全 文 ：广西北部湾近岸生态系统风险评价*
陈作志**摇 蔡文贵摇 徐姗楠摇 黄梓荣摇 邱永松
(中国水产科学研究院南海水产研究所, 广州 510300)
摘摇 要摇 根据 2009 年 9 月广西北部湾近岸的海洋生态调查资料,利用地理信息系统的空间
分析功能,从海水水质、营养水平、生物量和初级生产力水平、生物多样性和生态系统缓冲容
量 5 个方面分析了秋季广西北部湾近岸海域环境现状,并进一步利用生态风险综合指数对广
西北部湾海洋生态风险进行了评价.结果表明: 2009 年秋季,广西北部湾近岸海域生态环境
质量较好,大部分生态系统风险指标等级均处于“中低冶或“较低冶水平,整体处于低风险状
态.生态风险综合指数结果显示,广西北部湾海域生态风险分布具有明显的空间异质性,离岸
水域生态系统的风险综合指数较低,越靠近港湾内,风险状态等级越高.
关键词摇 生态风险评价摇 生态风险综合指数摇 地理信息系统摇 北部湾摇 广西近岸
文章编号摇 1001-9332(2011)11-2977-10摇 中图分类号摇 P76摇 文献标识码摇 A
Risk assessment of coastal ecosystem in Beibu Gulf, Guangxi of South China. CHEN Zuo鄄zhi,
CAI Wen鄄gui, XU Shan鄄nan, HUANG Zi鄄rong, QIU Yong鄄song (South China Sea Fisheries Re鄄
search Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences, Guangzhou 510300, China) . 鄄Chin. J. Appl.
Ecol. ,2011,22(11): 2977-2986.
Abstract: Based on the marine ecological investigation in the coastal area of Beibu Gulf, Guangxi
in September 2009, a GIS鄄based evaluation was conducted on the present status of ecological envi鄄
ronment quality, including seawater quality, nutrient level, biomass, primary productivity, biodi鄄
versity, and ecological buffer capacity, in the area in autumn, and the integrated ecological risk in鄄
dex (ERI) was adopted to assess the risk of the coastal ecosystem in the Gulf. In September 2009,
the study area had a better ecological environment quality. Most of the risk indicators were at medi鄄
um or lower level, and the total area was overall at low ecological risk level. The ERI showed that
there was an obvious spatial heterogeneity in the distribution of the ecological risk. The nearer to the
harbors, the higher the risk was.
Key words: ecological risk assessment; ecological risk comprehensive index; GIS; Beibu Gulf;
Guangxi coast.
*环境保护部北部湾经济区沿海重点产业发展战略环境影响评价项
目 ( 20090413 )、 广 东 省 自 然 科 学 基 金 博 士 科 研 启 动 项 目
(9451030002002475)和中央级公益性科研院所基本科研业务费专项
资金(2010ZD01)资助.
**通讯作者. E鄄mail: zzchen2000@ 163. com
2011鄄03鄄30 收稿,2011鄄08鄄08 接受.
摇 摇 生态风险评价研究始于 20 世纪 80 年代,是伴
随着环境管理目标和环境观念的转变而逐渐兴起并
得到发展的一个新的研究领域[1] . 20 世纪 80 年代,
各工业化国家的环境管理目标是力图完全消除所有
的环境危害,或将危害降到当时技术手段所能达到
的最低水平,这种“零风险冶的环境管理逐渐暴露出
弱点,20 世纪 90 年代后便产生了风险管理这一全
新的环境政策.生态风险评价可为风险管理提供科
学依据和技术支持,其随着风险管理的发展而得到
了迅速发展,风险因子从单一的化学因子扩展到多
种因子以及可能造成生态灾害的事件,风险受体也
从个体转向种群、群落、生态系统、流域和景观水
平[2] . Battell等[3]最早提出了生态风险评价指南,为
生态风险评价的应用提供了全面的理论基础和技术
框架.随后,Broderiu 等[4]、Cowan 等[5]、Hass 等[6]分
别在生态风险评价的物理、化学、生物学领域的方法
学方面进行了研究. Suter等[7]开展了景观尺度的生
态风险评价,并强调对人类健康的风险评价研究.我
国对生态风险评价的研究相对较晚,有关生态风险
评价研究案例主要集中在流域、三角洲湿地、湖泊和
石油污染点等[8-11],有关海湾生态系统风险的研究
应 用 生 态 学 报摇 2011 年 11 月摇 第 22 卷摇 第 11 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Nov. 2011,22(11): 2977-2986
主要采用单因子的风险评价方法[12-13],而有关区域
海洋生态系统的风险评价尚鲜见报道.
