宋德彬, 高志強, 徐福祥, 鄭翔宇, 張 華, 胡曉珂, 黃國培, 章海波

?

渤海生態(tài)系統(tǒng)健康評價及對策研究

宋德彬1, 2, 高志強1, 徐福祥1, 2, 鄭翔宇1, 2, 張 華1, 胡曉珂1, 黃國培1, 2, 章海波1

(1. 中國科學院煙臺海岸帶研究所, 山東煙臺 264003; 2. 中國科學院大學, 北京 100049)

根據(jù)2014~2016年渤海各航次監(jiān)測數(shù)據(jù), 選擇22項因子構建表征研究區(qū)水環(huán)境、沉積環(huán)境、生態(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài)的評價指標體系, 利用AHP層次分析方法對渤海生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況進行了評價。結果表明, 渤海綜合生態(tài)指數(shù)CEI為0.643, 健康等級為中級, 表明渤海生態(tài)系統(tǒng)整體處于亞健康的狀態(tài)。生態(tài)健康較差和差的區(qū)域主要集中在萊州灣-渤海灣及其毗連地帶的黃河三角洲地區(qū); 唐山-秦皇島-葫蘆島近海及其縱深海域大體處于中級健康水準; 渤海中部海區(qū)及其毗連的渤海海峽區(qū)域, 海洋生態(tài)健康水平較高。根據(jù)評價結果, 認為陸源輸入、圍填海工程是萊州灣和渤海灣的主要脅迫因子, 并探討了相應對策, 以期為渤海的綜合管理提供決策支持。

渤海; 生態(tài)系統(tǒng)健康; 對策; AHP

海洋生態(tài)環(huán)境正遭受著前所未有的強烈擾動如養(yǎng)殖、捕撈、圍填海、排污、航運、疏浚等, 已經呈現(xiàn)出生產力下降、生物多樣性減少、水質惡化等問題, 因此, 如何客觀地對海洋生態(tài)系統(tǒng)健康展開評價已成為海洋環(huán)境管理的目標之一。目前包括海洋生態(tài)系統(tǒng)在內的生態(tài)系統(tǒng)健康的評估方法主要包括實地分析法、指示生物法和指標體系法三大類[1]。國際上已有不少學者和組織對海洋生態(tài)系統(tǒng)健康展開研究[2-3], 中國的海洋生態(tài)系統(tǒng)健康研究起步較晚, 目前的研究主要集中在濱海濕地、河口海灣、近海等典型區(qū)域[4-10]。

雖然海洋生態(tài)系統(tǒng)健康評價已取得大量研究成果, 但以往國內外海洋生態(tài)系統(tǒng)健康的研究中, 對空間化的側重相對不足, 且到目前為止仍缺乏統(tǒng)一的評價模型, 而針對特定研究區(qū)域的特色評價模型是非常必要的。渤海作為中國典型的半封閉海, 也是中國諸多海域中生態(tài)環(huán)境最為脆弱的海域[11], 尤其近年來大規(guī)模的人類開發(fā)活動使渤海三大海灣的生態(tài)承載力面臨超載狀態(tài)[12], 表現(xiàn)為入海污染物和污染面積大幅增加[13]、環(huán)境災害事件頻發(fā)[14]、漁業(yè)資源呈小型化、低齡化[15]等問題。因此, 適時掌握渤海各指標因子和生態(tài)系統(tǒng)健康的空間分布情況, 對解決上述問題有著重要意義。本文在前人相關研究的基礎上, 應用AHP層次分析法, 通過對指標體系構建相應數(shù)學模型, 以ArcGIS10.2版本為空間化實現(xiàn)平臺, 嘗試運用空間插值的方法, 將渤海各指標因子和生態(tài)健康狀況空間化, 可廣泛應用于渤海典型環(huán)境污染物控制、海洋生態(tài)環(huán)境保護政策實施等, 為渤海海域的改善提供決策支持。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)域概況

渤海(117°35′~122°15′E, 37°07′~41°N)地處中國大陸北端, 海岸線總長3784 km, 海域總面積77 284 km2, 平均水深18 m, 最深處85 m, 位于渤海海峽的老鐵山水道, 深度較淺且多海灣, 由遼東灣、渤海灣、萊州灣、中部海區(qū)和渤海海峽五部分組成, 通過渤海海峽與黃海相通。采樣站位分布圖見圖1。遼河、海河、黃河匯總入海, 帶來豐富的營養(yǎng)物質, 濕地、海鹽、灘涂、養(yǎng)殖、旅游資源豐富, 作為環(huán)渤海經濟帶的重要組成部分, 渤海開發(fā)環(huán)境優(yōu)越, 區(qū)位優(yōu)勢明顯, 但日趨惡化的生態(tài)環(huán)境令人擔憂。

