陳思楊,李尚魯,宋琍琍,劉瑞娟,余駿,劉希真

(浙江省海洋監(jiān)測預(yù)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(fā)展提供大量的海洋資源[1]。沿海地區(qū)的城市化和工業(yè)化發(fā)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(tài)系統(tǒng)具有復(fù)雜性和脆弱性,過度開發(fā)利用近岸海域可能對海洋資源和生態(tài)系統(tǒng)造成不可逆的影響[3],導(dǎo)致岸線和海域空間等資源大量消耗、漁業(yè)資源枯竭以及海洋生態(tài)系統(tǒng)多樣性和生態(tài)價值降低[4]。為實現(xiàn)海洋經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展,亟須深入開展海洋資源環(huán)境承載能力評價與監(jiān)測預(yù)警研究,減少經(jīng)濟發(fā)展對海洋資源環(huán)境的壓力[5]。

“建立資源環(huán)境承載能力監(jiān)測預(yù)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(tài)文明建設(shè)和“兩山”理論的重大舉措,是當(dāng)前我國生態(tài)資源管理領(lǐng)域全面深化體制改革的重大任務(wù)。海洋生態(tài)環(huán)境承載能力是海洋資源環(huán)境承載能力的一部分,旨在探尋經(jīng)濟社會發(fā)展與海洋生態(tài)系統(tǒng)所能承受的最大納污能力和自我修復(fù)能力之間的關(guān)系,以此推動海洋資源的合理開發(fā)和有效保護,對不當(dāng)?shù)娜藶榛顒犹岢鲱A(yù)警并進行科學(xué)的調(diào)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(fā)展和改革委員會等13部委聯(lián)合印發(fā)《資源環(huán)境承載能力監(jiān)測預(yù)警技術(shù)方法(試行)》(以下簡稱《技術(shù)方法》),建立海洋資源環(huán)境承載能力評價的技術(shù)路線[8]。

本研究以浙江省近岸海域為研究區(qū)域,開展海洋生態(tài)環(huán)境承載能力評價試點研究,驗證《技術(shù)方法》中有關(guān)海洋生態(tài)環(huán)境承載能力評價的指標(biāo)體系和評價方法的適用性,并從技術(shù)方法、業(yè)務(wù)化應(yīng)用和海洋生態(tài)資源管理的角度提出建立海洋生態(tài)環(huán)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(tài)環(huán)境承載能力監(jiān)測預(yù)警工作提供技術(shù)支撐。

1 研究區(qū)域和數(shù)據(jù)來源

本研究對浙江省近岸海域的海洋環(huán)境承載狀況和海洋生態(tài)承載狀況進行綜合分析,其中海洋環(huán)境承載狀況通過海洋功能區(qū)水質(zhì)達標(biāo)率反映,海洋生態(tài)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(lǐng)海外部界線,南界即從浙閩交界的虎頭鼻經(jīng)七星島(星仔島)南端至27°N往東延伸到領(lǐng)海外部界線,總面積約為4.44萬km2。

采用的數(shù)據(jù)主要來源于浙江省海洋監(jiān)測預(yù)報中心對浙江省近岸海域的監(jiān)測數(shù)據(jù)。其中:水環(huán)境數(shù)據(jù)采用2015年8月全省海洋環(huán)境趨勢性監(jiān)測與調(diào)查結(jié)果數(shù)據(jù),包括312個監(jiān)測站點的無機氮、活性磷酸鹽、化學(xué)需氧量、石油類、酸堿度、溶解氧、銅、汞、鎘和鉛10個主要參數(shù),數(shù)據(jù)覆蓋沿海各地,供海水水質(zhì)等級制圖使用;生態(tài)數(shù)據(jù)采用2011—2015年夏季海洋生物多樣性監(jiān)測數(shù)據(jù),包括浮游動物(Ⅰ型網(wǎng))、大型底棲動物和浮游植物(網(wǎng)樣)定量監(jiān)測數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)覆蓋沿海各地。全部數(shù)據(jù)均為全省海洋生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的基礎(chǔ)調(diào)查數(shù)據(jù),監(jiān)測單位通過海洋計量認證,數(shù)據(jù)權(quán)威可信,監(jiān)測指標(biāo)滿足評價需求。

