福建海壇海峽赤潮災(zāi)害潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

王會(huì)芳, 黃秀清, 劉建華, 徐美娜, 蔣蕓蕓, 邱桔斐

1. 上海海洋大學(xué)海洋生態(tài)與環(huán)境學(xué)院, 上海 201306;

2. 國(guó)家海洋局東海海洋環(huán)境調(diào)查勘察中心, 上海 200137

赤潮災(zāi)害是一種近海常見(jiàn)的生態(tài)災(zāi)害, 對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖、漁業(yè)資源、沿海生態(tài)系統(tǒng)和人類健康造成重大影響(Fleming et al, 2006)。對(duì)赤潮災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估已成為學(xué)者們研究的主題, 如文世勇(2010)基于氮、磷、硅等營(yíng)養(yǎng)鹽建立了赤潮災(zāi)害生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型, 并進(jìn)行了模型驗(yàn)證。Lin等(2020)利用復(fù)合富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)(CEI,Compound Eutrophication Index)在文世勇(2007)的研究基礎(chǔ)之上對(duì)膠州灣的赤潮進(jìn)行了災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。Brown等(2020)研究了赤潮災(zāi)害對(duì)海水養(yǎng)殖業(yè)的影響和養(yǎng)殖環(huán)境對(duì)赤潮風(fēng)險(xiǎn)的貢獻(xiàn), 并提出了降低赤潮發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的措施。Ekstrom等(2020)闡述了應(yīng)對(duì)赤潮災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的管理步驟。Anderson等(2016)構(gòu)建了加州赤潮風(fēng)險(xiǎn)可視系統(tǒng)模型, 進(jìn)一步表明對(duì)赤潮災(zāi)害的預(yù)測(cè)有助于維持生態(tài)健康。赤潮災(zāi)害生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的研究因起步較晚, 研究資料較少, 尚屬于新興領(lǐng)域, 目前赤潮災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估正逐步標(biāo)準(zhǔn)化、模型化和可視化。

由于赤潮發(fā)生的機(jī)理尚不十分清楚, 赤潮災(zāi)害評(píng)估指標(biāo)的確定與權(quán)重量化仍然較為困難。盡管文世勇(2007)和柴勛等(2011)對(duì)赤潮災(zāi)害評(píng)估體系的指標(biāo)進(jìn)行了相對(duì)較完整的研究與設(shè)計(jì), 但該指標(biāo)體系受海域差異和各指標(biāo)獲取的難易程度制約。不同研究者建立的指標(biāo)體系有所不同, 但其準(zhǔn)則層基本一致, 一般分為致災(zāi)因子、孕災(zāi)因子和承災(zāi)體。指標(biāo)體系的建立多采用層次分析法, 如劉聚濤等(2010)利用層次分析法與模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)太湖的藍(lán)藻水華進(jìn)行了災(zāi)害程度評(píng)價(jià)。而權(quán)重量化方法則較多,其中文世勇(2007)主張德爾菲法(Delphi)即專家賦權(quán)法賦權(quán), 該方法受主觀性影響較大。張曉霞等(2015)、謝宏英等(2018)和薛祥生等(2019)運(yùn)用熵權(quán)法分別對(duì)遼寧、寧德和秦皇島近岸海域進(jìn)行了赤潮生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。熵權(quán)法是客觀權(quán)重法, 對(duì)指標(biāo)差異敏感性強(qiáng), 但缺乏各指標(biāo)間的橫向比較(張曉霞 等,2015; 謝宏英 等, 2018)。變異系數(shù)法能夠分析單因子內(nèi)部、橫向結(jié)構(gòu)規(guī)律, 能有效削弱層次分析法的內(nèi)在主觀性, 但對(duì)指標(biāo)差異敏感性弱(嚴(yán)軍 等,2020)。熵權(quán)法與變異系數(shù)法相組合的權(quán)重法在生態(tài)文明評(píng)價(jià)體系中已有應(yīng)用實(shí)例(王立盟 等, 2018),但在赤潮災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面還未見(jiàn)報(bào)道。基于此,本文根據(jù)指標(biāo)的重要性、可量化性和易獲取性, 采用層次分析法構(gòu)建海壇海峽赤潮災(zāi)害的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系, 并利用熵權(quán)法和變異系數(shù)法的互補(bǔ)組合進(jìn)行指標(biāo)賦權(quán)。