1.2 數(shù)據(jù)源選擇與處理

渤海生態(tài)健康評價需要選擇適宜的指標, 根據(jù)評價的科學要求和可操作性, 既要保證指標的代表性和全面性, 又要兼顧數(shù)據(jù)的可獲得性。本文確定了表1所示的22項指標作為評價體系, 涵蓋渤海生態(tài)、水環(huán)境、沉積環(huán)境三大模塊。水環(huán)境模塊包括鹽度、水溫、濁度、懸浮物等物理指標, 以及溶解氧、pH、營養(yǎng)鹽、氮素等生化指標, 表征渤海水體受富營養(yǎng)化、熱源、酸堿等污染的總體程度; 沉積物中的重金屬、硫化物等毒害物質通過固液界面交換, 對渤海環(huán)境造成污染, 總碳是海洋生態(tài)系統(tǒng)中物質和能量流動的重要內容[16], 沉積環(huán)境模塊表征渤海受此影響的程度; 生態(tài)系統(tǒng)模塊包括葉綠素、浮游植物密度及多樣性指標, 葉綠素a的含量與海洋初級生產力的高低有著直接關系[17], 該模塊能表征渤海生產力及生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定程度。

表1 渤海生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標權重分配

以上數(shù)據(jù)全部由本所在2014~2016年各航次采集得到, 樣品的采集、存儲、運輸與分析均按照《海洋監(jiān)測規(guī)范》[18]和《海洋調查規(guī)范》[19]執(zhí)行。由于數(shù)據(jù)涉及多次不同站位的監(jiān)測, 分析前進行數(shù)據(jù)的預處理如下:

(1) 采集表、中、底層水樣的站位, 評價時以不同水層的平均值代表;

(2) 相同站位不同時間的監(jiān)測結果, 取多次平均值代表。

圖1為采樣站位整體的空間分布, 本文基于采樣點的均勻空間分布信息, 在ArcGIS10.2軟件中使用克里金插值法實現(xiàn)評價因子的空間化, 并根據(jù)賦值標準, 對評價因子進行重分類, 得到歸一化的評價指標。最終在柵格計算器中根據(jù)各自權重, 疊加得到渤海生態(tài)健康評價結果。

1.3 指標權重賦值

各指標的權重決定了其對渤海生態(tài)系統(tǒng)健康狀況的貢獻大小, 目前在多目標綜合評價中, 權重賦值方法有專家打分法、層次分析法、主成分分析法、熵權法等[20]。專家打分法操作簡單, 但受主觀影響較大, 準確性較低; 主成分分析法雖然可以避免主觀隨意性, 但計算過程復雜, 對數(shù)據(jù)要求較高[21]; 熵權法是一種客觀賦權方法, 專家經驗知識不能體現(xiàn), 難以表征指標的相對重要性, 有時得到的權重與實際重要程度完全不符[22]。

層次分析法(Analytic Hierarchy Process, AHP)是目前被廣泛應用的確定權重的方法, 在分析多目標、多準則的復雜決策時, 既考慮了專家意見, 又有嚴密的統(tǒng)計學基礎[23-24], 將復雜問題分解為多個層次, 同層次指標進行重要性的兩兩比較, 應用1~9倒數(shù)標度法構建判斷矩陣, 通過一致性檢驗的判斷矩陣即為指標權重賦值。為解決1~9倒數(shù)標度法較大的主觀任意性, 本文由多位中國科學院煙臺海岸帶研究所從事海洋環(huán)境、海洋生態(tài)研究的專家對指標層相對重要性進行打分, 并取多次結果的平均值以剔除主觀任意成分。計算過程在Excel 2007軟件中實現(xiàn), 得到各評價因子的權重分配系數(shù)如表1所示。

1.4 指標分級賦值

評價指標的權重確立后, 根據(jù)《海水水質標準》[25]和《漁業(yè)水質標準》[26], 參照現(xiàn)場調查得到的實測數(shù)據(jù), 將各指標分為四個等級: 4為好; 3為一般; 2為較差; 1為很差, 并賦以相應數(shù)值A。如對于溶解氧指標, >7 mg/L賦值為4, 6~7 mg/L賦值為3, 5~6 mg/L賦值為2, <5 mg/L時賦值為1, 以此類推, 將各指標因子標準量化。

1.5 CEI指數(shù)

目前有關生態(tài)系統(tǒng)健康的研究, 多采用綜合指數(shù)的方法以定量評價生態(tài)健康狀態(tài), 本研究在參考前人成果基礎上, 根據(jù)上述確定的評價指標體系, 結合各指標因子得分和對應的權重, 建立渤海綜合生態(tài)系統(tǒng)指數(shù)CEI(Comprehensive Ecological Index)。

