指標(biāo)評價標(biāo)準(zhǔn)的確定方法；建立了層次分析法與賦值綜合評價法相結(jié)合的圍填海生態(tài)環(huán)境效應(yīng)綜合評價模型，為客觀評價圍填海生態(tài)環(huán)境效應(yīng)提供科學(xué)依據(jù)。應(yīng)用該方法實(shí)例評價大連市莊河海域圍填海生態(tài)環(huán)境效應(yīng)，結(jié)果表明該海域圍填海造成生態(tài)環(huán)境效應(yīng)影響嚴(yán)重，應(yīng)該嚴(yán)格控制該海域圍填海工程。

圍填海；生態(tài)環(huán)境效應(yīng)；指標(biāo)體系；評價方法；莊河海域

圍填海系圍海和填海兩類人為活動的統(tǒng)稱。其中圍海指“在海域修建海上人工構(gòu)造物圍割部分海域，嚴(yán)重改變海域自然屬性的行為”，而填海是指“以固體物質(zhì)覆蓋原有海域，完全改變海域自然屬性的行為”。在當(dāng)前社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段，圍填海一定程度解決了沿海地區(qū)緩解土地供求矛盾、擴(kuò)大了社會生存和發(fā)展空間。但是圍填海在帶來巨大的社會和經(jīng)濟(jì)效益的同時也對海洋生態(tài)系統(tǒng)造成一系列的負(fù)面影響。例如，改變海域水動力條件，造成了港口海灣淤積；加速沿海灘涂濕地生態(tài)系統(tǒng)功能退化；導(dǎo)致生物棲息地喪失，生物多樣性降低；造成海水水質(zhì)惡化等，給海洋生態(tài)系統(tǒng)帶來嚴(yán)重的影響。近些年來，圍填海工程帶來的海洋生態(tài)環(huán)境問題已引起人們的關(guān)注，不少學(xué)者從不同方面分析和探討了圍填海工程對近海生態(tài)環(huán)境所產(chǎn)生的負(fù)效應(yīng)[1-15]。然而從整體上構(gòu)建圍填海生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評價指標(biāo)體系并進(jìn)行綜合評價的研究目前尚比較缺乏。本文旨在建立圍填海生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評價指標(biāo)體系及評價方法，客觀評價圍填海工程造成的生態(tài)與環(huán)境效應(yīng)，為科學(xué)管理和控制圍填?；顒犹峁┛茖W(xué)依據(jù)。

1 圍填海對海洋生態(tài)環(huán)境的影響分析

綜合眾多學(xué)者的研究成果[1-15]，圍填海主要對海洋生物、海洋生態(tài)系統(tǒng)功能及海洋環(huán)境造成直接的影響。

1.1 圍填海對海洋生物的影響

圍填海占用的海域，其底質(zhì)環(huán)境完全被破壞，絕大部分底棲生物被掩埋、覆蓋而死亡，對潮間帶和底棲生物群落的破壞是不可逆轉(zhuǎn)的。圍填海工程建設(shè)期使海水中懸浮物增加，海水透明度下降，不利于浮游植物的光合作用，抑制浮游植物的細(xì)胞分裂和生長，降低單位水體內(nèi)浮游植物的數(shù)量。同時懸浮顆粒會黏附在浮游動物體表面或者適當(dāng)粒徑的懸浮顆粒被慮食性生物攝食，干擾其正常生理功能。

1.2 圍填海對海洋生態(tài)系統(tǒng)功能的影響

圍填海占用的海域，降低了浮游植物的數(shù)量，導(dǎo)致該水域內(nèi)初級生產(chǎn)力水平下降；同時降低灘涂濕地物質(zhì)生產(chǎn)功能；改變了濕地的自然屬性，導(dǎo)致其提供氣候調(diào)節(jié)、水文調(diào)節(jié)、防災(zāi)減災(zāi)、污染物凈化及提供生物棲息地等功能喪失，對灘涂濕地生態(tài)系統(tǒng)造成了不可逆轉(zhuǎn)的破壞。

