（环境工程专业论文）珠海近岸海域生态系统健康评价及胁迫因子分析.pdf

珠海近岸海域生态系统健康评价及胁迫因子分析 捅要 随着经济社会发展，海岸带地区资源开发活动越来越多，海洋生态系统特别是 近岸海域生态系统受到越来越大威胁。近岸海洋生态系统服务价值是全球生态系统 服务总价值最重要的组成部分，近岸海域生态系统健康是实现社会经济可持续发展 的重要保证，了解近岸海域生态系统健康状况意义重大。 本文是将海洋生态系统健康评价运用于珠海近岸海域这一特定地域，在研究总 结国内外海洋生态系统健康研究的基础上，构建了珠海近岸海域生态系统健康评价 指标体系，对珠海近岸海域生态系统健康状况进行评价研究，并将评价结论和海洋 行业标准近岸海洋生态健康评价指南( h y t 0 8 7 2 0 0 5 ) 评价方法得到的评价结果 相对照。根据评价结果，进一步分析了珠海近岸海域生态系统健康胁迫因子，初步 探讨珠海近岸海域生态系统保护措施，为珠海近岸海域的综合管理提供决策支持。 主要研究内容和研究成果包括： 1 构建了珠海近岸海域生态系统健康评价指标体系，并应用该体系对2 0 0 9 年至 2 0 1 0 年间珠海近岸海域生态系统健康进行了评价。根据评价结果，珠海近岸海域生 态系统健康评价指数为0 6 8 2 7 ，处于亚健康状态。参照海洋行业标准近岸海洋生 态健康评价指南( h y t0 8 7 2 0 0 5 ) 对同样的监测结果进行评价，结果同样为亚健 康，评价结果与本文构建的近岸海域生态系统健康评价体系评价结果一致。 2 在掌握珠海近岸海域生态系统健康现状的基础上，对珠海近岸海域生态系统 健康胁迫因子进行了分析，认为主要胁迫因子依次为：珠江污染物汇入、围海造地、 过度渔业捕捞、陆源排放、海上污染等。基于珠海近岸海域生态系统健康胁迫因子 分析，本文初步提出了珠海近岸海域生态系统调控和治理措施，分别为：建立近岸 综合管理体制；推动区域协调机制建设；规范近岸开发活动；保护生态敏感区域和 修复受损生态系统；加强生态保护宣教；完善海上环境灾害事故应急机制。 关键词：生态系统健康评价胁迫因子珠海海洋 e c o s y s t e mh e a l t ha s s e s s m e n ta n ds t r e s sf a c t o ra n a l y s i so n z h u h a ic o a s t a lm a r i n ea r e a s a b s t r a c t r e s o u r c e se x p l o i t a t i o ni nc o a s t a lz o n e si n c r e a s e sw i t hs o c i a la n de c o n o m i c d e v e l o p m e n t ，w h i c hb r i n g sm o r es e r i o u st h r e a tt om a r i n ee c o s y s t e m s ，c o a s t a lm a r i n e a r e a se c o s y s t e m si np a r t i c u l a r c o a s t a le c o s y s t e ms e r v i c ev a l u ei st h ek e yc o m p o n e n to f t h eg l o b a l e c o s y s t e mv a l u e s i nt h i sc o n n e c t i o n ，t h eh e a l t ho fc o a s t a lm a r i n ea r e a s e c o s y s t e mi st h ep r e m i s eo fr e a l i z i n gs u s t a i n a b l es o c i a la n de c o n o m i cd e v e l o p m e n t i ti s o fg r e a ts i g n i f i c a n c et oi n v e s t i g a t et h eh e a l t hc o n d i t i o no fc o a s t a le c o s y s t e m t h i sp a p e ra p p l i e st h em a r i n ee c o s y s t e mh e a l t ha s s e s s m e n ti nt h es p e c i f i ca r e ao f z h u h a ic o a s t a lm a r i n ea r e a s b a s e do ns u m m a r i z i n gr e s e a r c h e sm a r i n ee c o s y s t e m sa t h o m ea n da b r o a d ，t h i sp a p e rc o n s t i t u t e st h eh e a l t ha s s e s s m e n ts y s t e mf o rt h