2020 年秋季渤海的健康状况与海域开发利用建议

王启栋 宋金明 袁华茂

摘要：為获取渤海最新的健康状况，文章基于新构建的以海洋生态环境自身状态为内核、以人类社会经济学指标为外核的“双核”评价体系，对渤海2020年秋季的海洋健康状况进行综合评价。内核评价结果显示，2020年秋季渤海的水体环境和沉积环境整体较为健康，仅中心区域水质略差，而海洋生物群落的健康状况一般，整个研究区域仅58.9%的区域评级为“优”，因此该海域总的内核评级为“良”;以分别代表海洋第一、二、三产业的海洋渔业、海洋油气业和海洋交通运输业作为外核指标的评价结果显示，渤海的外核得分为0.95。因此，所调查的渤海中西部海域海洋生态环境健康状况的“双核”评价结果为“良+0.95”，表明该区域的海洋生态环境目前整体上处于较健康的状态，但人类对渤海海洋资源环境的开发力度接近饱和，且局部海区的生态环境健康状况已经出现了恶化，需要对该海区进行密切监测。建议通过优化产业结构和提升开发技术等方式，尽可能降低经济开发活动对海洋生态环境的影响，以实现渤海海洋资源环境的可持续利用。

关键词：海洋健康评价;“双核”框架体系;渤海;2020年秋季

中图分类号：P74文献标志码：A文章编号：1005-9857（2021）11-0113-08

Health Assessment in Autumn 2020 and Suggestions on the Development and Utilization of the Bohai Sea

WANG Qidong-2 34，SONG Jinmingl 234，YUAN Huamaolas4

（1.CAS Key Laboratory of Marine Ecology and Environlment Sciences，Institute of Oceanology，Chinese Academy of Sciences，Qingdao 266071，China;2.Marine Ecology ard Environment Sciences Laboratory，Pilot National Labo-ratory for Marine Science and Technology（Qingdao），Qingdao 266237，China;3. University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049，China;4.Center for Ocean NMega-sciences，Chinese Academy of Sciences，Qingdao 266071，China）

Abstract：In order to obtain the latest health status of Bohai Sea， the marine environmental health status of Bohai Sea was comprehensively assessed based on the newly constructed "dual-core" as-sessment framework， which took the state of marine ecosystem as the inner-core and human so-cio-economic indicators as the outer-core， and the latest survey data in autumn 2020. The results of inner-core assessment showed that the water environment and sedimentary environment of Bo-hai Sea in autumn 2020 were generally healthy， alnd only the water quality in the central area was slightly poor， while the health status of marine loiological community was fair. Only 58.9% of the whole study area was rated as“excellent”，so thee overall inner-core rating of the study area was "good". Marine fishery， marine oil and gas indusstry and marine transportation industry， which represent marine primary，secondary and tertiary industries respectively， were taken as outer-core indicators. The assessment results showedthat the score of outer-core for Bohai Sea was 0.95.Therefore，the“dual-core”assessment reesult of the marine ecological environment health status of Bohai Sea was“good + 0.95”， which inndicated that the marine ecological environment of the region was in a relatively healthy state on the whole， but the human development of marine environmental resources was near saturation， ard the ecological environment health status of some sea areas had been deteriorated. In order to realize the sustainable utilization of marine re-sources and environment， this area should be closely monitored and relevant measures should also be taken to reduce the impact of marine econonic development activities on the ecological envi-ronment.

Keywords：Assessment of marine health，The "dual-core"framework，Bohai sea，Autumn 2020

0引言

渤海作为我国唯一内海，受到人类活动的强烈干扰，陆上污染物的大量输入、海洋油气资源开发、围填海工程以及卤水及盐业快速发展等使渤海生态环境遭受重创。近年来，随着绿水青山生态中国、美丽中国国家战略的实施，渤海碧海行动计划、渤海综合治理攻坚战行动计划等极大地改善和提升了渤海生态环境质量，但渤海的生态环境状况仍需高度关注。