綜合生態(tài)系統(tǒng)指數(shù)[27-32]:

式中, CEI為綜合生態(tài)系統(tǒng)指數(shù), 取值范圍為0~1;W為對應指標的權重;A為對應指標的分級賦值1~4分;0為理想值, 取每個因子在最高等級下的指標值4分;為指標個數(shù)。生態(tài)系統(tǒng)健康分級并沒有統(tǒng)一或公認的標準, 本文參考已有的文獻材料[27,31,33-34], 將渤海生態(tài)系統(tǒng)CEI指數(shù)分為5級, 見表2。

表2 渤海生態(tài)系統(tǒng)CEI分級標準

2 結果與討論

2.1 單因子分析

從圖2可看出各因子的空間分布:

(1) 銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮、葉綠素、水溫、溶解氧的空間分布一致, 由近海向遠端逐級遞減, 并在萊州灣存在一個高值區(qū)。其中銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮在萊州灣西側達到最大濃度, 葉綠素a最高含量在萊州灣西南側, 萊州灣溶解氧濃度明顯低于渤海中部和渤海海峽, 水溫也顯著高于本底值1℃以上。

(2) 鉛、錳、砷、鉻、銅、鋅重金屬的空間分布存在較強的一致性, 除錳元素外, 基本在渤海灣存在明顯的高值區(qū)域, 其中銅、鋅元素的高值區(qū)蔓延到唐山-秦皇島近海, 呈東北-西南走向, 錳元素在渤海灣的沉積不明顯, 但在唐山-秦皇島近海存在兩個高值區(qū)。

(3) 總碳、濁度分別在渤海灣的西側、南側達到最大, 總碳在黃河三角洲附近也存在大量分布, 懸浮物在遼東灣存在明顯的高值區(qū)。

(4) pH和鹽度在渤海中部海區(qū)的分布明顯高于其他海域。

(5) 浮游植物密度、生物多樣性、磷酸鹽、硅酸鹽、硫化物的分布規(guī)律不明顯。浮游植物密度隨著距離岸線距離變遠而減少, 硫化物在渤海中部海區(qū)濃度較高, 硅酸鹽和磷酸鹽分別在萊州灣東部和遼東灣東部達到最高, 生物多樣性呈現(xiàn)沿岸高、中部海區(qū)低的分布趨勢。

2.2 綜合評價結果

渤海生態(tài)系統(tǒng)健康最高得分0.853, 最低得分0.490, 平均得分0.643, CEI分級為0.6~0.7, 等級為中級, 表明渤海生態(tài)系統(tǒng)整體處于亞健康的狀態(tài)。對渤海各健康等級的統(tǒng)計結果表明: 生態(tài)健康等級為好、差級別所占的比例比較少, 分別為0.26%和6.62%, 面積為201.8 km2和4 995.8 km2; 較好和較差級別的占比分別為31.74%和25.03%, 面積為24 601.3 km2和19 399.2 km2; 中級占比最高為36.35%, 面積分布28 302 km2。

將ArcGIS中的柵格表導入SPSS, 對各健康得分所占比率進行正態(tài)分布擬合, 鑒于樣本量較大, 對其置信度采用了K-S檢驗和Shapiro-Wilk檢驗(檢驗)兩種方法。兩者都通過了> 95%置信度條件下的顯著性檢驗, 各生態(tài)健康等級所占面積比率符合地統(tǒng)計數(shù)據(jù)正態(tài)分布的規(guī)律性, 表明所得到的評價結果是科學、可信的(圖3)。

從空間分布(圖4)來看, 生態(tài)健康較差和差的區(qū)域主要集中在三大海灣, 尤其是萊州灣-渤海灣及其毗連地帶的黃河三角洲地區(qū), 遼東灣的健康水平稍好于萊州灣及渤海灣; 唐山-秦皇島-葫蘆島近海及其縱深海域大體處于中級健康水準; 渤海中部海區(qū)及其毗連的渤海海峽區(qū)域, 海洋生態(tài)健康水平較高, 201.8 km2的最健康海域就被包圍其間, 但由于面積過小, 可忽略不計。

