全 文 ：近岸海域生态质量状况综合评价方法
———以同安湾为例*
陈朝华1 摇 吴海燕1,2 摇 陈克亮1**摇 陈庆辉1 摇 吴吉春2 摇 张景飞2
( 1 国家海洋局第三海洋研究所, 福建厦门 361005; 2 南京大学水科学系污染控制与资源化研究国家重点实验室, 南京
210093)
摘摇 要摇 基于国外近岸海域生态质量状况综合评价方法,结合我国海洋环境质量评价的研究
现状,从生物要素以及水质和沉积物的物理化学要素中筛选出 11 个指标构成近岸海域生态
质量状况综合评价指标体系;综合考虑国内外的评价标准,确定了优、良、中、差、劣 5 个生态
质量状况等级的评价标准;采用层次分析和模糊数学的方法构建近岸海域生态质量状况综合
评价方法,并通过同安湾生态质量状况等级与较大的人为扰动以及污染物浓度分布的相关分
析对该评价方法进行验证.结果表明:同安湾生态质量状况综合评价等级为中级,处于向差过
渡的状态,受人为扰动较大;该方法能够较好地反映主要的人为环境压力和风险因子,同时对
未超标的污染因子有一定的预警作用.
关键词摇 近岸海域摇 生态质量状况摇 模糊综合评价摇 指标体系摇 同安湾
文章编号摇 1001-9332(2011)07-1841-08摇 中图分类号摇 X822摇 文献标识码摇 A
An integrated assessment method of ecological quality status in coastal waters: Taking
Tong爷an Bay as a case. CHEN Zhao鄄hua1, WU Hai鄄yan1,2, CHEN Ke鄄liang1, CHEN Qing鄄hui1,
WU Ji鄄chun2, ZHANG Jing鄄fei2 ( 1Third Institute of Oceanography, State Oceanic Administration,
Xiamen 361005, Fujian, China; 2State Key Laboratory of Pollution Control and Resources Reuse,
Department of Hydrosciences, Nanjing University, Nanjing 210093, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,
2011,22(7): 1841-1848.
Abstract: Based on the integrated assessment methods of ecological quality status ( EcoQS) in
coastal waters abroad as well as the domestic related research status, 11 indices were selected from
the biotic and physicochemical elements of water and sediment to built an integrated EcoQS assess鄄
ment index system, and, with the comprehensive consideration of domestic and international evalua鄄
tion standards, 5 levels of EcoQS classified as “high, good, moderate, poor, and bad冶 were deter鄄
mined. Then, an integrated assessment method of EcoQS in coastal waters was established by using
analytic hierarchy process (AHP) and fuzzy mathematics method, and tested by the analysis of the
correlations between the EcoQS grade and the major anthropogenic disturbances and pollutant con鄄
centrations of Tong爷an Bay. The EcoQS of Tong爷an Bay was assessed as moderate, i. e. , the Bay
was moderately disturbed and in transitional to poor status. The established integrated assessment
method could not only reflect the major anthropogenic environmental pressure and risk factors, but
also give an early warning of the pollutants satisfied by law in the study area.
Key words: coastal waters; ecological quality status (EcoQS); fuzzy integrated assessment; index
system; Tong爷an Bay.
*国家海洋局第三海洋研究所基本科研业务专项 (海三科
2009064)、国家海洋局海洋生态环境科学与工程重点实验室开放基
金项目(MESE鄄2009鄄06)和海洋公益性行业科研专项(200805065)资
助.
**通讯作者. E鄄mail: klchen@ yeah. net
2010鄄12鄄22 收稿,2011鄄04鄄01 接受.
摇 摇 由于填海造地、海洋资源的不合理开发利用、渔 业养殖、污染物排放等人为活动的影响,近岸海域生
态环境正遭受着日趋严峻的污染和损害,包括物理
化学变化、生境衰退、生态多样性变化等[1] . 综合评
价人为扰动下近岸海域的生态质量状况是国内外学
者共同关注的问题.