广西海域位于北部湾北部,西起中越边界的北
仑河口,东至与广东省接壤的英罗港,东南与海南省
隔海相望,海岸线全长 1653 km,有大小岛屿 650 多
个,岛屿岸线长 461 km.独特的地理位置、复杂的气
候特征和多变的生态环境,孕育了广西海域丰富的
生物多样性,成为南海区重要的海洋生物多样性种
质宝库[14-15] . 随着 《广西北部湾经济区发展规
划》 [16]的实施,广西沿海地区进入了历史上最好的
发展时期,其近岸海洋生态系统也面临着开发过程
中不断增强的各种人类活动的严峻挑战[17] . 因此,
本文基于生态风险评价的基本理论,对广西北部湾
区域海洋生态风险进行评价,以期为广西海洋生态
环境保护提供理论依据.
1摇 材料与方法
1郾 1摇 调查海域概况和站位设置
北部湾位于南海西北部 (17毅00忆—21毅45忆 N,
105毅40忆—110毅10忆 E),为天然半封闭浅水海湾,西临
越南北部,北临广西省,东临海南岛. 东西宽不超过
200 海里,最大水深 106 m,平均水深 38 m,水域面
积 12郾 8伊104 km2,是我国著名的渔场之一.
2009 年 9 月 1—16 日对北部湾海域进行海上
综合调查,依据《海洋调查规范》 (GB / T鄄12763郾 6—
2007) [18]进行样方法采样.调查共设观测站点 42 个
(图 1),调查项目包括溶解氧、浮游植物、浮游动物、
底栖生物、叶绿素 a、活性磷酸盐、渔业资源等.
1郾 2摇 样品分析
海水水质样品、浮游生物、底栖生物样品的采
图 1摇 广西北部湾海域生态环境调查站位的分布
Fig. 1摇 Distribution of sampling sites for the ecological environ鄄
ment of the Beibu Gulf in Guangxi coast.
集、保存和分析均参见 《海洋调查规范》 ( GB / T鄄
12763郾 6—2007) [18] .浮游植物采用小型浮游生物网
(网口直径 37 cm,网目孔径 0郾 08 mm)由底层至表
层垂直拖网 1 次,样品用浓缩计数法取样、显微分类
计数.浮游动物采用大型浮游生物网(网口直径 80
cm,网目孔径 0郾 51 mm)由底层至表层垂直拖网 1
次,称量样品湿总生物量和饵料生物量,并分类计数
个体数量.底栖生物采用 0郾 25 m2改良式大洋“50冶
型采泥器定点采集,每站采 2 斗,泥样用双层套筛冲
筛,测定样品湿生物量,并分类计数个体数量. 水质
因子采用单因子污染指数法诊断[19],其诊断标准采
用渔业水质标准(GB 11607—89) [20]和海水水质标
准(GB 3097—1997) [21]中的二类海水水质标准.
1郾 3摇 生态风险评价方法
根据科学性、可操作性和数据可获得性的原则,
参考北部湾产业发展的特点,通过专家评估和筛选,
构建了广西北部湾生态风险评价指标体系(表 1).
通过专家打分和经验判断明确各评价指标的相对重
要性和标度,然后利用层次分析法( analytic hierar鄄
chy process,AHP)构造两两比较矩阵,计算确定各
个层次评价指标的权重值,并对指标权重进行一致
性检验.本文中各指标矩阵的一致性指标(CR)值均
小于 0郾 1,认为判断矩阵的一致性可以接受.
本文参考前人研究成果及国际上的研究进
展[22-26],提出了广西北部湾海洋生态指标的风险评
价分级标准.其中,海水水质有机污染指标采用有机
污染指数(A值)进行分级[22];营养水平采用营养水
平指数(E值)进行分级[22];海水石油烃和重金属参
考海洋渔场质量的研究结果[22]进行分级;饵料生物
和初级生产力参考文献[23]进行分级;生物多样性
采用多样性阈值(D)进行分级[22];生态缓冲容量参
数可表征生态系统结构和功能的状态,目前主要应
用在湖泊生态系统中[24-25] .
