深圳市大鵬半島海域海洋生態(tài)環(huán)境預警評價*

羅 艷，林麗華，黃洪輝，謝 健

（1.國家海洋局南海海洋工程勘察與環(huán)境研究院 廣州 510300；2.中國水產科學研究院南海水產研究所 廣州 510300）

深圳市大鵬半島海域海洋生態(tài)環(huán)境預警評價*

羅 艷1，林麗華1，黃洪輝2，謝 健1

（1.國家海洋局南海海洋工程勘察與環(huán)境研究院 廣州 510300；2.中國水產科學研究院南海水產研究所 廣州 510300）

海洋生態(tài)環(huán)境預警就是對由人類活動引起的海洋生態(tài)環(huán)境惡化以及海洋生態(tài)系統(tǒng)是否滿足海洋經濟可持續(xù)發(fā)展要求的警告。根據2010年7月和2010年11月在大鵬半島近岸海域的調查結果，采用一般性的區(qū)域生態(tài)環(huán)境預警方法，對大鵬半島海域進行海洋生態(tài)環(huán)境預警評價。2個季節(jié)的評價結果均表明：大鵬半島海域總體生態(tài)環(huán)境綜合質量良好，該海域生態(tài)環(huán)境處于較安全狀態(tài)。

大鵬半島海域；海洋生態(tài)環(huán)境；預警評價

1 引言

大鵬半島位于深圳市龍崗區(qū)東南部，包括大鵬、葵涌、南澳三鎮(zhèn)［1］。該半島介于大鵬灣和大亞灣之間，包括北半島、南半島及其間的頸部連接地帶，形似啞鈴。2011年8月，第26屆世界大學生夏季運動會在深圳市舉行，大鵬半島海域就是主要賽場之一。為了保障第26屆世界大學生夏季運動會的順利進行，確保作為大運會主要海上賽場之一的大鵬半島海域海洋生態(tài)環(huán)境健康、安全，國家海洋局南海海洋工程勘察與環(huán)境研究院委托中國水產科學研究院南海水產研究所于2010年7月和2010年11月對該海域的海洋環(huán)境質量現狀進行了全面調查，本研究將采用這2次調查結果對大鵬半島海域進行海洋生態(tài)環(huán)境預警評價。

2 調查概況

兩次調查分別于2010年7月和2010年11月進行，在大鵬半島海域共布設水質（含葉綠素a）20個站位，沉積物15個（7月）和13個（11月）站位。調查范圍包括大鵬灣東部、大亞灣西部和大鵬半島南部近岸海域。調查采樣站位見圖1?，F場調查采樣和分析按照《海洋調查規(guī)范》（GB／T12763－2007）和《海洋監(jiān)測規(guī)范》（GB17378－2007）規(guī)定的方法進行。

3 生態(tài)環(huán)境預警研究進展

預警思想古已有之，但預警一詞卻是在20世紀50年代冷戰(zhàn)時期提出的［2］?！邦A警”一詞在《辭海》中的解釋是警告的意思，事先警告、提醒被告知人注意和警惕。應用較早、較為成熟的是在軍事領域中的戰(zhàn)略預警概念，之后預警的概念開始在許多領域得到應用。

近幾十年，國內外對生態(tài)環(huán)境預警研究十分重視，已成為生態(tài)環(huán)境科學研究的熱門領域。20世紀70年代德國最早提出了處理一系列大尺度的環(huán)境問題（如酸雨、歐洲北海污染和全球氣候變化等）的預警原則——即使沒有科學的證據，只要假設某些人為活動有可能對生命資源產生某些危險或危害的效應，就應采取適用的技術或措施減緩或取消這些影響［3］。

自1975年國際上建立全球環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)（GEMS）［4］，開始全球范圍的環(huán)境質量監(jiān)測、比較、排序和預警以來，許多學者對環(huán)境與生態(tài)預警開展了大量的研究工作。例如，英國科學家齊舒姆為首的區(qū)域學派通過出版《區(qū)域預測》一書，較好地總結了英國的人口、資源、城市、經濟和生態(tài)環(huán)境等方面的成果，為預警的開展奠定了基礎。

