（环境工程专业论文）沿岸海域生态环境质量综合评价方法研究.pdf

大连理工大学硕士学位论文 摘要 生态环境管理是海洋管理的发展趋势，相应地，海洋环境质量评价也从以往单一的 污染状况评价( 包括水质、沉积物和生物体) 发展到海洋生态环境质量综合评价。但是 目前我国现行的海洋环境状况评价标准中还未包含浮游和底栖生态系统结构和功能变 化、富营养化和赤潮等生态指标标准。本文以大连湾海域生态环境为例，建立了生态环 境综合评价指标模型，并以生态环境综合评价模型为工具，对大连湾海洋生态的环境状 况及变化趋势进行研究，并提出管理对策及建议。 论文从大连湾自身的生态结构特点出发，借鉴欧盟的“生态状况评价综合方法”和美 国“沿岸海域状况综合评价方法”的基本思想，结合近年来大连湾生态环境的调查研究， 筛选影响大连湾生态环境的主要影响因子，以生物学要素为主，并引入社会经济学影响 因素，建立了反映大连湾海域的生态环境现状和特点的生态评价模型。模型包括物理化 学、生物学和社会经济学3 个子系统，共2 4 个评价指标。 最后，利用层次分析法分析模型中各指标之间的关系，建立系统的递阶层次结构， 通过构造两两比较的矩阵给各指标赋予权重值，并针对评价模型建立评价等级标准，在 所构建的生态环境综合评价基本框架的基础上，采用结构功能指标法对大连湾生态环境 进行综合评价。评价结果显示，2 0 0 6 年大连湾海域生态综合评价指数d i ( o 5 0 3 4 ) 介 于较差( 0 4 5 1 8 ) 和及格( o 5 4 5 8 ) 之间，其中污染物主要是无机氮和活性磷酸盐。在 以上综合分析的基础上，对大连湾海域今后的管理和保护策略、预防潜在的环境危害和 大连市环境与经济的协调发展等方面提出了建议。 本研究将社会经济因素作为影响因子加入到生态环境综合评价模型中，定量的分 析、评价了社会经济的发展、产业结构的变化对生态环境所造成的影响，为区域的发展 规划及政策的制定提供了参考依据。本文中建立的评价方法和指标体系具有实用性和通 用性，可以为其它近岸海域海洋生态评价指标体系的建立和综合评价提供参考。 关键词：生态环境；生态环境综合评价；层次分析法；综合评价指数 沿岸海域生态环境质量综合评价方法研究 r e s e a r c ho n e c o l o g i c a le n v i r o n m e n tc o m p r e h e n s i v ea s s e s s m e n tm e t h o d s f o rc o a s tm a l i n ea r e a a b s t r a c t e c o l o 西c a m a n a g e m e n t i st h et r e n do ft h em a r i n e m a n a g e m e n td e v e l o p m e n t ， a c c o r d i n g t l y ，m a r i n ee n v i r o n m e n ta s s e s s m t ：n th a v ec h a n g e df r o mt h es e p a r a t e dp o l l u t i o n s t a t u s s a s s e s s m e n t ( i n c l u d i n g w a t e rq u a l i t y ，s e d i m e n ta n db i o l o g y s t u t u s ) t ot h e c o m p r e h e n s i v em a r i n ee n t i r o n m e n ta s s e s s m e n t h o w e v e r ，t h ec u r r e n ts t a n d a r do fm a r i n e e n t i r o n m e n ta s s e s s m e n td o e s n ti n c l u d et h ee c o l o g i c a li n d e x e s s u c ha st h ed i v e r s i t yi n d e x e s o ft h ep h y t o p l a n k t o n ，z o o p l a n t o n t o na n dz o o b e t h o s ，e u t r o p h i c a t i o na n dr e dt i d e ，w h i c hr e f i e c t t h ec h a n g e so fe c o s y s t e m ss t r u c t u r e sa n df u n c t i o n s st h e s i st o o kd a l i a nb a y 船a n e x a m p l e ，t oc o n