应 用 生 态 学 报摇 2011 年 7 月摇 第 22 卷摇 第 7 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, Jul. 2011,22(7): 1841-1848
目前,国内仅有少量关于近岸海域生态质量状
况综合评价的研究[2-4],大多海洋环境质量评价尚
停留在单一介质的污染评价阶段[2],如单项水质评
价法、综合评价指数法和富营养化水平评价法
等[5-6],从生物学角度综合评价的概念还没有广泛
应用[7] .国外近岸海域的生态质量状况评价研究已
从对污染物或物种的评价发展到从生物学角度进行
评价,有代表性且应用广泛的近岸海域生态质量状
况综合评价方法有欧盟的生态状况综合评价方
法[8]和美国的沿岸海域状况综合评价方法[9] .前者
以生物学要素为主,以物理化学和水文形态学要素
为辅,以未受扰动的水体状况参数值作为评价参考
基准,以所有要素中的最低等级 ( one鄄out all鄄out,
OOAO)作为综合评价等级原则对近岸海域生态质
量状况进行评价,但该方法没有统一的评价标准,且
OOAO原则的应用也受到了质疑[10];后者选取水质
指数、滨海湿地损失、沉积物污染和底栖生物指数 4
类指标进行评价,按照评价海域的现状对这 4 类指
标进行赋分(好为 5,一般为 3,差为 1),这 4 类指标
的平均值即为评价海域的总状况分值,并据此划分
为相应等级,但该方法仅分为 3 个评价等级,且 3 个
等级的划分标准还存在争议. 由于历史监测资料的
缺乏,以及与国外近岸海域的差异,国外的评价指标
和方法并不完全适用于国内的情况,因此研究适合
我国的生态质量状况综合评价方法十分必要.
本文在参考国内外近岸海域生态质量状况综合
评价方法的基础上,提出以生物学要素为主、物理化
学要素为辅的指标体系,通过评价标准的优化和调
整,对评价指标赋予权重,建立了近岸海域生态质量
状况模糊综合评价方法,对方法进行了可靠性验证,
并将该方法应用于厦门同安湾海域,以期为我国近
岸海域生态质量状况综合评价以及生态综合管理决
策提供科学依据.
1摇 近岸海域生态质量状况模糊综合评价方法
1郾 1摇 评价指标体系的建立
选择合适的指标在综合评价中有着举足轻重的
作用,指标体系的建立应遵循科学性、层次性、可比
性、可操作性等原则[2] . 本文中近岸海域生态质量
状况综合评价指标体系中的生物指标(底栖生物、
浮游植物和浮游动物)及水质、沉积物的基本理化
状况指标(表 1)用于综合评价;水质、沉积物中的营
养盐、重金属和有机污染物等污染物因子用于评价
结果的验证.对于污染物因子,不限于表 1 中列出的
种类,可根据研究海域的主要污染物和特征污染物
做出相应调整.
本方法将评价指标分为非生物指标和生物指标
(图 1),从数量上,以生物指标为主.非生物指标主
要是反映海域基本物理化学状况的指标. 参考欧盟
的生态质量状况综合评价方法[8]和美国的沿岸海
域状况综合评价方法[9]中的评价指标,本文中的非
生物指标选择水质透光度、化学需氧量( chemical
oxygen demand, COD)、溶解氧 ( dissolved oxygen,
DO )、沉积物中的硫化物和总有机碳( total organic
表 1摇 近岸海域生态质量状况综合评价指标体系中各要素
的监测项目
Table 1摇 Monitoring items of each elements of EcoQS inte鄄
grated assessment index system for coastal waters
要素
Element
监测项目
Monitoring item
水质
Water
温度 Temperature、盐度 Salinity、溶解氧 Dissolved
oxygen、pH、透明度 Transparency、无机磷 Dis鄄
solved inorganic phosphorus、无机氮 Dissolved inor鄄
ganic nitrogen、悬浮物 Suspended solids、化学需氧
量 Chemical oxygen demand、重金属 Heavy metals
(Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Hg、As)、持久性有机污染物
Persistent organic pollutions (多环芳烃 Polycyclic
aromatic hydrocarbon、有机氯农药 Organochlorine
pesticide)
沉积物
Sendiment
总有机碳 Total organic carbon、硫化物 Sulfide、氧
化还原电位 Redox potential、重金属 Heavy metals
(Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Hg、As)、持久性有机污染物
Persistent organic pollutions (多环芳烃 Polycyclic
aromatic hydrocarbon、有机氯农药 Organochlorine
pesticide)
底栖生物
Benthos
生物量 Biomass、个体丰度 Individual abundance、
物种丰度 Species abundance
浮游植物
Phytoplankton
生物量 Biomass、个体丰度 Individual abundance、物
种丰度 Species abundance、叶绿素 a Chlorophyll a
浮游动物
Zooplankter
生物量 Biomass、个体丰度 Individual abundance、
物种丰度 Species abundance
图 1摇 近岸海域生态质量状况综合评价指标体系
Fig. 1摇 Integrated assessment index system of EcoQS in coastal
waters.