ee c o s y s t e m o fz h u h a ic o a s t a lm a r i n ea r e a sa n de v a l u a t e si t sh e a l t hc o n d i t i o n s i na d d i t i o n ，t h i sp a p e r c o n t r a s t si t sr e s e a r c hr e s u l t sw i t ht h a tg o r e nb yw a yo ff o l l o w i n gt h es t a n d a r d “e v a l u a t i o ns t a n d a r d sf o rc o a s t a lm a r i n ee c o s y s t e mh e a l t h ”( h y t 0 8 7 - 2 0 0 5 ) w i t ht h e r e s e a r c hr e s u l t s ，t h i sp a p e rf u r t h e ri t s s t u d yo na n a l y z i n gt h eh e a l t h s t r e s sf a c t o r sf o r z h u h a ic o a s t a lm a r i n ea r e a se c o s y s t e m sa n d p u t s f o r w a r d p r o t e c t i v e m e a s u r e s a c c o r d i n g l y , a sw e l la sp r o v i d e sd e c i s i o ns u p p o r tf o rt h ec o m p r e h e n s i v em a n a g e m e n to f z h u h a ic o a s t a lm a r i n ea r e a s t h er e s e a r c hc o n t e n ta n dr e s u l t sm a i n l yi n c l u d e ： 1 b u i l d i n gt h eh e a l t he v a l u a t i o ns y s t e mf o rz h u h a ic o a s t a lm a r i n ea r e a se c o s y s t e m a n da s s e s s i n gi t sh e a l t hc o n d i t i o n sf r o m2 0 0 9t o2 010 t h ee v a l u a t i o nr e s u l t ss h o wt h a t t h eh e a l t he v a l u a t i o ni n d e xo fz h u h a ic o a s t a lm a r i n ea r e a se c o s y s t e m si s0 6 8 2 7 ，a ta s u b h e a l t h yl e v e l t h ee v a l u a t i o nr e s u l td e r i v e di n r e f e r e n c et ot h es t a n d a r de v a l u a t i o n s t a n d a r d sf o rc o a s t a lm a r i n ee c o s y s t e mh e a l t h ( h y t0 8 7 2 0 0 5 ) a l s oi n d i c a t e st h e s u b h e a l t h yc o n d i t i o n ，w h i c hi sc o n s i s t e n tw i t ht h er e s u l t so ft h er e s e a r c hc o n d u c t e d a c c o r d i n g t ot h e e v a l u a t i o ns y s t e mp r o p o s e di nt h i sp a p e r 2 b ef a m i l i a rw i t ht h eh e a l t hc o n d i t i o n so fz h u h a ic o a s t a lm a r i n ea r e a se c o s y s t e m ， t h i sp a p e rc a r r i e so u ta n a l y s i so nt h eh e a l t hs t r e s sf a c t o r st oz h u h a ic o a s t a lm a r i n ea r e a s e c o s y s t e m sa n do b t a i n st h ef o l l o w i n gr e s u l t s ：p o l l u t a n ti n t a k e i n z h u