以美國學者懷特為首的災害學派，在洪水風險決策中，發(fā)展了新單項預警體系，取得了顯著的經濟效益和生態(tài)效益。以羅馬俱樂部為代表的未來學派，對全球發(fā)展進行預測和綜合研究，試圖以綜合預警方式，達到整體識別的目的。Ken于1999年提出水生生態(tài)系統(tǒng)早期預警系統(tǒng)概念，并利用微生物作為污染早期預警指示物。Brent等2001年選擇生物監(jiān)測中的核心變量來對環(huán)境變化進行早期預警。近10年來，國外生態(tài)環(huán)境預警的理論不斷完善，方法和手段不斷更新，從單項預警發(fā)展到綜合預警，從專題預警到區(qū)域預警。

圖1 調查站位

我國自20世紀90年代初才開始有部分學者開展生態(tài)環(huán)境預警研究［5］，例如，傅伯杰［6］于1993年提出區(qū)域生態(tài)環(huán)境預警的概念，即區(qū)域生態(tài)環(huán)境預警是對區(qū)域資源開發(fā)利用的生態(tài)后果、區(qū)域生態(tài)環(huán)境質量的變化以及生態(tài)環(huán)境與社會經濟協調發(fā)展的評價、預測和警報。陳國階［7］于1996年提出了環(huán)境預警的概念，1999年正式提出生態(tài)環(huán)境預警的概念，即生態(tài)環(huán)境預警是對人類活動引起的生態(tài)系統(tǒng)退化與環(huán)境質量惡化進行預測，并提出及時的警告。認為生態(tài)環(huán)境預警應集中研究生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境質量逆化變化（退化、惡化）的過程和規(guī)律，作為及時的警告和對策（正向演化不需要預警而只需要研究如何開發(fā)、利用和保護）。在其研究中，對一般環(huán)境評價、預測和預警進行了比較，討論了與環(huán)境預警相關的基本概念，如環(huán)境影響強度、環(huán)境影響累積量、環(huán)境質量現狀、環(huán)境標準、環(huán)境容量、環(huán)境影響響應、環(huán)境影響后果等。提出了環(huán)境預警數學模式，包括不良狀態(tài)預警、惡化趨勢預警、臨界點預警以及災害預警等。邵東國等［8］1999年開展了內陸河流域生態(tài)環(huán)境預警方法研究，建立了預警評價綜合指標體系，并運用神經網絡模型進行預警。郭懷成等［9］于2004年提出了湖泊生態(tài)系統(tǒng)預警。

從國內外研究的現狀和進展來看，生態(tài)環(huán)境預警還有許多方面尚待深入探討。目前存在的主要問題：

（1）沒有成熟的理論體系，特別是沒有明確的定義和系統(tǒng)評價指標體系；

（2）缺乏完善的定量計算方法。因此，從理論和實踐2個方面深入探討生態(tài)環(huán)境預警將是今后研究的重點和趨勢。

4 海洋生態(tài)環(huán)境預警概念

生態(tài)環(huán)境預警目前還沒有統(tǒng)一的概念，但對于不同的預警對象，其實質要求是一致的，即“對人類活動引起的生態(tài)系統(tǒng)退化和環(huán)境質量惡化問題進行評價、預測，發(fā)出及時的警告，并提出防范措施”。因此，海洋生態(tài)環(huán)境預警就是對由人類活動引起的海洋生態(tài)環(huán)境惡化以及海洋生態(tài)系統(tǒng)是否滿足海洋經濟可持續(xù)發(fā)展要求程度的警告。它主要是對一定范圍內的海洋生態(tài)環(huán)境現狀進行測度，分析預報不正常狀態(tài)的時空范圍和危害程度，對于可能出現的問題給出防范措施的報警。

