羅先香，朱永貴，張龍軍，楊建強

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

巨大的人口壓力、城市化和工業(yè)化使沿海區(qū)域成為受人類活動干擾最劇烈的地區(qū)［1］，不合理的開發(fā)活動對近岸海域生態(tài)系統(tǒng)已造成極其有害的影響［2］。其中圍填海是對海洋生態(tài)系統(tǒng)影響最大的一種人類活動。大規(guī)模的圍填海工程人為改變了海岸線位置，威脅著近海生態(tài)平衡，導(dǎo)致河口和港灣景觀破壞、泥沙淤積、環(huán)境質(zhì)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(tài)環(huán)境負面效應(yīng)［3］。過去的幾十年間，沿海生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能利用與海岸帶生態(tài)保護并重的觀念深入人心［4-9］，保持其生態(tài)的可持續(xù)性已經(jīng)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(tài)系統(tǒng)的影響減至最小，并盡可能地提高沿海生態(tài)系統(tǒng)功能［9-11］。集約用海是尋求海洋開發(fā)與保護的協(xié)調(diào)和平衡，促進海岸帶資源可持續(xù)利用的新理念，它在結(jié)構(gòu)上改變了傳統(tǒng)的粗放用海方式，在適宜海域?qū)嵭屑羞B片適度規(guī)模開發(fā)［12］。相對單個圍填海工程，集約用海是一種更為高效、生態(tài)和科學(xué)的用海方式，是促進社會、經(jīng)濟和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的有效措施。但集約用海也不可避免會干擾海洋生態(tài)系統(tǒng)，甚至帶來海洋環(huán)境污染和生態(tài)破壞。區(qū)域發(fā)展對沿海生態(tài)環(huán)境影響的綜合評價是管理者進行科學(xué)決策的依據(jù)［13］，因此，如何將集約用海工程對海洋生態(tài)的影響降到最低，進行集約用海對海洋生態(tài)影響的科學(xué)評價是十分重要的。海洋環(huán)境監(jiān)測和評價方法的研究一直是海洋生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的熱點問題［14-16］。美國環(huán)保局和國家海洋和大氣局通過監(jiān)測化學(xué)污染物的空間分布和遷移轉(zhuǎn)化趨勢，確定了5類首要的指數(shù)因子:水質(zhì)、沉積物質(zhì)量、底棲生物、沿岸生境和魚類組織污染物［17］，用指數(shù)法評估環(huán)境污染特征;歐盟國家整合了生態(tài)系統(tǒng)的物理、化學(xué)和生物因子要素，作為評估海洋生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的基本因子［18］;國內(nèi)學(xué)者更多從生態(tài)－經(jīng)濟的角度對填海造地的海洋生態(tài)服務(wù)功能的價值損失進行評估［3，19-20］。

本文借鑒國內(nèi)外研究成果，采用指標體系法的思想，從“生境質(zhì)量”和“生態(tài)響應(yīng)”兩個方面對海洋生態(tài)環(huán)境質(zhì)量進行表征，構(gòu)建了集約用海對海洋生態(tài)影響的評價指標體系，研究集約用海對海洋生態(tài)影響的評價技術(shù)和方法，為集約用?？茖W(xué)管理提供技術(shù)支撐。

1 集約用海對海洋生態(tài)影響分析及評價內(nèi)容

集約用海是指在統(tǒng)一規(guī)劃和部署下，一個區(qū)域內(nèi)多個圍填海項目集中成片開發(fā)的用海方式。為保護好海洋生態(tài)環(huán)境，集約用海的區(qū)域選址非常重要，一定要避開海洋自然保護區(qū)、海洋生物資源產(chǎn)卵場、索餌場、洄游通道等生態(tài)敏感區(qū);同時，將用海規(guī)?？刂圃谠试S的范圍內(nèi)。同時，需要對集約用海前后海洋生態(tài)環(huán)境的變化情況進行科學(xué)地評價，將其影響降到最低。因此，集約用海對海洋生態(tài)影響評價的內(nèi)容應(yīng)包括以下幾個方面:

