美國沿海社會經(jīng)濟現(xiàn)狀分析報告(下)＊

劉 佳,周 通

(1.國家海洋信息中心 天津 300171;2.福建海洋研究所 廈門 361012)

美國沿海社會經(jīng)濟現(xiàn)狀分析報告(下)＊

劉 佳1,周 通2

(1.國家海洋信息中心 天津 300171;2.福建海洋研究所 廈門 361012)

2010年6月美國國家海洋與大氣局(NOAA)建立了海岸帶現(xiàn)狀網(wǎng)站[state of the coast(SOTC)web site]。文章參考該網(wǎng)站提供的生態(tài)環(huán)境最新數(shù)據(jù)和案例研究,系統(tǒng)歸納了美國沿海地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)和氣候變化現(xiàn)狀,以期為相關(guān)領(lǐng)域研究工作提供參考依據(jù)。

美國;沿海地區(qū);生態(tài)系統(tǒng);氣候變化

1 生態(tài)系統(tǒng)

1.1 海岸帶水域健康狀況

海岸帶生態(tài)系統(tǒng)的健康與否對經(jīng)濟繁榮、人口安全和沿海居民生活質(zhì)量的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。然而,2008年美國環(huán)境保護署(EPA)對水體、沉積物、魚類和生境健康的評估報告說明,海岸帶水域整體生態(tài)健康狀況一般,其中30%為較差、57%為良、18%為差;有18%的采樣區(qū)的魚類組織污染物含量水平為一般;86%的海岸帶水域沉積物質(zhì)量良好。

海岸帶水域質(zhì)量狀況主要評價5項指標(biāo)(表1),并根據(jù)評價結(jié)果發(fā)布質(zhì)量公報。第4個報告有望在2011年完成,其中將根據(jù)2003—2006年的采樣結(jié)果對海岸帶水域質(zhì)量全面開展評估。

表1 美國海岸帶水域質(zhì)量評價五大指標(biāo)及因子

此外,監(jiān)測對說明海岸帶生態(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài)也很重要。NOAA的貽貝監(jiān)測計劃自1986年啟動以來,每年從美國沿海水域(包括五大湖區(qū)和波多黎各)的300個站位采集了牡蠣和貽貝樣品,分析其中的140種化學(xué)污染物(表2)。該計劃是目前持續(xù)時間最長的全國性河口和海岸帶水域污染物監(jiān)測計劃。由于貽貝營濾食生活,并在組織中蓄積污染物,因此是點源污染和非點源污染的適用指標(biāo)生物。兩類污染數(shù)據(jù)對于了解其對生態(tài)系統(tǒng)的影響和加強管理尤為重要。

貽貝監(jiān)測計劃也用于評估環(huán)境影響對颶風(fēng)和石油泄漏等災(zāi)害事件做出的反應(yīng)。通過對比災(zāi)害事件發(fā)生后的情況與貽貝監(jiān)測的歷史數(shù)據(jù),可以確定受災(zāi)害影響區(qū)域的環(huán)境影響。貽貝監(jiān)測數(shù)據(jù)還用于評估以下事件:舊金山灣中遠(yuǎn)釜山輪漏油事件、墨西哥灣沿岸的卡特里娜和麗塔颶風(fēng)、特拉華灣阿索斯輪溢油事件、紐約世貿(mào)中心襲擊事件和北普吉特海峽威爾斯岬溢油事件。近期備受關(guān)注的墨西哥灣漏油事件也采用了該方法。NOAA國家海岸帶科學(xué)中心和東南漁業(yè)科學(xué)中心的兩批科學(xué)家正收集位于得克薩斯州/路易斯安那州到佛羅里達州西南的墨西哥灣沿岸60個站位的牡蠣和沉積物,檢測樣品中的120種化學(xué)和微生物污染物(包括60種石油化合物)。一旦原油到達海岸線,研究人員將采集、檢測新的樣品。通過比較兩組數(shù)據(jù),科學(xué)家可以掌握污染物初始種類和污染水平,從而確定溢油造成的污染物變化。研究人員也關(guān)注石油對穴居生物的潛在毒性,因為這些生物在食物鏈中起到重要作用。