2 海洋生態(tài)環(huán)境承載能力監(jiān)測評價技術(shù)方法

2.1 評價指標(biāo)體系

采用《技術(shù)方法》中的海洋生態(tài)環(huán)境承載能力(E)監(jiān)測預(yù)警指標(biāo)體系,海洋環(huán)境承載狀況(E1)以海水水質(zhì)狀況和目標(biāo)管理需求為設(shè)置依據(jù),海洋生態(tài)承載狀況(E2)以海洋生物密度和生物量來反映。《技術(shù)方法》與適應(yīng)性驗證方法的指標(biāo)內(nèi)涵和具體參數(shù)如表1所示。

表1 海洋生態(tài)環(huán)境承載能力監(jiān)測評價指標(biāo)體系比較

2.2 評價方法

根據(jù)《技術(shù)方法》,首先分別評價海洋生態(tài)環(huán)境承載能力的單項指標(biāo),根據(jù)評價閾值得出二級指標(biāo)的評價結(jié)果,并直接用于承載狀況分級。其中:海洋環(huán)境承載能力以縣級行政區(qū)為評價單元;考慮到監(jiān)測站點的分布狀況和生物屬性,海洋生態(tài)承載能力以地級市為評價單元。最終通過“短板效應(yīng)法”對結(jié)果進行集成評價,并得出綜合評價結(jié)果。

2.2.1 海洋環(huán)境承載狀況

根據(jù)浙江省近岸海域水質(zhì)監(jiān)測與調(diào)查結(jié)果,依據(jù)國家海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)[9]和海水質(zhì)量狀況評價[10]的相關(guān)技術(shù)要求,運用改進的距離反比例法對水質(zhì)的具體參數(shù)進行插值和等值面提取,并計算各類海水水質(zhì)等級的海域面積。依據(jù)《浙江省海洋功能區(qū)劃》,將水質(zhì)分類圖與海洋功能區(qū)區(qū)劃圖進行疊加,計算農(nóng)漁業(yè)區(qū)、旅游休閑娛樂區(qū)、海洋保護區(qū)、工業(yè)與城鎮(zhèn)用海區(qū)、港口航運區(qū)、礦產(chǎn)與能源區(qū)、特殊利用區(qū)以及保留區(qū)8類一級海洋功能區(qū)的各級水質(zhì)占比,同時根據(jù)一級海洋功能區(qū)的水質(zhì)要求(表2),計算各類海洋功能區(qū)的水質(zhì)達標(biāo)率。計算符合海洋功能區(qū)水質(zhì)要求的面積占海域總面積的比重(E1),以反映海洋環(huán)境承載狀況。當(dāng)E1≤80%時,海洋環(huán)境超載;當(dāng)80%＜E1≤90%時,海洋環(huán)境臨界超載;當(dāng)E1＞90%時,海洋環(huán)境可載。

表2 海洋功能區(qū)的水質(zhì)要求

2.2.2 海洋生態(tài)承載狀況

采用海洋生物多樣性的定量監(jiān)測數(shù)據(jù),借鑒近岸海洋生態(tài)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(xiàn)狀值與平均值的變化情況。

當(dāng)E2-F≥50%時,浮游動物呈明顯變化,賦值為1;當(dāng)25%≤E2-F＜50%時,浮游動物出現(xiàn)波動,賦值為2;當(dāng)E2-F＜25%時,浮游動物基本穩(wěn)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(xiàn)狀值與平均值的變化情況。

當(dāng)E2-B≥50%時,大型底棲動物呈明顯變化,賦值為1;當(dāng)25%≤E2-B＜50%時,大型底棲動物出現(xiàn)波動,賦值為2;當(dāng)E2-B＜25%時,大型底棲動物基本穩(wěn)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(xiàn)狀值與平均值的變化情況。

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

《技術(shù)方法》中海洋生態(tài)綜合承載指數(shù)的計算公式為:

通常,當(dāng)E2＜1.5時,海洋生態(tài)超載;當(dāng)1.5≤E2＜2.5時,海洋生態(tài)臨界超載;當(dāng)E1≥2.5時,海洋生態(tài)可載。

適應(yīng)性驗證方法中海洋生態(tài)綜合承載指數(shù)的計算公式為:

通常,當(dāng)E2＜1.5時,海洋生態(tài)超載;當(dāng)1.5≤E2＜2.5時,海洋生態(tài)臨界超載;當(dāng)E1≥2.5時,海洋生態(tài)可載。