2481 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 2摇 评价指标的等级标准
Table 2摇 Classification standards of evaluation index
指标
Index
等级 Grade
优 High 良 Good 中 Moderate 差 Poor 劣 Bad
溶解氧 DO(mg·L-1) 6 5 4 3 2[11]
化学需氧量 COD(mg·L-1) 1[3] 2 3 4 5
透光度 Transparency(m) 2[11] 1郾 6 1郾 2 0郾 8 0郾 5[11]
硫化物 Sulfide(% ) 1郾 5[3] 3郾 0 4郾 0 5郾 0 6郾 0
总有机碳 TOC(% ) 1郾 0[11] 2郾 0 3郾 0 4郾 0 5郾 0
浮游植物香农多样性指数 H忆 of phytoplankton 4 3 2 1 0郾 6
叶绿素 a含量 Chlorophyll a content(滋g·L-1) 2 5 10 15 20
浮游动物香农多样性指数 H忆 of zooplankter 4 3 2 1 0郾 6
底栖生物个体丰度 Individual abundance of benthos( ind·m-2) 500[11] 400 300 200 100
底栖生物物种丰度 Species abundance of benthos(species·m-2) 42[11] 32 22 12 5
底栖生物香农多样性指数 H忆 of benthos 4 3 2 1 0郾 6
carbon,TOC). 由于近岸海域系统的大部分变化都
与盐度和温度的变化有关,这两者与人为活动对生
态质量状况的影响没有直接关系[11],因此盐度和温
度不作为评价指标.营养盐受人为扰动较大,可作为
污染因子来分析.底栖生物通常是公认的能够反映
海洋水生生态的指标[12],因此生物指标以底栖生物
为主,结合浮游植物和浮游动物.底栖生物质量状况
用个体丰度、物种丰度和香农多样性指数(H忆)来表
征,浮游植物和浮游动物用 H忆来表征.
1郾 2摇 评价标准
本文中的评价标准主要参考我国的相应标准,
对于国内没有相应评价标准的指标参考欧盟水管理
框架(European Water Framework Directive, WFD)和
美国沿岸水体的评价标准.生态质量状况划分为优、
良、中、差、劣 5 个等级(表 2),由于我国的海洋水质
和沉积物标准分为 4 级,所以评价标准参考国内外
的研究成果做了一定调整,并且使各等级之间尽量
做到等间距,以减少不同等级之间间距不均所带来
的隶属度误差.
等级优代表生物学要素及一般物理化学要素未
受到人类活动的明显扰动;等级良代表生态质量状
况略差于优等,受到程度较小的污染和轻微的人为
活动扰动;等级中代表污染较严重,人为活动扰动较
大,生态质量状况处于向差过渡的状态;等级差代表
生态系统失衡,污染严重,生态质量状况有继续恶化
的可能;等级劣代表生态系统已完全失衡,污染十分
严重[13] .
1郾 3摇 权重的确定和模糊关系矩阵的建立
通过 Delphi法,由层次分析软件 YAAHP 0郾 5郾 2
计算各指标的权重因子(表 3). 根据各指标的实测
值和评价标准,建立模糊关系矩阵. 对于值越大、生
态质量状况越差的指标采用“降半梯形冶分布函数
计算,对于值越大、生态质量状况越好的指标采用
“升半梯形冶分布函数计算,函数公式见文献[14].
摇 摇 11 个评价指标中,生物要素的总权重占 2 / 3,非
生物要素的权重占 1 / 3,这与 WFD要求的以生物学
要素为主的评价指标体系一致[11] .底栖生物指标的
权重之和为 0郾 47,主要是因为底栖生物具有较小的
流动性,生活史较短,能很快通过种群和群落反映环
境的变化[2] .国外关于底栖生物质量状况评价的指
数主要有 AZTI 海洋生态指数(AZTI marine biotic
index,AMBI) [15]、多变量 AZTI海洋生态指数(multi鄄
variate鄄AMBI,M鄄AMBI) [16]、底栖质量指数( benthic
quality index,BQI) [17]、Bentix指数(Bentix index) [18]
以及底栖多毛类端足类机会种指数(benthic oppor鄄
tunistic polychaetes amphipods index,BOPA) [19]等 .