j i a n g ，o c e a n f o r m a t i o nf o ra r a b l el a n d ，o v e r - f i s h i n g ，l a n d - b a s e de m i s s i o n sa n ds e ap o l l u t i o n b a s e do n t h eh e a l t hs t r e s sf a c t o r sf o rz h u h a ic o a s t a lm a r i n ea r e a se c o s y s t e m ，t h i sp a p e rp u t s f o r w a r dr e g u l a t o r ya n dg o v e r n a n c em e a s u r e sf o rz h u h a ic o a s t a lm a r i n ea r e a ss y s t e m ， n a m e l y ：e s t a b l i s h i n gc o a s t a lc o m p r e h e n s i v em a n a g e m e n ts y s t e m ；s e a i n gu pt h er e g i o n a l c o o r d i n a t i o n m e c h a n i s m ；r e g u l a t i n g c o a s t a l d e v e l o p m e n ta c t i v i t i e s ；p r o t e c t i n g e c o l o g i c a l l ys e n s i t i v ea r e a sa n dr e s t o r i n gd a m a g e de c o s y s t e m s ；s t r e n g t h e n i n ge d u c a t i o n o ne c o l o g i c a lp r o t e c t i o n ；i m p r o v i n ge m e r g e n c ym e c h a n i s mf o rm a r i t i m ee n v i r o n m e n t a l d i s a s t e r s k e y w o r d s ：e c o s y s t e mh e a l t h ；a s s e s s m e n t ；s t r e s sf a c t o r s ；z h u h a i ；o c e a n 珠海近岸海域生态系统健康评价及胁迫因子分析 l 绪论 1 1 生态系统健康与生态系统健康评价 1 1 1 生态系统健康研究 随着牛态环境受到人类资源开发和环境污染的胁迫越来越大，生态系统健康研 究得到越来越多学者的关注。根据对我国已发表文章的统计，白1 9 9 4 年首次出现生 态系统健康研究文献以来，生态系统健康相关研究量迅速增长，2 0 0 8 年关于生态系 统健康研究的文献有近两百篇。研究人员从环境科学、农业科学、经济、生物科学 等不同领域探讨生态系统健康。 早在1 7 8 8 年，苏格兰身兼医学家、地理学家两种身份的学者j a m e sh u t t o n 在其提 交给爱丁堡皇家协会的一篇论文中首次讨论了健康与生态系统的关系，并提出“自 然健康”的概念，这是目前可查的最早的关于生态系统健康的讨论【l 】。1 9 4 1 年，美 国生态学家、土地学家a l d ol e o p o l d 第一个定义了土地健康【纠，但他的研究在当时 并未得到足够关注。1 9 7 9 年，r a p p o r t 等提出生态系统医学概念【3 1 。1 9 8 9 年，r a p p o r t 首次对生态系统健康的内涵进行了论述，他认为生态系统健康指生态系统具有稳定 性与持续性，可通过活力、组织结构及恢复力定义【4 1 。1 9 9 2 年，c a s t a n z a 从生态系统 自身出发定义生态系统健康，认为生态系统健康是指生态系统有活力、能够保持结 构和功能稳定、面对干扰有恢复力【5 】，c a s t a n z a 的观点得到较普遍的认同。1 9 9 4 年， 第一界国际生态系统健康与医学研讨会在加拿大渥太华召开，来自31 个国家的科学 家参加了此次会议，会议成立了“国际生态系统健康学会”，此后，对生态系统健康 的研究在各国普遍展开【6 】。1 9 9 8 年，r a p p o r t 等又提出了一个展示人类活动对生态系 统变化及人类健康影响的框图，显示了人类对生态系统的胁迫导致的人类健康风险 的过程【7 1 。1 9 9 9 年，r a p p o r t 等 8 1 和k a r r 等【9 1 分别将生态系统健康的概念进行了扩展， 认为在健康状况下，生态系统不仅能保持化学、物理及生物完整性，还能维持其对 人类社会提供的各种服务功能。 我国的生态系统健康研究起步相对较晚，相关文献的发表始于1 9 9 4 年【l0 1 。在生 态系统健康研究中较有影响的有袁兴中、肖风劲、欧阳华等人。