3 評價結(jié)果

3.1 海洋環(huán)境承載狀況

根據(jù)《技術(shù)方法》的海洋功能區(qū)水質(zhì)達標(biāo)統(tǒng)計結(jié)果,全省海洋環(huán)境承載狀況E1=31.9%,即海洋環(huán)境超載。各海洋功能區(qū)的水質(zhì)達標(biāo)率如表3所示,其中礦產(chǎn)與能源區(qū)的水質(zhì)達標(biāo)率為0。洞頭區(qū)、平陽縣、蒼南縣、椒江區(qū)和溫嶺市處于海洋環(huán)境臨界超載狀態(tài),其余沿海地區(qū)處于海洋環(huán)境超載狀態(tài)。

適應(yīng)性驗證方法的評價指標(biāo)不考慮無機氮和活性磷酸鹽,根據(jù)海洋功能區(qū)水質(zhì)達標(biāo)統(tǒng)計結(jié)果,全省海洋環(huán)境承載狀況E1=92.0%,即海洋環(huán)境可載。各海洋功能區(qū)的水質(zhì)達標(biāo)率如表3所示,其中保留區(qū)、港口航運區(qū)、工業(yè)與城鎮(zhèn)用海區(qū)、礦產(chǎn)與能源區(qū)以及特殊利用區(qū)的水質(zhì)達標(biāo)率為100%。寧?？h和奉化區(qū)處于海洋環(huán)境超載狀態(tài),象山縣、龍灣區(qū)、蒼南縣、平湖市、岱山縣和嵊泗縣處于海洋環(huán)境臨界超載狀態(tài),其余沿海地區(qū)處于海洋環(huán)境可載狀態(tài)。

表3 浙江省海洋功能區(qū)的水質(zhì)達標(biāo)情況

3.2 海洋生態(tài)承載狀況

《技術(shù)方法》評價結(jié)果如表4所示。

表4 浙江省地級市海洋生態(tài)承載狀況(《技術(shù)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(xiàn)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(wěn)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(xiàn)波動(E2-F賦值為2),寧波市海域的浮游動物基本穩(wěn)定(E2-F賦值為3);寧波市處于海洋生態(tài)可載狀態(tài),嘉興市、舟山市、臺州市和溫州市處于海洋生態(tài)臨界超載狀態(tài)。

適應(yīng)性驗證方法評價結(jié)果如表5所示。

表5 浙江省地級市海洋生態(tài)承載狀況(適應(yīng)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(xiàn)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(wěn)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(xiàn)波動(E2-F賦值為2),寧波市海域的浮游動物基本穩(wěn)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(tài)超載狀態(tài),寧波市、溫州市、舟山市和臺州市處于海洋生態(tài)臨界超載狀態(tài)。

3.3 海洋生態(tài)環(huán)境綜合承載狀況

浙江省近岸海域海洋生態(tài)環(huán)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(tài)環(huán)境綜合承載狀況

由表6可以看出:根據(jù)《技術(shù)方法》評價結(jié)果,除洞頭區(qū)、平陽縣、蒼南縣、椒江區(qū)和溫嶺市為臨界超載外,其余沿海地區(qū)均為超載;根據(jù)適應(yīng)性驗證方法評價結(jié)果,除寧?？h、奉化區(qū)、海鹽縣和平湖市為超載外,其余沿海地區(qū)均為臨界超載。

3.4 評價結(jié)果對比

與《技術(shù)方法》相比,適應(yīng)性驗證方法的海洋生態(tài)環(huán)境綜合承載狀況評價結(jié)果總體略好。就海洋環(huán)境承載狀況的評價結(jié)果來看,《技術(shù)方法》的評價結(jié)果更多代表氮磷水平,不足以客觀反映海洋環(huán)境承載狀況,而適應(yīng)性驗證方法不考慮氮磷營養(yǎng)鹽,評價結(jié)果總體略好。就海洋生態(tài)承載狀況的評價結(jié)果來看,適應(yīng)性驗證方法指標(biāo)體系增加浮游植物,并加長區(qū)域基準(zhǔn)值的時間跨度,以區(qū)域5年均值為基準(zhǔn)計算的E2更為合理;根據(jù)《2017年中國海洋生態(tài)環(huán)境狀況公報》[12]、《2017年東海區(qū)海洋環(huán)境公報》[13]和《2017年浙江省海洋環(huán)境公報》[14],杭州灣生態(tài)監(jiān)控區(qū)常年處于不健康狀態(tài)。