表 3摇 基于层次分析法的各指标权重
Table 3摇 Weight of each index based on AHP
指标类型
Index type
指标
Index
权重
Weight
非生物要素 溶解氧 DO 0郾 09
Abiotic 化学需氧量 COD 0郾 04
element 透光度 Transparency 0郾 08
硫化物 Sulfide 0郾 04
总有机碳 TOC 0郾 08
生物要素
Biotic
浮游植物香农多样性指数 H忆 of phyto鄄
plankton
0郾 07
element 叶绿素 a含量 Chlorophyll a content 0郾 07
浮游动物香农多样性指数 H忆 of zooplank鄄
ter
0郾 06
底栖生物个体丰度 Individual abundance of
benthos
0郾 12
底栖生物物种丰度 Species abundance of
benthos
0郾 12
底栖生物香农多样性指数 H忆 of benthos 0郾 23
34817 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 陈朝华等: 近岸海域生态质量状况综合评价方法———以同安湾为例摇 摇 摇 摇 摇 摇
DO作为水生生态系统的限制性因子,其权重仅次
于底栖生物. 透光度和 TOC 的权重相等,透光度代
表光能到达水面以下的深度,决定了光合作用的大
小以及水生生物的分布;TOC 对污染物和营养元素
在沉积物中的迁移、转化等地球化学行为起着至关
重要的作用.浮游植物、浮游动物多样性以及叶绿素
a的权重依次减小. 浮游植物是海洋生态系统中最
重要的初级生产者,其多样性与海洋生态系统的稳
定性有着密切的关系,重要程度相对较高;浮游动物
的权重小于底栖生物和浮游植物,主要是由于浮游
动物不定栖于水生系统中,有移动性和一定的随机
性;叶绿素 a浓度表示水域初级生产者的现存量,间
接反映了海区初级生产力的高低. 硫化物含量的高
低是衡量海洋底质环境优劣的一项重要指标,COD
是水质氧化还原状况的指标,两者对生态系统的影
响相对较小,因此权重较低.
1郾 4摇 模糊综合评价
采用模糊数学的方法[14],将指标的权重向量与
模糊关系矩阵进行复合计算,得到生态质量状况在
各等级的分布向量.根据最大模糊隶属度原则,确定
生态质量状况综合评价等级.
1郾 5摇 方法验证
方法验证包括两方面:1)不同生态质量状况等
级能否反映人为扰动(排污口、人工养殖、围填海
等)的差异. 如果生态质量状况等级的空间分布与
研究海域人为扰动的空间分布一致,表明本方法能
够反映该海域主要的人为环境压力. 能否反映人为
环境压力是验证评价结果可靠性的主要依据[20];2)
生态质量状况等级与主要污染物浓度(营养盐、重
金属、有机物等)的相关性.当相关性大的污染因子
与研究海域的主要污染因子一致,表明本方法建立
的指标体系能够客观反映该海域的生态质量状况.
2摇 研究区概况和数据处理
同安湾位于厦门岛东北部,为口小腹大的半封
闭海湾.同安湾污水来源主要为城镇生活废水和工
业废水,其主要入海排污口分布如图 2 所示. 根据
《厦门市环境功能区划》 [21],同安湾海域主导功能为
港口航运、滨海旅游、海水养殖,为三类海域功能区.
本文采用 2006 年 5 月对同安湾内各监测点(图
2)水质、沉积物、海洋生物的调查和监测资料进行
分析.水样采集和分析按《海洋监测规范》 [22]进行,
在 5 月 6 日大潮期 ( 10: 30—16: 30 ) 和小潮期
(16:30—22:30)的高、低平潮各一个航次(共4个
图 2摇 同安湾各监测点和主要排污口的分布
Fig. 2摇 Distribution of the sampling stations and primary outfalls
in coastal waters of Tong爷an Bay.
T:同安湾内部的站位 The stations at the inner part of Tong爷an Bay; D:
东坑湾内的站位 The stations in Dongkeng Bay; XM:靠近厦门岛的站
位 The stations close to Xiamen Island.