2 0 0 1 年，袁兴中等 珠海近岸海域生态系统健康评价及胁迫因子分析 研究中认为，生态系统健康不仅指在生态学意义上健康，还指生态系统能维持健康 的人类群体及有利于社会经济的发展，并指出生态系统健康指标体系要包括生物物 理指标、生态学指标和社会经济指标三部分【l l 】。2 0 0 2 年，肖风劲、欧阳华研究认为 健康的生态系统是稳定、持续和活跃的，能够维持组织结构并且在受干扰后自行恢 复12 1 。 1 1 2 生态系统健康评价 1 9 8 8 年，s c h a f f e r 等首次探讨了生态系统健康度量的问题【1 3 】，其后各国学者在农 田、湿地、水环境、城市等各类系统开展生态系统健康评价工作。目前，用于进行 生态健康评价的方法主要有实地分析法、指示物种法和指标体系法，其中较常用的 评价方法主要有指示种法和指标体系法两种方法。 ( 1 ) 实地分析法 实地分析法是通过将某研究地点实际的生物组成与在无人干扰情况下该点能够 生长的物种进行比较，从而对区域生态系统健康进行评价【1 4 i 。实地分析法目前受到 实验条件的限制，运用局限性较大。 ( 2 ) 指示物种法 指示物种法是利用生态系统中的关键物种或特有物种的数量、生产力等指标进 行生态系统健康评价的方法【1 5 】。这种方法虽简单易行，但同时也存在较大缺陷。首 先，指示物种法所选的物种一般都较单一，当外界干扰在更高级的层次上对生态系 统的结构和功能作用而没有造成物种变化时，这种方法就会失效【1 5 】。其次，目前没 有明确或统一的指示物种筛选标准，而选用不合适监测参数将严重影响评价结果。 在利用指示物评价种法进行生态系统健康研究时，需综合考虑指示物种的敏感性和 可靠性。 ( 3 ) 指标体系法 指标体系法是目前进行生态系统健康评价最常用的方法，这种方法是通过对观 测点的一系列特征指标与参考点的对应比较、计分，然后累加得分后进行健康评价。 利用这种方法进行生态健康评价充分考虑了生态系统的复杂性，可将多种指标与信 息集成在一起，因而这种评价方法可以较好地反映一个生态系统的完整性。1 9 9 2 年， 珠海近岸海域生态系统健康评价及胁迫因子分析 u n e n v i r o n m e n t a lp r o g r a m ( u n e p ) 建立了海洋生态系统健康指标体系【1 6 】，这是较 早建立的生态系统健康评价指标体系。目前，公认的指标体系是c o s t a n z a 从系统可 持续性能力的角度提出的描述生态系统状态的三个指标活力、组织和恢复力及其综 合评价【5 1 。 1 2 海洋生态系统健康评价 1 2 1 海洋生态系统健康评价特点 海洋生态系统是生态系统的一个特例，海洋生态系统健康首先应具有一般健康 生态系统的全部特征，同时又具有海洋生态系统的特异性。 由于海洋具有流动性、边界和尺度的难确定性等特殊物理性质，与其他生态系 统相比，海洋生态系统的研究相对困难较大【1 7 】。海洋生态系统尽管不同时间和空间 尺度的生态系统具有各自特色的生物群落结构和生态功能特征，但健康的海洋生态 系统总体应表现为：生物群落结构复杂、功能健全，能长期在外界干扰中维持平衡 和自我存在【1 5 】。海洋生态系统健康评价应是对特定时间尺度和特定空间尺度上的某 一生态系统的结构和功能进行评价。 1 2 2 国外研究进展 自1 9 8 1 年，k a r r 应用生物完整性指数分析海洋生态系统的健康状态以来【1 8 】，各 国科研人员对海洋生态系统健康评价研究颇多，所运用的评价方法既有指示物种法 也有指标体系法。总体来说，指标体系法研究较多运用范围较广。 1 9 9 4 年，s h e r m a nk 先是将以全球视角研究海岸带生态健康，并将具体研究了 美国和加拿大之间的缅因湾健康状况【1 引，随后，他于1 9 9 6 年构建了全球生态系统中 及水环境的评估方法【2 0 1 。 2 0 0 3 年，p e t e rg 建立了健康评价体系等对加拿大的芬地湾进行了健康评估， 并讨论了芬迪湾生态恢复措施【2 1 1 。 2 0 0 4 年，e u g e n i u s za 等研究了波罗的海南部的格但斯克海湾生态系统健康状 态，格但斯克海湾几乎包括了海湾、河口、开放型海域等在内所有的近岸生态类型， 研究中，他所构建的生态健康评价体系包括：大肠杆菌群数、浮游植物的组成丰度 珠海近岸海域生态系统健康评价及胁迫因子分析 生物量、藻类与被子植物组成丰度、大型底栖动物种类组成丰度、鱼类、水文与 化学参数2 2 1 。 就各国而言，目前加拿大在生态健康评价研究方面走在世界前列。其中较引人注 目的加拿大环境部、卫生部和海洋渔业部合作于1 9 9 6 年至2 0 0 4 年期间在北美五大湖 区开展的生态系统健康研究，对五大湖的健康评价中建立的指标体系成为之后几乎 所有水生生态系统健康评价项目的重要参考。 1 2 3 国内研究进展 1 刍2 0 0 3 年以来，我国研究人员陆续开展了海洋生态健康评价研究。 2 0 0 3 年，杨建强等建立了海洋生态系统健康综合评价指数模型，并利用该模型 对莱州湾西部海域生态健康进行评价【2 3 1 。在研究中，他将莱少i 1 湾西部海域划分为环 境、生物群落结构、功能3 个子系统进行评价，这是国内首次进行海洋生态系统健康 评价。 