s t r u c ta ne n t i r o n m e n tc o m p r e h e n s i v ea s s e s s m e mm o d e l a n di ta sat o o lt od o s o m er e s e a r c ho nt h ed a l i a nb a y se n t i r o n m e n tc o n d i t i o na n dd e v e l o p m e n tt r e n d , a n dg a v e s o m es u g g e s t i o n sa n dm a n a g e m e n tm e a s u r e s b a s e do nt h ee c o l o g i c a ls t r u c t u r e sc h a r a c t e r so fd a l i a nb a ya n di t sr e c e n t l ye c o l o g i c a l c o n d i t i o n , w i t hu s i n gt h em e t h o do f “e c o l c i 西c a lc o n d i t i o nc o m p r e h e n s i v ea s s e s s m e n t f r o m e u r o p eu i l i o na n dt h e “c o m p r e h e n s i v ea s s e s s m e n tf o rc o a s t a lw a t e r f r o mu s aa sar e f e r e n c e t h i st h e s i ss e l e c t e dt h em o s ti m p o t a n tf a c t o r sa st h ei n d e x e s t r e a t i n gt h eb i o l o g i c a lf a c t o ra s t h e m a i l ye l e m e n t ，a n di n t r u d i n g t h es o c i a le c o n o m i c a li n f l u e n c e ，t h e e c o l o g i c a l c o m p r e h e n s i v ea s s e s s m e n tf o rd a l i a nb a yw a se s t a b l i s h e d ，w h i c hi n c l u d i n gp h y s i c a la n d c h e m i c a lc o n d i t i o n s ，b i o l o g i c a la n ds o c i a le c o n o m i c a ls y s t e m s t 1 1 i sm o d e lc o n s i s t3 s u b s y s t e ma n d2 4f a c t o r s f i n a l l y ，t h es y s t e m sh i b e r a r c h yi se s t a b l i s h e db va n a l y s i s i n gt h er e l a t i o n so ft h e s e f a c t o r s ，t h ef a c t o r s w e ：i 曲tw e r ee n d o w e db yc o m p r a r i n gt h em a t r i x e s b a s e do nt h e e c o l o g i c a lc o m p r e h e n s i v ea s s e s s m e n t f o rd a l i a n b a ya n dt h e c o n f k r m e da s s e s s m e n t c l a s s i f i c a t i o n , t h er e s u l to fd a l i a nb a y se c o l o g i c a lc o n d i t i o ni n2 0 0 6w a sr e c e i v e d n 圯 c o m p r e h e n s i v ei n d e xz p ii s0 5 0 3 4 ，w h i c hi sb e t w e e ns l i g h t l yb a d ( o 4 518 ) a n db o r d e l l i n e ( 0 5 4 5 8 ) t h ed i na n di pa r et h em a i n l yp o l l u t a n t s a c c o r d