(1)集約用海工程規(guī)劃分析

分析集約用海工程規(guī)劃的方案和類型，了解工程概況、規(guī)模和性質(zhì)，根據(jù)工程所在區(qū)域的海洋功能區(qū)劃和社會環(huán)境狀況，確定評價等級、范圍和生態(tài)影響評價要素因子。

(2)構(gòu)建集約用海對海洋生態(tài)影響的評價指標體系

根據(jù)集約用海工程規(guī)劃分析和所在區(qū)域海洋功能性質(zhì)，在確定評價等級、范圍和要素因子基礎(chǔ)上，建立評價指標體系，包括評價指標、標準、因子權(quán)重和評價方法。評價指標體系的構(gòu)建是進行集約用海對海洋生態(tài)影響評價研究的核心內(nèi)容。

(3)集約用海對海洋生態(tài)影響評價

集約用海對海洋生態(tài)影響評價包括現(xiàn)狀評價、回顧評價和預(yù)測評價。在生態(tài)現(xiàn)狀調(diào)查和公眾參與基礎(chǔ)上，進行集約用海工程所在區(qū)域的海洋生態(tài)現(xiàn)狀評價;針對研究區(qū)已經(jīng)建成的集約用海工程進行生態(tài)影響回顧評價，重點考慮歷史用海工程活動的累積性生態(tài)影響;針對研究區(qū)尚在規(guī)劃中的集約用海工程，開展預(yù)測評價。

(4)集約用海對海洋生態(tài)影響的綜合評估

在研究區(qū)域生態(tài)現(xiàn)狀評價、回顧評價和預(yù)測評價的基礎(chǔ)上進行生態(tài)影響等級識別和評估。重點對尚未建設(shè)的集約用海工程的規(guī)劃方案進行綜合評價，并開展公眾參與和生態(tài)影響評價，篩選可行的規(guī)劃方案，優(yōu)化空間布局，確定可接受的集約用海規(guī)模，提出減緩生態(tài)影響的建議和措施，擬定監(jiān)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(tài)影響的評價指標體系的構(gòu)建

2.1 評價目標等級的劃分

集約用海工程對海洋生態(tài)的影響程度與所在區(qū)域海洋生態(tài)環(huán)境特征有關(guān)，我國近岸海域不同的環(huán)境功能區(qū)對應(yīng)著不同的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量要求。因此，在建立集約用海對海洋生態(tài)影響及評價指標體系時，參照《海洋功能區(qū)劃技術(shù)導(dǎo)則(GB/T 17108—2006)》［21］和《海洋工程環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則(GB/T 19485—2004)》［22］將沿岸海域分為海洋生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)、海洋生態(tài)環(huán)境亞敏感區(qū)和海洋生態(tài)環(huán)境非敏感區(qū)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(tài)系統(tǒng)是由非生物因子和生物因子組成的多層次復(fù)雜開放體系，人類活動對特定生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)影響就是對其非生物因子和生物因子所產(chǎn)生的有害或有益的作用，導(dǎo)致其發(fā)生結(jié)構(gòu)和功能變化的過程。因此，集約用海工程對海洋生態(tài)的影響可以從海洋生態(tài)系統(tǒng)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(huán)境的質(zhì)量狀態(tài)，用“生境質(zhì)量”指標來表征，它主要包括生物棲息地的水環(huán)境和沉積環(huán)境質(zhì)量指標，以及反映區(qū)域環(huán)境質(zhì)量狀態(tài)的重要指標——典型物種的生物質(zhì)量。每個指標下又包括具體反映環(huán)境質(zhì)量的各種環(huán)境因子。水和沉積環(huán)境質(zhì)量指標主要包括能反映研究海域水質(zhì)和沉積物特征和受集約用海工程影響可能發(fā)生較大變化的指標，評價海域典型物種的生物質(zhì)量能反映圍填海開發(fā)活動過程以及后期環(huán)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(huán)境變化的響應(yīng)，用“生態(tài)響應(yīng)”指標來表征，集中反映了集約用海工程影響的海洋生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)效應(yīng)，它主要包括生物群落結(jié)構(gòu)指標和生態(tài)敏感區(qū)結(jié)構(gòu)、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(tài)響應(yīng)的生態(tài)因子。

