海洋资源环境承载能力监测预警指标体系和技术方法示范性验证及修改建议

《海洋资源环境承载能力监测预警指标体系和技术方法示范性验证及修改建议》由会员分享，可在线阅读，更多相关《海洋资源环境承载能力监测预警指标体系和技术方法示范性验证及修改建议（14页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、海洋资源环境承载能力监测预警指标体系和技术方法示范性验证及修改建议以天津市汉沽海域为例马玉艳;张秋丰;陈燕珍;屠建波;孙欢;薄文杰;高文胜【摘 要】文章采用海洋资源环境承载能力监测预警指标体系和技术方法指南（草 案稿）（以下简称技术指南）开展了天津汉沽海域海洋资源环境承载能力评估 试点研究与示范性验证,验证了技术指南中指标体系、评估阈值与评估方法的 适用性,根据验证结果提出了相应的修改建议.建议:一是调整海洋空间资源承载能力 影响因子;二是海洋环境承载状况建议以区域近 10 年水质达标率最大值作为可载的 判断标准并增加沉积物综合污染指数;三是海洋生态承载状况指标建议采用游泳动 物生物量指标,增

2、加浮游生物、底栖生物指标并建议以区域 10 年平均值为基准;四 是生态环境风险状态考虑赤潮面积;五是指标权重值确定建议采用层次分析法.综合 考虑生态系统的完整性以及区域特点重新构建了天津汉沽海域海洋资源环境承载能 力评估模型,该模型得出的评估结果总体上略好于技术指南.上述研究成果可为 进一步完善国家海洋资源环境承载能力监测预警工作提供技术支撑.【期刊名称】海洋开发与管理【年（卷）,期】2018（035）011【总页数】9页（P52-60）关键词】 海洋资源环境;承载能力;指标体系;示范性验证;天津汉沽海域作 者】 马玉艳;张秋丰;陈燕珍;屠建波;孙欢;薄文杰;高文胜【作者单位】国家海洋局天津海

3、洋环境监测中心站天津 300457;天津市海洋环境 监测预报中心天津 300457;国家海洋局天津海洋环境监测中心站天津 300457;天 津市海洋环境监测预报中心天津 300457;国家海洋局第四海洋研究所北海 536000;国家海洋局天津海洋环境监测中心站天津 300457;天津市海洋环境监测 预报中心天津 300457;国家海洋局天津海洋环境监测中心站 天津 300457;天津市 海洋环境监测预报中心天津 300457;国家海洋局天津海洋环境监测中心站天津 300457;天津市海洋环境监测预报中心天津 300457;国家海洋局天津海洋环境监 测中心站天津 300457;天津市海洋环境监测

4、预报中心 天津 300457;国家海洋局天 津海洋环境监测中心站天津 300457;天津市海洋环境监测预报中心天津 300457【正文语种】中文【中图分类】X82;P760引言 承载力最初是工程地质领域中的一个力学概念,指物体在不产生任何破坏时所能承 受的最大负荷,18世纪末该理念被引入人类统计学领域,1798年Malthus提出了资 源环境对人口增长的限制性理论1。随后,比利时数学家Verhulst将Malthus的 基本理论以数学形式描述出来,这是承载力概念最原始的数学表达形式2。历经 200多年的发展,承载力经历了从种群承载力资源承载力环境承载力生态承 载力区域承载力的演进过程,现已成为

5、人类可持续发展度量和管理的重要依据,并 广泛应用于环境、经济和社会等各个领域。海洋资源环境承载力是指一定时期和一 定区域范围内,在维持区域海洋资源结构符合可持续发展需要,海洋生态环境功能仍 具有维持其稳态效应能力的条件下,区域海洋资源环境系统所能承载的人类各种社 会经济活动的能力3。党的十八届三中全会通过的中共中央关于全面深化改革若干重大问题的决定明 确指出,“建立资源环境承载能力监测预警机制,对水土资源、环境容量和海洋资源 超载区域实行限制性措施”。由此可知,承载力监测预警机制的建立成为全面深化 体制改革的一项重大任务,是测度经济社会可持续发展水平,并在此基础上对不当人 为开发活动提出预警并