2 0 0 4 年，徐福留等人对香港吐露港长时间尺度( 1 9 7 0 至1 9 9 0 年间) 的水环境健 康状况进行了研究1 2 4 。 2 0 0 5 年，国家海洋局发布了近岸海洋生态健康评价指南，作为国家海洋行业 标准，这份指南规定了近岸海洋生态系统健康状况评价指标、方法及要求，提出了 具体评价模式，规定了珊瑚礁、海草床，红树林、河口与海湾生态系统5 类海洋生态 系统健康评价方法【2 5 1 。贾晓平等运用指标体系法分析南海北部的渔业生态环境健康 状况，他所构建的指标体系包括海水水质、海水营养结构与营养水平、初级生产力 水平、现存生物量水平4 个子系统 2 6 1 。 2 0 0 6 年，张秋丰按照近岸海洋生态健康评价指南的方法，利用水环境、生 物残毒、栖息地、生物五类指标评价了天津近岸海域海洋生态系统健康【2 7 】；纪大伟 利用指标体系法对黄河口及邻近海域生态系统健康状况进行了评价【2 8 】；欧文霞从结 构、功能、恢复力3 个方面对闽东沿岸海洋生态监控区的健康状况及变化趋势进行了 研究【2 9 】。 2 0 0 7 年，叶属峰等人构建生态系统健康评价指标体系，进行了长江河口海域生 态系统健康评价【3 0 】；林琳构建了一个完整的海湾生态系统健康评价模型，并以大亚 4 珠海近岸海域生态系统健康评价及胁迫因子分析 湾生态系统作为实证研究的对象对模型的适用性进行了验证和分析【3 l 】；郭嘉良运用 现代非线性动力学理论对海洋生态系统的动力学特性进行了研究，并运用面向对象 的编程技术建立了海洋生态经济健康评价信息系纠3 2 】；李晴新在灰色系统理论的基 础上应用生态学模型法建立了我国近岸生态系统灰色系统法综合评价健康模型，并 对黄渤海近岸海域生态系统健康进行了评价 3 3 】。 2 0 0 8 年，冷悦山利用结构功能指标评价法，选择环境指标、生物指标两大类指 标构建了胶州湾海洋生态系统健康评价指标体系，并使用此评价体系对1 9 9 9 、2 0 0 3 、 2 0 0 6 年胶州湾生态系统健康状态进行了评价【3 4 1 。马玉艳等人根据浮游动物群落生态 特点及群落健康的概念构建浮游动物群落生态健康评价指标体系，建立了基于熵权 的浮游动物群落牛态健康模糊综合评价模型，并以长江口浮游动物群落为例进行案 例研究【3 5 】；张海波通过海洋生物多样性研究对杭州湾生态系统健康进行了评价 3 6 】。 2 0 0 9 年，罗先香等人探讨了以底栖生物指数法进行海洋生态系统健康评价【3 7 】： 刘春涛等利用指标体系法，对辽河河e l 生态系统健康状况进行评价【3 8 】。 2 0 1 0 年，钟美明依据近岸海洋生态健康评价指南对胶州湾海洋生态系统健 康状况进行了综合评估【3 9 1 ；王方雄等人采用健康距离模型作为海洋生态系统健康的 定量评价模型，以a r c e n g i n e 作为系统开发平台，设计开发了一套海洋生态系统健康 评价信息系统【4 0 j ； 2 0 11 年，杨进等对大亚湾杨梅坑人工鱼礁区生态系统健康状况进行了综合评价 1 4 1 1 ：王在峰构建了海门市蛎岈山牡蛎礁海洋特别保护区海域生态系统健康评价指标 体系，并采用熵权综合指数模型和模糊综合评价模型对保护区的生态系统健康状况 进行评价及分析【4 2 1 ；陈小燕建立了河口、海湾生态系统健康评价概念模型和指标体 系，并对珠江口及大亚湾海域生态系统进了行评价【4 3 】；杨丽娜构建河口生态系统健 康评价指标体系并以大辽河为例对河口生态健康状况进行了综合评价【4 4 】； 国家科技部和国家海洋局也加强了对海洋生态系统健康的研究，先后开展了典 型河口、海湾生态系统健康评价模型技术研究及应用示范( 8 6 3 ) 和海洋生态系统健康 评价( 9 0 8 ) 。 此外，一些学者在进行海岸带生态系统健康评价时，将海洋生态系统评价作为 一个子系统进行评价，如秦昌波、宋延巍、孙磊等人 4 5 - 4 7 1 。 珠海近岸海域生态系统健康评价及胁迫因子分析 1 3 研究意义和研究内容 1 3 1 研究意义 沿海地区是我国经济发展最迅速的区域，集中了超过5 0 的人口和超过5 5 的 国民收入【4 8 】。随着经济社会的发展，海岸带地区资源开发活动越来越多，经济社会 发展与生态环境之间的矛盾日益凸现。海洋开发是我国2 1 世纪发展的重大战略之一， 随着海洋开发活动的进行，我国海洋生态系统健康尤其是近岸海域生态健康将面临 更大的压力。 根据1 9 9 7 年c o s t a n z a 对全球不同生态系统服务年平均值的分析，海洋生态系统 提供了全球生态服务总价值的6 3 ，而在海洋生态系统服务价值中，又有6 0 是来 自于近岸浅海生态系统【1 5 】。探讨近岸海洋生态系统健康状况，分析胁迫来源对促进 近岸海域生态系统健康具有深远意义。 本文是将海洋生态系统健康评价运用于珠海近岸海域这一特定地域，其科学意 义在于丰富了海洋生态系统健康评价的研究，实践意义在于为珠海近岸海域生态系 统保护提供科学依据，促进了珠海海洋生态系统综合管理的实现。 l - 3 2 研究内容 本文以珠海近岸海域生态系统为例，探讨海洋生态系统健康概念，并用珠海市 近岸海洋监测数据定量评价珠海近岸海域生态系统健康水平。