渤海油田是中国海上最大的油田，也是全国第二大原油生产基地，7.3万km2的渤海海域面积，可勘探矿区面积高达4.3万km2。截至2010年年底，渤海在生产油田50余个，各类采油平台100余座。而渤海又是一个半封闭型内海，水交换周期长，其沿岸分布的10余个主要沿海城市构成了环渤海经济带，该经济带人口集中、工农业生产发达，且有多条河流直接输入渤海，使渤海海域的生态环境承受着人为活动带来的巨大压力[1]。海上油气资源开发会对海洋环境造成很大影响，主要表现为各类污染物的排放以及对水动力环境和沉积环境的扰动以及对生物群落造成危害，为了保障渤海生态环境健康和资源可持续利用，应对海域石油开发区的生态环境进行更为密切的监测和评估。

海洋健康是一个综合问题，其内涵不仅包括海洋生态系统自身组成结构和生态功能的完整和稳定，还包括海洋生态系统为人类社会发展提供服务的健康状态。因此，海洋健康状况的综合评价，既要考虑海洋生态系统自身的状态，也要评估其在为人类经济社会提供价值方面的能力及在此过程中所承受的压力。当前，国内外大多数海洋环境健康评价方法多聚焦于海洋生态系统自身的状态和功能[2-5]，对于海洋环境资源为人类提供可持续性价值和服务方面的评估较少。鉴于此，基于现有的近海环境健康评价体系新构建了一个适用于河口、海湾等近岸海域的“双核”评价框架，其中内核评价聚焦于水体、沉积物和生物群落等生态系统自身结构组成的健康状况，外核评价则通过社会经济学指标评估人类对海洋环境资源的开发利用程度[6]。本研究将基于该“双核”框架和2020年秋季的最新调查资料，对渤海中西部海域的健康状况进行综合评估。

1研究区域

2020年10-11月，对渤海中西部海域进行了水体、沉积物和生物群落的综合调查监测。调查海区北邻河北省唐山市，西靠天津市和河北省沧州市，南侧为山东省滨州市和东营市，东部通往渤海中部。该海区内有多个石油开发项目，且海上交通密集，货运发达。在调查时间区间内，该区域海水最低水温为10.9℃，最高水温为19.3℃;最低盐度为30.55‰，最高盐度为31.99‰;调查站位最小水深为8.0m，最大水深为35.0m。所有调查项目均参照《海洋调查规范》（GB12763-2007）和《海洋监测规范》（GB17378-2007）的相关标准和要求执行。

2评价方法

笔者基于综合指标体系法所构建的“双核”评价框架，以海洋生态系统自身的状态为评价内核，以人类社会经济学指标为评价外核，其中内核要素是海洋环境健康的基础和前提，而外核要素是海洋环境健康之于人类的价值体现。采用该框架评价海洋环境健康状况的最终目的，是辅助管理决策从而实现人类对海洋资源环境的可持续利用。“双核”评价框架的构建和具体评价细则主要基于国内外现有的海洋环境健康评价体系[6]，而本研究在将其应用于渤海健康评价时，根据区域特点做了部分优化调整。

2.1指标的选取

内核评价以海洋生态系统自身的状态为主体，其评价要素由生物群落、水体环境和沉积物质量3部分构成。其中，生物群落具体评价指标为浮游植物（细胞密度和多样性指数）、浮游动物（生物量和多样性指数）和底栖生物（生物量和多样性指数）;水体环境具体评价指标为pH、溶解氧、悬浮物、富营养化指数和污染物（重金属和有机污染物）;沉积物质量具体评价指标为有机碳、硫化物和污染物（重金属和有机污染物）。外核评价主要评估人类对海洋的开发利用程度，本研究根据渤海周边地区实际情况，从宏观层面选取分别代表海洋第一、第二和第三产业的海洋渔业、海洋油气业和海洋交通运输业作为外核评价指标。

2.2指标的归一化和权重

为了便于比较和计算，所有指标均通过基准值进行归一化（取值为0～1）。对于内核要素指标，得分越高意味着海洋生态系统自身健康状况越好;而对于外核指标，得分越高表示对海洋资源环境的开发利用程度越高。具体的归一化方法，根据指标特性的不同分为两类，一类为正指标（取值越高越健康），归一化公式為：

式中：Ii为正指标i的归一化值;Meai为指标i的实际监测值;Refi为指标i的基准值，且当计算出的Ii大于1时其取值为1。另一类为反指标（取值越低越健康），归一化公式为：