海壇海峽位于臺(tái)灣海峽的西岸中部、閩江口以南, 為平潭島與福清市高山半島之間的狹長(zhǎng)海區(qū),兩側(cè)岸線曲折, 港灣多, 島嶼、淺灘星羅棋布, 暗礁眾多。海壇海峽寬約5km, 南北長(zhǎng)約30km, 南、北口寬12～18km, 水深在0～30m之間, 周邊漁業(yè)發(fā)達(dá),是南下北上的黃金水道(呂小梅 等, 2008; 陳峰 等,2013)。根據(jù)2012—2017年福建省海洋與漁業(yè)廳發(fā)布的《福建省海洋環(huán)境狀況公報(bào)》統(tǒng)計(jì), 海壇海峽赤潮頻發(fā), 2011—2016年共發(fā)生11次赤潮, 其中僅2012年就發(fā)生了6次赤潮。本文以海壇海峽為研究區(qū)域, 為了解該海峽赤潮災(zāi)害的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn), 基于赤潮災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估理論, 利用層次分析法建立評(píng)估體系, 并探索性地構(gòu)建相應(yīng)的評(píng)估模型, 對(duì)該海域進(jìn)行赤潮災(zāi)害潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃, 為海壇海峽的赤潮災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和應(yīng)急響應(yīng)提供基礎(chǔ)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

國(guó)家海洋局寧德海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站使用“閩鼎漁02726號(hào)”調(diào)查船分別于2015年8月(夏)、2016年2月(冬)、2016年5月(春)、2016年11月(秋)對(duì)海壇海峽27個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行了浮游植物、漁業(yè)資源與水文狀況的調(diào)查, 站位布設(shè)如圖1所示。本文利用的生態(tài)調(diào)查數(shù)據(jù)指標(biāo)包括浮游植物、葉綠素a、溫度、鹽度、pH、溶解氧、化學(xué)需氧量、無(wú)機(jī)氮(包括銨鹽、硝酸鹽和亞硝酸鹽)、活性磷酸鹽和總漁業(yè)資源密度, 這些數(shù)據(jù)均是按照《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范》(GB 17378－2007)與《海洋調(diào)查規(guī)范》(GB/T 12763－2007)進(jìn)行采樣和分析, 具體的生態(tài)指標(biāo)分析方法見(jiàn)表1。漁業(yè)資源采用拖網(wǎng)調(diào)查, 拖曳時(shí)間為0.5～1h,拖速為2～3kn, 起網(wǎng)后把漁獲物倒在甲板上, 挑出雜物。當(dāng)漁獲物總質(zhì)量在40kg以下時(shí), 全部取樣分析; 當(dāng)漁獲物總質(zhì)量大于40kg時(shí), 從中挑出大型的和稀有的標(biāo)本后隨機(jī)采集樣品20kg左右, 并記錄該站次準(zhǔn)確的漁獲總質(zhì)量, 所得漁獲物樣品帶回實(shí)驗(yàn)室冷凍保存。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)將樣品解凍, 分站位進(jìn)行種類鑒定、計(jì)數(shù)、稱重和統(tǒng)計(jì)分析。漁業(yè)資源密度采用掃海面積法(黃良敏 等, 2010)進(jìn)行估算, 拖網(wǎng)網(wǎng)具魚類和其他類尾數(shù)的逃逸率均設(shè)定為0.5, 以計(jì)算各站拖網(wǎng)的漁獲量(尾數(shù))密度。

表1 生態(tài)指標(biāo)樣品的分析方法Tab. 1 Methods of sample analysis for ecological indicators

圖1 2015—2016年海壇海峽生態(tài)環(huán)境調(diào)查站位的布設(shè)該圖基于國(guó)家地理信息公共服務(wù)平臺(tái)天地圖審圖號(hào)為GS(2018)1432號(hào)的專題圖制作Fig.1 Spatial distribution of ecological environment survey sites of Haitan Strait in 2015-2016