表2 從1996年和2004—2007年,貽貝觀察計劃中,PBDE濃度增長最快的5個站位

1.2 海岸帶生態(tài)系統(tǒng)面臨的威脅

(1)陸源污染是改善海岸帶水質(zhì)的重大挑戰(zhàn)之一。自1972年頒布《潔凈水法》以來,點源污染得到了有效控制。目前,面源污染是美國海岸帶水體的最主要威脅。徑流污染會給海岸帶資源帶來嚴(yán)重問題,導(dǎo)致海灘關(guān)閉、魚類死亡、藻華、生境喪失,以及包括重要經(jīng)濟和娛樂價值魚類在內(nèi)的水生生物多樣性和豐度的喪失。NOAA和EPA聯(lián)合發(fā)起的海岸帶面源污染控制計劃意在保證沿海各州掌握處理徑流污染的辦法。該計劃著眼于污染預(yù)防而非僅僅應(yīng)對現(xiàn)有水質(zhì)問題,鼓勵地方當(dāng)局采取管理措施改善海岸帶水質(zhì)。新罕布什爾州海岸帶面源計劃與其他伙伴共同創(chuàng)立的自然資源發(fā)展聯(lián)盟(NROC)就是典型實例之一。NROC為同一流域的市政當(dāng)局提供同等的技術(shù)支持以應(yīng)對面源污染并在地方層面對治理的成果加以貫徹執(zhí)行。自1999年計劃啟動以來,NROC幫助16個社區(qū)修訂了土地利用規(guī)劃和條例,使這些政策在降低徑流污染、保護濕地和保護開放空間方面更有成效。

(2)外來物種(包括植物、動物和病原菌)是海岸帶生態(tài)系統(tǒng)最大的威脅之一。根據(jù)報告,1962—1995年,每14周就有一種物種入侵舊金山灣[1]。在五大湖地區(qū),入侵物種達到185種。一般認(rèn)為,物種到達新的生境、生存并繁衍即成為入侵物種。入侵物種具有生長快、繁殖快、傳播能力強、環(huán)境適應(yīng)能力強、食物消耗量大、與土著種競爭能力強和缺乏天敵等特點。入侵生物會給當(dāng)?shù)亟?jīng)濟、重要漁業(yè)資源、脆弱的海岸帶生態(tài)系統(tǒng)和人類健康造成嚴(yán)重影響。在五大湖地區(qū),2000—2010年僅斑馬貽貝入侵造成的經(jīng)濟損失就達到50億美元。

外來物種通過不同途徑傳播,但多數(shù)是人類活動的直接結(jié)果。根據(jù)EPA的研究,外來物種的引入途徑主要包括:通過壓艙水運輸,船舶攜帶的污損生物,經(jīng)由漁業(yè)和娛樂設(shè)施傳播,放生的魚餌,從水產(chǎn)養(yǎng)殖場、育苗場和水族公園中逃逸的生物,養(yǎng)殖魚類或觀賞魚類的放生,為了對入侵物種實行生物控制而引入的物種,故意遺棄的觀賞魚類,用于恢復(fù)生境和控制水土流失的生物,有意或無意釋放的教學(xué)和實驗動物,動植物貿(mào)易中隨其他物種意外入境的生物。根據(jù)NOAA的統(tǒng)計,每年從國際港口排入美國水域的壓艙水超過210億t,每天約有10 000種海洋物種通過壓艙水進入全球海域。要弄清某種生物如何引進幾乎不可能,因此控制或阻止引進有害物種更具挑戰(zhàn)性。

生態(tài)系統(tǒng)的改變通常由人類活動造成,如河道變遷及海岸帶生態(tài)系統(tǒng)退化等,這些變化導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)更容易受到生物入侵。全球氣候變化也可能對外來物種在新地區(qū)中的大量繁殖產(chǎn)生影響。

控制入侵物種不僅難度大、成本高,而且難以根除。在南加州,為清除入侵的綠藻(Caulerpa taxifolia),每年的成本高達100萬美元[2]。預(yù)防是最經(jīng)濟也是最有效的手段,但也不能完全避免生物入侵,因此,最佳策略是早期發(fā)現(xiàn)并快速應(yīng)對。許多地方、州和聯(lián)邦為避免引進外來物種或減緩入侵物種的傳播已采取了相應(yīng)的措施。這些措施包括在公共船用斜坡道對船舶實行強制檢查、限制進口活體生物、在裝貨港對壓艙水實施管理。隨著國際運輸和貿(mào)易的增加,入侵生物問題已成為需要多方合作的全球性問題。對入侵物種的管理和控制往往需要各責(zé)任方大規(guī)模的共同努力。