式中：Ij为反指标j的归一化值;Refj为指标j的基准值;Meaj为指标j的实际监测值，且当计算出的Ij大于1时其取值为1。水体环境和沉积物质量相关指标的基准值，参照国家标准文件《海水水质标准》（GB3097-1997）[7]和《海洋沉积物质量标准》（GB18668-2002）[8]中一类水质和一类沉积物的标准界定值，而生物群落相关指标的基准值参考《近岸海洋生态健康评价指南》（HY/T087-2005）[9]。外核评价中，海洋渔业、海洋油气业和海洋交通运输业均以过去5年的平均值作为参考基准。

对于某一内核评价要素下的不同指标，其负面偏离基准值的程度越大，其权重越高。具体计算公式如下：

式中：Wi为指标i的权重。而最终某一评价要素

（E）的得分为：

此外，水体环境和沉积物质量中的污染物指标，包含铜、铁、铅、锌、镉、总铬、汞、砷及石油烃等多种污染物，也通过该规则来确定权重。外核评价的最终得分为所有评价指标得分的算术平均值。

2.3内核要素评级和最终评价结果

生物群落是海洋生态系统的核心，因此在内核评价中，生物群落的优先级（或权重）高于水体环境和沉积物质量，这将体现在最终的评级规则中。根据3个评价要素的得分，将海洋生态系统自身状态的评价等级划分为优、良、中、差、劣5个等级（表1）。总的来说，生物群落的健康状况决定了内核评级的上限。

本框架的最终评价结果将保留内核因素的评级和外核因素的评分两部分（内核评级+外核得分），两部分结果对比可以明确指示海洋资源开发利用的力度是否与海洋生态环境的健康稳定相匹配，这可为平衡海洋环境保护和经济社会发展提供更明确的指导。在针对评价结果进行管理决策时，经济社会的发展应该以海洋生态环境的健康为前提，即内核要素具有更高的优先级。

3评价结果

3.1內核评价

3.1.1水体环境和沉积物质量

水体环境健康状况通过pH、溶解氧、悬浮物、富营养化指数和污染物5个指标来进行评价，其中富营养化指数通过COD、磷酸盐和无机氮来计算，污染物指标则包含石油类和铜、铅、锌等重金属，而评价所采用的参考基准为海水水质国家标准中I类海水。水体环境相关指标的监测结果如表2所示，除了悬浮物、磷酸盐和无机氮以外的其他所有指标均符合I类海水水质的要求。在所有监测站位中，34.4%的站位磷酸盐含量超过参考基准，超过72.8%的站位无机氮含量超过参考基准，且无机氮的平均含量也超过参考基准，然而结合COD计算得出的富营养化指数范围为0.006～0.20，远小于1，不存在富营养化现象。因此，根据评价规则，水体环境质量主要取决于悬浮物，最终评分范围为0.13～0.90，这主要是由于渤海水深较浅、有众多河流输入且海上交通和开发活动密集，剧烈的水体扰动导致水体浑浊、悬浮物浓度较高。

沉积物质量主要通过有机碳、硫化物和污染物3个指标来进行评价，其中污染物指标包含有机污染物（石油类）和重金属（铜、铅、锌、镉、铬、汞和砷），而评价所采用的参考基准为海洋沉积物质量国家标准中的I类沉积物。沉积物质量相关指标的监测结果如表3所示，除了一个站位的硫化物略超过参考基准外，其他指标均小于参考基准，表明沉积物健康状况良好。

水体环境和沉积物质量的整体评价结果如图1所示，除了研究区域中心的局部海域，大部分区域水体和沉积物的总体评分在0.6以上。由于沉积物质量较好，而水体环境参数中仅悬浮物一个指标较差，因此该结果也主要反映了研究区域水体中悬浮物质浓度的分布状况，或水体浑浊度（透明度）的分布状况。