i n gt ot h ea s s e s s m e n tr e s u l t ， s o m em a n a g e m e n ta n dp r o t e c t i o nm e a s u r e sw e r eg i v e n t i l i sr e s e a r c h p u tt h es o c i a le c o n o m i c a lf a c t o ri n t o t h ee c o l o g i c a lc o m p r e h e n s i v e a s s e s s m e n tm o d e l ，q u a n t i f i c a t i n n a l l ya n a l y s e da n da s s e s s e di t si n f l u e n c et ot h ee c o n o m i c a l e n v i r o n m e n t ，s e tar e f e r e n c ef o u n d a t i o nf o rr e g i o nd e v e l o p m e n tp r o g r a m m i n ga n dt h er e l a t e d p o l i c y t 1 l i sm o d e li sp r a c t i c a la n da v a l i b l ea n dc a l lg i v ear e f e r e n e et ot h ee c o l o g i c a l c o m p r e h e n s i v ea s s e s s m e n to f o t h e rc o a s tm a r i n ea r e a k e yw o r d s ：e c o l o g i c a le n v i r o n m e n t ：e c o l o g i c a le n v i r o n m e n tc o m p r e h e n s i v ea s s e s s m e n t ； a n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s s ；c o m p r e h e n s i v ea s s e s s m e n tm e t h o d i i 独创性说明 作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得大连理 工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料与我一同工作的同志 对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：至8 焦日期：丑壁：i 2 大连理工大学硕士研究生学位论文 理工大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位论文版权使用 规定”，同意大连理工大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理工大学可以将本学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论 文。 作者签名：蠲垄 导师签名 虿重二雄 之2 年盍月王l 日 引言 海洋管理是社会管理的一个领域和构成部分，它是随着人类海洋开发活动的展开和 发展而产生的一种管理活动。由于人类活动对海洋生态系统的影响很大，海洋生态系统 的演化对人类社会和经济的影响也越来越明显。因此，海洋环境管理从以往单纯的海洋 污染管理已发展到当前的海洋生态环境综合管理。海洋管理的发展趋势是以社会一经济 一自然复合生态系统作为管理对象，以可持续发展为目的，进行生态系统管理，促进沿 海地区社会、经济和自然的共同持续发展【1 】。相应地，海洋环境质量评价也从以往单一 的污染状况评价( 包括水质、沉积物和生物体) 发展到海洋生态环境质量综合评价。系 统管理是近十年来发展起来的一种新的管理模式，是实现合理利用自然资源和保持生态 系统健康最有效的途径。 新的国家标准海洋工程环境影响评价技术导则( g b t 1 9 4 8 5 2 0 0 4 ) 于2 0 0 4 年3 月2 5 日发布，同年9 月日开始实旌。新标准要求，对一、二级海洋工程环境影响评价 项目，必须进行春、秋2 次生态环境现状调查1 2 。自2 0 0 4 年开始，我国在近岸部分海域 建立了1 5 个生态监控区，监控区总面积为5 万平方公里。在监控区内对海洋生物( 包 括叶绿素，初级生产力、浮游植物、浮游动物、浅海底栖生物、潮间带生物、游泳生物、 外来物种、珍稀物种、养殖生物) 、特殊生态系统( 如红树林、珊瑚礁、海草床等) 、 海洋环境质量( 海水水质、沉积物、海洋生物质量) 、入海污染物、排污口、海洋灾害 等进行全方位的监测，并调查生态监控区周边的人类活动和社会经济发展状况。