(3)作為重要的沿海生境,珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)支撐著大量物種,并為美國提供了多種生態(tài)、經(jīng)濟和文化效益,其中,與珊瑚礁有關(guān)的旅游和娛樂活動每年為美國經(jīng)濟帶來約4.83億美元凈利潤,珊瑚礁提供的商品和服務(wù)為美國經(jīng)濟帶來約11億美元凈利潤[3]。研究表明,在美國大西洋、加勒比海和墨西哥灣地區(qū),75%的珊瑚資源處于較差或一般狀態(tài),在美國太平洋地區(qū),31%的珊瑚資源處于較差或一般狀態(tài)[4]。

由于缺乏標(biāo)準(zhǔn)化的監(jiān)測方案、方法和數(shù)據(jù)集來比較所有15個聯(lián)邦珊瑚管轄區(qū)的珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的狀況,相關(guān)人士不得不依賴在各自管轄范圍內(nèi)監(jiān)測和管理珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的海岸管理者和科學(xué)家的觀點。調(diào)查結(jié)果顯示珊瑚資源狀況惡化,在過去10～25年間,超過2/3的聯(lián)邦珊瑚管理區(qū)所遭受的威脅在增加,這些威脅包括氣候變化、珊瑚白化、珊瑚疾病、旅游休閑、以生存和休閑為目的的漁業(yè)以及海洋廢棄物(表3)。

表3 珊瑚生態(tài)系統(tǒng)資源和威脅的整體趨勢[4]

據(jù)估計,珊瑚礁中生存著60萬～900萬種動植物,是具有極大藥用潛力的基因資源寶庫(表4)。

表4 珊瑚礁的藥用價值及藥用生物

續(xù)表

NOAA和夏威夷州對該州海洋保護區(qū)效果的研究表明,海洋保護區(qū)是保護魚類種群、有效管理珊瑚礁的重要措施[5],保護區(qū)內(nèi)魚類生物量、物種多樣性以及珊瑚的覆蓋率明顯高于未受保護的生境相似區(qū)。

(4)上游地區(qū)人類活動產(chǎn)生的過量營養(yǎng)鹽會對沿海生態(tài)系統(tǒng)尤其是河口的健康造成損害,2008年的研究表明,進入墨西哥灣的氮有78%來自面源污染。據(jù)統(tǒng)計,2004年全國65%的主要河口表現(xiàn)出營養(yǎng)鹽污染的征兆[6]。營養(yǎng)鹽污染會引起富營養(yǎng)化,表現(xiàn)為缺氧、魚類死亡、海藻生長過度、藻華和海草死亡,從而降低了沿海資源的可用性,對沿海商業(yè)、旅游業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)等造成負(fù)面影響。如,由營養(yǎng)鹽污染引起的全國范圍的有害藻華導(dǎo)致商業(yè)漁業(yè)每年損失3 800萬美元、旅游業(yè)損失400萬美元、每年因疾病產(chǎn)生的公共健康支出3 700萬美元、相應(yīng)的沿海監(jiān)測和管理工作每年支出300萬美元(表5)。

死亡區(qū)域是營養(yǎng)鹽污染的常見表現(xiàn)。美國沿岸記錄了至少166個由人類活動引起的缺氧死亡區(qū)域,一些河口每年都會出現(xiàn)大范圍的死亡區(qū)域,如切薩皮克灣、長島海峽和墨西哥灣。Hagy等[7]的研究表明,1960年以來不斷惡化的切薩皮克灣缺氧與營養(yǎng)鹽污染有直接關(guān)系;康涅狄格州環(huán)境保護部的數(shù)據(jù)顯示,長島海峽每年夏天都會經(jīng)歷一段時間的缺氧,1950年以來情況越來越嚴(yán)重;墨西哥灣死亡區(qū)域威脅著該地區(qū)每年可創(chuàng)造28億美元的漁業(yè)。