1郾 3郾 1 有机污染指数
A =
CCOD
C忆COD
+
CIN
C忆IN
+
CIP
C忆IP
-
CDO
C忆DO
式中:A为有机污染指数,反映水体受有机污染物污
染的程度[19];CCOD、CIN、CIP和 CDO分别为化学耗氧量
(mg·L-1)、溶解态无机氮(mg·L-1)、活性磷酸盐
(mg·L-1 )和溶解氧(mg·L-1 )的实测值;C忆COD、
C忆IN、C忆IP和 C忆DO分别为化学耗氧量(mg·L-1)、溶解
态无机氮(mg·L-1)、活性磷酸盐(mg·L-1)和溶解
氧(mg·L-1 )的一类海水水质标准值(GB 3097—
1997) [21] .有机污染水平的分级评价标准见表 2.
8792 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷
表 1摇 广西北部湾海洋生态系统风险评价指标体系及指标权重
Table 1摇 Index system, index weights of ecological risk assessment of the Beibu Gulf ecosystem in Guangxi coast
目标层
Target level
准则层
Criteria layer
指标层
Indicator level
指标权重
Index weight
区域生态风险综合指数
Regional ecological risk
水质指标 (B1)
Water quality indicator
有机污染指数 (C1)
Organic pollutant index
0郾 094
comprehensive index 营养水平指数 (C2)
Eutrophic level index
0郾 088
海水石油烃 (C3)
Petroleum hydrocarbons (mg·L-1)
0郾 087
海水重金属指数 (C4)
Heavy metal index
0郾 052
饵料生物和初级生产力指标 (B2)
Food organisms and primary production
浮游植物丰度 (C5)
Phytoplankton abundance (伊104 ind·m-3)
0郾 095
浮游动物生物量 (C6)
Zooplankton biomass (mg·m-3)
0郾 084
底栖生物生物量 (C7)
Benthos biomass (g·m-2)
0郾 105
初级生产力 (C8)
Primary productivity (mg C·m-2·d-1)
0郾 136
生物多样性指标 (B3)
Bio鄄diversity indicator
浮游植物多样性指数 (C9)
Phytoplankton diversity index
0郾 042
浮游动物多样性指数 (C10)
Zooplankton diversity index
0郾 053
底栖动物多样性指数 (C11)
Benthos diversity index
0郾 073
生态系统指标 (B4)
Ecosystem鄄level indicator
生态缓冲容量 (C12)
Buffer capacity (茁TP phyto)
0郾 091
表 2摇 有机污染水平分级评价标准
Table 2摇 Evaluation standard for the level of organic pollu鄄
tion
A值
A value
评价等级
Evaluation class
分级描述
Description
<0 1 优良 Excellent
0 ~ 1 2 清洁 Clean
1 ~ 2 3 较清洁 Relatively clean
2 ~ 3 4 轻度污染 Slight pollution
3 ~ 4 5 中度污染 Medium pollution
>4 6 严重污染 Serious pollution
1郾 3郾 2 营养水平指数
E =
CCOD 伊 CIN 伊 CIP
1500
式中: E 为营养水平指数,反映水体的营养水
平[26-27] .营养水平的分级评价标准见表 3.
1郾 3郾 3 石油类的等级划分 摇 我国《海水水质标准》
表 3摇 营养水平分级评价标准
Table 3摇 Evaluation standard for the level of nutrient
E值
E value
评价等级
Evaluation class
分级描述
Description
0 ~ 0郾 5 1 贫营养 Low nutrient
0郾 5 ~ 1郾 0 2 中营养 Medium nutrient
1郾 0 ~ 3郾 0 3 富营养 Eutrophic nutrient
逸3郾 0 4 高富营养 High eutrophic
(GB 3097—1997) [21] 和 《海洋沉积物质量》 ( GB
18668—2002) [28]根据石油烃含量将海水和沉积物
均划分为 3 类. 前者规定:第 1 类海水含石油类臆
0郾 05 mg · L-1, 第 2 类海水含石油类 臆 0郾 30
mg·L-1,第 3 类海水含石油类臆0郾 50 mg·L-1 . 后
者规定:第 1 类沉积物含石油类臆500伊10-6,第 2 类
沉积物含石油类臆1000伊10-6,第 3 类沉积物含石油
类臆1500伊10-6 . 有研究表明,未受污染的海水和沉
积物的石油烃含量一般分别小于 0郾 01 mg·L-1和
50伊10-6;当海水石油烃含量为 0郾 01 ~ 0郾 10 mg·L-1
时,24 h内即可使鱼、虾和贝类产生异味;当海水石
油烃含量达到 0郾 04 mg·L-1时,该浓度已达到或超
过对某些生物产生亚致死效应的阈值[28] .海水中石
油烃的评价等级见表 4.