6、进行科学调控的重要管理抓手3-4。为贯彻落实上述党的 十八届三中全会精神,国家发改委制订了“资源环境承载能力监测预警指标体系 和技术方法研究”工作方案,原国家海洋局负责海洋资源环境承载能力监测预警 的研究,并将相关研究成果编写了海洋资源环境承载能力监测预警指标体系和技 术方法指南（草案稿）（以下简称技术指南）。为进一步深化推进海洋资源环境 承载能力监测预警工作,完善监测预警指标体系和技术路线,加强与海洋功能区划、 全国海洋经济发展、海洋生态红线等规划和制度的衔接,2015年原国家海洋局组织 开展了对全国沿海县级行政单元海洋资源环境承载能力进行评估工作。天津市海洋 局根据2015年海洋资源环境承

7、载能力监测预警工作任务的要求,确定了以天津 市汉沽海域为试点区域,开展天津市汉沽海域海洋资源环境承载能力的监测预警试 点研究与示范验证工作,对技术指南的指标体系、指标阈值和评估方法等提出 相应修改建议,为进一步完善国家海洋资源环境承载能力监测预警工作提供技术支 撑。1试点区域概况及数据来源 天津汉沽海域为从天津市与河北省交界的津冀海域行政区域界线北线到永定新河口 沿岸毗邻的海域，海岸线长32 km,滩涂面积77.2 km2。该海域海洋资源主要有港 口航运、旅游、风能及盐业资源等；其盐业资源丰富,汉沽长芦盐区是中国最大的 海盐产区之一,海盐质量优异,已经成为天津重要产业之一。该海域建有天津大神堂

8、 牡蛎礁国家级海洋特别保护区,保护的重点是大神堂现有的泥质活牡蛎礁生态系统。 天津汉沽海域功能定位为依托陆域的中新生态城,发展旅游业和渔业。目前该海域 自然岸线仅剩下大神堂自然岸线8.94 km,其余的岸线都已被开发利用利用类型主 要有旅游用海、工业用海、围池坝用海等。截至2014年年底汉沽海域确权使用面 积1 623.951 hm2,用海主要集中在渔业用海(渔业基础设施用海)和工况用海(临海 工业用海),两者用海占总用海面积的96.83%。根据技术指南,汉沽海域海洋资源环境承载能力监测预警评估指标数据主要来 源于历年的天津市海洋环境质量公报、天津市海洋局以及天津海洋环境监测中 心站对天津近岸

9、海域历年来的监测数据。表1汉沽海域海洋资源环境承载能力监测预警指标体系一级指标二级指标指标含 义岸线开发强度(S 1)海洋空间资源承载能力(S)各类人工岸线长度，依据其资源环境 影响系数归一化之后，占区域岸线总长度的比例海域开发强度(S 2)各种海域使用类 型的面积,依据其资源耗用指数及海域使用符合度归一化,占海域使用总面积的比例 海洋环境承载状况(E1)各类海洋功能区水质状况与水质管理目标比较的单因子评 估结果海洋生态环境承载能力(E)鱼卵仔鱼密度状况(E 2-F)海洋生态承载状况(E 2) 典型生境最大受损率(E 2-H)海洋生态环境风险状况(E 3)年均赤潮发生频次(E 3-A) 海洋溢

10、油事故风险(E 3-0)2海洋资源环境承载能力监测评估技术方法2.1 评估指标体系的构建 采用技术指南中构建的海洋资源环境承载能力监测预警指标体系,并根据汉沽 海域的海洋资源环境状况,构建评估指标体系(表1)。汉沽海域没有海岛,其评估指标 体系中不包括海岛指标。岸线开发强度(S 1)的设置依据为主要岸线开发利用类型 的综合资源环境效应擞据来源于天津市海洋局。海域开发强度(S 2)的设置依据为 各种海域适用类型对海域资源总体耗用程度,数据来源于天津市海洋局。根据数据 的可获得性,在海洋生态承载状况(E 2)评估中采用鱼卵仔鱼密度状况和典型生境最 大受损率指标,其中典型生境最大受损率主要以天津大神

11、堂牡蛎礁国家级特别保护 区内牡蛎礁的面积退化情况来反映,数据来源于天津市海洋局；鱼卵仔鱼密度状况 主要以在海洋生态系统中发挥重要作用的生物群落健康状况来反映,数据来源于天 津中心站开展的“渤海湾生态监控区监测”及“海洋生物多样性监测”等任务。海 洋环境承载状况(E1)主要以海水水质状况与管理要求比较的符合程度作为设置依 据,数据来源于天津中心站对天津近岸海水监测数据。海洋生态环境风险状况(E 3) 主要以赤潮、溢油灾害事故对海洋生态系统及人为开发利用活动的风险作为设置依 据,赤潮发生数据来源于天津海洋环境质量公报等；溢油事故风险评估数据来 源于天津市海洋局。2.2 评估方法2.2.1 短板效应