1.2 指標(biāo)體系的建立

赤潮災(zāi)害指標(biāo)體系中的致災(zāi)因子是引發(fā)赤潮災(zāi)害并造成迫害性的因素, 一般指赤潮生物。赤潮生物物種的分類鑒定主要依據(jù)《中國(guó)近海赤潮生物圖譜》(郭皓, 2004), 優(yōu)勢(shì)度的計(jì)算公式(葉又茵 等,2017)為Y=(ni /N)×fi, 式中N為總個(gè)體數(shù),ni為第i個(gè)物種的個(gè)體數(shù),fi為第i個(gè)物種在27個(gè)站位中出現(xiàn)的頻率。選取各季節(jié)浮游植物優(yōu)勢(shì)度不小于0.02的赤潮生物(見(jiàn)表2)進(jìn)行權(quán)重計(jì)算, 取各季節(jié)赤潮生物權(quán)重之和的平均值作為總權(quán)重, 然后根據(jù)各季節(jié)赤潮生物的優(yōu)勢(shì)度分別對(duì)各赤潮生物進(jìn)行分季權(quán)重賦值。葉綠素一般也被認(rèn)為是間接表征赤潮發(fā)生的指標(biāo), 因此本文選取的致災(zāi)因子指標(biāo)包括赤潮生物和葉綠素a。孕災(zāi)因子是災(zāi)害發(fā)生的背景環(huán)境, 可以孕育赤潮災(zāi)害的發(fā)生, 反映了區(qū)域環(huán)境對(duì)災(zāi)害的敏感性和穩(wěn)定性, 孕災(zāi)能力越強(qiáng)對(duì)災(zāi)害的放大效應(yīng)就越明顯(黎鑫 等, 2012)。根據(jù)赤潮生物與環(huán)境因子的關(guān)系, 本文選取的孕災(zāi)因子有溫度、鹽度、pH、溶解氧、化學(xué)需氧量、無(wú)機(jī)氮與活性磷酸鹽。承災(zāi)體指承受災(zāi)害的主體, 一般指漁業(yè)資源等具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的水產(chǎn)品, 易損度是承災(zāi)體的脆弱性指標(biāo)。海壇海峽的漁獲物主要分為魚類、蝦類、蟹類和其他類等類群, 因物種較多, 難以選定單一物種, 因此用總漁業(yè)資源密度來(lái)代表。

為了減少指標(biāo)信息的冗余性, 本文利用富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)(E)替代化學(xué)需氧量、銨鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽與活性磷酸鹽5個(gè)指標(biāo)。其公式(薛祥生 等,2019)為:

式中:E為海水富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù), COD為海水中化學(xué)需氧量(單位: mg·L-1), DIN為海水中無(wú)機(jī)氮(為銨態(tài)氮、亞硝酸態(tài)氮和硝酸態(tài)氮之和; 單位: mg·L-1), DIP為海水中活性磷酸鹽(單位: mg·L-1)。

1.3 數(shù)據(jù)處理方法與風(fēng)險(xiǎn)模型的選取

首先對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象、評(píng)價(jià)指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)建立矩陣X=[Xij]m×n, 式中Xij為第j個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象在第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)上的數(shù)值(0≤i≤m; 0≤j≤n)。其次對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行消除量綱的標(biāo)準(zhǔn)化處理, 建立標(biāo)準(zhǔn)化矩陣R=[rij]m×n,rij為第j個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象在第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)上的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值(0≤i≤m; 0≤j≤n)。致災(zāi)因子數(shù)值越大, 發(fā)生赤潮的可能性越大, 權(quán)重也較大; 孕災(zāi)因子數(shù)值越高, 危險(xiǎn)性越大, 權(quán)重也越大; 承災(zāi)體數(shù)量越多, 發(fā)生災(zāi)害時(shí)損失越大, 權(quán)重也越大。本研究使用極差法將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行0到1的標(biāo)準(zhǔn)化, 公式如下(程立海 等, 2011):

式中: max(Xij)為同一評(píng)價(jià)指標(biāo)在j個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象中的最大值, min(Xij)為同一評(píng)價(jià)指標(biāo)在j個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象中的最小值。然后使用如下熵值法與變異系數(shù)法組合賦予權(quán)重公式(王立盟 等, 2018; 丁贊 等, 2019)進(jìn)行權(quán)重賦值:

2 結(jié)果與分析

2.1 海壇海峽赤潮生物的分布特征

通過(guò)對(duì)海壇海峽浮游植物優(yōu)勢(shì)度的計(jì)算與分類鑒定, 得到優(yōu)勢(shì)度不小于0.02的赤潮生物(表2)。在4次調(diào)查中, 中肋骨條藻(Skeletonema costatum)的優(yōu)勢(shì)度較高, 而夜光藻(Noctiluca scintillans)在春季的優(yōu)勢(shì)度較突出, 這與2016年5月發(fā)生的夜光藻赤潮在時(shí)間上相吻合。此外, 東海原甲藻(Prorocentrumdonghaiense)在春秋季節(jié)均被檢測(cè)到, 但因優(yōu)勢(shì)度較低而未形成優(yōu)勢(shì)種。盡管米氏凱倫藻(Karenia mikimotoi)在2012—2013年引發(fā)過(guò)赤潮, 但此次調(diào)查未檢測(cè)到該藻類。

表2 海壇海峽優(yōu)勢(shì)種赤潮生物Tab. 2 Dominant species of red tides in Haitan Strait

2.2 指標(biāo)體系的權(quán)重確定和赤潮災(zāi)害生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的劃分

根據(jù)前述建立的赤潮災(zāi)害生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系, 利用熵權(quán)法、變異系數(shù)法分別計(jì)算每個(gè)季節(jié)各指標(biāo)的權(quán)重, 而后取兩種方法所得權(quán)重的平均值,最后取4個(gè)季節(jié)的平均值作為每個(gè)指標(biāo)的權(quán)重, 從而確定三級(jí)指標(biāo)的權(quán)重。同理, 對(duì)于二級(jí)指標(biāo)而言,以三級(jí)指標(biāo)中各要素的定義熵和變異系數(shù)為基準(zhǔn),進(jìn)行熵權(quán)法與變異系數(shù)法組合賦權(quán), 然后取各季節(jié)對(duì)應(yīng)類別權(quán)重的算術(shù)平均值作為二級(jí)指標(biāo)的權(quán)重。海壇海峽赤潮災(zāi)害潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的指標(biāo)體系與權(quán)重結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 海壇海峽赤潮災(zāi)害潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的指標(biāo)體系與權(quán)重Tab. 3 Index system and weight coefficient of potential ecological risk assessment of red tide disaster in Haitan Strait

通過(guò)對(duì)海壇海峽赤潮災(zāi)害潛在生態(tài)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的計(jì)算, 4個(gè)季節(jié)的致災(zāi)因子危險(xiǎn)度區(qū)間為0～0.96, 孕災(zāi)因子危險(xiǎn)度范圍為0.15～0.79, 承災(zāi)體易損度取值范圍是0～1, 而赤潮災(zāi)害潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值區(qū)間為0～0.78。由于0.39～0.78之間出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)斷層, 因此去掉最大風(fēng)險(xiǎn)值0.78, 以0～0.39為主要取值范圍, 并將其劃分為4級(jí), 分別為低級(jí)、中級(jí)、較高級(jí)和高級(jí)(表4)。

表4 海壇海峽赤潮災(zāi)害潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分Tab. 4 Classification of potential ecological risk of red tide disaster in Haitan Strait

2.3 海壇海峽致災(zāi)因子危險(xiǎn)度等級(jí)的空間分布特征

將致災(zāi)因子的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值與權(quán)重代入公式(4),利用surfer 14進(jìn)行克里金插值, 得到海壇海峽致災(zāi)因子危險(xiǎn)度等級(jí)的空間分布如圖2所示。

圖2 海壇海峽致災(zāi)因子危險(xiǎn)度等級(jí)的空間分布該圖基于國(guó)家地理信息公共服務(wù)平臺(tái)天地圖審圖號(hào)為GS(2018)1432號(hào)的專題圖制作Fig.2 Spatial distribution characteristics of disaster- causing factor degree in Haitan Strait