1郾 3郾 4 重金属综合指数 摇 根据表层海水中 Cd、Cr、
Cu、Pb和 Zn这 5 种重金属含量,利用水质质量指数
法对这 5 种重金属的污染水平进行综合评价,公式
如下:
Ai =
C i
C is
P = 1n移
n
i = 1
Ai =
1
n移
n
i = 1
C i
C is
式中:Ai为第 i种重金属的相对污染指数;P 为重金
属的综合污染指数;C i为第i种重金属的实测浓度
979211 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 陈作志等: 广西北部湾近岸生态系统风险评价摇 摇 摇 摇 摇 摇
表 4摇 石油烃污染等级划分
Table 4摇 Pollution grades for petroleum hydrocarbons
污染等级
Pollution
grade
石油烃含量
Concentrations
of petroleum
hydrocarbons
(mg·L-1)
污染效应
Pollution effect
1 <0郾 01 清洁 Clean
2 0郾 01 ~ 0郾 05 较清洁 Relatively clean
3 0郾 05 ~ 0郾 30 污染 Polluted
4 0郾 30 ~ 0郾 50 中度污染 Moderately polluted
5 >0郾 50 严重污染 Seriously polluted
值;C is 为第 i 种重金属的渔业水质评价标准值[29] .
重金属的污染评价等级标准见表 5.
1郾 3郾 5 初级生产力和饵料生物
P=CaDQ / 2
式中:P为初级生产力(mg C·m-2·d-1);Ca为叶绿
表 5摇 重金属污染水平等级划分
Table 5摇 Pollution grade evaluation of heavy metal
污染等级
Pollution
grade
重金属指数
Index of
heavy metal
污染效应
Pollution effect
1 <1 没有影响 No effect
2 1 ~ 2 轻微影响 Slight effect
3 2 ~ 3 中等影响 Moderate effect
4 3 ~ 5 较强影响 Strong effect
5 >5 严重影响 Serious effect
素 a浓度(mg·m-3);D 为光照时间(h);Q 为同化
效率[mg C·(mg Chla) -1·h-1],根据以往调查结
果,春季、夏季和秋季分别取 4郾 05、4郾 05 和 3郾 42[30] .
初级生产力和饵料生物水平的分级评价标准见
表 6.
表 6摇 饵料生物水平分级评价标准
Table 6摇 Evaluation standard for the level of food organisms
评价等级
Evaluation
class
初级生产力
Primary productivity
(mg C·m-2·d-1)
浮游植物
Phytoplankton
(伊104 ind·m-3)
浮游动物
Zooplankton
(mg·m-3)
底栖生物
Benthos
(g·m-2)
分级描述
Description
1 <200 <20 <10 <5 低水平 Low level
2 200 ~ 300 20 ~ 50 10 ~ 30 5 ~ 10 中低水平 Low鄄medium level
3 300 ~ 400 50 ~ 75 30 ~ 50 10 ~ 25 中等水平 Medium level
4 400 ~ 500 75 ~ 100 50 ~ 75 25 ~ 50 中高水平 Medium鄄high level
5 500 ~ 600 100 ~ 200 75 ~ 100 50 ~ 100 高水平 High level
6 >600 >200 >100 >100 超高水平 Super鄄high level
1郾 3郾 6 生物多样性
Dv = H忆J
H忆 = - 移
S
i = 1
P i log2P i
J = H忆log2S
式中:Dv为多样性阈值;H忆为 Shannon 多样性指数;J
为均匀度指数;S为测站中出现的种数;P i为测站中
第 i种样品的个体数占全部样品的比例. 对于底栖
生物来说,由于不同种的个体相差可能很大,以个体
数来计算 H忆不大恰当,因此用质量(W)来代替个体
数,底栖生物 H忆计算公式为[31]:
H忆 = - 移
S
i = 1
(Wi / W)log2(Wi / W)
式中:Wi为第 i种的质量;W 为站点中第 i 种所有个
体的质量总和.