2.3 討論

上述評價結果表明渤海生態(tài)系統(tǒng)已處于亞健康狀態(tài), 這與國內諸多學者在其他近海海域的研究結論類似[35-38], 中國近海生態(tài)系統(tǒng)健康前景不容樂觀, 必須引起足夠重視, 以防進一步惡化。本文研究發(fā)現(xiàn)萊州灣存在多條入海河流, 且工礦企業(yè)和養(yǎng)殖池集中分布, 大量工農業(yè)廢水入海極易導致氮素、營養(yǎng)鹽濃度超標, 致使海水富營養(yǎng)化。葉綠素a雖并未達到富營養(yǎng)化水平, 但考慮到低氧水體, 萊州灣水體富營養(yǎng)化趨勢明顯, 風險較大, 同時工業(yè)廢水也可能對萊州灣近海造成熱污染。李延峰等[39]的研究表明, 萊州灣西南區(qū)域受人類活動影響最為強烈, 其中污水排放處于強烈影響程度, 周鳳霞等[40]以葉綠素a為標志物, 發(fā)現(xiàn)萊州灣沿岸河流富營養(yǎng)化程度明顯高于近海水體, 萊州灣海域目前仍以低度富營養(yǎng)化為主, 氮元素是其營養(yǎng)鹽限制。萊州灣以富營養(yǎng)化為標志的水質惡化風險加大, 氮素、硅酸鹽、葉綠素a、溶解氧和水溫的總權重達到39.6%, 陸源廢水的排放是水質惡化的主要原因。渤海灣海岸帶作為環(huán)渤海經濟帶的重要組成部分, 工業(yè)生產活動頻繁, 導致沿海土地資源緊缺, 大規(guī)模的圍填海工程位于天津濱海新區(qū)和曹妃甸, 已有研究表明[41-42], 渤海灣近年來持續(xù)的海岸帶開發(fā), 導致天津港、黃驊港、曹妃甸港海域的平均水存留時間明顯增加, 水交換下降。海水稀釋作用的減弱, 對區(qū)域水質改善十分不利, 沉積物中的重金屬、總碳等污染物, 在適宜條件下又釋放進入上層水域, 造成水體的二次污染, 加之該海域還是永定新河、大沽排污河和海河入?？? 陸源排放和近海工業(yè)活動是沉積物中重金屬生態(tài)風險的主要來源。

針對渤海生態(tài)系統(tǒng)所面臨的上述主要問題, 提出以下對策:

(1) 對萊州灣、渤海灣等重點海域, 應以陸源污染控制為重點, 設立排污指標控制清單, 組織人力進行常態(tài)化監(jiān)測?？偟⒖偭?、營養(yǎng)鹽應作為萊州灣防控重點, 遏制海水富營養(yǎng)化趨勢; 渤海灣應定期抽查河口處的重金屬含量, 將生態(tài)風險處于可控范圍內。

(2) 渤海灣海岸帶開發(fā)應制定科學的系統(tǒng)規(guī)劃, 以岸線為基準, 設置多層緩沖區(qū), 對重要的海洋功能區(qū)、敏感區(qū)和脆弱區(qū)如濱海濕地、河口砂質岸線等劃定生態(tài)紅線進行人工保護, 根據(jù)評分準入原則規(guī)范不同等級的海岸帶土地資源使用, 在生態(tài)紅線區(qū)要從嚴控制開發(fā)活動, 減少人類活動對自然岸線的干擾; 對已受損區(qū)域, 嘗試生物修復等技術手段治理有毒有害污染物。

(3) 通過明確渤海漁業(yè)區(qū)劃、捕魚期制定合理的捕撈方案、人工增殖放流等措施, 實現(xiàn)渤海漁業(yè)資源的可持續(xù)利用。

3 結論

本文在國內外海洋生態(tài)系統(tǒng)健康研究的基礎上, 基于層次分析方法, 構建包含22項指標的評價體系, 對渤海生態(tài)系統(tǒng)健康狀況進行評價, 主要結論如下:

(1) 渤海生態(tài)系統(tǒng)整體處于亞健康的狀態(tài), 萊州灣-渤海灣及其毗連地帶的黃河三角洲區(qū)域生態(tài)健康較差, 唐山-秦皇島-葫蘆島近海及其縱深海域大體處于中級健康水準; 渤海中部海區(qū)及其毗連的渤海海峽區(qū)域, 生態(tài)健康水平較高。

(2) 海水富營養(yǎng)化和重金屬沉積污染分別是萊州灣和渤海灣面臨的主要生態(tài)風險, 沿岸河流的陸源廢水輸入是造成風險的主要原因, 渤海灣的圍填海工程加劇了所面臨的生態(tài)風險。

(3) 萊州灣應將總氮、總磷、營養(yǎng)鹽等指標作為排污監(jiān)測重點, 遏制水體富營養(yǎng)化趨勢, 渤海灣應規(guī)范海岸帶開發(fā), 減少人類活動對自然岸線的干擾, 通過明確漁業(yè)區(qū)劃, 實現(xiàn)渤海漁業(yè)資源的可持續(xù)利用。

[1] 吝濤. 海岸帶生態(tài)安全評價模式與案例分析[D]. 廈門: 廈門大學, 2007. Lin Tao. Study on Coastal Ecological Safety Assessment Mode and Case Studies[D]. Xiamen: Xiamen University, 2007.