2 0 0 5 年国内5 5 个沿海城市5 9 个海域环境质量监测结果，大连湾海域石油类高踞第4 位，无 机氮年均值踞第5 位，活性磷酸盐列1 6 位。近几年来大连湾海域共发生大面积赤潮6 次，生态状况令人担忧例。海洋生态系统健康评价是在通过分析整理这些数据的基础上， 揭示出大连湾污染状况及其变化规律和发展过程，明确主要环境问题的所在，综合分析 海洋生态环境质量状况及变化趋势，为海洋生态系统管理提供实现可持续发展的理论技 术支持。 本文以生态环境质量综合评价为方法，以大连湾海洋生态环境为研究对象，开展海 洋生态环境质量评价与管理研究。 沿岸海域生态环境质量综合评价方法研究 1 动态研究 1 1 生态环境的概念及内涵 生态环境是指由生物群落及非生物自然因素组成的各种生态系统所构成的整体，主 要或完全由自然因素形成，并间接地、潜在地、长远地对人类的生存和发展产生影响。 生态环境的破坏，最终会导致人类生活环境的恶化。因此，要保护和改善生活环境， 就必须保护和改善生态环境。我国环境保护法把保护和改善生态环境作为其主要任务之 一，正是基于生态环境与生活环境的这一密切关系。生态环境与自然环境是两个在含义 上十分相近的概念，有时人们将其混用，但严格说来，生态环境并不等同于自然环境。 自然环境的外延比较广，各种天然因素的总体都可以说是自然环境，但只有具有一定生 态关系构成的系统整体才能称为生态环境。仅有非生物因素组成的整体，虽然可以称为 自然环境，但并不能叫做生态环境。从这个意义上说，生态环境仅是自然环境的一种， 二者具有包含关系【4 】。 生态系统管理以生态学尤其是生态系统生态学理论为原理，主要强调两方面内容： 一方面强调生态系统结构和功能的重要性，良好的生态系统是社会和经济得以持续发展 的基础；另一方面强调人类是生态系统的重要组成部分【5 1 。沿海国家普遍认为，海洋保 护地是实施生态系统管理的有效工具，不仅能够完整地保存海洋资源和自然环境的本来 面貌，还能保护、恢复、发展、引种、繁殖物种群落，保存生物的物种多样性，消除和 减少人为的不利影响。在南非德班召开的第五届世界自然保护联盟世界保护地大会，呼 吁采用生态系统管理的方法，通过建立海洋生态保护地恢复几近灭绝的鱼群、减少沿海 污染、保护和恢复生物多样性嘲。 生态环境破坏对人类生存影响很大。它的主要形式有土壤退化、水土流失、土地荒 漠化、土地盐碱化、臭氧层破坏、酸雨等类型。在我国，黄土高原的水土流失、西北沙 漠地区的荒漠化、黄淮海平原的盐碱化，在不同程度上制约着我国国民经济的迸一步发 展。 生态环境保护并不是追求原有的生态环境状况或是被动地要求以牺牲经济与社会 发展为代价去维护某种生态平衡。这里，生态环境保护是一种调整和构建意义上的生态 建设，通过创建积极的生态平衡，形成与经济社会发展相协同的人类环境体系。分析 流域生态环境现状存在的主要问题，不难看出，河湖萎缩、植被退化、土地荒漠化等一 系列生态环境退化问题均源于片面追求经济建设为核心的流域水土资源不合理利用。但 以生态环境为中心，追求原有生态体系的恢复是不切实际的，在很大程度上阻碍流域经 济与社会的正常发展。生态环境的保护应基于经济与社会的可持续发展，寻求符合生态 2 大连理工大学硕士啦论文 规律的与经济社会发展相协调的可持续生态环境体系，反过来经济与社会可持续是建立 在生态环境可持续基础上的，是以健康、安全的生态体系为保障条件。个始终处于不 稳定的退化生态环境状态的区域，几乎不可能建立其可持续的经济发展格局。 保障生态安全、控制和改善区域生态环境状况，提高各生态系统总体的生产力，有 利于适于人类社会生存与发展的有序化环境状态，是区域生态环境保护的根本目的。1 987 年，世界环境与发展委员会对于持续发展作出的定义指出，可持续发展是既满足 当代人的需要，又不对后代满足其需要的能力构成危害的发展。作为流域人类生存与发 展的物质基础，资源与环境是两个最重要的方面，生态环境的可持续发展对于资源的可 持续利用与经济社会的稳定发展至关重要，其作用是能促使人们“能动地调控自然一社 会经济复合系统，促使人类在不超越资源与环境承载能力的条件下，促进经济发展， 保持资源的永续利用和生存质量的不断提高。” 1 1 1 造成海洋生态环境污染的因素 海洋生态环境是海洋生物生存和发展的基本条件，生态环境的任何改变都有可能导 致生态系统和生物资源的变化，海水的有机统一性及其流动交换等物理、化学、生物、 地质的有机联系，使海洋的整体性和组成要素之间密切相关，任何海域某一要素的变化 ( 包括自然的和人为的) ，都不可能仅仅局限在产生的具体地点上，都有可能对邻近海 域或者其他要素产生直接或者间接的影响和作用。生物依赖于环境，环境影响生物的生 存和繁衍。当外界环境变化量超过生物群落的忍受限度，就要直接影响生态系统的良性 循环，从而造成生态系统的破坏。 