沿海地区海洋生态健康评价研究

2013-08-14路文海曾容向先全

海洋通报 2013年5期

路文海，曾容，向先全

（1.国家海洋信息中心，天津 300171；2.中国海洋大学，山东青岛 266100）

海洋生态系统是由海洋中复杂的生物群落和环境条件组成的生命支持系统，同时也是全球污染物的最终归宿，环境污染、污染物的生物富集和食物链传递等都会对海洋生态系统造成长期的效应（王淼等，2006），沿海地区海洋生态环境正遭受着前所未有的强烈扰动如养殖、捕捞、围填海、排污、航运、疏浚等，已经呈现出生产力下降、生物多样性减少、水质恶化等问题，因此保证沿海地区生态环境的健康有序发展成为沿海各省市海洋环境管理的目标值之一。20世纪80年代Rapport（1989）首次论述了生态健康的概念和内涵问题，有关健康的度量和评价方法不断出现，目前在海洋领域，海洋生态健康研究取得了一些成果，主要涉及滨海湿地、河口海湾、自然保护区等典型区域（李晴新，2010；罗东莲，2011；叶属峰，2007）评价角度也多偏重于生态学角度。Costanza认为健康的定义可以从“活力、组织结构和恢复力”3个特征来定义（Costanza，1992），但沿海地区作为与人类活动密切相关的区域，其生态健康不仅受人类活动驱动，同时其健康状况也会反作用于人类社会，因此对其健康研究不能脱离于人类社会因素和人类价值判断之外（Rapport，1998；袁兴中，2001）。党的十八大和李克强总理提出“把生态文明建设放在突出地位”、“把生态文明建设纳入地方各级政府绩效考核”，海洋生态文明作为原生态文明的起源，是建立自然生态系统生态文明的前提和基础，海洋生态文明的缺失，将带给人类自身不可逆转的灾难（刘家沂，2007），加强海洋生态文明建设已经成为沿海地区海洋生态环境保护工作的重点内容。本文认为健康的生态环境不仅应该具有自我持续发展的活力、提供各项支持服务功能、没有严重的生态胁迫，还应该具备一定程度的生态文明，整体呈现具有高效率的产出、丰富多样的功能、发展的文明程度及能够从胁迫中尽快恢复。因此本文基于生态健康的内涵，将生态文明指标纳入沿海地区生态健康评价指标体系，构建评价模型，并对天津、山东、福建3个沿海地区海洋生态健康状况进行评价和问题分析，有助于加强对区域生态健康退化的干预，为沿海地区海洋生态环境的保护与管理提供依据。

1 研究方法与研究区

1.1 评价指标体系

本文从产出效率、功能多样、生态文明及压力胁迫四个方面构建沿海地区生态健康评价指标体系（图1）。

产出效率是指健康的生态系统具有自我持续发展的活力，并为人类社会提供各种效益。本文选取单位确权海域使用面积经济产出、单位养殖面积产量和单位盐田面积产量3个指标作为沿海地区生态健康产出效率指标。

功能多样是指健康的生态系统具有提供多种多样支持服务功能的能力，如吸纳污染、净化水质、初级生产力等。本文选取生物多样性变化趋势、自然岸线保有率、海洋自然保护区比重和近岸海域二类以上水质面积比重4个指标作为沿海地区生态健康功能多样指标。

图1 沿海地区海洋生态健康评价指标体系

生态文明是指健康的生态系统具有较高的文明程度，能够提供诸如发展科学认知、休闲娱乐、美学欣赏等非物质效益。本文选取海洋科技投入比重、万人拥有海洋科研人员数量、海水浴场适宜游泳天数比例和海洋文化宣传科普力度四个指标分别从科学认知、休闲娱乐等方面作为沿海地区生态健康生态文明指标。

压力胁迫是指健康的生态系统承受外来荷载压力和胁迫的程度，荷载压力越大，则有可能使生态弹性受损，不易从压力中恢复。本文选取海水入侵及土壤盐渍化变化情况、工业废水达标排放率和赤潮发生率3个指标作为沿海地区生态健康压力胁迫指标。

1.2 生态健康分级

目前学术界尚未有统一认可的生态健康评价标准（马克明，2001），综合考量和借鉴城市、湿地、河流等健康等级划分（曾勇等，2005；王斌，2012），结合海洋环境管理需求，本文将沿海地区生态健康划分为5个等级，分别为健康、较健康、亚健康、不健康、病态。

状态的表征为不合理的人为干扰得到有效控制，海洋生态系统最大程度地发挥各项服务功能，有高效的产出，生态文明融入经济、文化等建设，实现沿海地区人类活动与海洋生态系统的良性互动；较健康状态的表征为海洋生态系统所受胁迫较为合理，基本实现各项生产和服务功能的发挥，有较高的文明程度；亚健康状态的表征为海洋生态系统存在一定程度的胁迫且有增加的趋势，在某些时段可能存在水质恶化、生物多样性下降、产出效率地下等问题，生态文明程度一般；不健康状态的表征为海洋生态系统存在较大程度的人类胁迫，自我持续发展的活力低下，各项服务功能受损，文化、科研、娱乐等文明程度较低；病态状态的表征为海洋生态系统受到严重胁迫，不具备自我持续发展和提供服务功能的能力，无法提供娱乐休闲、科研教育等。