[2] ICES. Report of the Regional Ecosystem Study Group of the North Sea (REGNS) [R]. ICES Headquarters: Copenhagen, 2006: 111.

[3] 陳小燕. 河口-海灣生態(tài)系統(tǒng)健康評價方法及其應用研究[D]. 青島: 中國海洋大學, 2011. Chen Xiaoyan. Ecosystem Health Assessment for Estuary and Bay: Methedologies and Application[D]. Qingdao: Ocean University of China, 2011.

[4] 紀大偉. 黃河口及鄰近海域生態(tài)環(huán)境狀況與影響因素研究[D]. 青島: 中國海洋大學, 2006. Ji Dawei. Study on The Yellow River Estuary Environment Status and its Influencing Factors[D]. Qingdao: Ocean University of China, 2006.

[5] 賈曉平, 李純厚, 甘居利. 南海北部海域漁業(yè)生態(tài)環(huán)境健康狀況診斷與質量評價[J]. 中國水產科學, 2005, 12(6): 757-765. Jia Xiaoping, Li Chunhou, Gan Juli, et al. Diagnosis and assessment on the health status and quality of the fishery ecoenvironment of the Northern South China Sea[J]. Journal of Fishery Sciences of Chian, 2005, 12(6): 757-765.

[6] 冷悅山. 膠州灣海洋生態(tài)系統(tǒng)健康評價研究[D].青島: 國家海洋局第一海洋研究所, 2008.Leng Yueshan. Ecosystem Health Assessment of Jiaozhou bay[D]. Qingdao: The First Institute of Oceanography, Soa, 2008.

[7] 李晴新, 朱琳, 陳中智. 灰色系統(tǒng)法評價近海海洋生態(tài)系統(tǒng)健康[J]. 南開大學學報(自然科學版), 2010, 43(1): 39-43. Li Qingxin, Zhu Lin, Chen Zhongzhi. Ecosystem health assessment of marine sublittoral ecosystem by grey system method[J]. Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Nankaiensis, 2010, 43(1): 39-43.

[8] 羅東蓮. 福建南日群島秋季海洋生態(tài)環(huán)境診斷與評價[J]. 應用生態(tài)學報, 2011, 22(2): 495-502. Luo Donglian. Marine environment of Nanri Archipelago, Fujian Province in summer: Diagnosis and assessment[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2011, 22(2): 495-502.

[9] 歐文霞. 閩東沿岸海洋生態(tài)監(jiān)控區(qū)生態(tài)系統(tǒng)健康評價與管理研究[D]. 廈門: 廈門大學, 2006. Ou Wenxia. Marine Ecosystem Health Assessment and Management: A Case Study on the Mindong Nearshore Monitor Area[D]. Xiamen: Xiamen University, 2006.

[10] 葉屬峰, 劉星, 丁德文. 長江河口海域生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標體系及其初步評價[J]. 海洋學報, 2007, 29(4): 128-136. Ye Shufeng, Liu Xing, Ding Dewen. Ecosystem health assessment of the Changjiang River Estuary: indicator system and its primarily assessment[J]. Acta Oceanologica Sinica, 2007, 29(4): 128-136.

[11] 曾容, 路文海, 楊翼. 渤海生態(tài)環(huán)境問題與管理對策分析[J]. 海洋開發(fā)與管理, 2015, 32(5): 91-96. Zeng Rong, Lu Wenhai, Yang Yi, et al. Analysis of ecological problems and management countermeasures in the Bohai Sea[J]. Ocean Development and Management, 2015, 32(5): 91-96.

[12] 譚映宇, 張平, 劉容子. 渤海內主要海灣資源和生態(tài)環(huán)境承載力比較研究[J]. 中國人口·資源與環(huán)境, 2012, 22(12): 7-12. Tan Yingyu, Zhang Ping, Liu Rongzi, et al. Comparative study on the carrying capacity of marine resources, ecology and environment in three Bays of Bohai Sea[J]. China Population, Resources and Environment, 2012, 22(12): 7-12.

[13] 王諾, 許雪青, 吳暖. 渤海污染風險與生態(tài)系統(tǒng)功能價值評價研究[J]. 海洋湖沼通報, 2015, 1: 167-174. Wang Nuo, Xu Xueqing, Wu Nuan, et al. Study on comprehensive assessment of contamination risk and ecosystem function value in the Bohai Sea[J]. Transactions of Oceanology and Limnology, 2015, 1: 167-174.