航次),分表层(水面以下 0郾 1 ~ 1郾 0 m)和底层(水
深 10 ~ 25 m处,距海底 2 m)采集水样,每个站位每
层每次采 1 个水样,测定各层的水温、pH、盐度、DO、
COD、无机磷( dissolved inorganic phosphorus, DIP)
和无机氮(dissolved inorganic nitrogen,DIN),仅分析
表层样品的重金属和油类含量. 用抓斗式采泥器采
集沉积物样品,取表层 10 cm 样,样品分析参见《海
洋监测规范》 [22] . 海洋生物样品的采集和分析以及
数据处理均严格按《海洋调查规范》(GB 12763郾 3—
1991) [23]的有关规定进行.
将生态质量状况等级相同的站位归为一组(共
5 组),分别计算各组所有站位水质、沉积物中各污
染物的平均浓度. 生态质量状况等级的优、良、中、
差、劣分别赋值为 5、4、3、2、1.
运用 SPSS 16郾 0 软件对生态质量状况等级与污
染物(DIP、DIN、重金属和油类)浓度进行相关分析.
相关性分析采用 Pearson 相关系数,双尾检验,差异
显著性水平设为 琢=0郾 05.
3摇 结果与分析
3郾 1摇 同安湾近岸海域生态质量现状
3郾 1郾 1 水质和沉积物中物理化学要素的分布特征摇
由表 4 可以看出,同安湾近岸海域水质中 DO、pH以
及沉积物中硫化物和 TOC 状况较好,除个别站点
外,基本都符合海洋水质、沉积物一类标准. 部分站
点 COD、DIP和 DIN含量的超标现象较严重,尤其是
DIP和DIN,几乎全部超出海水水质四类标准,富营
4481 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 4摇 同安湾近岸海域水质和沉积物的物理化学要素分布特征
Table 4摇 Distribution characteristics of physicochemical elements of water and sediment in coastal waters of Tong爷 an Bay
(mean依SD)
站位
Station
水深
Depth of
water
(m)
透光度
Transparency
(m)
pH 盐度
Salinity
(译)
溶解氧 DO
(mg·L-1)
化学需氧量
COD
(mg·L-1)
无机磷
DIP
(mg·L-1)
无机氮
DIN
(mg·L-1)
硫化物
Sulfide
(% )
总有机碳
TOC
(% )
XM017 18郾 0 2郾 4 8郾 31依0郾 03 28郾 3依2郾 1 7郾 43依0郾 21 0郾 88依0郾 23 0郾 03依0郾 01 0郾 52依0郾 34 0郾 3 0郾 2
XM018 8郾 0 1郾 7 8郾 22依0郾 07 26郾 2依1郾 7 6郾 99依0郾 27 1郾 34依0郾 18 0郾 06依0郾 02 0郾 82依0郾 25 0郾 2 0郾 4
T6 3郾 5 1郾 2 8郾 19依0郾 13 23郾 8依0郾 8 7郾 04依0郾 92 1郾 31依0郾 23 0郾 09依0郾 02 1郾 16依0郾 10 0郾 23 0郾 3
T7 11郾 0 1郾 7 8郾 25依0郾 01 25郾 8依4郾 9 7郾 24依0郾 28 1郾 30依0郾 73 0郾 06依0郾 05 0郾 83依0郾 64 0郾 1 0郾 3
T9 11郾 0 1郾 2 8郾 14依0郾 15 21郾 9依5郾 0 6郾 87依0郾 65 1郾 90依0郾 81 0郾 11依0郾 06 1郾 34依0郾 63 0郾 6 1郾 0
T10 4郾 8 1郾 5 7郾 99依0郾 28 17郾 1依5郾 6 6郾 77依0郾 05 2郾 53依1郾 06 0郾 17依0郾 07 1郾 76依0郾 68 1郾 5 0郾 3
D1 3郾 0 1郾 0 8郾 14依0郾 19 19郾 1依6郾 0 7郾 38依0郾 69 2郾 14依1郾 22 0郾 13依0郾 74 0郾 37依0郾 30 0郾 6 0郾 3