表5 營養(yǎng)鹽污染對經(jīng)濟造成損害的例子

在處理營養(yǎng)鹽污染問題方面,佛羅里達州坦帕灣于20世紀(jì)80年代實施了3項營養(yǎng)鹽管理戰(zhàn)略,包括:①城市污水處理廠需將排入海灣的污水中總氮濃度降低90%;②制定雨水處理規(guī)定;③化肥工業(yè)采取措施減少裝船時泄漏的氮和磷。從1985—2003年,這3項措施促使排入坦帕灣的氮減少了60%,由于營養(yǎng)鹽的減少,使得浮游植物也隨之減少,水體透明度增加,海草面積增加到2004年的10 936 hm2。為實現(xiàn)恢復(fù)15 400 hm2(是20世紀(jì)50年代覆蓋率的95%)海草床生境的目標(biāo),即使是人口持續(xù)增加,營養(yǎng)鹽的年輸入也必須持續(xù)減少(圖1)。坦帕灣河口計劃和參與氮管理協(xié)會的私營工業(yè)部門已確定并實施了氮負(fù)荷削減計劃,以確保水質(zhì)的不斷改善。

圖1 治理前后坦帕灣的氮輸入變化情況[8]

2 氣候變化

氣候變化給美國帶來了巨大風(fēng)險,尤其是對易受洪水影響的沿海地區(qū)。

2.1 海平面上升

海平面上升將導(dǎo)致海岸發(fā)生物理變化,而沿海地區(qū)是眾多社區(qū)和敏感的濱海生態(tài)系統(tǒng)所在地。沿海地區(qū)應(yīng)對海平面上升的能力對美國長久安全和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展而言至關(guān)重要。

據(jù)推測,溫度升高將使海平面因海水蔓延、高山冰川和冰蓋融化而進一步上升,并導(dǎo)致格陵蘭島和南極冰蓋融化。據(jù)聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)推斷,到22世紀(jì)全球海平面將上升0.18～0.61 m。這一范圍反映出全球溫度預(yù)測的不確定性,也反映出氣候變暖導(dǎo)致冰蓋融化或流入大洋的速度之快。但不管怎樣,IPCC的結(jié)論是,影響“肯定是負(fù)面的”。根據(jù)NOAA的預(yù)測,路易斯安那州尤金島海平面在100年內(nèi)將上升0.97 m,這是美國最高的預(yù)計數(shù)字;而弗吉尼亞州切薩皮克海灣大橋隧道當(dāng)?shù)睾Ｆ矫嬖?00年內(nèi)將上升0.6 m,這是美國東海岸上升最高的地方。

海平面上升給美國帶來的影響之一就是沿海交通網(wǎng)受到嚴(yán)重威脅。沿海地區(qū)往往是經(jīng)濟活動的主要中心區(qū)。美國10個最大商業(yè)港口(根據(jù)交易噸數(shù))中有7個位于墨西哥灣沿岸。該地區(qū)還是美國油氣業(yè)的所在地,布設(shè)有海底鉆探平臺、煉油廠和管道。美國進口石油的2/3通過墨西哥灣。海平面上升可能通過公路、鐵路、機場、海港和管道被淹而影響到每年數(shù)十億美元的商業(yè)運輸活動。

2.2 風(fēng)暴潮災(zāi)害

氣候變化除導(dǎo)致海平面上升外,還使得沿海地區(qū)易受風(fēng)暴潮威脅。據(jù)推測,在100年內(nèi),將有850萬人居住在沿海洪水危險區(qū),這是美國人口的3%;在100年內(nèi),每平方千米沿海洪水危險區(qū)將有104人,這是美國人口密度的2倍。美國人口密集的大西洋和墨西哥灣沿岸高出平均海平面3 m,這些地方易受沿海風(fēng)暴潮和相關(guān)災(zāi)害的影響,而災(zāi)害區(qū)的居民和資產(chǎn)則面臨著巨大的風(fēng)險。

風(fēng)暴潮的范圍取決于風(fēng)暴路徑內(nèi)的海岸線方向,風(fēng)暴的強烈程度、規(guī)模和速度,以及當(dāng)?shù)氐乃?。風(fēng)暴潮影響的內(nèi)陸范圍或引發(fā)的洪水受大陸架和岸線海拔坡度的影響。傾斜度小的岸線會導(dǎo)致風(fēng)暴潮淹沒沿岸社區(qū)。位于陡峭岸線的沿海地區(qū)雖然不會遇到大的風(fēng)暴潮,但巨大的破壞性波浪仍會引發(fā)嚴(yán)重問題?？梢哉f,了解風(fēng)暴潮對于制定沿海開發(fā)政策和規(guī)劃以及確定颶風(fēng)來時的疏散路線而言是必不可少的。