主要研究内容为： ( 1 ) 构建近岸海洋生态健康评价指标系统对珠海近岸海域海洋生态系统进行 健康评价，并与海洋行业规范近岸海域生态健康评价指南评价方法得到的结果 进行对照讨论： ( 2 ) 根据评价结果，分析珠海近岸海域生态系统健康主要胁迫因子，并提出珠 海海洋生态系统保护建议。 珠海近岸海域生态系统健康评价及胁迫因子分析 2 近岸海域生态系统健康评价体系 2 1 评价指标体系构建 指标体系评价法进行近岸海域生态系统健康评价，采用一系列生态指标代表生 态系统中的某些状态的改变。因此，生态系统健康评价的关键是选择评价指标。 2 1 1 指标选取的原则 构建生态系统健康评价指标体系，遵循d a l e 提出生态评价中指标选择的8 项原则 5 9 1 ：( 1 ) 容易测量；( 2 ) 对生态系统受到的压力敏感；( 3 ) 能够有先兆的对压力产 生反应：( 4 ) 具有预测性，例如可以表征生态系统中关键特征将出现的变化：( 5 ) 能够预测变化，这种变化是可以利用管理行动控制的：( 6 ) 是综合的整体，能测量 覆盖所有生态系统重要组成的变化：( 7 ) 能够对干扰，人类压力产生一种众所周知 的响应，并能随时间变化；( 8 ) 在响应中存在尽可能少的变动。 2 i 2 指标体系的构建 近岸海域生态系统的健康评价主要从海洋环境质量及海洋生态状况两方面进行 评价。珠海近岸海域生态系统健康评价指标体系见表2 1 。 ( 1 ) 海洋环境质量 主要从海水、海洋沉积物和海洋生物三方面指标进行表征，通过统计近岸海域 的环境质量状况进行分析。 具体指标构成如下： 海水：综合水质指数( 矿融) 海洋沉积物：沉积物指数( s ，臆) 海洋生物：残毒评价指数( 歙触) 海洋环境污染除改变海水水质和沉积物的理化性质外，还可在海洋生物体内富 集、积累，从而威胁人类健康。 ( 2 ) 海洋生态 海洋生态用浮游植物、浮游动物、大型底栖生物的生物密度和生物多样性指数 珠海近岸海域生态系统健康评价及胁迫因子分析 表征。 表2 1 珠海近岸海域生态系统健康评价指标体系 2 2 指标权重的确定 指标权重的确定是评价的另一关键问题，因为权重的大小可以表明指标在评价 指标体系中的重要程度，直接决定这评价的结果。本文中，借助层次分析法进行近 岸海域生态健康评价指标的权重确定。 层次分析法( a n a l y t i c a lh i e r a r c h yp r o c e s s ，a h p ) 是一种定性与定量相结合的 多目标决策分析方法，由美国学者a l s a a t y 提出【4 9 】。层级分析法的基本原理是将一 个复杂的被评价系统，按其内在的逻辑关系，以评价指标为代表构成一个有序的层 次结构，然后运用专家的知识、经验、信息和价值观，对同一层或同一域的指标进 行两两比较，从而构建判断矩阵。然后通过求判断矩阵的最大特征值及其正交特征 向量，得到这一层指标所对应的权重，在此基础上进行层次总排序和组合一致性检 验。 层级分析法的基本步骤如下： ( 1 ) 构建层级结构 层级分析法首先要在明确问题范围及包含要素的基础上构建层级结构。通过把 问题包含的指标分层次，形成白上而下的支配关系构成的一个层级结构。 珠海近岸海域生态系统健康评价及胁迫因子分析 ( 2 ) 建立判断矩阵 对每一层次中要素的相对重要性进行判断，即判断本层次要素对上层对应元素 的重要程度，要素进行两两比较，得到标值，从而建立比较矩阵如下表2 2 ： 表2 - 2 两两比较判断矩阵 b 表示b ，与b 重要程度两两比较得到标值。表2 - 3 即为判断矩阵中取值的标度。 表2 3 判断矩阵取值标度 相对重要程度b 定义含义 倒数 同样重要b ，与b ，同样重要 稍微重要b ，比b ，稍微重要 明显重要 b ，比b ，重要 非常重要b ，比b ，非常重要 极其重要b ，比b ，绝对重要 介于相邻重要程度之间 单相指标b ，与丑! ，比较判断为b f ，则单相指标b 与马比较判断为b , , = l b 口 ( 3 ) 单排序权重 单排序权重是指一层内要素对上一层对应准则的重要程度。通过数学计算求得 判断矩阵的特征向量，特征向量就代表了权重值。步骤如下所示： 判断矩阵按行规范化 ( 2 一1 ) 86 ， 3 5 7 9 ，_ 斗2 善酗 = 9 一 珠海近岸海域生态系统健康评价及胁迫因子分析 计算向量谚 计算特征向量 w 沩特征向量w 的第i 个分量。 求最大特征根k 瓢 层次单排序 哆= 瓦( h 厶棚) ( 2 - 2 ) j = 1 w f = 善 w f j 二_ 一 f = l 。w j a x 2 善等 ( 2 - 3 ) ( 2 4 ) b w = ；t m 。w ( 2 - 5 ) 一致性检验 一致性检验是为了验证判断过程中是否逻辑一致性，方法是利用随机一致性比 率指标c r 进行检验。公式如下： cr=面ci(2-6) 其中：c i ：等；r i 为平均随机一致性指标，脚值如下表2 4 所示。 刀一l 表2 4 平均随机一致性指标取值 若c r 0 1 则判断过程中逻辑不一致性，需重新判断矩阵调整，回到步骤( 2 ) ， 重新建立判断矩阵。如此反复，直至得到c r 0 1 ，此时认为判断矩阵的一致性可 以接受。 