春季, 致災(zāi)因子危險(xiǎn)度范圍為0.02～0.61, 均值為0.28。較高級(jí)致災(zāi)危險(xiǎn)度的分布比較零散, 總體分布位置離岸較近, 主要分布地點(diǎn)有: 娘宮至芬尾海域(面積最大)、蘇澳海域和東瀚海域(具體位置見(jiàn)圖1)。中級(jí)致災(zāi)因子集中在海峽中部, 低級(jí)危險(xiǎn)度主要分布在海峽北部, 南部也有小面積的低級(jí)危險(xiǎn)度海區(qū)。夏季, 致災(zāi)因子危險(xiǎn)度范圍為0.02～0.84, 均值為0.28。較高級(jí)致災(zāi)危險(xiǎn)度主要集中在海峽南部, 其中局部小面積海區(qū)達(dá)到高級(jí)危險(xiǎn)度; 中級(jí)致災(zāi)危險(xiǎn)度分布在海峽北出口與南出口海區(qū); 低級(jí)致災(zāi)危險(xiǎn)度主要分布在海峽北部與中部。秋季, 致災(zāi)因子危險(xiǎn)度范圍為0.03～0.75, 均值為0.20; 較高級(jí)致災(zāi)危險(xiǎn)度海域分布在海峽東北部即蘇澳海域附近; 中級(jí)致災(zāi)危險(xiǎn)度主要分布在蘇澳海域與東瀚海域; 其余大部分海域處于低級(jí)致災(zāi)危險(xiǎn)度。冬季, 致災(zāi)因子危險(xiǎn)度范圍為0～0.96, 均值為0.21, 其中海峽西北部的致災(zāi)因子危險(xiǎn)度最高, 整體由西北向東南遞減。

2.4 海壇海峽孕災(zāi)因子危險(xiǎn)度等級(jí)的空間分布特征

將孕災(zāi)因子的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值與權(quán)重代入公式(4),利用surfer 14進(jìn)行克里金插值, 得到海壇海峽孕災(zāi)因子危險(xiǎn)度等級(jí)的空間分布如圖3所示。

春季, 孕災(zāi)因子危險(xiǎn)度范圍為0.15～0.48, 均值為0.27。其中, 中級(jí)孕災(zāi)危險(xiǎn)度主要集中在海峽西面,小部分分布在東北部與蘇澳海域; 其余大部分海區(qū)為低級(jí)孕災(zāi)危險(xiǎn)度。夏季, 孕災(zāi)因子危險(xiǎn)度范圍為0.27～0.53, 均值為0.38。其中, 中級(jí)孕災(zāi)危險(xiǎn)度占據(jù)海峽的大部分海區(qū), 較高級(jí)孕災(zāi)危險(xiǎn)度主要分布在西面, 低級(jí)孕災(zāi)危險(xiǎn)度所占面積較小。秋季, 孕災(zāi)因子危險(xiǎn)度范圍為0.24～0.79, 均值為0.47。其中, 高級(jí)孕災(zāi)危險(xiǎn)度集中在蘇澳北部海區(qū); 較高級(jí)孕災(zāi)危險(xiǎn)度主要分布在海峽的北出口、娘宮和東瀚的部分海域,所占據(jù)面積較大; 中級(jí)孕災(zāi)危險(xiǎn)度主要分布在海峽中部與北部, 南部占比很小; 低級(jí)孕災(zāi)危險(xiǎn)度主要集中在北部。冬季, 孕災(zāi)因子危險(xiǎn)度范圍為0.23～0.73,均值為0.45。其中, 高級(jí)孕災(zāi)危險(xiǎn)度分布在海峽西北口與西南出口; 較高級(jí)孕災(zāi)危險(xiǎn)度分布在海峽北部出口與南部, 所占面積較大; 中級(jí)孕災(zāi)危險(xiǎn)度分布廣,從海峽北出口到南出口均有分布; 低級(jí)孕災(zāi)危險(xiǎn)度所占面積較小。

2.5 海壇海峽承災(zāi)體易損度等級(jí)的空間分布特征

將承災(zāi)體的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值與權(quán)重代入公式(4), 利用surfer 14進(jìn)行克里金插值, 得到海壇海峽承載體易損度等級(jí)的空間分布如圖4所示。

圖4 海壇海峽承災(zāi)體易損度等級(jí)的空間分布該圖基于國(guó)家地理信息公共服務(wù)平臺(tái)天地圖審圖號(hào)為GS(2018)1432號(hào)的專題圖制作Fig.4 Spatial distribution characteristics of vulnerability of disaster-bearing factors in Haitan Strait

