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(cè)預(yù)報(bào)中心 杭州 310007)
近岸海域是人類活動(dòng)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(duì)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(duì)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(jià)值降低[4]。為實(shí)現(xiàn)海洋經(jīng)濟(jì)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(píng)價(jià)與監(jiān)測(cè)預(yù)警研究,減少經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)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(cè)預(yù)警機(jī)制”是黨的十八大以來黨中央做出的重大決策部署,是推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)和“兩山”理論的重大舉措,是當(dāng)前我國(guó)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(jì)社會(huì)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(dòng)海洋資源的合理開發(fā)和有效保護(hù),對(duì)不當(dāng)?shù)娜藶榛顒?dòng)提出預(yù)警并進(jìn)行科學(xué)的調(diào)控管理[6-7]。為貫徹落實(shí)黨的十八屆三中全會(huì)精神,2016年國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)等13部委聯(lián)合印發(fā)《資源環(huán)境承載能力監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)方法(試行)》(以下簡(jiǎn)稱《技術(shù)方法》),建立海洋資源環(huán)境承載能力評(píng)價(jià)的技術(shù)路線[8]。
本研究以浙江省近岸海域?yàn)檠芯繀^(qū)域,開展海洋生態(tài)環(huán)境承載能力評(píng)價(jià)試點(diǎn)研究,驗(yàn)證《技術(shù)方法》中有關(guān)海洋生態(tài)環(huán)境承載能力評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)長(zhǎng)效機(jī)制的針對(duì)性建議,為進(jìn)一步完善國(guó)家海洋生態(tài)環(huán)境承載能力監(jiān)測(cè)預(yù)警工作提供技術(shù)支撐。
本研究對(duì)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(jìn)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(dá)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(dòng)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(cè)預(yù)報(bào)中心對(duì)浙江省近岸海域的監(jiān)測(cè)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(shì)性監(jiān)測(cè)與調(diào)查結(jié)果數(shù)據(jù),包括312個(gè)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的無機(jī)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(gè)主要參數(shù),數(shù)據(jù)覆蓋沿海各地,供海水水質(zhì)等級(jí)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(cè)數(shù)據(jù),包括浮游動(dòng)物(Ⅰ型網(wǎng))、大型底棲動(dòng)物和浮游植物(網(wǎng)樣)定量監(jiān)測(cè)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(cè)的基礎(chǔ)調(diào)查數(shù)據(jù),監(jiān)測(cè)單位通過海洋計(jì)量認(rèn)證,數(shù)據(jù)權(quán)威可信,監(jiān)測(cè)指標(biāo)滿足評(píng)價(jià)需求。
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(cè)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(yàn)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(cè)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系比較
根據(jù)《技術(shù)方法》,首先分別評(píng)價(jià)海洋生態(tài)環(huán)境承載能力的單項(xiàng)指標(biāo),根據(jù)評(píng)價(jià)閾值得出二級(jí)指標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果,并直接用于承載狀況分級(jí)。其中:海洋環(huán)境承載能力以縣級(jí)行政區(qū)為評(píng)價(jià)單元;考慮到監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的分布狀況和生物屬性,海洋生態(tài)承載能力以地級(jí)市為評(píng)價(jià)單元。最終通過“短板效應(yīng)法”對(duì)結(jié)果進(jìn)行集成評(píng)價(jià),并得出綜合評(píng)價(jià)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(cè)與調(diào)查結(jié)果,依據(jù)國(guó)家海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)[9]和海水質(zhì)量狀況評(píng)價(jià)[10]的相關(guān)技術(shù)要求,運(yùn)用改進(jìn)的距離反比例法對(duì)水質(zhì)的具體參數(shù)進(jìn)行插值和等值面提取,并計(jì)算各類海水水質(zhì)等級(jí)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(jìn)行疊加,計(jì)算農(nóng)漁業(yè)區(qū)、旅游休閑娛樂區(qū)、海洋保護(hù)區(qū)、工業(yè)與城鎮(zhèn)用海區(qū)、港口航運(yùn)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(jí)海洋功能區(qū)的各級(jí)水質(zhì)占比,同時(shí)根據(jù)一級(jí)海洋功能區(qū)的水質(zhì)要求(表2),計(jì)算各類海洋功能區(qū)的水質(zhì)達(dá)標(biāo)率。計(jì)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(shí),海洋環(huán)境超載;當(dāng)80%<E1≤90%時(shí),海洋環(huán)境臨界超載;當(dāng)E1>90%時(shí),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(cè)數(shù)據(jù),借鑒近岸海洋生態(tài)健康評(píng)價(jià)方法[11]計(jì)算。浮游動(dòng)物變化狀況的計(jì)算公式為:
式中:E2-F為浮游動(dòng)物變化狀況;DF和NF分別為浮游動(dòng)物密度和生物量的多年平均值;ΔDF和ΔNF分別為浮游動(dòng)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(shí),浮游動(dòng)物呈明顯變化,賦值為1;當(dāng)25%≤E2-F<50%時(shí),浮游動(dòng)物出現(xiàn)波動(dòng),賦值為2;當(dāng)E2-F<25%時(shí),浮游動(dòng)物基本穩(wěn)定,賦值為3。
大型底棲動(dòng)物變化狀況的計(jì)算公式為:
式中:E2-B為大型底棲動(dòng)物變化狀況;DB和NB分別為大型底棲動(dòng)物密度和生物量的多年平均值;ΔDB和ΔNB分別為大型底棲動(dòng)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(shí),大型底棲動(dòng)物呈明顯變化,賦值為1;當(dāng)25%≤E2-B<50%時(shí),大型底棲動(dòng)物出現(xiàn)波動(dòng),賦值為2;當(dāng)E2-B<25%時(shí),大型底棲動(dòng)物基本穩(wěn)定,賦值為3。
浮游植物變化狀況的計(jì)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(shí),浮游植物呈明顯變化,賦值為1;當(dāng)25%≤E2-P<50%時(shí),浮游植物出現(xiàn)波動(dòng),賦值為2;當(dāng)E2-P<25%時(shí),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(jì)算公式為:
通常,當(dāng)E2<1.5時(shí),海洋生態(tài)超載;當(dāng)1.5≤E2<2.5時(shí),海洋生態(tài)臨界超載;當(dāng)E1≥2.5時(shí),海洋生態(tài)可載。
適應(yīng)性驗(yàn)證方法中海洋生態(tài)綜合承載指數(shù)的計(jì)算公式為:
通常,當(dāng)E2<1.5時(shí),海洋生態(tài)超載;當(dāng)1.5≤E2<2.5時(shí),海洋生態(tài)臨界超載;當(dāng)E1≥2.5時(shí),海洋生態(tài)可載。
根據(jù)《技術(shù)方法》的海洋功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)統(tǒng)計(jì)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(dá)標(biāo)率如表3所示,其中礦產(chǎn)與能源區(qū)的水質(zhì)達(dá)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(yàn)證方法的評(píng)價(jià)指標(biāo)不考慮無機(jī)氮和活性磷酸鹽,根據(jù)海洋功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)統(tǒng)計(jì)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(dá)標(biāo)率如表3所示,其中保留區(qū)、港口航運(yùn)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(dá)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(dá)標(biāo)情況
《技術(shù)方法》評(píng)價(jià)結(jié)果如表4所示。
表4 浙江省地級(jí)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(tái)州市和溫州市海域的大型底棲動(dòng)物出現(xiàn)波動(dòng)(E2-B賦值為2),舟山市和寧波市海域的大型底棲動(dòng)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(dòng)物呈明顯變化(E2-F賦值為1),臺(tái)州市和溫州市海域的浮游動(dòng)物出現(xiàn)波動(dòng)(E2-F賦值為2),寧波市海域的浮游動(dòng)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(tái)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(yàn)證方法評(píng)價(jià)結(jié)果如表5所示。
表5 浙江省地級(jí)市海洋生態(tài)承載狀況(適應(yīng)性驗(yàn)證方法)
由表5可以看出:嘉興市、臺(tái)州市和溫州市海域的大型底棲動(dòng)物出現(xiàn)波動(dòng)(E2-B賦值為2),舟山市和寧波市海域的大型底棲動(dòng)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(dòng)物呈明顯變化(E2-F賦值為1),臺(tái)州市和溫州市海域的浮游動(dòng)物出現(xiàn)波動(dòng)(E2-F賦值為2),寧波市海域的浮游動(dòng)物基本穩(wěn)定(E2-F賦值為3);嘉興市、臺(tái)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(tái)州市處于海洋生態(tài)臨界超載狀態(tài)。
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(píng)價(jià)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(yàn)證方法評(píng)價(jià)結(jié)果,除寧海縣、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。
與《技術(shù)方法》相比,適應(yīng)性驗(yàn)證方法的海洋生態(tài)環(huán)境綜合承載狀況評(píng)價(jià)結(jié)果總體略好。就海洋環(huán)境承載狀況的評(píng)價(jià)結(jié)果來看,《技術(shù)方法》的評(píng)價(jià)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(yàn)證方法不考慮氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽,評(píng)價(jià)結(jié)果總體略好。就海洋生態(tài)承載狀況的評(píng)價(jià)結(jié)果來看,適應(yīng)性驗(yàn)證方法指標(biāo)體系增加浮游植物,并加長(zhǎng)區(qū)域基準(zhǔn)值的時(shí)間跨度,以區(qū)域5年均值為基準(zhǔn)計(jì)算的E2更為合理;根據(jù)《2017年中國(guó)海洋生態(tài)環(huán)境狀況公報(bào)》[12]、《2017年東海區(qū)海洋環(huán)境公報(bào)》[13]和《2017年浙江省海洋環(huán)境公報(bào)》[14],杭州灣生態(tài)監(jiān)控區(qū)常年處于不健康狀態(tài)。