生物多样性阈值的分级评价标准如表 7 所示.
1郾 3郾 7 生态缓冲容量摇 生态缓冲容量( | 茁 | )指生态
系统状态变量的变化量与其所受外部胁迫的变化量
之比.外部胁迫指能影响水域生态系统状况的外部
条件变化,如污染物的排入和排出、底泥的沉积与再
悬浮、风、温度和太阳辐射等[23],计算公式如下:
摇 摇 茁 = 1啄(c) / 啄( f)
式中:c为状态变量;f为外部胁迫. | 茁 |值越大,表明
水体生态系统越稳定,自我维持和恢复的能力越
强[24] .本文用浮游植物丰度和活性磷酸盐含量的变
化来计算生态缓冲容量(茁TP phyto)的数值,并将生态
缓冲容量划分为 5 级(表 8).
表 7摇 生物多样性阈值的分级评价标准
Table 7摇 Class and evaluation standard for the threshold of
biodiversity
阈值 Dv
Threshold
Dv
评价等级
Evaluation
class
分级描述
Description
<0郾 6 1 差 Poor
0郾 6 ~ 1郾 5 2 一般 Fair
1郾 6 ~ 2郾 5 3 较好 Well
2郾 6 ~ 3郾 5 4 丰富 Abundant
>3郾 5 5 非常丰富 Very abundant
0892 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷
表 8摇 生态缓冲容量等级划分
Table 8摇 Evaluation grade for ecological buffer capacity
生态缓冲容量
Ecological buffer
capacity
(茁TP phyto)
评价等级
Evaluation class
分级描述
Description
0 ~ 0郾 2 1 差 Poor
0郾 2 ~ 0郾 4 2 一般 Average
0郾 4 ~ 0郾 6 3 较好 Better
0郾 6 ~ 0郾 8 4 好 Good
0郾 8 ~ 1 5 优 Excellent
1郾 3郾 8 生态风险综合指数摇 为了度量海域生态系统
的风险状态,本文设计了一个 0 ~ 1 连续数值的生态
风险综合指数(ERI),并定义当 ERI = 0 时,生态风
险最低;当 ERI = 1 时,生态风险最高. 为便于描述,
本文将 0 ~ 1 的连续数值从小到大分为 5 段,即:0 ~
0郾 2、0郾 2 ~ 0郾 4、0郾 4 ~ 0郾 6、0郾 6 ~ 0郾 8 和 0郾 8 ~ 1,分别
对应很低、较低、中等、较高和很高 5 种风险状态.
生态风险综合指数的计算步骤:首先建立每个
评价指标的数据库,根据各指标的权重值,在 Arc鄄
GIS 中自动计算单个评价指标的生态风险指数,然
后进行空间数据与属性数据的叠加及矢量栅格化等
一系列的数据处理,使各专题数据满足评价模型的
需要.通过对专题数据进行标准化和量化处理,采用
多级加权求和的方法来实现区域生态环境的定量化
评价,其结果就是生态风险评价综合指数.加权求和
的生态风险评价计算公式为:
ERI = 1n移
S
i = 1
1
R i
w i
式中:ERI为生态风险综合指数;R i为指标体系中各
评价指标的生态风险指数;w i为各生态风险指数的
权重;n为指标总个数.
在 ArcGIS 9郾 2 的地统计分析模块支持下,直观
地描述广西北部湾近岸海洋生态系统的生态风险空
间分布状况.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 有机污染状况
广西北部湾海域有机污染指数(A值)在 2 ~3 级
水平,近岸水域为 3级,表明局部水域开始受到污染,
离岸水域为 2级,处于“较好冶水平.整体来看,广西海
域的有机污染风险状况处于“较低冶等级(图 2a).
2郾 2摇 营养水平
广西北部湾近岸水域营养水平(E值)为 2 级的
图 2摇 北部湾近岸海域水质等级
Fig. 2摇 Grades of seawater quality of the Beibu Gulf in Guangxi coast.