12、法 根据技术指南,首先分别对海洋空间资源承载能力和海洋生态环境承载能力的 每个单项指标进行评估,指标评估阈值的划分标准参照技术指南(表2),得出每个 二级指标的评估结果,将其与评估标准比较,直接用于承载状况分级(将承载状况划分 为可载、临界超载、超载3级)；其次进行集成评估得出综合评估结果,综合评估采 用“短板效应法”。表2汉沽海域海洋资源环境承载能力监测预警指标评估阈值标准指标评估标准S1 S 10.50,可载；O.5SS 10.8,超载 S 2 S 2 1.5,可载；1.5 S 21.75或围填海面积超过海洋功能区划控制指标要 求，超载 E 1 E 1 0.9,可载；0.8E 10.9,临

13、界超载；E 1 50 个/m3,可载；5 个/m3 E 2-F50 个/m3,临界超载；E 2-F5 个/m3,超载 E2- H E 2-H 5%,可载；5% E 2-H10%,超载 E 3-A E3- A0.5,可载；0.5E 3-A1或区域内发生因赤潮毒素导 致海产品食用安全事故，超载E 3-o E 3-0 1%,可载；1%E 3-0 5%或当年发生0.1t以上的海洋溢油事故，超载汉沽海域海洋资源环境承载能力监测预警指标计算方法如下：式中：丨i为第i类人工海岸线（包括围池坝、工业岸线、城镇填海、交通运输岸线） 的长度；q i为第i类人工岸线的海洋资源环境影响因子；L j为第j类海洋功能区

14、划毗邻海岸线长度,w j为第j类海洋功能区海洋开发对海岸线的影响因子。式中：丨i为第i种类型用海的资源耗用指数；a i为第i种类型的用海面积；k为海 域使用类型数；a为海域使用总面积；h j为第j种海洋功能区海洋开发对海域空间 资源的影响因子；A j为第j类海洋功能区面积；n为海洋功能区类型数,A为区域 海洋功能区划面积总和。E 1根据技术指南和汉沽海域开发特征,选取无机氮、活性磷酸盐、化学需氧量 和石油类评估指标,按照海水质量状况评价技术规程（试行）使用的评估方法进行 评估,计算各类海水水质等级的海域范围,以海洋功能区海洋环境保护要求作为评估 标准,计算符合海洋功能区水质要求的面积占所辖海域

15、面积的比例。E 2-F采用生物多样性监测中浮游动物I型网中鱼卵和仔鱼密度的监测数据，依据近岸海洋生态健康评价指南5相关评价方法。E 2-H评估年牡蛎礁面积与基准年（2000年）相比丧失的比例。E 3-A统计2000年以来区域内赤潮年均发生频次来评估海洋赤潮灾害状况。式中：R S为海上油轮运输的溢油风险指数；R P为港口、滨海油库和管道溢油事 故风险指数；ai为第i艘游轮运输的溢油风险概率，根据IMO海上溢油风险评价 手册，取每1亿吨油运送1km的溢油风险概率为0.1 次/（1亿吨油xkm）；V i为 第i艘油轮在区域所辖海域内的航程（单位：km）与运输量（t）的乘积；n为区域内进 港的油轮数量

16、；L H为区域内港口岸线长度（单位：km）邛i为第i个港口、油库、 油气平台的溢油风险概率，根据IMO海上溢油风险评价手册，取溢油事故风险概 率0.55 次/1亿吨油的中位值275 次/1亿吨油；W i为第i个港口原油和成品 油吞吐量，或油库原油和成品油储量，或石油平台年产量(单位：t)；L i为区域内城镇 用海岸线长度(单位：km)。此外,为了对评估方法进行对比分析,除了技术指南中要求的短板效应法外,本研 究还采用了状态空间法和模糊综合评价法开展汉沽海域海洋资源环境承载力评估, 并对评估结果进行了对比分析。2.2.2 状态空间法状态空间法的基本原理详见文献6至文献8,其评估步骤为：(1) 确