海洋生态平衡的打破，一般来自两方面的原因：一是自然本身的变化，如自然灾害。 二是来自人类的活动，类是不合理的、超强度的开发利用海洋生物资源，例如近海区 域的酷渔滥捕，使海洋渔业资源严重衰退；另一类是海洋环境空间不适当地利用，致使 海域污染的发生和生态环境的恶化，例如对沿海湿地的围垦必然改变海岸形态，降低海 岸线的曲折度，危及红树林等生物资源，造成对海洋生态环境的破坏。海洋生物多样性 的减少，是人类生存条件和生存环境恶化的一个信号，这一趋势目前还在加速发展的过 程中，其影响固然直接危及当代人的利益，但更为主要的是对后代人未来持续发展的积 累性后果。因此，只有加强海洋生态环境的保护，才能真正实现海洋资源的可持续利用。 1 1 2 造成海洋生态环境污染的因素 根据国内学者对部分海湾的研究分析表明，造成近岸海域环境污染的因素主要有以 下几个方面： ( 1 ) 工业污染源 沿岸海域生态环境质量综合评价方法研究 沿海地区是经济发展较快的地区农业废水的排放量也呈逐年上升趋势。农业废水中 含有汞、镉、铬、铅、砷、铜、锌等重金属以及无机氮( d i n ) 、无机磷i p ) 、溶解有杌 碳( d o c ) 、油类等污染物，其中重金属入海后通过沉淀作用、吸附作用、络合与鳌合作 用和氧化还原作用在水体中迁移转化或被海洋生物吸收后随食物链积累与放大，无机 氮、无机磷则作为海水中的营养盐而被浮游植物吸收；而d o c 只有通过微生物的分解 及化学氧化进行溶解。 ( 2 ) 农业污染源 目前世界上农药种类多达1 0 0 0 余种，常用的就有2 5 0 余种，随着农业现代化程度 的不断提高和免耕法的广泛运用杀虫剂、除养剂等用量呈逐年上升趋势。全球农药用量 估计在6 0 0 0 万t 以上化肥用量在2 0 0 亿t 以上。这其中约有1 ，3 被植物吸收或滞留于土 壤，2 ，3 以上将随径流经江河湖泊汇入海洋中构成海洋中的营养盐输入。 ( 3 ) 生活污染源 随着沿海地区经济发展和人口密集，在不足1 0 0 k i n 宽的沿海地带( 约占陆地总面积 的2 0 ) 居住着4 0 的世界人口。大量未经处理的生话污水排放入海，将d 玳、d 口、 d o c 、异养细菌、大肠菌群及致病微生物等带入海洋。 ( 4 ) 养殖废水 对海域资源的超负及利用及海产养殖和滩涂养殖废水自接排入海洋导致水体交换 能力下降水体中有机物积累，营养盐异常补充。港口船舶污染源随着海上养殖业、捕捞 业、运输业的迅速发展船舶污染和港口作业污染使海域油污染加重。尤其是石油泄漏事 故连年不断及海湾战争给海洋带来了长期的难以消除的污染。 ( 5 ) 港口船舶污染源 随着海上养殖业、捕捞业、运输业的迅速发展，船舶污染和港口作业污染使海域油 污染加重。尤其是石油泄漏事故连年不断及海湾战争给海洋带来了长期的难以消除的污 染。 1 。1 3 海洋生态环境面临的问题。 众所周知，土地荒漠化是上地退化的概念，即“荒漠化是因各种因素所造成的干旱 半干旱和具有干旱的半湿润地区的上地退化，其中包括气候变化和人类活动”【刁。什么 是土地? 从更广义的概念理解，我们认为土地就是一个国家的领土，即国土，领海是国 土的重要组成部分。领海海域的生态环境质量退化，是一个国家土地退化的重要表现形 式，这就是说，海洋也存在着类似的荒漠化。 “海洋荒漠化”，就是指在人为作用下海洋( 及沿海地区) 生产力的哀退过程，即海洋 正向着不利于人类的方向发展。它与陆地荒漠化既有联系又有区别。其联系是一者都意 4 大连理工大学硕士学位论文 味着生产力的下降，其区别是发生区域不同，荒漠化的结果也不同。我们不用海洋环境 污染( 学) 嘲、过度捕捞、全球性恶化等术语，其目的在于唤起人们对海洋生态环境恶化 的重视并向重视陆地荒漠化一样，加强海洋保护。为了与陆地荒漠化相区别，我们暂且 把海洋环境全面恶化的动态过程称为海洋生态环境问题。 我国东南部有广阔的海洋，陆海边界约占整个边界的4 5 ，海域总而积约4 2 7 7 x 1 0 3k m 2 ，海洋管辖区3 5 4 x1 0 4 k m 2 ，为陆上耕地面积的3 6 倍。然而，由于沿海经济的 高速发展，中国海域存在着严重的生态环境问题。据国家环境保护局公布，1 9 9 3 年，全 国渔业生态环境恶化的状况未得到有效控制，海域内湾渔场荒废而积呈扩大趋势州。 1 1 4 我国海洋生态环境问题的潜在影响 海洋生态环境问题不仅使海洋生产能力下降更为严重的是它的影响还可通过海洋 本身而扩大使海洋大气、海洋沉积和海洋生物发生异常这又与陆地荒漠化不同。 ( 1 ) 对海洋大气的影响 从大尺度范围来看，海洋生态环境问题可通过海洋大气及环流而扩大影响。主要因 为污染改变了海面性质，大量固体、分散的油污体成为吸热体，使海洋蒸发能力上升， 从而影响了水分循环。特别是发生于热带海域的大规模石油污染和赤潮，其后果更为严 重。