春季, 承載體的易損度均值為0.37。其中, 長(zhǎng)樂(lè)松下海域易損度等級(jí)為高級(jí); 較高-高級(jí)易損度分布在海峽北部; 中級(jí)易損度分布在中部偏北海域, 東北部也有小面積的中級(jí)易損度海域; 低級(jí)易損度主要集中分布在海峽的中部與南部。夏季, 承載體的易損度均值為0.22, 其中較高-高級(jí)易損度分布在娘宮海域附近, 中級(jí)易損度主要集中在海峽中部, 低級(jí)易損度主要分布在海峽的南北兩端,所占面積較大。秋季, 承載體的易損度均值為0.42,其中較高-高級(jí)易損度主要分布在海峽的西北部與南部, 中級(jí)易損度分布在海峽北部與中部, 低級(jí)易損度主要分布在海峽的北部及中部。冬季, 承載體的易損度均值為0.41, 其中較高級(jí)-高級(jí)易損度主要分布在海峽的西北部、東北部和南部, 中級(jí)易損度主要分布在西北部與南部局部海域, 低級(jí)易損度主要分布在海峽中部。

2.6 海壇海峽赤潮災(zāi)害潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的空間分布特征

將致災(zāi)因子危險(xiǎn)度、孕災(zāi)因子危險(xiǎn)度、承載體易損度與權(quán)重代入公式(4), 利用surfer 14進(jìn)行克里金插值, 得到海壇海峽赤潮災(zāi)害潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的空間分布如圖5所示。

春季, 赤潮災(zāi)害潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值范圍為0～0.24,均值為0.09。其中, 較高級(jí)風(fēng)險(xiǎn)僅出現(xiàn)于海峽最北部;中級(jí)風(fēng)險(xiǎn)主要分布在海峽北部, 松下海域?yàn)橹屑?jí)風(fēng)險(xiǎn)海域; 低級(jí)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要集中分布在海峽中部和南部,所占面積較大, 東瀚海域、娘宮海域均為低風(fēng)險(xiǎn)海域,而蘇澳海域?yàn)榈?中級(jí)風(fēng)險(xiǎn)海區(qū)。夏季, 赤潮災(zāi)害潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值范圍為0～0.22, 均值為0.06。其中, 較高級(jí)風(fēng)險(xiǎn)存在于海峽南部的局部海域, 所占面積極小;中級(jí)風(fēng)險(xiǎn)海域所占面積也較小, 從海峽的南部到北部?jī)H有零星分布; 海峽中絕大多數(shù)海區(qū)屬低級(jí)風(fēng)險(xiǎn)海域,如松下海域與蘇澳海域。秋季, 赤潮災(zāi)害潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值范圍為0～0.28, 均值為0.10, 其中較高級(jí)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)位于海峽東南出口處, 中級(jí)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在海峽西南部, 低級(jí)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在海峽東北部。冬季, 赤潮災(zāi)害潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值范圍為0～0.78, 均值為0.12, 其中較高級(jí)與高級(jí)風(fēng)險(xiǎn)海域集中分布在海峽西北部和東北部, 中級(jí)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在海峽的北部與南部, 低級(jí)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在海峽的中部和南部。

3 討論

3.1 對(duì)赤潮災(zāi)害潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分區(qū)結(jié)果的驗(yàn)證

對(duì)海壇海峽發(fā)生赤潮災(zāi)害的歷史狀況進(jìn)行了數(shù)據(jù)搜集, 結(jié)果顯示2011—2014年每年都有赤潮發(fā)生。其中, 2012年赤潮發(fā)生次數(shù)最多, 損失最大; 2015年未查閱到赤潮發(fā)生的記錄; 2016年有1次赤潮事件記載。以2012—2017年福建省海洋與漁業(yè)廳發(fā)布的《福建省海洋環(huán)境狀況公報(bào)》為依據(jù), 對(duì)海壇海峽近年來(lái)赤潮發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)、影響面積、赤潮藻種和經(jīng)濟(jì)損失等數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì), 統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 2011—2016年海壇海峽發(fā)生的赤潮狀況Tab. 5 Red tides events in Haitan Strait during 2011-2016