1.3 圍填海對海洋環(huán)境的影響

圍填海工程對海洋環(huán)境的影響主要表現(xiàn)在由于圍填海后使得海洋潮差變小，潮汐的沖涮能力降低，港灣內(nèi)納潮量減少，灣內(nèi)水交換能力變差，使得近岸海域水環(huán)境容量下降，削弱了海水凈化納污能力，加劇海水富營養(yǎng)化風(fēng)險，增加大規(guī)模赤潮事件發(fā)生概率。

2 圍填海生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評價指標(biāo)體系

從上文分析中可知，圍填海生態(tài)環(huán)境效應(yīng)主要體現(xiàn)在對海洋生物、海洋生態(tài)系統(tǒng)功能和海洋環(huán)境的影響三個方面，因此本文從這三方面構(gòu)建了包括目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、因素層和指標(biāo)層四個層次在內(nèi)的圍填海生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評價指標(biāo)體系框架（圖1）。目標(biāo)層為圍填海生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評價綜合指數(shù)，反映了圍填海對海洋生態(tài)環(huán)境的影響，準(zhǔn)則層是對目標(biāo)層的進(jìn)一步說明，包括海洋生物、生態(tài)系統(tǒng)功能和海洋環(huán)境三方面。因素層是連接準(zhǔn)則層和指標(biāo)層的橋梁，是對目標(biāo)層含義和范圍的進(jìn)一步明確化和清晰化，圍填海對海洋生物的影響主要體現(xiàn)在浮游植物、浮游動物及底棲生物群落上；對生態(tài)系統(tǒng)功能的影響主要體現(xiàn)在生態(tài)功能和服務(wù)功能兩方面；對海洋環(huán)境的影響主要體現(xiàn)在水環(huán)境和沉積環(huán)境質(zhì)量。指標(biāo)層是指定義清晰，可通過直接的計算或從統(tǒng)計資料中獲得的指標(biāo)變量，是構(gòu)成圍填海生態(tài)環(huán)境效應(yīng)綜合評價指標(biāo)體系的最基本的元素。

圖 1 圍填海生態(tài)環(huán)境效應(yīng)綜合評價指標(biāo)體系框架圖Fig. 1 Frame of indicator system about integrated assessment of eco-environmental effects of sea reclamation

圍填海對海洋環(huán)境的影響主要體現(xiàn)在水環(huán)境質(zhì)量和沉積環(huán)境質(zhì)量兩方面。水環(huán)境評價指標(biāo)主要選取COD、無機(jī)氮、活性磷酸鹽和石油類4個指標(biāo)；沉積環(huán)境評價指標(biāo)主要選取硫化物指標(biāo)（表1）。

表 1 圍填海生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評價指標(biāo)體系Tab. 1 Assessment indicator system of the eco-environmental effects of sea reclamation

3 圍填海生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評價等級和標(biāo)準(zhǔn)

3.1 評價等級

由于國內(nèi)目前圍填海生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評價還處于起步階段，因此采用三級評價等級能夠較好的滿足評價需求。等級一，圍填海生態(tài)環(huán)境效應(yīng)影響輕微，可以適當(dāng)進(jìn)行圍填海工程；等級二，圍填海生態(tài)環(huán)境效應(yīng)影響較大，應(yīng)當(dāng)慎重進(jìn)行圍填海工程；等級三，圍填海生態(tài)環(huán)境效應(yīng)影響嚴(yán)重，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制圍填海工程。

3.2 評價標(biāo)準(zhǔn)

圍填海生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評價標(biāo)準(zhǔn)的確定直接影響評價結(jié)果的真實(shí)性，目前學(xué)術(shù)界尚沒有統(tǒng)一認(rèn)可的評價標(biāo)準(zhǔn)，本文確定各指標(biāo)的評價標(biāo)準(zhǔn)主要采用以下方法：（1）國家、行業(yè)和地方規(guī)范；海洋水環(huán)境和沉積物指標(biāo)閾值范圍參照國家《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB3097-1997）和《海洋沉積物質(zhì)量》（GB18668- 2002）來確定，同時相應(yīng)調(diào)整為三個等級。（2）歷史數(shù)據(jù)分析；海洋生物密度、生物量及浮游植物初級生產(chǎn)力等指標(biāo)可通過對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以近 10年歷史數(shù)據(jù)的平均值作為評價的基準(zhǔn)值，參考《近岸生態(tài)健康評價指南》（HY/T 087-2005）確定各指標(biāo)的閾值范圍。（3）國內(nèi)外相關(guān)科學(xué)研究成果；生物多樣性指數(shù)評價標(biāo)準(zhǔn)的確定借鑒了生物多樣性指數(shù)污染程度評價標(biāo)準(zhǔn)研究成果[18]。