我国东海、南海位于亚热带和热带地区，这里恰是世界上最强大的季风环流发源及 必经之地，如果这些海域发生严重的污染其影响将波及整个亚洲。 汪品先院士在探讨中国大陆冰期干旱气候的驱动机制时，认为海洋变化应是首先给 子考虑的因烈1 0 】。我们认为，现在海洋荒漠化对气候的作用可能类似冰期的气候效应。 ( 2 ) 对海面环境及经济发展的影响 海平面的变化。据我国验潮站资料统计，近几十年来，我国海平面年平均上升1 5 m i l l 。全局性海平面上升与气候变暖有关，区域性的相对海平面上升与人为因素有关。 然而，在同等条件下，长期海洋污染可使蒸发增加、水循环加快。但是，由于大气增温 使其水汽含量增加，故降水并增多，又可使海平面下降；海平面下降又使海域而积减小， 水循环的范围和强度削弱，陆地干旱加强，即海洋生态环境问题扩大化。 人为地把超过正常水温4 以上的热水排入海洋造成的海洋热污染，使海水温度不 断升高，海洋生态环境受到破坏。 另外，海洋生态环境问题还有一个特点，即江河入口、沿海大城市及工厂附近、渔 场、大陆沿岸、油井区、航线沿途等成为海洋生态环境问题严重的海域。随着沿海开放 和海洋开发的加强，沿海人口密度和经济密度的进一步增加，如果不采取相应对策，沿 海的海洋生态环境问题及其影响就会逐步加重，严重的海洋生态环境问题可制约沿海经 济的发展。 5 沿岸海域生态环境质量绦舒利介方法研究 因此，我国应尽快建立适合我国近海特点的生态环境质量综合评价方法及相应的监 测、管理体系，以有效推进我国的海洋生态环境保护工作。 1 2 生态环境质量评价的理论基础 生态环境评价，是生态学和环境科学相结合形成的生态环境学的一部分，有关生态 学和环境学的基本原理，基本理论体系就是生态环境评价的理论基础。区域生态环境体 系涉及大量的相互关联、相互制约的生态和环境因素，生态系统本身包括实现营养元素 循环与能量流动的生命系统和非生命系统两大部分，把诸如土壤、水分、营养物质和生 物种群在结构上视作有紧密内在有机联系的组织，而环境系统又把人类活动对自然界的 影响以及人类与自然等同作用的有关化学、生物、气候等因素反馈入生态系统，因此， 区域生态环境质量就应包括区域水、土壤、生物等生态环境组织的质量状况以及人类活 动和自然地理气候等自然因素对生态环境体系的作用和这种作用下的各生态环境组织 的变化程度等，而所谓评价就是依据一定的判断标准对生态环境各组织的质量状况和作 用与变化程度的度量，以回答区域自然生态环境体系所处的状况及其对区域生态环境可 持续性的作用、人类活动的影响程度及其与生态环境容量的可协调等问题。因此，区域 生态环境质量状况实质上取决于区域生物多样性、稳定生物种群的营养与能量供给与流 动的资源数量、人类活动的影响及生态环境对人居环境的反作用程度等，这就涉及到资 源有限论和环境资源论等指导性理论。 干旱内陆河区域水体、土壤、生物等资源的有限性，集中表现在水资源的极其有限 性与上中下游水体的共享性，这种共享性造成中上游一带过量利用水资源，实质是对下 游地区水资源的袭夺，其结果是水资源在空间上的非平衡重新分配与中下游地水资源的 日益紧缺。资源的有限性还表现在土地资源相对丰富，但其利用率取决于水资源的可利 用量，而水资源可承载的土地资源是有极其有限的；另外，对大多数在漠境条件下形成 的土壤，其养分和恢复能力很差，一旦遭到破坏，易向沙质荒漠化发展。生物资源的有 限性表现在干旱及漠境水热条件下形成的生物种类、数量和生物产量都较少，其营养与 能量结构和食物链比较简单，自调节与自恢复能力，抗干扰能力等都很差，人类活动和 自然环境的波动变化都易导致己建立的生态平衡体系遭到破坏。环境是资源，又大于资 源，一般意义上的天然物质体系和实体等资源依存于环境之中，是环境的组成部分，环 境又是资源存在、更新的基础，因而环境是人类生存与发展所依存的资源。环境状况评 价就应是立足于资源观点上的考虑环境代价的评价。基于上述生态环境评价的理论与认 识，提出下列区域生态环境质量评价的基本原则： 6 大连理工大学硕士学位论文 l 、综合整体性。既要反映流域不同区域的生态环境质量，又要以全流域的观点， 把全流域看作一个生态环境整体进行评价，但整体性中又要考虑自然生态环境与经济社 会在不同区域的差异性，是在区域特质性基础上的综合。 2 、评价因子体系化与全面性。全面考虑生态环境各组织的相互作用，所选取的评 价因子是有生态环境的体系表征特点并能全面反映流域生态环境的质量状况，既能反映 自然生态环境要素，又能反映人类活动的作用，一个区域生态环境质量是所有生态环境 要素及其相互作用的综合反映。 3 、评价技术的系统化与定量化。由于区域生态环境的因子构成具有系统性和层次 性，因此评价力求具有系统的层次、结构、功能，用系统分析观点突出因子与因子、因 子与子系统、子系统之间以及层次之间的相互联系与综合分析。为使评价结果直观、可 靠并能定量地说明生态环境质量状况，应力求用适合的定量手段，建立定量化评价的数 学方法和数学模型。 