17、定指标的理想值。根据技术指南中每个指标的分级标准,将可载作为其理 想值。(2) 指标数据标准化处理。为缩小指标间数量级差,将指标原始数据转化为无量纲数 值,本研究从资源存量与需求量以及海洋生态环境实际值与理想状态值之间的比值 来对各指标数据进行标准化处理。有些指标对生态环境承载力的贡献是正向的,称 为正功效指标；而对资源、生态环境损耗的指标是负向的,称为负功效指标。其数 学公式如下：正功效指标：r ij=x ij/x ij负功效指标：r ij=x ij/x ij式中：r ij为各指标标准化处理后的数值；x ij为各指标原始数据；x ij为各指标的 理想状态值。(3) 确定评估指标的权重值。分别

18、采用层次分析法和等权重法确定指标权重值,层次 分析法计算原理及步骤见文献9。(4) 计算区域海洋资源环境承载能力实际值式中：CMREE为区域海洋资源环境承载能力实际值；|M|为现实状态下海洋资源、 生态和环境承载力的矢量模；w i为指标的权重值；X ir为人类社会经济活动、海 洋资源与生态环境在现实状态下标准化处理后的空间坐标值（i = 12.n）。（5）评估结果判定。考虑到“自然经济社会”系统的复杂性和发展的波动性,复 合系统模型中将承载标准的容差设定为0.3,则有：当CMREE 1.2时，海洋资源、生态和环境处于可承载状态；当0.9v CMREE 1.2时，海洋资源、生态和环境处于临界承载

19、状态；当CMREE E 3-A0.5;或E 3-A1,但有1,且有60%赤潮发生面积占海域面积大于25% ；或区域内发生因赤潮毒素导 致海产品食用安全事故(1) 指标权重确定方法：文章采用层次分析法和等权重法确定了评估指标的权重值, 两者综合评估结果相差不大；因此这两种方法均有一定的适用性。层次分析法根据 每个指标对评估对象影响的程度大小进行赋权 ,避免了等权重法“一刀切”的现象； 但每个指标对评估对象的影响程度需通过专家咨询,因此专家的专业背景和知识经 验等对其判断值有较大的影响。从海洋资源环境承载能力评估指标体系而言,每个 评估指标对其影响的程度大小本质上是不一样的,因此建议在广泛征求各专

20、业专家 的基础上,采用层次分析法确定评估指标的权重值。此外,本研究也尝试采用主成分分析法、因子分析法和熵权法等方法确定评估指标的权重值；但由于数据样本太少，且每个指标年际变化不大，因此采用SPSS统计软 件进行主成分分析法和因子分析法时,均提示样本数据太少,没有形成两个以上的主 成分；而熵权法主要是诸如海域开发强度、牡蛎礁丧失比例等指标每年的数值基本 上没有变化,无法进行熵权法的计算。综上可知,在样本数据量较大,且指标数值年际变化较大时,可采用客观赋权法进行赋 权,在样本数据量小时,建议采用层次分析法赋权。(2) 综合评估方法：本研究采用了“短板效应法”、状态空间法和模糊综合评价法 分析评价,

21、得出20112014年汉沽海域海洋资源环境承载能力均为“超载”；由 此表明这3种评估方法均有较强的适用性；“短板效应法”,取单项承载力中最差 的因子作为评估结果,评估方法简单、可操作性强；相比较“短板效应法”而言,状 态空间法和模糊综合评价法计算过程稍微复杂,并且还需确定每个指标的理想值,对 于业务化工作的开展存在一定的难度。4 新建评估模型与技术指南评估结果对比分析根据新构建的评估指标体系和修改后的指标阈值,分别采用状态空间法和模糊综合 评价法开展汉沽海域海洋资源环境承载能力状况评估。采用状态空间法评价时,新 建模型总体上得分比技术指南高,与技术指南评估结果中 4 个年份汉沽海 域海洋资源环

22、境承载能力均为“超载”略有不同,2013 年为“临界超载”(图1)。 采用模糊综合评价法时,新建模型评估结果中对“超载”的隶属度均低于技术指 南,两者得出近4 年汉沽海域海洋资源环境承载能力均为“超载”(图 2)。图1 状态空间法评估汉沽海域海洋资源环境承载状况图2 模糊综合评价法评估汉沽海域海洋资源环境承载状况 新建模型评估结果总体上略好于技术指南,主要是因为指标体系中综合增加了 沉积物、浮游生物、底栖生物和游泳动物群落、主要养殖产品食用风险状况等指标, 而汉沽海域海洋沉积物质量 20112014 年均为良好,且生物群落结构指标与近 10 年均值相比,指标阈值较合理；同时功能区水质达标率以近