從表中數(shù)據(jù)可看出, 6年間海壇海峽共發(fā)生赤潮11次, 發(fā)生次數(shù)最多的海域是蘇澳海域(4次), 占總爆發(fā)赤潮次數(shù)的37%, 其中一次造成了重大的直接經(jīng)濟(jì)損失。其次為長(zhǎng)樂(lè)松下海域, 發(fā)生赤潮的次數(shù)為3次, 占總爆發(fā)赤潮次數(shù)的27%。東瀚海域爆發(fā)了2次赤潮, 占總爆發(fā)赤潮次數(shù)的18%, 其中一次也造成了重大的直接經(jīng)濟(jì)損失。娘宮、芬尾附近海域各發(fā)生1次赤潮, 各占赤潮總爆發(fā)次數(shù)的9%(圖6)。

2016年5月蘇澳海域發(fā)生了赤潮事件, 但未造成直接經(jīng)濟(jì)損失。圖5顯示春季該海域赤潮災(zāi)害潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)處于中-低級(jí)風(fēng)險(xiǎn), 但其致災(zāi)危險(xiǎn)度處于中-較高級(jí)水平(圖2), 致災(zāi)因子危險(xiǎn)度的等級(jí)與赤潮事件基本對(duì)應(yīng)。此外, 研究中發(fā)現(xiàn)站位18的夜光藻細(xì)胞濃度異常, 接近赤潮發(fā)生標(biāo)準(zhǔn), 該站位對(duì)應(yīng)海區(qū)為東瀚海域, 這與圖2中該處有較高級(jí)致災(zāi)危險(xiǎn)度的情況相吻合。根據(jù)記載, 赤潮多發(fā)生于5—6月份, 即春夏季, 本文研究結(jié)果也顯示海壇海峽春夏季的致災(zāi)危險(xiǎn)度大于秋冬季, 因而在季節(jié)上相對(duì)應(yīng)。在赤潮發(fā)生的海區(qū)上, 2012年蘇澳海域、東瀚海域發(fā)生了赤潮并造成經(jīng)濟(jì)損失, 這些海域?yàn)槌喑睘?zāi)害敏感海域, 因此致災(zāi)危險(xiǎn)度級(jí)別較高, 與圖2顯示的致災(zāi)危險(xiǎn)度等級(jí)分布一致。娘宮-芬尾海域的赤潮面積比松下長(zhǎng)樂(lè)海區(qū)的赤潮面積大, 娘宮芬尾海域的致災(zāi)危險(xiǎn)度比松下海域高, 與圖2的致災(zāi)危險(xiǎn)度等級(jí)分布也一致。以上分析表明, 本文的赤潮災(zāi)害潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型具有一定的可信度和適用性。

圖5 海壇海峽赤潮災(zāi)害潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的空間分布該圖基于國(guó)家地理信息公共服務(wù)平臺(tái)天地圖審圖號(hào)為GS(2018)1432號(hào)的專題圖制作Fig.5 Spatial distribution of potential ecological risks of red tide disasters in Haitan Strait

3.2 海壇海峽赤潮災(zāi)害潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的驅(qū)動(dòng)因素分析

災(zāi)害是相對(duì)于行為主體即人類及其社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)而言的, 災(zāi)害的形成需要有承災(zāi)體承擔(dān)其迫害(黎鑫 等, 2012)。赤潮通過(guò)破壞海洋餌料基礎(chǔ)、導(dǎo)致海水缺氧、堵塞魚類呼吸器官、釋放毒素等途徑使生態(tài)環(huán)境惡化, 造成海洋生物窒息或中毒死亡(李緒興,2006)。統(tǒng)計(jì)表明, 2012年造成直接經(jīng)濟(jì)損失的赤潮藻是有毒的米氏凱倫藻, 2次赤潮災(zāi)害中直接經(jīng)濟(jì)損失的承災(zāi)體是鮑魚。易受損物種對(duì)赤潮比較敏感, 其抵御災(zāi)害的能力較弱, 恢復(fù)性差(文世勇, 2007)。赤潮可致鰓呼吸的魚類窒息而死, 魚、蝦、貝類等海洋生物因吞食赤潮毒素而死亡或使毒素富集, 誤食帶有毒素的海產(chǎn)品可危及人類健康(王婷 等, 2005; 李緒興, 2006)。這表明承災(zāi)體對(duì)災(zāi)害的形成具有不可或缺性, 也說(shuō)明了有毒藻類對(duì)漁業(yè)資源及人類健康的危害性較高。對(duì)于漁業(yè)資源密度較大的海區(qū)要警惕有毒藻類的出現(xiàn), 更要密切監(jiān)測(cè)有毒藻類的增殖, 做好應(yīng)對(duì)赤潮災(zāi)害的各項(xiàng)工作。