現(xiàn)有評(píng)價(jià)方法的本質(zhì)是單因子指數(shù)評(píng)價(jià)。由于浙江省近岸海域氮磷營(yíng)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(píng)價(jià)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(duì)海洋保護(hù)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(jì)占比達(dá)81%,遠(yuǎn)高于浙江省“十三五”時(shí)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(shí)際不符。建議評(píng)價(jià)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(diǎn),同時(shí)考慮區(qū)位特點(diǎn)和自然屬性,使用評(píng)價(jià)指標(biāo)的增量或其他綜合方法進(jìn)行評(píng)價(jià),對(duì)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(jìn)行評(píng)價(jià)。
《技術(shù)方法》的海洋生態(tài)承載狀況評(píng)價(jià)結(jié)果不能全面反映海洋生態(tài)承載狀況,因?yàn)楹Q笊锍∮蝿?dòng)物和大型底棲動(dòng)物外,還包括浮游植物和游泳動(dòng)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(zhǎng)期的過程。建議增加浮游植物參數(shù),并加長(zhǎng)區(qū)域基準(zhǔn)值的時(shí)間跨度。
《技術(shù)方法》采用“短板效應(yīng)法”集成評(píng)價(jià)海洋生態(tài)環(huán)境綜合承載狀況,即只要有1項(xiàng)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(jiǎn)單,但評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)的長(zhǎng)效機(jī)制以及加強(qiáng)海洋生態(tài)監(jiān)測(cè)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(píng)價(jià)方法研究中,根據(jù)區(qū)域的生態(tài)環(huán)境特征,對(duì)指標(biāo)設(shè)置較為合理的權(quán)重系數(shù),集成評(píng)價(jià)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。
由于海域具有開放性和流動(dòng)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(jí)區(qū)域小尺度下的海洋生態(tài)環(huán)境承載能力評(píng)價(jià)較為復(fù)雜。此外,海洋生物資源的分布、種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)的劃分以及生物的自然繁衍和洄游等對(duì)調(diào)查評(píng)價(jià)的時(shí)間也有一定的限制。建議加強(qiáng)中小尺度海洋生態(tài)環(huán)境承載能力研究,逐步建立縣級(jí)行政區(qū)海洋生態(tài)環(huán)境承載能力評(píng)價(jià)的長(zhǎng)效機(jī)制,為構(gòu)建自然資源生態(tài)環(huán)境承載能力評(píng)價(jià)與監(jiān)測(cè)預(yù)警機(jī)制提供基礎(chǔ)技術(shù)支撐。
目前海洋生態(tài)環(huán)境承載能力評(píng)價(jià)研究存在“重評(píng)價(jià)、輕應(yīng)用”的問題,研究重點(diǎn)多集中于指標(biāo)體系的選取和評(píng)價(jià)方法的構(gòu)建等技術(shù)問題,然而評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)生態(tài)預(yù)警監(jiān)測(cè)的指導(dǎo)以及成果轉(zhuǎn)化的運(yùn)用稍顯不足。建議建立海洋生態(tài)環(huán)境承載能力評(píng)價(jià)與監(jiān)測(cè)預(yù)警的常態(tài)化機(jī)制,不斷強(qiáng)化評(píng)價(jià)與監(jiān)測(cè)預(yù)警的結(jié)合,提升生態(tài)監(jiān)測(cè)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(píng)價(jià)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。
海洋生態(tài)環(huán)境承載能力評(píng)價(jià)是推動(dòng)海洋資源合理開發(fā)和有效保護(hù)以及預(yù)警海洋生態(tài)問題的有力技術(shù)支撐。通過對(duì)浙江省近岸海域海洋生態(tài)環(huán)境承載能力評(píng)價(jià)的試點(diǎn)研究,《技術(shù)方法》的海洋環(huán)境承載狀況評(píng)價(jià)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(yàn)證方法的評(píng)價(jià)結(jié)果總體略好;海洋生態(tài)承載狀況評(píng)價(jià)的適應(yīng)性驗(yàn)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(píng)價(jià)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(píng)價(jià)時(shí)考慮區(qū)位特點(diǎn)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(zhǎng)區(qū)域基準(zhǔn)值的時(shí)間跨度;在集成評(píng)價(jià)時(shí)對(duì)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(qiáng)中小尺度海洋生態(tài)環(huán)境承載能力研究,逐步建立縣級(jí)行政區(qū)海洋生態(tài)環(huán)境承載能力評(píng)價(jià)的長(zhǎng)效機(jī)制;強(qiáng)化海洋生態(tài)環(huán)境承載能力評(píng)價(jià)的應(yīng)用,突出評(píng)價(jià)與監(jiān)測(cè)預(yù)警的結(jié)合,深化海洋生態(tài)環(huán)境承載能力評(píng)價(jià)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。