表1是構(gòu)建的集約用海對海洋生態(tài)影響的評價指標體系。

表1 集約用海對海洋生態(tài)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(tài)環(huán)境敏感區(qū)，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(jù)評價海域生態(tài)系統(tǒng)的特點有所差異，所考慮的側(cè)重點和評價因子可以不同;針對海洋生態(tài)環(huán)境亞敏感區(qū)和非敏感區(qū)的生態(tài)影響評價的指標可以根據(jù)實際需要有所刪減。

3 集約用海對海洋生態(tài)影響的評價方法

3.1 生境質(zhì)量評價方法

生境質(zhì)量指標包括水環(huán)境、沉積環(huán)境和生物質(zhì)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(zhì)量綜合指數(shù)，其賦值范圍為 0—100，WQIj、SQIj和 BQIj分別為 j站位的水質(zhì)綜合指數(shù)、沉積物質(zhì)量綜合指數(shù)和生物質(zhì)量綜合指數(shù)賦值，評價時水質(zhì)、沉積物和生物質(zhì)量的指數(shù)權(quán)重分別為25%、25%、50%，各指標的評價標準和權(quán)重為推薦值，可根據(jù)評價海域?qū)嶋H情況采用專家評判法或?qū)哟畏治龇ù_定。

水環(huán)境質(zhì)量、沉積環(huán)境質(zhì)量和生物質(zhì)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(jù)海水水質(zhì)、海洋沉積物質(zhì)量和海洋生物質(zhì)量標準［23-25］，采用單因子指數(shù)評價基礎(chǔ)上的“綜合指數(shù)法”進行評價。例如，水質(zhì)綜合指數(shù)(WQI)按式

(2)、(3)計算。

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

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

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

3.2 生態(tài)響應(yīng)評價方法

生態(tài)響應(yīng)指標評價因子依據(jù)表1中評價指標體系的三級指標確定，具體海域根據(jù)評價海域的生態(tài)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(tài)響應(yīng)綜合指數(shù)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(chǎn)力和生態(tài)敏感指數(shù)的綜合評價賦值，評價時權(quán)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(tǒng)一的評價標準，因此采用相對評價的方法，即依靠現(xiàn)有調(diào)查數(shù)據(jù)，以評價因子的最大值、最小值作為確定相對標準的依據(jù)，因此其結(jié)果為各評價單元生態(tài)質(zhì)量的相對優(yōu)劣。表3是海洋生態(tài)響應(yīng)指標和評價標準，評價標準值之間的指數(shù)值采用線性內(nèi)插法賦值。各指標的評價標準為推薦值，可根據(jù)評價海域?qū)嶋H情況采用專家評判法或?qū)哟畏治龇ù_定。A、B、C、D、E、F為評價標準的基準值，其值可以根據(jù)評價海域?qū)嶋H情況給出，例如，渤海區(qū)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(jù)可參考近岸海洋生態(tài)健康評價指南［26］中的推薦值，渤海初級生產(chǎn)力評價依據(jù)可參考歷史渤海區(qū)域的量值［27］。生態(tài)敏感指數(shù)可采用專家評判法給出。

表3 生態(tài)響應(yīng)指標與評價標準Table 3 Ecological response index and evaluation standards

3.3 生態(tài)影響綜合評價

集約用海工程對海洋生態(tài)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(dāng)擬集約用海區(qū)為國家級自然保護區(qū)時，應(yīng)放棄該工況;擬集約用海區(qū)為重要經(jīng)濟(或科學(xué)、人文)價值的生物的集中分布區(qū)、產(chǎn)卵區(qū)、育幼區(qū)和其它重要生態(tài)敏感區(qū)時，應(yīng)該慎重選擇工況，并結(jié)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(tài)環(huán)境綜合指數(shù)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(tài)的綜合影響可用海洋生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)Ej表示，它包括生境質(zhì)量(HQIj)和生態(tài)響應(yīng)(ERIj)兩類指標，HQIj和ERIj指數(shù)權(quán)重可分別為25%和75%，指數(shù)權(quán)重為推薦值，可根據(jù)各評價海域?qū)嶋H情況采用專家評判法或?qū)哟畏治龇ù_定。

生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)Ej計算的基本公式:

式中，Ej為j站位的生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù);HQIj為j站位生境質(zhì)量評價指數(shù);ERIj為 j站位生態(tài)響應(yīng)評價指數(shù)。

Ej＞75，表示j站位生態(tài)環(huán)境質(zhì)量良好;50＜Ej≤75，表示j站位生態(tài)環(huán)境質(zhì)量一般;25＜Ej≤50，表示j站位生態(tài)環(huán)境質(zhì)量差;Ej≤25，表示j站位生態(tài)環(huán)境質(zhì)量很差。

＜5%的站位生態(tài)環(huán)境質(zhì)量為差，且＞50%的站位生態(tài)環(huán)境質(zhì)量為良好，評價海域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量為良好;5%—15%的站位生態(tài)環(huán)境質(zhì)量為差，或 ＞50%的站位生態(tài)環(huán)境質(zhì)量為一般，評價生態(tài)環(huán)境質(zhì)量為一般或差;＞15%的站位生態(tài)環(huán)境質(zhì)量為差，評價海域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量為差或很差。

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

式中，ΔE為項目建成前、后生態(tài)環(huán)境綜合指標的變化值;Ehj為項目建設(shè)后j站位生態(tài)環(huán)境綜合指標;Eqj為項目建設(shè)前j站位生態(tài)環(huán)境綜合指標。

以評價區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)的變化幅度作為界定該區(qū)域受到集約用海活動的生態(tài)影響程度，當(dāng)ΔE＞30%，表示受到嚴重影響，當(dāng)15% ＜ΔE≤30%，表示受到較大影響，當(dāng)5% ＜ΔE≤15%，表示受到一般影響，當(dāng) ΔE≤5%，表示受到輕微或無影響。

4 結(jié)論與討論

集約用海對海洋生態(tài)影響的評價是集約用海優(yōu)化技術(shù)體系的重要組成部分，是形成基于生態(tài)系統(tǒng)的集約用?？茖W(xué)管理模式的基礎(chǔ)。本文從海洋生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和特征出發(fā)，構(gòu)建了基于“生境質(zhì)量”和“生態(tài)響應(yīng)”的集約用海對海洋生態(tài)影響的評價指標體系，研究了集約用海對海洋生態(tài)影響的評價技術(shù)和方法，建立了綜合指數(shù)評價模型。該評價指標體系包含兩個相對獨立的子系統(tǒng)“生境質(zhì)量”和“生態(tài)響應(yīng)”，從海洋生物棲息的水環(huán)境、沉積環(huán)境和典型物種的生物質(zhì)量3個方面反映集約用海工程影響下的海域生境質(zhì)量的變化，從海洋生物群落結(jié)構(gòu)特征、生態(tài)敏感區(qū)結(jié)構(gòu)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(huán)境的生態(tài)響應(yīng)。評價指標體系層次分明，其評價結(jié)果能夠較全面客觀地反映生態(tài)系統(tǒng)不同層次子系統(tǒng)內(nèi)部的特征與狀態(tài)的變化和受影響程度;評價技術(shù)和方法結(jié)合了我國海洋生態(tài)環(huán)境監(jiān)測和評估的現(xiàn)狀，具有較強的可操作性。

以上是集約用海對海洋生態(tài)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(shù)據(jù)的要求較高和評價工作繁瑣。因此，針對不同的集約用海區(qū)域，如何更加科學(xué)地選擇具有代表性的與生態(tài)系統(tǒng)變化相關(guān)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(quán)重和評價等級為推薦值，特別是“生態(tài)響應(yīng)”指標目前尚沒有統(tǒng)一的標準，各項指標的評分標準主要是依據(jù)現(xiàn)有調(diào)查數(shù)據(jù)的分布范圍并根據(jù)相關(guān)研究擬定的，沒有考慮特定生態(tài)系統(tǒng)的不同歷史時期的差異，這可能會影響評價結(jié)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(tài)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(fù)雜的，在實踐中，對于不同類型和特點的海洋生態(tài)系統(tǒng)，其度量標準與度量方法可能存在一定的差異，需要根據(jù)具體情況進行適當(dāng)調(diào)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(tài)的影響是今后研究的重要內(nèi)容。

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