1 3 生态环境质量综合评价研究进展 1 3 1 国内研究现状 随着人们对沿岸生态环境科学认识的进步，目前国际上的海洋环境管理己经从以往 单纯的海洋环境污染管理转变为海洋生态环境综合管理，并建立了海洋生态环境质量综 合评价指标体系和相应的管理、监测体系【l 。然而，我国的海洋环境质量评价尚停留在 基于不同介质( 海水、沉积物、生物体) 的污染评价，如国家海洋局发布的中国海洋 环境质量公报中一直是各种介质的污染状况评价和分级内容。评价标准中未包含浮游 和底栖生态系统结构和功能变化、富营养化和赤潮、滨海湿地等生态指标，也未包含稀 释和冲刷能力( 海湾、河口等) 等水动力指标【1 2 】。而这些指标是海洋生态环境质量评价 中必不可少的、最重要的评价指标。这一评价体系己远不能满足我国海洋生态环境综合 管理的需求，成为制约我国海洋生态系统管理和海洋生态环境保护工作发展的瓶颈。 我国常用的海洋环境评价主要从以下两个方面来进行： ( 1 ) 海水水质评价 海水水质有机污染状况采用有机污染指数法评价( a 值) ，其他水质因子污染状况采 用单因子质量指数法评价，其评价标准采用渔业水质标准和海水水质标准中一类海水水 质标准。在海洋环境质量综合评价时，有机污染a 值各等级可相应换算为相应等级的p i 值。 ( 2 ) 水质富营养化评价 7 沿岸海域生态环境质量综舒獭方法研究 目前我国对水质富营养化水平还没有统一的评价标准，日本的上田和夫和冈市友利 等提出过水质富营养化的划分及评价模式，我国学者也提出过水质富营养化评价指标。 概括起来包括：单项指标富营养化的阈值法，综合指数法 包括营养指数法( e ) ，有 机污染评价指数法，生物多样性指数( 功。 杨新梅【1 3 j 等人在1 9 9 7 年11 月对大连湾设置调查站位2 2 个，对c o d 、无机氮、p 、 油类等进行了现状调查并进行了评价，利用水质单因子指数法和富营养化指数法得出大 连湾水体有机污染和富营养化状况。 邱春霞【1 4 】等人对大连湾海域的水化学要素( n 、p 、s i 、d o 、c o d 、p h 、盐度等) 和生物体化学要素( 浮游植物、浮游动物等) 的含量水平和分布进行了调查研究，并采 用富营养化阈值法、综合指数法和生物多样性指数法这3 种不同的评价方法对大连湾海 域水环境质量进行富营养化评估、有机污染评估和生物多样性的评估。 李震【l 副等人在对大连湾海域的溶解氧、盐度、氨氮等水质指标和浮游生物、叶绿素 等生物状况进行调查分析的基础上，采用富营养化指数评价法和香农多样性指数法评价 了大连湾海域的水质和生物现状，并对大连湾海域富营养化现状及控制进行了初步探 讨。 1 3 2 国外研究现状 国际上，海洋环境管理的趋势已从以往单纯的海洋污染管理已发展到当前的海洋生 态环境综合管理。相应地，海洋环境质量评价也从以往单一的污染状况评价( 包括水质、 沉积物和生物体) 发展到海洋生态环境质量综合评价。国际上有代表性的被广泛应用的 两种河口和沿岸生态环境质量综合评价模型，分别是欧盟的“生态状况评价综合方法”【1 6 】 和美国“沿岸海域状况综合评价方法”【l 。”。其中，欧盟的“生态状况评价综合方法”选取了 三类质量要素来对河口和沿岸海域的生态状况进行评价，即生物学质量要素、物理化学 质量要素和水文形态学质量要素。方法中并未给出确定类型专属参考基准的统一的、具 体的方法各成员国根据国际通用的一些分析、判别手段来确定类型专属参考基准。例如 对生物学质量要素和一般物理化学要素的分析和判别可采用欧盟“综合评价程序， ”( o s p a r - c o m p p ) 1 s , 1 9 、美国“河口营养状况评价，”( n f f a - a s s f t s ) i 2 0 ；徊- j 口生物完整 性指数”( e s t u a r i n eb i o t i ct n t e g r i t yi n d e x ) 1 2 ”、香农韦尔纳指数( s h a n n o n w i e n e ri n d e x ) 等 等。 美国的“沿岸海域状况综合评价方法”是美国环保局根据“净水行动计划”( c l e a n w a t e ra c t i o np l a n ) 中关于沿岸水域状况综合报告的要求而设计的。这种方法选用了7 类指标来评价沿岸水域质量状况，它们是水清澈度、溶解氧、滨海湿地损失、富营养化 状况、沉积物污染、底栖指数和鱼组织污染。按照评价海域的现状对这7 类指标进行赋 8 大连理工大学硕士学位论文 分( 好= 5 ，一般= 3 ，差= 1 ) ，这7 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 应的等级。本方法所选用的描述沿岸海域状况的指标是实验性的，方法中对每个海域总状 况的评价是采用7 类指标分值直接加和的方法。 