4 對海洋生態(tài)環(huán)境承載能力評價的建議

4.1 指標(biāo)體系的適用性和修改

現(xiàn)有評價方法的本質(zhì)是單因子指數(shù)評價。由于浙江省近岸海域氮磷營養(yǎng)鹽的本底較高,主要河口海灣和沿岸區(qū)域常年為劣四類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),《技術(shù)方法》的評價結(jié)果更多代表氮磷水平,不足以客觀反映海洋環(huán)境承載狀況。此外,《浙江省海洋功能區(qū)劃》(2011—2020年)對海洋保護區(qū)、農(nóng)漁業(yè)區(qū)和旅游休閑娛樂區(qū)的水質(zhì)要求是不劣于一類或二類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),而這3類功能區(qū)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(zhì)優(yōu)良占比為23%的考核目標(biāo)要求,與浙江省海洋環(huán)境狀況實際不符。建議評價指標(biāo)和具體參數(shù)的設(shè)置以自然資源生態(tài)系統(tǒng)稟賦條件為關(guān)注點,同時考慮區(qū)位特點和自然屬性,使用評價指標(biāo)的增量或其他綜合方法進行評價,對于不同的功能區(qū)可根據(jù)其功能要求選用特征指標(biāo)進行評價。

《技術(shù)方法》的海洋生態(tài)承載狀況評價結(jié)果不能全面反映海洋生態(tài)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(gòu)成海洋生態(tài)系統(tǒng)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(shù),并加長區(qū)域基準(zhǔn)值的時間跨度。

4.2 評價方法的適用性和修改

《技術(shù)方法》采用“短板效應(yīng)法”集成評價海洋生態(tài)環(huán)境綜合承載狀況,即只要有1項指標(biāo)超載就判定綜合超載。“短板效應(yīng)法”的內(nèi)容和操作簡單,但評價結(jié)果的客觀性和科學(xué)性不足。為建立海洋生態(tài)環(huán)境承載能力評價的長效機制以及加強海洋生態(tài)監(jiān)測預(yù)警部門的業(yè)務(wù)化應(yīng)用,建議在未來的承載能力評價方法研究中,根據(jù)區(qū)域的生態(tài)環(huán)境特征,對指標(biāo)設(shè)置較為合理的權(quán)重系數(shù),集成評價海洋生態(tài)環(huán)境承載能力,更客觀地表征近岸海域的生態(tài)環(huán)境狀況。

4.3 加強中小尺度海洋生態(tài)環(huán)境承載能力研究

由于海域具有開放性和流動性,區(qū)域內(nèi)部和區(qū)域之間存在物質(zhì)能量交換,區(qū)域尺度下尤其是縣級區(qū)域小尺度下的海洋生態(tài)環(huán)境承載能力評價較為復(fù)雜。此外,海洋生物資源的分布、種質(zhì)資源保護區(qū)的劃分以及生物的自然繁衍和洄游等對調(diào)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(tài)環(huán)境承載能力研究,逐步建立縣級行政區(qū)海洋生態(tài)環(huán)境承載能力評價的長效機制,為構(gòu)建自然資源生態(tài)環(huán)境承載能力評價與監(jiān)測預(yù)警機制提供基礎(chǔ)技術(shù)支撐。

4.4 強化海洋生態(tài)環(huán)境承載能力評價的應(yīng)用

目前海洋生態(tài)環(huán)境承載能力評價研究存在“重評價、輕應(yīng)用”的問題,研究重點多集中于指標(biāo)體系的選取和評價方法的構(gòu)建等技術(shù)問題,然而評價結(jié)果對生態(tài)預(yù)警監(jiān)測的指導(dǎo)以及成果轉(zhuǎn)化的運用稍顯不足。建議建立海洋生態(tài)環(huán)境承載能力評價與監(jiān)測預(yù)警的常態(tài)化機制,不斷強化評價與監(jiān)測預(yù)警的結(jié)合,提升生態(tài)監(jiān)測技術(shù)和手段。自然資源部集土地、礦產(chǎn)、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(chǎn)業(yè)布局與近岸海域生態(tài)環(huán)境承載能力的關(guān)系,深化海洋生態(tài)環(huán)境承載能力評價在海洋空間規(guī)劃、海洋生態(tài)紅線劃定和海洋用途管制等方面的應(yīng)用。

5 結(jié)語

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