赤潮的發(fā)生是水體富營(yíng)養(yǎng)化的不良結(jié)果之一(Wang et al, 2018), 赤潮災(zāi)害的危害源是赤潮生物,漁業(yè)資源為人類社會(huì)所需, 赤潮生物的增殖暴發(fā)依賴于環(huán)境因子, 而漁業(yè)資源的增殖依賴于浮游植物,因此控制赤潮生物的增長(zhǎng)才是防止赤潮災(zāi)害形成的重要手段。在2015—2016年國(guó)家海洋局寧德海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站對(duì)海壇海峽的4次調(diào)查中, 氮磷比均大于16, 這與杜凱等(2018)和王臻等(2018)研究得到的海壇海峽2016年秋季海水為四類水質(zhì)及無(wú)機(jī)氮含量較高的結(jié)果相一致。孕災(zāi)環(huán)境因子中富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)占據(jù)權(quán)重比例較大, 秋冬季孕災(zāi)因子的危險(xiǎn)度較高,部分海區(qū)的孕災(zāi)危險(xiǎn)度為高級(jí), 減少氮磷入海能夠降低孕災(zāi)環(huán)境的危險(xiǎn)性, 進(jìn)而可以降低赤潮災(zāi)害發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)論與展望

本文通過(guò)建立海壇海峽赤潮災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型,對(duì)赤潮災(zāi)害潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的區(qū)劃與評(píng)估進(jìn)行了初步探索。根據(jù)對(duì)海壇海峽歷史赤潮事件的分析與驗(yàn)證, 表明該模型具有一定的科學(xué)性和適用性。

春季, 中級(jí)-較高級(jí)致災(zāi)危險(xiǎn)度主要分布在海峽的中南部, 中級(jí)孕災(zāi)危險(xiǎn)度主要集中在海峽西面,承災(zāi)體較高-高級(jí)易損度分布在海峽北部, 中-高級(jí)赤潮災(zāi)害生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在海峽北部。夏季,較高-高級(jí)致災(zāi)危險(xiǎn)度集中在海峽南部, 中級(jí)-較高級(jí)孕災(zāi)危險(xiǎn)度占據(jù)的面積較大, 承災(zāi)體較高-高級(jí)易損度主要分布在娘宮海域, 海峽內(nèi)絕大多數(shù)海區(qū)屬低級(jí)赤潮災(zāi)害生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。秋季, 中級(jí)致災(zāi)危險(xiǎn)度主要分布在蘇澳海域與東瀚海域, 較高級(jí)致災(zāi)危險(xiǎn)度出現(xiàn)在蘇澳海域, 高級(jí)孕災(zāi)危險(xiǎn)度集中于蘇澳北部海區(qū), 較高級(jí)孕災(zāi)危險(xiǎn)度分布在海峽北出口與南出口, 承災(zāi)體較高-高級(jí)易損度分布在海峽的西北部與南部, 赤潮災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)以中級(jí)-低級(jí)為主, 其中中級(jí)主要分布在海峽的西北部與東南部。冬季, 海峽西北部的致災(zāi)因子危險(xiǎn)度最高, 整個(gè)海峽的致災(zāi)因子危險(xiǎn)度由西北向東南遞減, 較高-高級(jí)孕災(zāi)危險(xiǎn)度與承災(zāi)體易損度均分布在海峽的南北出口處和南部, 較高-高級(jí)赤潮災(zāi)害生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)集中分布在海峽的西北部與東北部, 娘宮海域?qū)儆谥械惋L(fēng)險(xiǎn)區(qū), 松下海域?yàn)橹懈唢L(fēng)險(xiǎn)區(qū)。漁業(yè)資源密度較大的海域應(yīng)嚴(yán)防赤潮發(fā)生, 減少氮磷入?？山档统喑睘?zāi)害發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。

雖然本文建立的模型以有代表性且足夠多的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ), 但是獲取數(shù)據(jù)的4次調(diào)查只是常規(guī)的海洋環(huán)境生態(tài)調(diào)查, 因此該模型的精度有待于更多的實(shí)例驗(yàn)證。