D3 3郾 0 0郾 9 8郾 27依0郾 01 35郾 5依6郾 4 7郾 30依0郾 77 2郾 42依1郾 29 0郾 15依0郾 08 1郾 59依0郾 42 0郾 8 0郾 4
D4 1郾 5 1郾 0 7郾 66依0郾 35 4郾 3依1郾 8 6郾 26依0郾 53 4郾 31依0郾 17 0郾 27依0郾 01 3郾 48依0郾 23 0郾 5 4郾 3
D5 1郾 5 0郾 8 8郾 70依0郾 13 14郾 9依3郾 0 9郾 95依1郾 03 4郾 10依0郾 13 0郾 01依0郾 00 0郾 54依0郾 16 1郾 9 20郾 7
T14 7郾 0 1郾 0 7郾 32依0郾 04 3郾 0依1郾 4 5郾 90依0郾 35 3郾 70依0郾 88 0郾 32依0郾 05 3郾 12依0郾 08 0郾 9 1郾 0
T15 4郾 0 1郾 0 7郾 30依0郾 02 0郾 5依0郾 7 6郾 09依0郾 78 3郾 52依0郾 45 0郾 31依0郾 06 3郾 27依0郾 18 1郾 7 0郾 5
pH、盐度、DO、COD、DIP和 DIN值是大、小潮的高、低平期表层和底层水体的平均值 The values of pH, salinity, DO, COD, DIP and DIN were the
mean value of surface and bottom water during high and low tide of spring and neap tide.
养化较严重,是同安湾近岸海域的主要污染因子.水
质中的 Cr浓度介于《海水水质标准》 [24]的二类与三
类之间,除 T14 站位的 Cd 和油类外,其他水质指标
都符合《海水水质标准》一类标准. 沉积物指标中,
除 T15 站位的 Cu 浓度超一类标准外,其他都符合
《海洋沉积物质量》 [25]一类标准.
3郾 1郾 2 叶绿素 a浓度的分布特征摇 调查海域表层水
体的叶绿素 a 平均含量为 4郾 9 mg·m-3,底层平均
5郾 22 mg·m-3,湾口(XM017)叶绿素 a 含量明显高
于湾内(图 3),可能是由于湾口较高的透明度所致.
3郾 1郾 3 浮游植物和浮游动物的分布特征摇 由于本次
调查时间为春季,故浮游植物种类繁多、丰度较高,
湾口的 XM017 和 XM018 站位处于内外海水交汇
区,浮游植物的种类和数量最多,尤其是 XM017 站
点,浮游植物细胞密度达到 23627伊104 ind·m-3,已
接近或达到赤潮的数量级. D4 和 D5 站点位于水产
养殖区,浮游植物种类少,污染较严重,尤其是 D5
站点(图 4),其多样性指数值已处在富营养化的水
平范围内(<1郾 0).
本次调查中浮游动物共 26 种,优势种为太平洋
纺锤水蚤(Acartia pacifica),各站位浮游动物香农多
样性指数的差异较大,变化范围在 0郾 69 ~ 2郾 77,最
高值出现在湾口的 XM017 站点.
3郾 1郾 4 大型底栖生物的分布特征摇 本次调查的大型
底栖生物以多毛类最多,占总数的 47郾 9% ,其次为
甲壳动物、软体动物和棘皮动物等.研究区底栖生物
物种较丰富,位于湾口的 XM017 站点的种类数最
多,达 46 种,位于湾顶且临近排污口的 T15 站点最
少,只有 4 种(表 5).
3郾 2摇 同安湾近岸海域生态质量状况综合评价结果
由表6可以看出,同安湾12个监测点中,生态
图 3摇 同安湾近岸海域叶绿素 a浓度的分布
Fig. 3摇 Distribution of chlorophyll a content for the stations in
coastal waters of Tong爷an Bay.
图 4摇 同安湾近岸海域浮游植物(玉)和浮游动物(域)香农
多样性指数的分布
Fig. 4摇 Distribution of the H忆 values of phytoplankton (玉) and
zooplankter (域) for the stations in coastal waters of Tong爷 an
Bay.