2.3 災(zāi)害風(fēng)險管理措施

為了應(yīng)對災(zāi)害風(fēng)險,國家出臺了水災(zāi)保險計劃(NFIP),這是排在社會安全之后的聯(lián)邦政府的第二大財政負(fù)債。據(jù)統(tǒng)計,1978—2009年,NFIP為沿海洪水風(fēng)險區(qū)賠償了總計230億美元的損失。

除采用保險之外,為減小風(fēng)暴帶來的影響,沿海地區(qū)還必須了解如何預(yù)防和恢復(fù)。這是從卡特里娜颶風(fēng)襲擊事件得出的經(jīng)驗教訓(xùn),因為那場災(zāi)難造成的影響及日后的恢復(fù)過程持續(xù)了數(shù)年。沿海彈性指數(shù)(the coastal resilience index)是一項可用于檢驗如何預(yù)防風(fēng)暴并從中恢復(fù)過來的方法,結(jié)果表述為恢復(fù)能力的低、中、高,意在幫助沿海地區(qū)在災(zāi)害發(fā)生之前找出那些可彌補的缺陷。該指數(shù)的試點計劃正在墨西哥灣沿海的6個地區(qū)展開,相應(yīng)的輔助工作將在2010年墨西哥灣所有地區(qū)推廣。

近來,智能型增長(smart grow th)的新型發(fā)展模式備受關(guān)注。這種增長模式充分考慮到對自然災(zāi)害的處置能力和恢復(fù)能力。例如,為了在河口附近預(yù)留出公共空地、恢復(fù)和維護水質(zhì)、減少洪水的潛在危害、增加野生動物生境,休斯頓市發(fā)起了一項保護位于東休斯頓多用途區(qū)域布雷斯河沿岸2 hm2未開發(fā)河漫灘的計劃。這項保護措施通過保持土地未開發(fā)狀態(tài)以及對暴雨徑流的滲透能力來減輕洪水對該地區(qū)造成的潛在危害。該計劃還提供了重要野生動物的生境,營造了可增強居民與河口地區(qū)相互聯(lián)系的社區(qū)環(huán)境。

[1] COHEN A N,CARL TON J T.Accelerating invasion rate in a highly invaded estuary[J].Science,1998,279:55-58.

[2] W ILL IMS S L,GROSHOLZ E D.The invasive species challenge in estuarine and coastal environments:marryingmanagement and science[J].Estuaries and Coasts,2008,31:3-20.

[3] CESAR H L,BURKE L.Pet-Soede.The economics of worldw ide coral reef degradation[R].A rnhem:Cesar Environmental Economics Consulting.

[4] WADDEL J,CLARK A.The State of Co ral Reef Ecosystems of the United States and Pacific Freely Associated States:2008.NOAA Technical Memorandum NOS NCCOS 73.NOAA/NCCOS Center for Coastal Monito ring and Assessment’s Biogeography Team.

[5] FRIEDLANDER A,BROWN E,MONACO M.Coupling ecology and GIS to evaluate efficacy of marine p rotected areas in Hawaii[J].Ecological App lications,2007,17(3):715-730.

[6] BRICKER S,LONGSTAFFB,DENN ISON W,et al.Effects of Nutrient Enrichment In the Nation’s Estuaries:A Decade of Change.NOAA Coastal O-cean Program Decision Analysis Series No.26.National Centers for Coastal Ocean Science,Silver Sp ring,MD.2007:328.

[7] HAGE J D,BOYNTON W R,KEEFE C W,et al.Hypoxia in chesapeake bay,1950-2001:long term change in relation to nutrient loading and river flow[J].Estuaries,2004,27:634-658.

[8] GREEN ING H.Tampa bay FL:large seagrass recovery due to nitrogen load reductions[C]∥Effects of Nutrient Enrichment In the Nation’s Estuaries:A Decade of Change.NOAA Coastal Ocean Program Decision Analysis Series,2007.

國家社會科學(xué)基金項目“主要國家海洋戰(zhàn)略調(diào)整對我國影響研究(10CGJ002)”資助.