玉:1 级 Grade 1; 域:2 级 Grade 2; 芋:3 级 Grade 3; 郁:4 级 Grade 4; V:5 级 Grade 5; 遇:6 级 Grade 6郾 下同 The same below郾 a)有机污染 Organ鄄
ic pollutant; b)营养水平 Eutrophic level; c)石油烃 Petroleum hydrocarbons (mg·L-1); d)重金属污染 Heavy metal pollution郾
189211 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 陈作志等: 广西北部湾近岸生态系统风险评价摇 摇 摇 摇 摇 摇
中营养水平,离岸水域处于 1 级的贫营养水平(图
2b).该区营养水平与有机污染水平基本一致,其风
险状况整体处于“较低冶等级.
2郾 3摇 海水石油烃含量
北海港、钦州湾和防城港及其附近水域的石油
烃含量在 0郾 30 ~ 0郾 50 mg·L-1,为 4 级水平,受到一
定程度的石油烃污染;其余水域的石油烃含量均低
于 0郾 30 mg·L-1,处于 2 ~ 3 级水平,特别是离岸水
域的石油烃含量更低( <0郾 05 mg·L-1) (图 2c). 说
明除北海港、钦州湾和防城港及其附近水域外,广西
北部湾海域的石油烃风险状况整体处于“较低冶等
级,北海港、钦州湾和防城港及其附近水域石油烃风
险等级较高的原因主要与其港内船舶运输繁多、城
市生活污水排放等有关.
2郾 4摇 海水中重金属含量
钦州湾、防城港、北海港和铁山港等水域中的重
金属含量指数为 3 级水平,处于“中等冶的风险等
级,其余大部分水域为 1 ~ 2 级水平,风险等级较低
(图 2d).
2郾 5摇 浮游植物丰度
研究区大部分水域浮游植物丰度较高,为 5 ~ 6
级,总体上表现为沿岸水域高、离岸水域低的分布趋
势(图 3a),这种分布趋势估计与海水营养盐的变化
有关.整个海域浮游植物分布等级差异明显,沿岸水
域超高的丰度使发生赤潮危害的生态风险增加.
2郾 6摇 浮游动物生物量
整个海域浮游动物生物量水平较低,普遍处于
1 ~ 2 级水平(图 3b).其中,西北部附近海域浮游动
物分布较均匀,表明海域健康状况较好,处于较低的
风险等级.
2郾 7摇 底栖生物生物量
底栖生物生物量水平以铁山港及其附近水域较
高,为 5 级.研究区底栖生物生物量水平呈西部水域
低、东部水域高以及北部水域低、南部水域高的分布
趋势(图 3c).与浮游植物一样,整个海域底栖生物
分布不均匀,表明其健康状态较差.
2郾 8摇 初级生产力指数
初级生产力指数以西部水域较高,为 4 ~ 5 级水
平,东部大部分水域在 1 ~ 3 级,呈西高东低的分布
格局(图 3d).这表明西部水域的健康状况好于东部
水域,但总体上整个海域处于较低的风险等级.
2郾 9摇 生物多样性阈值指数
2郾 9郾 1 浮游植物摇 浮游植物多样性阈值从北部水域
向南部水域递增,南部大部分水域处于4 ~ 5级水
图 3摇 广西北部湾近岸饵料生物和初级生产力等级
Fig. 3摇 Grades of food organisms and primary production of the Beibu Gulf in Guangxi coast.
a)浮游植物丰度 Phytoplankton richness (伊104 ind·m-3); b)浮游动物生物量 Zooplankton biomass (mg·m-3); c)底栖生物生物量 Benthos bio鄄
mass (g·m-2); d)初级生产力 Primary productivity (mg C·m-2·d-1)郾
2892 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷
平,北部水域除防城港较高外,其余基本在 1 ~ 3 级
水平,其中,钦州湾和铁山港的水平最低,为 1 级水
平.这表明广西北部湾近岸水域的健康状况不理想,
其风险等级稍高.
2郾 9郾 2 浮游动物摇 评价海域范围内浮游动物多样性
阈值的分布较均匀,为 3 ~ 4 级水平,较低值出现在
钦州湾和铁山港附近水域.