23、 10 年水质达标率最大值 作为可载的判断标准,避免了技术指南中该指标近 4 年均处于“超载”状态情 况的出现。5 结论 本研究采用技术指南开展了汉沽海域海洋资源环境承载能力评估试点研究与示 范性验证,验证了技术指南中的指标体系、评估阈值与评估方法的适用性,根据 验证结果提出了相应的修改建议。(1)海洋空间资源承载能力：岸线开发强度和海域开发强度指标适应性较强,但指标 的影响因子尚存在不合理的地方,需要调整。(2)海洋环境承载状况：功能区水质达标率指标适用性较强,但分级标准的划分对于 近岸海域而言要求太严,建议以区域近10 年水质达标率最大值作为可载的判断标准 同时建议增加沉积物综合污染指数,

24、其分级标准参考海洋沉积物质量综合评价技 术规程。(3) 海洋生态承载状况：近海渔获物营养级状况指标可操性不强,建议采用游泳动物 生物量指标。浮游生物和底栖生物是海洋生态系统重要的组成部分,建议增加浮游 植物细胞数量、多样性指数；浮游动物密度和生物量、多样性指数；底栖生物密度 和生物量、多样性指数。鱼卵、仔鱼密度状况分级标准设置不合理,建议生物群落 指标均以评价区域近10年的平均值作为基准,波动范围以25%作为分级标准；多 样性指数大于3为可载,2 3为临界超载，小于2为超载。此外建议以渔业为主的海域,增加“主要养殖产品食用风险状况”指标,指标分级参 考海洋经济生物质量风险评价指南。(4) 海洋

25、生态环境风险状况：溢油事故风险指数指标可操作性不强；海洋赤潮灾害 状况建议分级标准除了考虑发生频次外,还应考虑赤潮发生的面积。(5) 指标权重值确定建议采用层次分析法；“短板效应法”、状态空间法和模糊综 合评价法均有较强的适用性；“短板效应法”评估方法简单、可操作性强；状态空 间法和模糊综合评价法计算过程较复杂,对业务化工作的开展存在一定的难度。(6) 新建评估模型增加了指标,并根据区域特征重新确定了部分指标的阈值,得出汉沽 海域海洋资源环境承载能力评估结果总体上略好于技术指南。参考文献【相关文献】1 MALTHUS T R.An essay on the principle of popul

26、ationM.London ：Pickering,1798.2 VERHULST P F.Notice surlaloiquela population suit dansson accroissement CorrespJ.Math.Phys,1838,10：113-121.3 关道明，张志锋,杨正先，等海洋资源环境承载能力理论与测度方法的探索J.中国科学院院 刊,2016,1241-1247.4 樊杰,王亚飞，汤青，等全国资源环境承载能力监测预警(2014版)学术思路与总体技术流程J.地理 科学,2015,35(1)：1-10.国家海洋局.HY/T 087-2005近岸海洋生态健康评价指南

27、S.2OO5.6 叶属锋，等长江三角洲海岸带区域综合承载力评估与决策：理论与实践M.北京：海洋出版 社,2012.7 谭映宇，张平，刘荣子，等渤海内主要海湾资源和生态环境承载力比较研究J.中国人口资源与环 境,2012,22(12)：7-12.8 杨静，张仁铎,翁士创，等海岸带环境承载力评价方法研究J.中国环境科学,2013,33(S1) : 178- 185.9 翁骏超海湾生态系统综合承载力评估：以象山港为例D.上海：华东师范大学,2015.10 于谨凯，杨志坤基于模糊综合评价的渤海近海海域生态环境承载力研究J.经济管理研 究,2012(3) ： 54-60.11 张继民，刘霜尹韦翰，等黄河口区域综合承载力评估指标体系初步构建及应用J.海洋通 报,2012,31(5) ： 496-501.12 曹可，吴佳璐,狄乾斌基于模糊综合评判的辽宁省海域承载力研究J.海洋环境科学,2012,31(6): 838-842.13 国家海洋局.HY/T 080-2005滨海湿地生态监测技术规程S.2005.14 国家海洋局.HYT128-2010海洋经济生物质量风险评价指南S.2010.