3.1.2生物群落评价

生物群落的健康状况，通过浮游植物、浮游动物和底栖生物3种生物类群的健康状况来反映，而每种类群的评价指标包括生物量（或细胞密度）和多样性两个要素。在国家海洋局颁布的《近岸海洋生态健康评价指南》（以下简称《指南》）中，对于渤海生物评价最高等级的参考基准，5月浮游植物细胞密度3×105个/m3，浮游动物生物量400.0mg/m3，底栖生物生物量25.0g/m3;8月浮游植物细胞密度10×105个/m3，浮游动物生物量300.0mg/m3，底栖生物生物量35.0g/m3。而本次2020年10-11月展开的调查中，浮游植物平均细胞密度为2.6×105个/m3，浮游动物平均生物量为310.5mg/m3，底栖生物平均生物量为8.1g/m3。因此，除了底栖生物生物量差别较大以外，本次调查的浮游动物、植物生物量的平均水平与《指南》中的参考值相当，而《指南》中并不包含生物多样性的参考值，因此在本次评价中，除了底栖生物量指标参照《指南》中5月份的数据以外，其他指标均以本次调查的平均水平作为参考基准。生物群落的总体评价结果如图2所示，在研究区域的东北部和东南部有部分海区生物群落的评分在0.6以下，其他大部分区域生物群落健康状况尚可。

3.1.3内核评级

基于水体环境、沉积物质量和生物群落评价结果的内核评级结果如图3所示，在研究区域内，评级为“优”的海域面积占比58.9%，评级为“良”的海域面积占比35.6%，评级为“中”的海域面积占比为5.5%。评级为“中”的区域主要集中在研究区域的东北部，这一区域水体环境和生物群落状况均较差，而研究区域中心位置较大面积评级为“良”的海域主要是水体环境较差造成的。总的来看，尽管渤海绝大部分海域生态环境健康状况优良，但局部地区已经出现恶化，并且从分布上看生态环境恶化有从重点区域向周围海域逐步扩散的趋势，需要引起重视。由于研究区域评级为“优”的面积占比小于2/3，但“良”以上的面积占比超过90%，因此将该区域的整体的内核评级定为“良”。

3.2外核评价

外核评价的主要内容是人类对海洋环境资源的开发利用程度，体现的是海洋生态环境对人类经济社会的价值，因此主要选取可量化的经济学指标来进行评价。《2019年中国海洋经济统计公报》显示，我国海洋生产总值占全国GDP的9.0%，占沿海地区GDP的17.1%，其中滨海旅游业、海洋交通运输业和海洋渔业是我国海洋经济发展的支柱产业，其增加值占主要海洋产业增加值的比重分别为50.6%、18.0%和13.2%。滨海旅游业和海洋交通运输业属于第三产业，海洋渔业属于第一产业，而在第二产业中占比最大的则是海洋油气业和海洋工程建筑业。在对海洋生态环境的影响程度上，第一、第二产业要远大于第三产业，而第三产业中的滨海旅游业对海洋环境的影响较难量化评估。在渤海，海洋渔业和海洋油气业是最主要的第一和第二产业，并且海洋交通运输业十分发达，因此本研究选取分别代表海洋第一、第二和第三产业的海洋渔业、海洋油气业和海洋交通运输业作为外核评价的主要指标。外核指标归一化的参考基准为过去5年的平均值，而外核评价的最终结果为3个指标得分的算术平均值。此外，由于外核评价指标的相关数据来源于沿海各地区的统计年鉴，不同地区、不同指标公布的时间会存在1～2年的差异，但同时人类经济活动对海洋生态环境，尤其是对海洋生物群落的影响也存在一定的滞后性，因此本研究谨以各指标能够获取的最近年份的数据作为评价依据。

海洋渔业主要包括海水捕捞和海水养殖两个子指标。图4显示了渤海沿岸的河北省、天津市和滨州市近海捕捞总量的年际变化。可以看出，近年来天津市和滨州市的近海捕捞量逐渐下降，而河北省在2018年也出现了显著下降。2013—2017年渤海沿岸地区的近海捕捞总量平均值为367453t，而2018年的捕捞总量为288601t，因此子指标海水捕捞的评分为0.78。子指标海水养殖包括海水养殖面积和海水养殖产量两个层面：从图5可以看出，渤海沿岸地区总的海水养殖面积呈逐渐下降的趋势，2013—2017年平均值为116179hm2，2018年为111404hm2，因此以面积计算的得分为0.96;而从图6可以看出，该区域海水养殖产量在2017年之前一直缓慢增加，以产量计算的得分为1.00。因此，子指标海水养殖的最终评分为面积和产量得分的平均值0.98。外核指标海洋渔业的得分，即为海水捕捞和海水养殖两个子指标的均值0.88。