[14] 張志鋒, 賀欣, 張哲. 渤海富營養(yǎng)化現(xiàn)狀、機制及其與赤潮的時空耦合性[J]. 海洋環(huán)境科學, 2012, 31(4): 465-468. Zhang Zhifeng, He Xin, Zhang Zhe, et al. Eutrophication status, mechanism and its coupling effect with algae blooming in Bohai[J]. Marine Environmental Science, 2012, 31(4): 465-468.

[15] 許思思, 宋金明, 段麗琴. 渤海主要漁業(yè)資源結構的演變分析[J]. 海洋科學, 2010, 34(6): 59-65. Xu Sisi, Song Jinming, Duan Liqin, et al. Structural changes of major fishery resources in the Bohai Sea[J]. Marine Sciences, 2010, 34(6): 59-65.

[16] 蔡玉婷. 福建主要港灣懸浮有機碳和懸浮有機氮的動態(tài)變化[J]. 農業(yè)環(huán)境科學學報, 2010, 29(S): 167- 173. Cai Yuting. The dynamical variation of suspended organic carbon and suspended organic nitrongen in the Main Bays in Fujian[J]. Journal of Agro-Enviroment Sciences, 2010, 29(S): 167-173.

[17] Buck S, Denton G, Dodds W K, Fisher J. Nutrient Criteria Technical Guidance Manual: Rivers and Streams[R]. Washington, DC: USEPA, 2000

[18] 中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局, 中國國家標準化委員會.GB17378-2007海洋監(jiān)測規(guī)范[S].北京: 中國標準出版社, 2008. Chinese National Standardization Committee of Inspection and Quarantine of the People's Republic of China. GB17378-2007 Specifications for marine monitoring[S]. Beijing: China Standards Press, 2008.

[19] 中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局, 中國國家標準化委員會. GB12763-2007海洋調查規(guī)范[S]. 北京: 中國標準出版社, 2008. Chinese National Standardization Committee of Inspection and Quarantine of the People’s Republic of China. GB12763-2007 Specifications for oceanographic survey[S]. Beijing: China Standards Press, 2008.

[20] 寧立新, 馬蘭, 周云凱. 基于PSR模型的江蘇海岸帶生態(tài)系統(tǒng)健康時空變化研究[J]. 中國環(huán)境科學, 2016, 36(2): 534-543. Ning Lixin, Ma Lan, Zhou Yunkai. Spatiotemporal variations of ecosystem health of the coastal zone in Jiangsu Province based on the PSR model[J]. China Environmental Science, 2016, 36(2): 534-543.

[21] 何超, 李萌, 李婷婷. 多目標綜合評價中四種確定權重方法的比較與分析[J]. 湖北大學學報(自然科學版), 2016, 38(2): 172-178. He Chao, Li Meng, Li Tingting. Comparison and analysis of the four methods of determining weights in multi-objective comprehensive evaluation[J]. Journal of Hubei University(Nature Science), 2016, 38(2): 172-178.

[22] 彭建, 王仰麟, 吳健生. 區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)健康評價—研究方法與進展[J]. 生態(tài)學報, 2007, 27(11): 4877-4785. Peng Jian, Wang Yanglin, Wu Jiansheng. Evaluation for regional ecosystem health: methodology and research progress[J]. Acta Ecologica Sinica, 2007, 27(11): 4877- 4785.

[23] Van N L, Adams J B, Bate G C, et al. Country-wide assessment of estuary health: an approach for integrating pressures and ecosystem response in a data limited environment[J]. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 2013, 130: 239-251.

[24] 鐘振宇, 柴立元, 劉益貴. 基于層次分析法的洞庭湖生態(tài)安全評估[J]. 中國環(huán)境科學, 2010, 30(s): 41-45. Zhong Zhenyu, Chai Liyuan, Liu Yigui. Ecological security evaluation based on AHP of Lake Dongting[J]. China Environmental Science, 2010, 30(s): 41-45.

[25] 國家環(huán)境保護部, 國家海洋局. GB3097-1997海水水質標準[S]. 北京: 中國標準出版社, 1997. Ministry of Environmental Protection of the People’s Republic of China, State Oceanic Administration People’s Republic of China. The national standard of the People’s Republic of China-Sea water quality standard[S]. Beijing: China Standards Press, 1997.

[26] 國家環(huán)境保護局標準處. GB11607-1989漁業(yè)水質標準[S]. 北京: 中國標準出版社, 1989. Ministry of Environmental Protection of the People’s Republic of China. The national standard of the People’s Republic of China-water quality standard for fisheries[S]. Beijing: China Standards Press, 1989.