4 圍填海生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評價方法

4.1 指標(biāo)權(quán)重的確定

本文采用層次分析法（Analytical Hierarchy Process，AHP）確定評價指標(biāo)的權(quán)重。圍填海生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評價指標(biāo)體系是一個多因素、多層次的結(jié)構(gòu)體系，而層次分析法主要用于求解遞階層次結(jié)構(gòu)問題，是多指標(biāo)綜合評價的一種定量方法，能把定性因素定量化，將人的主觀判斷用于數(shù)學(xué)表達(dá)處理，并能在一定程度上檢驗(yàn)和減少主觀的影響，使評價更趨科學(xué)化[19]。

通過專家咨詢，確定各層指標(biāo)相對于上層指標(biāo)的重要程度，按照層次分析法1 ～ 9標(biāo)度（表2）給出了重要度標(biāo)度，即為括號內(nèi)的數(shù)值。

B層評價指標(biāo)：海洋生物 B1(4)＞海洋環(huán)境B3(2)＞生態(tài)系統(tǒng)功能B2(1)。

表 2 兩兩比較量化標(biāo)度判據(jù)Tab. 2 One to one judgment basis of scalar quantity

C層評價指標(biāo)：海洋生物B1底棲生物C3(4)＞浮游植物C1=浮游動物C2(1)；海洋環(huán)境B3：水環(huán)境C5(5)＞沉積環(huán)境C6(1)。

D層指標(biāo)：浮游植物C1：細(xì)胞數(shù)量D1=多樣性指數(shù)D2；浮游動物C2：密度D3=多樣性指數(shù)D4；底棲生物C3：生物量D5=多樣性指數(shù)D6；水環(huán)境C5：COD D8=無機(jī)氮 D9=活性磷酸鹽 D10(5)＞石油類D11(1)。

各層次指標(biāo)權(quán)重計算結(jié)果見表3。

表 3 各層次評價指標(biāo)權(quán)重Tab. 3 Weight of indicators in each hierarchy indicators

4.2 評價方法

本文采用賦值綜合評價法對圍填海生態(tài)環(huán)境效應(yīng)進(jìn)行評價。首先根據(jù)評價標(biāo)準(zhǔn)對每個評價指標(biāo)進(jìn)行賦分，若評價指標(biāo)值處于圍填海對海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響輕微等級，即賦予滿分100分；處于影響較嚴(yán)重等級賦予70分；處于影響嚴(yán)重等級賦予40分；然后分別根據(jù)式（1）計算圍填海生態(tài)環(huán)境效應(yīng)綜合評價指數(shù)。

圍填海生態(tài)環(huán)境效應(yīng)綜合評價指數(shù)：

式中：Erecl——圍填海生態(tài)環(huán)境效應(yīng)綜合評價指數(shù)；Ei為各評價指標(biāo)的得分值；WiE為各指標(biāo)的組合權(quán)重值；n為評價指標(biāo)的數(shù)目。

其中，Erecl范圍為40～100。當(dāng)Erecl≥75時，表明圍填海生態(tài)環(huán)境效應(yīng)影響輕微，可以適當(dāng)進(jìn)行圍填海工程；當(dāng)55≤Erecl＜75時，表明圍填海生態(tài)環(huán)境效應(yīng)影響較大，應(yīng)當(dāng)慎重進(jìn)行圍填海工程；當(dāng)40≤Erecl＜55時，表明圍填海生態(tài)環(huán)境效應(yīng)影響嚴(yán)重，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制圍填海工程。

5 實(shí)例研究

根據(jù)2009年5月大連市莊河海域現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果和 3.2圍填海生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評價標(biāo)準(zhǔn)的確定方法，得出大連市莊河海域圍填海生態(tài)環(huán)境效應(yīng)各指標(biāo)的評價標(biāo)準(zhǔn)（表4）。按照層次分析法確定各評價指標(biāo)的權(quán)重值，采用賦值綜合評價法（式 1）計算大連市莊河海域圍填海生態(tài)環(huán)境效應(yīng)綜合評價指數(shù)，評價結(jié)果見表5。