54817 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 陈朝华等: 近岸海域生态质量状况综合评价方法———以同安湾为例摇 摇 摇 摇 摇 摇
表 5摇 同安湾近岸海域底栖生物质量状况的分布
Table 5 摇 Distribution of quality status of benthos for the
stations in coastal waters of Tong爷an Bay
站位
Station
个体丰度
Individual abundance
(ind·m-2)
物种丰度
Species abundance
(species·m-2)
香农多样性
指数 H忆
XM017 536 46 3郾 32
XM018 168 16 2郾 34
T6 492 34 2郾 94
T7 276 29 2郾 96
T9 404 19 1郾 66
T10 184 30 2郾 98
D1 380 18 2郾 40
D3 580 28 2郾 74
D4 740 25 2郾 36
D5 2312 25 1郾 92
T14 10724 14 0郾 88
T15 200 4 0郾 93
质量状况等级为优的有 4 个,分别为 XM017、
XM018、T6 和 D3 站点;等级为良的有 3 个站点,分
别为 T7、T10 和 D1;等级为中的站点有 3 个,分别为
T9、D4 和 D5;等级为差的站点包括 T14 和 T15 站
点;没有等级为劣的站点;整个调查海域平均生态质
量状况等级为中级.
3郾 3摇 同安湾近岸海域生态质量状况综合评价结果
验证
3郾 3郾 1 与人为扰动的空间分布一致性分析摇 同安湾
近岸海域生态质量状况等级的空间分布呈现出从湾
口到湾内逐渐下降的规律. 位于湾顶且临近排污口
的 T14 和 T15 站点的生态质量状况最差,主要是由
于 2 个上游入海河流排污口(东溪和西溪)排入的
大量工农业、生活废水所致,这 2 条河流是同安湾废
水排放量最大的排污口,废水排放量占所有排污口
排放量的 50%以上,并且富营养化严重. T9、D4、D5
站点的生态质量状况等级为中,其中 T9 站点受到的
主要人为扰动是与 T9 站点较近的位于丙洲岛的排
污口,同时与丙洲岛近年来大规模的围填海工程有
关;D4、D5 站点生态质量状况较差的原因在于东坑
湾密集的人工养殖. D1 和 D3 站点同样位于人工养
殖区,但其生态质量状况比相邻的 D4、D5 站点好,
除了相对较好的水动力交换条件外,主要是由于砂
质底质,通常砂质不容易富集污染物,其底栖环境好
于淤泥质和泥砂混合质[26] .其他站点的生态质量状
况相对较好,主要是由于距离排污口较远和较好的
水动力交换条件.
由于近岸海域生态质量状况受到自然因素和人
为因素的双重影响,WFD要求基于生态要素的评价
方法应该反映人为环境压力而不是自然变化[27] .因
此是否能够反映人为环境压力是评价该方法合理性
的依据之一.本研究中同安湾近岸海域生态质量状
况的综合评价结果能够反映较大的人为扰动,包括
排污口、人工养殖以及围填海工程对海洋生态环境
的压力.
3郾 3郾 2 与污染因子的相关性分析 摇 由表 7 可以看
出,同安湾近岸海域生态质量状况等级与水体中 Cu
浓度呈显著相关(P<0郾 05),水体中的 Cu 可能来源
于周边工业废水的排放,但其检测浓度符合水质一
类标准,由此可见,未超标的指标也可能对生态质量
存在潜在影响;生态质量状况等级与 DIN、DIP 呈负
相关关系,DIN、DIP 主要来源于排入同安湾的生活
污水和农业污染,是同安湾水质的主要超标因子,说
明该评价结果能够反映影响研究海域的主要污染因
表 6摇 同安湾近岸海域各站位生态质量状况等级分布
Table 6摇 EcoQS grade distribution for the stations in coastal waters of Tong爷an Bay
站位
Station
优
High
良
Good
中
Moderate
差
Poor
劣
Bad
综合等级
Comprehensive grade
XM017 0郾 65 0郾 20 0郾 09 0郾 06 0 优 High
XM018 0郾 26 0郾 19 0郾 26 0郾 25 0郾 04 优 High
T6 0郾 40 0郾 38 0郾 13 0郾 05 0郾 04 优 High
T7 0郾 28 0郾 42 0郾 19 0郾 11 0 良 Good
T9 0郾 27 0郾 25 0郾 37 0郾 11 0 中 Moderate
T10 0郾 23 0郾 48 0郾 11 0郾 15 0郾 03 良 Good
D1 0郾 24 0郾 33 0郾 27 0郾 12 0 良 Good