1 0 珠海近岸海域生态系统健康评价及胁迫因子分析 在本文中，为了建立生态系统健康评价指标体系，得出判断矩阵，共邀请7 专家 ( 国家海洋局珠海海洋环境监测中心站5 位、珠海市海洋和农渔局2 位) 进行判断打 分，对个体判断矩阵中的偏激判断信息进行有效剔除，得到综合判断矩阵。 指标权重判断矩阵及一致性检验见表2 5 。 表2 5 指标权重判断矩阵及一致性检验 a a 1 a 2 权重系数 k 。_ 2 a l1l0 5 0 0 0 c i = 0 a 21l0 5 0 0 0 a l bblb2b3 权重系数 b1111 30 2 1 1 8k 。x - 4 0 7 3 2 c i = 0 0 2 4 4 b2111 30 2 1 1 8 c r = 0 0 2 71 b333l0 5 2 5 2 a 2 bb4b51 7 6 权重系数 b41l 2l 50 1 2 2 2 k 。丑x 2 3 0 0 4 c i = 0 0 0 18 b5 2 ll 30 2 2 9 9c r = 0 0 0 3 2 b 6 53l 0 6 4 7 9 a 2 8 4 cc lc 2 权重系数 k 。= 2 c ll10 5 0 0 0 c i = 0 c 2ll0 5 0 0 0 a 2 8 5 cc 3c 4 权重系数 k 。= 2 c 3ll0 5 0 0 0 c i = 0 c 41l0 5 0 0 0 a 2 8 6 cc 5c 6 权重系数 k 。= 2 c 5 ll0 5 0 0 0 c i = 0 c 6l10 5 0 0 0 珠海近岸海域生态系统健康全部评价指标的权重计算结果见下表2 6 。 珠海近岸海域生态系统健康评价及胁迫因子分析 海水 o 2 1 1 8 海茬薹境o 5 0 0 0 海洋沉积物o 2 l 1 8 综合水质指数 沉积物指数 海洋生物0 5 2 5 2生物残毒评价指数 生物密度 近岸海域生态系统 浮游植物 0 12 2 2 健康指数( c e h ) 海洋生态0 5 0 0 0 浮游动物o 2 2 9 9 大型鏖栖生0 6 4 7 9 物 生物多样性指数 生物量 生物多样性指数 生物量 生物多样性指数 0 1 0 5 9 0 1 0 5 9 0 2 6 2 6 0 0 3 0 6 0 0 3 0 6 0 0 5 7 5 0 0 5 7 5 0 1 6 2 0 0 1 6 2 0 由表2 6 可见，在所有之标准规，权重最大的是大型底栖牛物。大型底栖生物在 海洋食物链中处于较高层级，受到海洋生态环境影响较易显示。 2 3 生态系统健康综合评价模型 近岸海域生态系统健康评价指数计算公式如下： c e h i , , a x = ( w xe i ) ( 2 - 7 ) 其中：c e h 加出为近岸海域生态系统健康综合评价指数；w ，为第i 个指标的权重；疗 为指标总数；e 为第f 个指标值。 近岸海域生态系统健康评价指数分为3 个级别，见表2 7 。 表2 7 近岸海域生态系统健康评价指数分级别 其中，不健康是指生态系统结构和功能均受到破坏，生态系统受到的压力远超 出承载力且生态系统短期难以恢复；亚健康是至生态系统结构已受到影响，功能尚 珠海近岸海域生态系统健康评价及胁迫因子分析 能发挥，生态系统受到的压力已超出了承载能力，但在减少生态胁迫后可以自行恢 复健康状态；健康是指生态系统保持其自然属性，结构和功能未受到破坏，生态系 统受到的压力在承受范围内。 珠海近岸海域生态系统健康评价及胁迫因子分析 3 珠海近岸海域生态系统健康评价 3 1 珠海近岸海域概况及生态问题分析 生态系统健康研究须立足于地区特征。海洋生态系统在不同时间和空间尺度具 有不同的生物群落结构和生态功能特征。本论文选择珠海近岸海域作为研究区域， 掌握珠海近岸海域生态系统特点是进行近岸海域生态系统健康评价的重要前提。 3 1 1 概况 珠海市是珠江三角洲南端的一个重要城市，2 0 0 8 年国务院颁布实施珠江三角洲 地区改革发展规划纲要( 2 0 0 8 年一2 0 2 0 年) 中明确珠海为珠江口西岸的核心城市。珠海 位于南海北端、珠江口西岸，地理坐标处于北纬2 1 o 4 8 2 2 0 2 7 、东经11 3 0 0 3 1 1 4 0 1 9 之间。珠江八大出海口中的磨刀门、鸡啼门、虎跳门和崖门均在此处汇流入 海处。珠海全域陆地面积1 7 0 1 平方公里，海域面积6 1 3 5 平方公里【5 0 1 。珠海号称“百 岛之市”，有群岛2 个、列岛8 个，大小岛屿共1 4 6 个【5 1 1 ，见图3 1 。 1 4 珠海近岸海域生态系统健康评价及胁迫因子分析 珠海虽然是个海洋大市，但并不是海洋强市，目前珠海市海洋经济比重仍然偏 小，海洋开发的力度和广度均不够。 ( 1 ) 自然环境概况 地质、地貌概况 珠海海岸带在大地构造上属于“华南加里东褶皱带”的粤中坳陷，其周围被一系 列的深大断裂所围限。珠海海岸带地层发育完整，构造活动频繁，形成北东、北西 和东西走向构造线，海岸形成许多断块构造，使岬湾相问，岸外岛屿罗列。岸带内， 陆上和水下地貌类型均相当复杂，包括山地、丘陵、台地、平原等多种类型。