2郾 9郾 3 底栖生物 摇 与浮游植物相似,广西北部湾海
域底栖生物多样性阈值呈北部水域低、南部水域高
的分布趋势,变化幅度较大,其中,防城港和钦州湾
的等级水平最低.
2郾 10摇 生态缓冲容量
除钦州湾西部水域的生态缓冲容量为 3 级水平
外,研究区其余水域均处于 4 ~ 5 级水平(图 4),表
明整个生态系统对环境压力的耐受能力较强,风险
状态整体上处于“较低冶或“很低冶等级.
2郾 11摇 生态风险综合指数
由图5可以看出,研究区离岸水域生态系统的
图 4摇 广西北部湾近岸海域生态缓冲容量
Fig. 4摇 Ecological buffer capacity of the Beibu Gulf in Guangxi
coast.
图 5摇 北部湾近岸海域生态系统风险综合评价图
Fig. 5摇 Map of comprehensive ecological risk assessment on the
Beibu Gulf in Guangxi coast.
风险综合指数较低,为 1 ~ 2 级水平,沿岸水域为 3
级水平,防城港、钦州湾、北海港和铁山港的风险等
级最高,为 4 级水平.这表明研究区大部分水域生态
系统的风险指数等级处于“中低冶或“较低冶水平,整
体处于低风险状态,防城港、钦州湾、北海港和铁山
港等高风险水域应引起足够重视.
3摇 讨摇 摇 论
3郾 1摇 海湾生态风险评价指标的科学性
海湾生态系统包含多个子系统,并且子系统间
存在多种互动反馈作用[32] . 目前,多使用特殊物种
或生态系统中某一特定成分来衡量生态系统的风险
状况[13,33-34],这往往导致很大的局限性和片面性.
为了实现对海湾生态系统风险状况的客观评价,必
须按照一套严格的筛选原则,选用各项评价指标,并
将各单项指标构建成一个能够覆盖和衡量海湾生态
系统各个方面的指标体系.本文从生态系统压力鄄状
态鄄响应 3 个层次构建了海湾生态系统风险评价指
标体系,并在生态系统水平层面加入了反映生态系
统结构与状态的生态缓冲容量指标,建立了一个能
够覆盖和衡量海湾生态系统各个方面的指标体系.
区域生态风险评价的任务是综合单项活动的效应,
在系统或区域水平上评估生态风险,对受体单元的
选取不能局限于某一个体或物种,而应扩展到更高
层次,以便对区域研究更有现实意义和指导作用,从
而为实施减轻或规避风险的调整和补救措施提供有
价值的参考.基于目前研究中存在的问题以及随着
人类活动对海湾生态系统胁迫的进一步加剧,海湾
生态系统风险评价应综合考虑经济和社会活动等各
种生态风险因子,以期对区域生态风险做出整体的、
科学的合理评价.
3郾 2摇 总体风险状况
根据各指标的单一评价结果以及指标体系的综
合计算结果来看,研究区离岸水域生态系统的风险
综合指数水平为 1 ~ 2 级,沿岸水域为 3 级,防城港、
钦州湾、北海港和铁山港的风险等级最高,为 5 级,
表明广西北部湾海域防城港、钦州湾、北海港和铁山
港等近岸港湾处于高风险水域.总体而言,广西北部
湾大部分海域生态系统的风险指数等级均处于“中
低冶或“较低冶水平,整体处于低风险状态,但局部海
域的生态危险性应引起足够重视. 广西北部湾海域
生态风险的危险区域主要集中在沿岸的内港湾区
域,越靠近港湾内,生态风险综合指数等级越高,尤
其是钦州湾海域、防城港等内湾海域的生态风险指
389211 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 陈作志等: 广西北部湾近岸生态系统风险评价摇 摇 摇 摇 摇 摇
数最高,这与近年来在该海域的其他研究结论一
致[13,35] .