施冬菊等［10］進行了具體的解釋，所謂海洋生態(tài)環(huán)境預警機制，是指通過在海上設立固定的監(jiān)測站、監(jiān)測點，定期對海洋生態(tài)環(huán)境進行常規(guī)監(jiān)測，同時對突發(fā)性海洋污染事故、海洋赤潮、海洋災害等進行應急檢測；然后由專家依據監(jiān)測數據，綜合分析生態(tài)環(huán)境變化趨勢以及可能對海洋生產帶來的影響；最后把專家意見和建議及時向社會發(fā)布，為預防和處置突發(fā)性、災害性事故的發(fā)生，提供及時、有效的信息和技術服務，為各級政府提供決策依據。

5 大鵬半島海域海洋生態(tài)環(huán)境預警評價

將一般性的區(qū)域生態(tài)環(huán)境預警基本程序（明確警義—分析警兆—預報警度—排除警情）應用到深圳市大鵬半島海域海洋生態(tài)環(huán)境預警評價中，其實施過程如圖2所示。

5.1 明確警義

明確警義是預警的起點，它包括警素和警度2個方面。警素即指構成警情的指標，也就是出現了什么樣的警情。警度是指警情處于什么狀態(tài)，也就是它的嚴重程度。根據多年來對深圳市大鵬半島海域生態(tài)環(huán)境連續(xù)監(jiān)測及有關文獻［11－15］，經分析，大鵬半島海域生態(tài)環(huán)境安全主要存在以下3個方面的警情。

（1）海水養(yǎng)殖區(qū)經常發(fā)生“反水”死魚事件，即在養(yǎng)殖區(qū)出現海水缺氧和底泥硫化氫釋放導致海水發(fā)臭的現象，多發(fā)生在夏、秋季。

圖2 海洋生態(tài)環(huán)境預警評價流程

（2）赤潮災害頻繁爆發(fā)，多在春季、夏季和秋季發(fā)生。由于海水的富營養(yǎng)化，赤潮暴發(fā)風險增加，不僅會對海洋生物和海洋生態(tài)系統(tǒng)造成危害，還會導致養(yǎng)殖魚類、貝類和甲殼類的大量死亡，一些有毒赤潮產生毒辣素在海產品中蓄積甚至危害消費者的身體健康；此外，赤潮發(fā)生期間，海水變色影響旅游景觀，部分赤潮還能產生泡沫、異味等，影響海水浴場的休閑娛樂功能，對濱海旅游業(yè)產生較大沖擊。

（3）溢油污染事故時有發(fā)生，對海洋生態(tài)環(huán)境和海洋生物資源造成不同程度的危害。

從海洋生態(tài)環(huán)境質量狀況角度，可分為良好、中等和較差3個層次，對應于安全、輕警和重警三級警度。

5.2 分析警兆

警兆指標即預警的指標體系。海洋生態(tài)系統(tǒng)是一種類型和結構多樣化很高、地域性特別強的復雜系統(tǒng)，其影響變化包括內在本質（生態(tài)結構功能）和外在表征（環(huán)境）的變化。根據大鵬半島海域生態(tài)環(huán)境安全的主要警情，結合多年來對該海域生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測結果分析，提出了8項海洋水環(huán)境、沉積環(huán)境和生態(tài)功能因子相結合的海洋生態(tài)環(huán)境質量評價指標因子。其中海水溶解氧（DO）和沉積物硫化物作為海水養(yǎng)殖的主要警情因子，海水無機氮（DIN）、活性磷酸鹽（PO4－P）、海水透明度和葉綠素a作為海水富營養(yǎng)化和赤潮暴發(fā)的主要警情因子，海水石油類則作為船舶石油類排放或溢油風險的警情因子。進而依據多年積累的調查監(jiān)測數據，將各指標因子的最大值和最小值作為確定相對標準的主要依據，采用累積頻率法，并參照相關標準和研究資料確定各指標因子的警戒線（表1）。