表 4 大連市莊河海域圍填海生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評價各指標(biāo)評價標(biāo)準(zhǔn)Tab. 4 Assessment standards of the eco-environmental effects of sea reclamation in the Zhuanghe Estuary，Dalian

評價結(jié)果表明，大連市莊河海域圍填海造成生態(tài)環(huán)境效應(yīng)影響嚴(yán)重，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制在該海域進(jìn)行圍填海工程。從調(diào)查數(shù)據(jù)分析可知，該海域浮游植物細(xì)胞數(shù)量、浮游動物密度和底棲生物量分別為175.1×104個·m-3，19.91×103個·m-3，254.8 g·m-2，表明該海域海洋生物量豐富；初級生產(chǎn)力為 577.14 mgc·m-2·d-1，表明該海域生態(tài)系統(tǒng)功能正常發(fā)揮；無機(jī)氮和活性磷酸鹽平均值為 180.72 μg·L-1和18.87 μg·L-1，分別均符合第一類和第二類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求，表明該海域海洋環(huán)境質(zhì)量良好，適宜水產(chǎn)養(yǎng)殖。事實(shí)上，莊河海域受莊河和鴨綠江兩條河流影響，浮游生物豐富，盛產(chǎn)雙殼貝類和底棲甲殼動物，該海域也是國家漁業(yè)保護(hù)基地。由此可知，上述評價結(jié)果與大連市莊河海域?qū)嶋H情況相符，驗(yàn)證了上述評價模型的適用性及合理性。

表 5 大連市莊河海域圍填海生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評價結(jié)果Tab. 5 Assessment results of the eco-environmental effects of sea reclamation in the Zhuanghe Estuary, Dalian

6 結(jié) 語

我國目前已經(jīng)進(jìn)入第四次圍填海浪潮，圍填海帶來的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)環(huán)境損害都很顯著。如何科學(xué)評價圍填海造成生態(tài)環(huán)境效應(yīng)，是國家科學(xué)管理圍填?；顒拥闹匾罁?jù)。本文旨在探討圍填海生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評價方法，提出可操作的評價指標(biāo)體系、評價等級、評價指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)和評價方法，為國家海洋管理提供科學(xué)依據(jù)。

致 謝：感謝公益行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)“貝類養(yǎng)殖水域污染物監(jiān)測與水質(zhì)調(diào)控技術(shù)研究（nyhyzx07—047）”提供莊河海域的現(xiàn)場調(diào)查數(shù)據(jù)。

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Study on assessment method of the eco-environmental effects of sea reclamation

LIU Shu-xi, MA Yu-yan，BIAN Zheng-he

(National Marine Environmental Monitoring Center, Dalian 116023, China)

By analyzing the sea reclamation and its impact on marine ecosystem, the indicator system that included the effects of biology, ecosystem function and the marine environment was set up. The standard ranges of indicators were given by analyzing the standards and the correlated studies both at home and abroad. The weight of indicators was given by the Analytic Hierarchy Process (AHP), and the comprehensive assessment of the eco-environmental effects of sea reclamation was made by using the integrated evaluation method. The case study of assessment of the eco-environmental effects of sea reclamation was carried out in the Zhuanghe Estuary，Dalian. The results showed that the eco-environmental effects of sea reclamation in the Zhuanghe Estuary were very serious, so the reclamation engineering should be strictly controlled. This will provide scientific basis for the objective assessment of the eco-environmental effects of sea reclamation.

sea reclamation; eco-environmental effects; indicators system; assessment method; the Zhuanghe Estuary

X820.3

A

1001-6932(2010)06-0707-05

2009-11-02；收修改稿日期：2010-04-26

國家海洋公益性項(xiàng)目—典型圍填海綜合評估體系與應(yīng)用示范研究（200705015）

劉述錫 (1971－ )，男，副研究員，在職博士生，主要從事海洋生態(tài)環(huán)境和海洋微藻研究。電子郵箱：sxliu@nmemc.gov.cn。