珠海 市海岸线长约7 6 5 8 5k m ，其中大陆岸线长2 2 4 5k m ，大陆岸线中的人工海岸长度超 过2 3 ，岛屿岸线约5 4 1 3 5k m ，多数为基岩海岸。砂质岸线零星分布在弧形海湾内， 口门附近海岸多为淤泥质。 生态资源概况 珠海市海洋资源和海岸陆地资源都较为丰富，为社会经济发展提供了重要的物 质基础。珠海市滩涂资源丰富，滩涂总面积3 0 4 6 万亩，占全市土地面积1 2 6 9 。按 滩涂底质有8 8 1 5 为泥滩、1 1 8 5 为砂石滩；2 6 8 5 1 8 亩的泥滩中，有咸水草的草 滩3 0 8 2 亩，有红树林的林滩5 6 8 9 亩，曾养牡蛎的老牡蛎滩1 0 9 1 7 亩5 1 1 。珠海海区底 质多泥沙，底开平坦，水质肥沃，水产资源丰富，鱼类品种繁多，其中有捕捞价值 的近2 0 0 种，在海洋捕捞中常见的主要经济鱼类有7 0 多种。 气候与气象状况 珠海位于北回归线以南，属亚热带季风气候区，全年气温温和暖湿，干湿分明， 夏季受热带气旋影响，雨量充沛。珠海冬季温暖，气候宜人，是典型的海洋性气候 特征。 珠海海域气温年平均在2 2 。c - 2 3 ，年际变化平均o 5 ，l o 的积温为 7 5 0 0 c 8 5 0 0 c ，年太阳辐射量为4 5 0 0j m 2 5 4 0 0 j m 2 。珠海海域雨量充沛，温暖湿 润，年平均相对湿度达8 0 ，年降水量介于1 6 0 0 m m 2 3 0 0 m m 之间，年际变化较大。 本海域属于季风气候区，风速、风向季节变化明显，降水的季节分布受季风的影响， 干湿季明显。冬季，干燥寒冷的东北季风造成降水很少，为干季；夏季，温暖湿润 的偏南气流带来的大量降水，为湿季。 珠海近岸海域生态系统健康评价及胁迫因子分析 影响珠海的灾害性天气，主要是热带气旋、暴雨和寒潮，以热带气旋为主。严 重影响珠海的热带气旋，最早始于5 月，最晚终于1 2 f f j ，集中于7 9 月，尤其是9 月 最多。 水文特征 珠海海域潮汐属不正规半日潮类型，年最高潮位多出现在夏、秋季之间，以7 月份最高，年最低潮位多出现在冬、春季，且潮差最大。 从崖门口往外，在5 m 等深线以浅主要受径流和地形控制，以往复流为主；5 m l o m 等深线区域，径流和潮流相互作用较为强烈；1 0 m 2 0 m 等深线区域水域开阔， 受南海潮流、科氏力以及季风漂流的制约明显增强，沿岸流和旋转流相互影响；2 0 m 等深线外则受南海暖流控制。 一般表层余流速度为2 0 c m s 4 0 c m s ，底层为1 0 c m s - 2 0 c m s ，流向为西南向，冬 季余流大于夏季。 海区波浪主要是热带气旋和季风引起。在东北季风期，出现以东北向为主的风 浪；在西南季风期，常见的是西南向风浪。 ( 2 ) 社会经济概况 珠海是我国对外开放的第一批四个经济特区之一，重要的进出1 3 岸和外贸基地。 1 9 8 0 年成为特区以来，经过3 0 余年的发展，珠海形成以高科技工业为重点，农渔牧 业、商业、旅游业综合发展的外向型经济体系。按总工业输出额计，主要工业依次 为：电子及通讯设备、电子仪器及机械、办公室仪器【5 2 1 。 据2 0 1 1 年珠海市统计局和国家统计局珠海调查队编制的珠海统计年鉴 ( 2 0 11 ) ，2 0 1 0 年全市实现地区生产总值1 2 0 2 6 亿元，其中还海洋经济总产值近3 0 0 亿元，三次产业比重为2 7 ：5 4 8 ：4 2 5 t 5 2 l 。2 0 1 0 年珠海市工业总产值为3 0 5 3 4 亿元， 六大支柱产业为：电子信息、生物医药、石油化工、家电电气、精密机械制造和电 力能源。2 0 1 0 年农业总产值为5 7 6 亿元，其中，渔业产值为3 1 8 6 亿元，占农业总产 值5 5 3 ；海洋捕捞和海洋养殖产品量分别为1 2 万吨和2 7 万吨，约占水产品产量的 6 1 、1 3 7 。旅游业总收入大2 1 9 4 亿元，其中国内旅游业收入为1 3 6 7 亿元；接待 入境旅游人数为4 4 8 5 万人次，如今旅游人数中3 2 4 1 万人次来自香港、澳门或台湾， 占总入境旅游人数的7 2 5 t 5 2 1 。 1 6 珠海近岸海域生态系统健康评价及胁迫因子分析 近年来，珠海建设发展迅速，目前仍在进行中的十大重点工程包括港珠澳大桥 人工岛填海工程、广珠铁路、高栏港建设等等，这些工程完成后，珠海在交通方面 将有一个质的改变，有望成为珠江口西岸的交通枢纽。港珠澳大桥建设于2 0 0 9 年1 2 月1 5 日动工，目前建造中，建成后大桥将跨越珠江口伶仃洋海域，连接香港、珠海 和澳门。根据国务院批准实施横琴总体发展规划，横琴新区建设正在强力推进。 珠海目前有1 0 座污水处理厂，污水日处理量为5 4 3 万吨。珠海全市2 0 0 9 年工业 废水排放量为5 8 9 0 5 9 万吨，达标排放率为9 8 o ：生活污水排放量为1 0 2 亿吨，集 中处理率为8 1 6 t 5 2 1 。 ( 3 ) 环境资源概况 港口资源 珠海港口资源比较丰富，有高栏港区、九洲港区、桂山港区、香洲港区、唐家 港区、洪湾港区等6 个港区群，其中高栏港区和桂山港区为深水港斟5 3 1 。珠海西部 的南水、高栏连岛以西海域及海岛岸线，通过海岛连堤，构筑成海岛环