D3 0郾 38 0郾 33 0郾 17 0郾 09 0郾 03 优 High
D4 0郾 32 0郾 12 0郾 34 0郾 15 0郾 07 中 Moderate
D5 0郾 26 0郾 09 0郾 31 0郾 23 0郾 11 中 Moderate
T14 0郾 36 0郾 04 0郾 15 0郾 37 0郾 08 差 Poor
T15 0郾 25 0郾 08 0郾 08 0郾 43 0郾 16 差 Poor
平均 Average 0郾 25 0郾 26 0郾 46 0郾 03 0 中 Moderate
6481 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 7摇 同安湾近岸海域各站位生态质量状况(EcoQS)与污
染因子的相关分析
Table 7摇 Correlation analysis between EcoQS and contami鄄
nant factors for the stations in coastal waters of Tong爷 an
Bay
水质要素
Water
element
EcoQS
相关系数
r
P
沉积物要素
Sediment
element
EcoQS
相关系数
r
P
DIP -0郾 877 0郾 123 Cu -0郾 792 0郾 208
DIN -0郾 915 0郾 085 Pb -0郾 362 0郾 638
Cu -0郾 957* 0郾 043 Cd -0郾 830 0郾 170
Pb -0郾 670 0郾 330 Hg -0郾 783 0郾 217
Zn -0郾 841 0郾 159 As -0郾 095 0郾 905
Cd -0郾 374 0郾 626 油类 Oil -0郾 731 0郾 269
Cr 0郾 542 0郾 458
Hg -0郾 315 0郾 685
As 0郾 926 0郾 074
油类 Oil -0郾 775 0郾 225
*P<0郾 05.
子;其他的重金属、油类指标与同安湾近岸海域生物
质量状况的相关性不显著,主要原因可能是由于没
有明显的人为环境压力[26],也可能是本次调查样本
量较小所致.
4摇 讨摇 摇 论
本文建立的近岸海域生态质量状况综合评价指
标体系包括水质、沉积物的物理化学要素和生物学
要素,在数量和权重上都以生物学要素为主,与传统
的从污染物角度进行综合评价的方法相比,该指标
体系符合国际上对近岸海域生态质量状况评价指标
的选择要求[11],并且指标数量较少,且均为我国典
型的常规监测指标,易于运用.该评价方法采用模糊
数学的方法,用隶属度函数描述各指标评价等级的
分级界限,弥补了仅用一个确定性的标准值进行归
一化评价的不足,使评价结果更客观.目前国内的相
关研究[2-4]忽略了对方法评价结果的验证,无法考
量评价结果的客观性和可靠性. 本文采用国外相关
研究中常用的方法[12,26],通过生态质量状况等级与
人为扰动(排污口、人工养殖、围填海等)的空间分
布特征分析以及生态质量状况等级与主要污染物浓
度(DIP、DIN、重金属、有机物等)的相关性分析,对
所选指标体系的合理性和评价方法的可靠性进行了
验证,增强了方法的可信度.
该方法对同安湾近岸海域的评价结果比较客
观,基本反映了研究海域主要的污染风险因子以及
人为扰动,对未超标的污染物因子也提供了一定的
预警作用.但由于数据资料的限制,本文提出的近岸
海域生态质量状况综合评价法没有得到该海域多年
历史数据或其他海域的验证,其适用性还需要进一
步检验.
近岸海域生态质量状况综合评价方法的研究正
在不断发展,目前还没有统一的标准和方法.虽然国
外的相关研究起步较早,研究相对充分,但真正意义
上的综合评价几乎没有[7],存在的问题主要包括:
1)评价指标主要关注结构指标,而没有关注生态系
统水平上的功能指标;2)方法过于复杂,没有广泛
的适用性;3)方法应用中存在较大的不确定性问
题;4)没有体现新的环境压力(如气候变化、淤积、
外来物种等)对生态质量状况的影响[10,28] . 这将是
今后相关研究应该注意的问题. 国内对近岸海域的
系统监测较少,同一区域的监测点、监测项目没有连
续性,且侧重于污染物的监测,生态监测数据不多,
因此,调整现有的海洋环境监测体系和方法,建立相
应的海洋生态环境综合监测和管理体系也是迫切
需要.
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作者简介 摇 陈朝华,女,1971 年生,学士,高级工程师. 主要
从事海洋环境管理与评价研究. E鄄mail: ccaohua@ sina. com
责任编辑摇 杨摇 弘
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