[27] 孫敏. 珠海近岸海域生態(tài)系統(tǒng)健康評價及脅迫因子分析[D]. 青島: 中國海洋大學, 2012. Sun Min. Ecosystem Health Assessment and Atress Factor Analysis on Zhuhai Coastal Marine Areas[D]. Qingdao: Ocean University of China, 2012.

[28] 趙義, 曹娜, 王園園. 基于層次分析法的中原經濟區(qū)流域水系統(tǒng)健康評價[J]. 環(huán)境科學研究, 2016, 29(6): 936-944. Zhao Yi, Cao Na, Wang Yuanyuan. Evaluating the health condition of the river basin water system in China’s Central plains economic region using an analytic hierarchy process[J]. Research of Environmental Sciences, 2016, 29(6): 936-944.

[29] 徐文杰, 曹升樂. 基于PSR-熵權綜合健康指數(shù)法的城市湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康評價[J]. 水文, 2010, 30(5): 64-68. Xu Wenjie, Cao Shengle. Health Assessment of Urban Lake ecosystem based on PSR-Entropy weight comprehensive health index method[J]. Journal of China Hydrology, 2010, 30(5): 64-68.

[30] 宋創(chuàng)業(yè), 胡慧霞, 黃歡. 黃河三角洲人工恢復蘆葦濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價[J]. 生態(tài)學報, 2016, 36(9): 2705-2714. Song Chuangye, Hu Huixia, Huang Huan. Assessing the health of rehabilitated reed wetland ecosystem in the Yellow River Delta[J]. Acta Ecologica Sinica, 2016, 36(9): 2705-2714.

[31] 牛明香, 王俊, 徐賓鐸. 基于PSR的黃河河口區(qū)生態(tài)系統(tǒng)健康評價[J]. 生態(tài)學報, 2017, 37(3): 1-10. Niu Mingxiang, Wang Jun, Xu Binduo. Assessment of the ecosystem health of the Yellow River Esturay based on the pressure-stste-response model[J]. Acta Ecologica Sinica, 2017, 37(3): 1-10.

[32] 李志鵬, 杜震洪, 張豐. 基于GIS的浙北近海海域生態(tài)系統(tǒng)健康評價[J]. 生態(tài)學報, 2016, 36(24): 1-11. Li Zhipeng, Du Hongzhen, Zhang Feng. A GIS-based health assessment of the offshore marine ecosystem in north Zhejiang Province[J]. Acta Ecologica Sinica, 2016, 36(24): 1-11.

[33] 國家海洋局. 近岸海洋生態(tài)健康評價指南(HY/T 087-2005)[S]. 北京: 中國標準出版社, 2005. State Oceanic Administration People’s Republic of Chian. The Guidance for the assessment of coastal marine ecosystem health (HY/T 087-2005)[S]. Beijing: China Standards Press, 2005.

[34] 趙新生, 孫偉富, 任廣波. 海州灣海洋牧場生態(tài)健康評價[J]. 激光生物學報, 2014, 23(6): 626-632. Zhao Xinsheng, Sun Weifu, Ren Guangbo. Ecosystem health evaluation of Haizhou Bay marine ranching[J]. Acta Laser Biology Sinica, 2014, 23(6): 626-632.

[35] 狄乾斌, 張潔, 吳佳璐. 基于生態(tài)系統(tǒng)健康的遼寧省海洋生態(tài)承載力評價[J]. 自然資源學報, 2014, 29(2): 256-264. Di Qianbin, Zhang Jie, Wu Jialu. Assessment of marine ecological carrying capacity in liaoning province based on the ecosystem health[J]. Journal of Natural Resources, 2014, 29(2): 256-264.

[36] 賴俊翔, 許銘本, 張榮燦. 廣西欽州灣海域生態(tài)健康評價與分析[J]. 海洋技術學報, 2016, 35(3): 102-108. Lai Junxiang, Xu Mingben, Zhang Rongcan, et al. Assessment and analysis on the marine ecosystem health in the Qinzhou Bay, Guangxi Autonomous Region, China[J]. Journal of Ocean Technology, 2016, 35(3): 102-108.

[37] 李虎, 宋秀賢, 俞志明. 山東半島近岸海域生態(tài)系統(tǒng)健康綜合評價[J]. 海洋科學, 2014, 38(10): 40-45. Li Hu, Song Xiuxian, Yu Zhiming, et al. An integrative assessment of marine ecosystem health in coastal waters along the Shandong Peninsula[J]. Marine Sciences, 2014, 38(10): 40-45.