1.3 评价标准

本文所涉及的评价指标标准的确定，通过查阅相关文献、相关研究及国家相关标准制定。按照沿海地区生态健康程度分级，每个评价指标标准分为五级，每级标准对应一个标准化分值区间，每个指标对应标准见表1。

表1 评价指标标准分级

1.4 评价指标权重确定

指标权重的准确与否在很大程度上会影响综合评价的准确性和科学性，层次分析法由于将定性与定量相结合，常常被运用于多目标、多准则、多要素、多层次的非结构化复杂决策问题，具有广泛实用性，故本次评价采用层次分析法。首先构造矩阵，其次根据有经验的专家对各分因子的重要性进行判断，得到判断矩阵如下：

bij表示对于A来说，Bi相对于Bj重要程度的数值体现。通常bij取1，2，…，9以及它们的倒数作为标度。

对判断矩阵A-B，有

对判断矩阵B3-C，有

计算出指标权重如表2。

1.5 研究区概况

本文选择天津、福建、山东3个沿海地区作为案例研究区，这3个典型区域在海域自然资源状况、海洋经济发展速度、海洋综合开发利用强度、海洋生态保护力度、海洋生态文明建设等方面都呈现出明显差异。天津对海洋的综合开发利用强度较大，围填海规模大，海洋科技投入及科普力度较高；福建海域自然资源丰富，海洋经济发展迅速，具有较高海洋经济产出；山东拥有众多海洋特别保护区和海洋公园，对海洋生态保护较为重视，但海水入侵和土壤盐渍化等灾害问题较为严重。根据沿海地区行政区划划分，以《中国海洋统计年鉴》、《中国环境统计年报》、《中国海洋环境状况公报》等公开数据为基础，对2010年天津、福建、山东3个沿海地区开展海洋生态健康评价和横向对比，以期明确其健康状况，分析健康退化原因，服务区域海洋环境生态保护与管理。

表2 沿海地区海洋生态健康评价指标体系及权重

2 评价结果与分析

2.1 评价指标标准化

评价指标体系中各项指标类型复杂，指标之间的量纲不统一，指标无法直接对比，且包含正向型指标和负向型指标，海水入侵和土壤盐渍化变化趋势及赤潮发生率两项指标为负向型，其余指标为正向型。因此，在开展评价时，需要对3个研究区的参评因子进行标准化处理如表3。

表3 研究区评价指标标准化值

对于正向型指标，指标标准化值如下：

对于负向型指标，指标标准化值如下：

Ri为第i个评价因子标准化值，Xi为第i个评价因子现状值，Vit为健康评价分级标准准，t为健康分级级别限值，t=0，1，2，3，4，5分别代表从病态至健康5个等级的6个限值。

2.2 评价结果

分别计算出天津、福建、山东3个沿海地区海洋生态健康综合指数：

I为海洋生态健康综合指数，Wi为第i个指标的权重，Ri为第i个指标的标准化值。

通过对3个案例研究区进行海洋生态健康状况综合评估，得出2010年天津、山东沿海海洋生态健康状况为较健康，福建沿海海洋生态健康状况为亚健康。

表4 沿海地区海洋生态健康评价结果

3 讨论与结论

本文尝试将生态文明纳入沿海地区生态健康评价考核中，从海洋生态健康的产出效率、功能多样、生态文明和压力胁迫4个方面共14项指标构建沿海地区海洋生态健康评价指标体系，既可用于同一个地区不同时期的纵向研究，又可用于不同地区之间的横向比较。通过建立生态健康表征体系，将为沿海地区海洋生态健康综合评估夯实基础，进一步实现陆海统筹、综合调控，促进沿海地区生态环境健康和谐发展。

对2010年天津、福建、山东3个沿海地区的案例研究显示，天津、山东健康状况较好，处于较健康状态，福建处于亚健康状态。与已有文献的研究成果对比，结果具有良好的一致性。这一结果显示，天津重视海洋经济发展和海洋生态保护的关系，近年来污染治理、保护区建设、生态修复、科研投入等工作卓有成效，但仍需提高区域海洋生态环境消纳污染、改善海洋环境质量、提供初级生产力等各项支持服务功能；福建海洋生态环境具有较好的产出效率，但提供旅游娱乐、发展认知等文化功能较差，仍需加大海洋科研投入力度，加强海洋生态文明建设，赤潮灾害发生频率较高，需进一步采取措施加强预防治理；山东海洋自然岸线保有率较高，但海域资源的集约利用化仍需加强，区域海洋生态系统所受生态胁迫较大，海水入侵和土壤盐渍化风险较高，陆源排污带来的荷载大，需进一步采取积极措施，减轻陆地对区域海洋生态系统产生的压力和负效应。

目前，海洋生态健康研究领域方兴未艾，本文初步建立了涵盖生态文明在内的沿海地区海洋生态健康评价模型，但受制于数据获取及研究时间，因此对于其概念内涵、评价指标体系、评价模型仍需进一步研究完善，对于如何根据评价结果更有效地指导地方海洋环境管理尚有待进一步深入研究。

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