由单个指标的风险评价可知,广西北部湾海洋
生态系统的主要负面影响因子包括水质指数(包括
营养盐、石油烃和重金属等组成)、浮游动植物的丰
度及生物多样性、底栖生物的丰度及生物多样性和
初级生产力水平,其中,浮游植物丰度的负面生态效
应较明显.本次调查的浮游植物丰度范围为 52郾 71伊
104 ~ 841郾 07伊104 ind·m-3,大部分海域都超过 5 级
水平,最高丰度出现在北海涠洲岛附近海域,主要优
势种为旋链角毛藻(Chaetoceros curvisetus)和柔弱菱
形藻(Nitzschia delicatissima),分别占研究海域平均
丰度的 28郾 8%和 17郾 8% . 广西沿岸海域,尤其是北
海附近海域的浮游植物多样性及优势种丰度已达到
了赤潮发生的基准值[36],有形成赤潮的潜在条件,
应引起警惕.根据 2000—2008 年国家海洋局统计公
报的赤潮数据,期间广西北部湾海域共发生赤潮 6
次[37],属于赤潮低发海域,赤潮发生水域主要集中
在涠洲岛附近水域.因此,亟需加强对广西北部湾沿
岸重点海湾的监测.
广西北部湾大部分水域环境生物指数和生物多
样性指标状况良好,风险较低,尤其是生态缓冲容量
的正面影响作用较高,在整个指标体系中的影响表
现最突出,表明广西北部湾海域生态系统对环境压
力的耐受能力较强,其中离岸水域的耐受能力高于
近岸水域. 研究区风险状态整体上处于“较低冶或
“很低冶等级,在系统结构和系统整体应对外界压力
时具有较强的响应能力,可最大限度地消除环境恶
化对整个生态系统所造成的负面影响.
3郾 3摇 区域风险管理对策
生态风险评价的目的是为区域生态环境管理提
供量化的决策依据和理论支持[2] . 从广西海域生态
环境现状来看,受来自陆地污染源、海上工程、交通
运输、海产养殖等的影响,广西北部湾海域环境污染
与生态失衡问题日益突出,沿岸海域受到氮、磷和石
油类等的污染[38-39] . 近年来,随着广西港口岸线的
大量开发,特别是石化、钢铁、造纸等重点产业带动
的沿海聚集区的大面积开发建设,使滩涂湿地面积
大量减少[40],导致港口湾内生境退化、海岸侵蚀加
剧、海洋污染富集等生态风险. 《广西北部湾经济区
发展规划》 [17]圈定的重点产业均为石化、钢铁、能源
等高能耗、高污染行业,且主要集聚区均临海建
设[41] .随着广西北部湾地区经济建设的迅速发展,
工业废水、生活废水的持续大量排放,必将给区域海
洋生态环境、生物资源和珍稀濒危物种等带来巨大
威胁.国内先发展地区(如珠三角、渤海地区)的实
践表明,受快速工业化和城镇化进程产生的栖息地
破坏、过度捕捞和水域污染等因素的影响,我国沿海
普遍出现了种群下降、初级生产力降低、生态系统功
能下降等一系列生态失衡问题[42-45] .这些先发展地
区的资源环境已经到了难以为继的地步,极大地制
约了其经济的进一步发展.目前,广西北部湾沿海县
市的产业发展浪潮高涨,但很多地方仍没有摆脱传
统的发展思路和粗放型的发展模式. 对广西沿海地
市发展规划的分析表明,到 2020 年,广西将形成
3000伊104 t炼油、3000伊104 t 钢铁和 315伊104 t 林浆
纸的规模(北部湾经济区沿海重点产业发展战略研
究成果,内部资料),有限的环境容量面临着巨大压
力,区域性的环境风险隐忧将进一步加大.从发展趋
势来看,对北部湾区域重点产业布局进行优化调控
显得至关重要.
总体来看,广西北部湾海域的生态风险管理应
做好以下工作:1)转变经济发展方式,建立绿色经
济制度,提高重点产业准入门槛,从源头上控制海洋
生态问题;2)建立陆海统筹的环境管理机制,促进
区域环境经济协调发展;3)加强海洋生态工程建
设,建立有效的生态保护、生态补偿管理制度;4)加
强区域生态风险监测和管理,建立环境风险预警应
急体系.针对不同级别的风险区应采取不同的风险
管理对策,从而实现区域生态环境的协调,促进沿海
地区经济可持续发展和海洋资源的永续利用.
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作者简介 摇 陈作志,男,1978 年生,博士,副研究员. 主要从
事海洋生态学和渔业资源管理研究,发表论文 30 余篇.
E鄄mail: zzchen2000@ 163. com
责任编辑摇 杨摇 弘
6892 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