渤海油田主要由中海石油（中国）有限公司天津分公司負责勘探、开发和生产，因此研究海区的海洋油气业主要通过天津市原油产量来反映。2014—2019年天津市原油产量的变化如图7所示，2015年天津市原油产量达到峰值，为3496.77万t，近几年有所回落且保持平稳，2014—2018年的平均产量为3206.57万t，而2019年产量为3111.89万t，因此指标海洋油气业的评分为0.97。

渤海西部沿岸有唐山港、天津港和黄骅港三大港口，每年总的货物吞吐量在10亿t以上，因此本研究用三大港口货物吞吐量的变化来评估海洋交通运输业。从图8可以看出，除天津港货物吞吐量略有下降外，唐山港和黄骅港的货物吞吐量均明显增加，而三大港总的货物吞吐量也呈现逐渐增加的趋势，因此外核指标海洋交通运输业的最终评分为1.00。

外核评价的最终得分，即3个外核指标评分的算术平均值0.95，由于所有外核指标的参考基准为过去5年的平均值，这意味着目前渤海的开发利用程度与过去5年相比略有降低，但仍处于较高的水平。

3.3“双核”评价结果

根据内核和外核评价结果，渤海海洋生态环境健康状况的“双核”评价结果为“良+0.95”，这意味着该区域的海洋生态环境目前整体上处于较健康的状态，但人类对海洋环境资源的开发力度仍然维持在较高的水平，且局部海区的生态环境健康状况已经出现了恶化，因此需要对该海区进行更密切的监测。根据“双核”评价结果，造成局部海洋环境健康恶化的主要原因可能是高强度的海洋经济开发活动，尽管没有造成污染和富营养化现象，但油气开发等相关海洋产业可能会对海洋生物的生境造成剧烈扰动。因此，建议通过调整产业结构和改进技术等方式，在不显著影响沿岸地区经济社会发展的前提下，尽可能降低海洋经济开发活动对生态环境的影响，同时采取相关措施改善局部海域生态环境恶化的现状，以实现海洋资源环境的可持续利用。

过去十几年来，渤海周边海域也有关于海洋生态环境健康评价的零星报道，例如：基于2004—2005年对天津市近岸海域的4次调查所进行的健康评价显示，该海域沉积物环境和沉积物环境评价结果为健康，但部分海域水环境严重恶化，海洋生物群落处于亚健康状态，海域生态环境总体上处于亚健康状态[10];依据2010—2014年的调查资料，对曹妃甸近岸海域的健康评价结果表明，沉积物环境和水环境处于健康状态，而海洋生物群落则处于亚健康和不健康的状态[11]。本研究基于最新调查资料的评价结果，与前期评价结果类似，这说明10余年来渤海海域海洋生物群落的健康状况改善并不明显。但对渤海石油开发区而言，石油污染应是重点监测的指标。渤海石油开采始于20世纪七八十年代，1981年5月的一次调查结果显示，渤海近岸海域海水中的石油类含量高达100～900μg/L1[12]，而包括本研究在内的10余年来的数次调查均显示，海水中石油类含量均在50μg/L以下，符合第一类海水水质标准，表明近年来渤海石油开发过程中的油污染得到了有效地控制。

4结语

依据新构建的“双核”评价框架，对2020年秋季渤海的海洋环境健康状况进行了评价。总体来说，该海域沉积环境和水体环境比较健康，基本不存在石油污染，仅部分区域海水悬浮物浓度偏高，而海洋生物群落健康状况较为一般，这与近10余年来的监测和评价结果类似，因此以海洋生物群落为主的内核整体评价结果为“良”;以周边地区的海洋经济产业为指标的外核评价显示该海域外核得分为0.95，意味着该海域较高的开发利用程度。最终“良+0.95”的“双核”评价结果表明，尽管渤海海洋生态环境目前整体上处于较健康的状态，但局部海区已经出现了恶化，且周边地区对海洋资源环境的开发力度仍位于较高水平，因此需要对该海域生态环境进行密切监测。建议通过优化产业结构和提升开发技术等方式，尽可能降低周边地区海洋经济开发活动对该海域生态环境的影响。

参考文献

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