表1 海洋生態(tài)環(huán)境質量評價指標

5.3 評價方法

海洋生態(tài)環(huán)境質量綜合評價和等級劃分方法有2個步驟（表2）：①根據單個站位各項指標的狀況確定單個站位的生態(tài)環(huán)境質量等級。②根據區(qū)域內各站位的生態(tài)環(huán)境質量等級來確定區(qū)域生態(tài)環(huán)境質量等級。

表2 海洋生態(tài)環(huán)境質量綜合等級劃分

5.4 評價結果

采用海洋生態(tài)環(huán)境質量綜合評價和等級劃分方法對大鵬半島海域各調查站位和全海域進行生態(tài)環(huán)境質量狀態(tài)預警評價。

2010年7月的評價結果顯示（表3），大鵬灣西北部大梅沙海域的S1號站生態(tài)環(huán)境質量等級較差，對應出現了重警，這主要是因為該海域當時正暴發(fā)赤潮，浮游植物豐度為1.69×107cells／L，其中主要赤潮生物是錐狀斯氏藻（Scrippsiella trochoidea），其豐度達1.64×107cells／L，占總生物量的97.2%，海水水溫為30.17℃，溶解氧高達14.14 mg／L，透明度為0.6m。此外，大亞灣海域的楊梅坑（S11）、東山灣（S13～S15）和啞鈴灣海域（S17～S20）各站的生態(tài)環(huán)境質量等級為中等，對應出現輕警，主要表現在沉積環(huán)境中有機碳以及海水中無機氮、活性磷酸鹽和石油類含量濃度較高。

表3 2010年7月海洋生態(tài)環(huán)境質量綜合等級評價（各站位）

續(xù)表

從全海域生態(tài)環(huán)境質量綜合評價結果來看（表4），大鵬半島海域總體生態(tài)環(huán)境綜合質量等級為良好，說明夏季該海域生態(tài)環(huán)境處于較安全狀態(tài)。

表4 2010年7月海洋生態(tài)環(huán)境質量綜合等級評價（全海域）

2010年11月的評價結果顯示（表5），生態(tài)環(huán)境質量等級為中等的站位主要出現在大鵬灣北部溪涌海域（S3），以及大亞灣海域的東山灣（S15）和啞鈴灣海域（S18～S20），對應出現了輕警，主要表現在沉積環(huán)境中有機碳以及海水中活性磷酸鹽含量濃度較高。

從全海域生態(tài)環(huán)境質量綜合評價結果來看（表6），大鵬半島海域總體生態(tài)環(huán)境綜合質量等級為良好，說明秋季該海域生態(tài)環(huán)境仍處于較安全狀態(tài)。

表5 2010年11月海洋生態(tài)環(huán)境質量綜合等級評價（各站位）

續(xù)表

表6 2010年11月海洋生態(tài)環(huán)境質量綜合等級評價（全海域）

6 結論與討論

（1）兩個季節(jié)的評價結果均表明，大鵬半島海域總體生態(tài)環(huán)境綜合質量良好，該海域生態(tài)環(huán)境處于較安全狀態(tài)。但是，大亞灣海域的東山灣和啞鈴灣海域兩次生態(tài)環(huán)境監(jiān)測評價等級均為中等，這主要與該兩處海域為海水綜合養(yǎng)殖區(qū)有關，海水養(yǎng)殖自身污染和養(yǎng)殖生產作業(yè)船舶石油類污染物的排放等已對大鵬半島海域生態(tài)環(huán)境造成了不利影響，需要引起注意。

（2）合理開發(fā)利用海洋資源，維護海洋生態(tài)的健康發(fā)展，已成為我國社會和經濟可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分。只有充分了解海洋環(huán)境狀況，才能更好地保護海洋環(huán)境。因此，加大近岸海域海洋生態(tài)環(huán)境監(jiān)測力度，建立健全海洋生態(tài)環(huán)境預警機制，不僅是為主管部門制定有針對性的管理措施提供科學依據，而且是保護海洋生態(tài)環(huán)境健康安全、海洋經濟可持續(xù)發(fā)展的迫切需要。

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2009年深圳市海域使用金專項——大鵬半島海域生態(tài)環(huán)境預警機制研究.