[38] 陸志強, 李吉鵬, 章耕耘. 基于可變模糊評價模型的東山灣生態(tài)系統(tǒng)健康評價[J]. 生態(tài)學報, 2015, 35(14): 4907-4919. Lu Zhiqiang, Li Jipeng, Zhang Gengyun, et al. Ecosystem health assessment based on variable fuzzy evaluation model in Dongshan Bay, Fujian, China[J]. Acta Ecologica Sinica, 2015, 35(14): 4907-4919.

[39] 李延峰, 宋秀賢, 吳在興. 人類活動對海洋生態(tài)系統(tǒng)影響的空間量化評價——以萊州灣海域為例[J]. 海洋與湖沼, 2015, 46(1): 133-139. Li Yanfeng, Song Xiuxian, Wu Zaixing. An integrated methodology for quantitative assessment on impact of human activities on marine ecosystem: A case study in Laizhou Bay, China[J]. Oceanologia et Limnologia Sinica, 2015, 46(1): 133-139.

[40] 周鳳霞, 高學魯, 莊文. 萊州灣沿岸河流對鄰近海域表層水體中Chl a濃度的影響[J]. 海洋環(huán)境科學, 2015, 34(2): 184-189. Zhou Fengxia, Gao Xuelu, Zhuang Wen. The impact of rivers on the Chl a concentrations in coastal surface waters of the Laizhou Bay[J]. Marine Environmental Science, 2015, 34(2): 184-189.

[41] 王勇智, 吳頔, 石洪華. 近十年來渤海灣圍填海工程對渤海灣水交換的影響[J]. 海洋與湖沼, 2015, 46(3): 471-479. Wang Yongzhi, Wu Di, Shi Honghua. Impact of reclamation on water exchange in Bohai Bay in recent decade[J]. Oceanologia et Limnologia Sinica, 2015, 46(3): 471-479.

[42] 秦延文, 鄭丙輝, 李小寶. 渤海灣海岸帶開發(fā)對近岸沉積物重金屬的影響[J]. 環(huán)境科學, 2012, 33(7): 2359-2367. Qin Yanwen, Zheng Binghui, Li Xiaobao. Impact of coastal exploitation on the heavy metal contents in the sediment of Bohai Bay[J]. Environmental Science, 2012, 33(7): 2359-2367.

Assessment of ecosystem health in the Bohai Sea and countermeasures study

SONG De-bin1, 2, GAO Zhi-qiang1, XU Fu-xiang1, 2, ZHENG Xiang-yu1, 2, ZHANG Hua1, HU Xiao-ke1, HUANG Guo-pei1, 2, ZHANG Hai-bo1

(1. Yantai Institute of Coastal Zone Research, Chinese Academy of Sciences, Yantai 264003, China; 2. Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)

Based on the index system of 22 indicators including water environment, sedimentary environment, and ecosystem obtained from the investigation data of several voyages in the Bohai Sea during 2014 to 2016, the ecosystem health in the Bohai Sea was assessed using the Analytic Hierarchy Process (AHP) method. The results showed the CEI value of marine ecosystem health is 0.643 and its health level is medium, which indicates the ecosystem health around the Bohai Sea is in a sub-health state. The maritime areas with poor ecosystem performance were located mainly in Laizhou Bay, Bohai Bay, and its adjacent area of the Yellow River Delta. The ecosystem health of offshore waters and high-seas area nearby Tangshan, Qinhuangdao, and Huludao were generally at an intermediate level. The central study area along with Bohai Straits displayed relatively better health state. Be familiar with the assessment result, this paper performed analysis on the health stress factors in Laizhou Bay and Bohai Bay, and obtained land-based input and reclamation results. Based on these stress factors, countermeasures are studied to provide decision support in the management of the Bohai Sea.

the Bohai Sea; ecosystem health; countermeasures; AHP

(本文編輯: 梁德海)

[Strategic priority Research Program of the Chinese Academy of Sciences, No.XDA11020000; Key Program of the Chinese Academy of Sciences, No. KZZD-EW-14; National Key Technology R&D Program of the Ministry of Science and Technology, No. 2014FY210600]

Nov. 25, 2016

S931

A

1000-3096(2017)05-0017-10

10.11759/hykx20161213001

2016-11-25;

2017-01-16

中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項(XDA11020000, A類); 中國科學院重點部署項目(KZZD-EW-14); 科技部基礎支撐項目(2014FY210600)

宋德彬 (1989-), 男, 山東菏澤人, 博士研究生, 主要從事海洋遙感與GIS應用, E-mail: dbsong@yic.ac.cn; 高志強(1966-), 通信作者, 男, 研究員, 博士生導師, E-mail: zqgao@yic.ac.cn