以上介绍的两种生态环境质量综合评价方法均属多参数评价体系，能比较全面地评 估河口和沿岸海域的生态环境质量，可反映对河口和沿岸海域生态环境问题的认识水平 和科学研究水平现状。两种方法在科学思想和评价体系等方面大体相似，如均包括生物 学质量要素和物理化学要素。但欧盟采用类型专属的区域评价背景值作为评价标准，目 前尚缺乏统一的操作程序，因而其可操作性较差。美国的沿岸海域状况综合评价方法中 某些参数的评价标准未必具有普遍适用性，如关于滨海湿地损失状况的年代划分未必适 用于其他国家的实际情况。因此，两种海域生态综合评价方法均有必要进行后续研究， 以选取最适宜的指标来描述沿岸海域的状况，以及在对各类指标分值进行集合时赋子适 当的权重因子。 1 4 本文研究的总体思路 1 4 1 研究内容和方法 本论文的研究内容主要包括以下几个部分： ( 1 ) 本论文系统的介绍了生态环境评价的理论框架、评价指标体系和综合评价方 法，探讨了生态环境综合评价的一般步骤，包括指标体系的建立以及如果运用层次分析 法( a h p ) 整合指标体系，分析各指标间的隶属关系及给各指标赋权重。并在现有理论的 基础上，采用综合指数法，定量分析、评价研究对象生态环境的质量和主要影响因子。 ( 2 ) 针对现有海洋生态指标体系不完整、适用性较差等缺陷，论文系统的建立了 生态环境质量综合评价模型，在建立综合评价模型的过程中，引入了社会经济环境的概 念，并阐述了经济发展与周边生态环境质量的关系，提出了具体的综合评价指数计算方 法。同时模型还体现了海洋理化环境、生物状况及社会经济环境对海洋生态环境的相对 影响力。 ( 3 ) 在所建立的综合评价模型的基础上，以大连湾为例，对大连湾的生态环境进 行分析、评价，结合综合评价方法得出大连湾2 0 0 6 年生态环境综合指数值，最后提出 了大连湾海域今后的管理和保护策略，并对预防潜在的环境危害和大连市环境与经济的 协调发展等方面提出恰当的方法。 9 沿岸海域生态环境质量综合评价方法研究 1 4 2 技术路线 本研究需要经历模型设计和案例分析两个阶段，每一阶段涉及不同的环节，各环节 前后联系，组成了一个完整的模型设计及评价的技术路线，模型的设计思路和设计过程 具体结构如图1 1 嘲。 图1 1 生态评价步骤 f 9 1 1p r o c 黜f o r o - e n “r 0 砌e ma s s s m e m 1 4 3 沿岸海域生态环境质量综合评价研究的意义 沿岸海域引起高生产力和系统多样性( 如河口、滨海湿地、珊瑚礁、红树林和上升 流区等) 而具有重要的生态价值。沿岸生境为鱼类、贝类、鸟类及其他野生动物提供了 l o 大连理工大学硕士学位论文 产卵场、育幼场、庇护所和失误。然而，由于沿岸区域入口过分密集，人类活动产生的 环境压力严重威胁着沿岸环境与资源。人口和经济增长导致固体废物和城市污水量的增 加，绿地和野生动物生境的损失，周边水质和抵制的下降，污水处理、饮用水和能源需 求的增加；开发活动严重改变了海岸带的自然状况，如住宅建设和商业开发活动导致滨 海湿地的持续损失，淡水输入量和时域的改变导致河流和河口功能的衰退。由此造成的 沿岸生态环境问题已成为困扰滨海湿地的持续师姐沿海国家的首要问题之一四j 。目前我 国的评价体系和对应的评价标准一直是各种介质的单一评价和分级，且缺少诸如对浮 游、底栖生态系统结构和功能变化、富营养化等生态指标的评价标准，而这些标准是海 洋生态环境质量评价中必不可少的、最重要的评价指标。应此，我国的评价体系已远不 能满足我国海洋生态环境综合管理的需求，成为制约我国海洋生态环境综合管理和海洋 生态环境保护工作的瓶颈。应尽快建立适合我国近海工作特点的生态环境综合评价方法 及相应的检测、管理体系，以有效的推进我国的海洋生态环境保护工作。 目前，“地球环境与生命过程”、“区域可持续发展”是世界各国科学研究的热点 之一，生态环境综合评价研究从其整体性、系统性、交叉性和复杂性的学科角度，正好 是解决这些问题的优化的科学理论和方法。进行海洋生态环境质量评价具有以下重要意 义：首先，它能够使得决策者与公众等明确区域生态环境质量的基本状况：其次，找出 海洋生态环境质量出现变化的内在原因，并由此制定相关对策：再者，能够逐渐使得决 策者、公众等明确在自然环境、灾害、污染、人口、科技、教育、福利等方面全面发展 的必要性，改变传统的“区域国内生产总值、地方财政收入的增长等于区域社会经济的 全面发展”的认识误区，并由此逐渐认识到区域可持续发展目标的真正内在涵义，并为 相关部门的科学决策提供一定的借鉴与参考。最后，它还是实现区域可持续发展的理论 基础、是揭示自然与人类健康关系的桥梁、是生态系统管理的措施和手段及目标。 沿岸海域生态环境质量综合评价方珐研究 2 海洋生态环境质量综合评价 2 1 生态环境质量综合评价的方法和一般步骤 2 1 1 生态环境质量综合评价的方法 ( 1 ) 指示物种法 鉴于生态系统的复杂性，我们经常需要采用一些指示物种来监测生态系统的状态。 指示物种法评价生态系统环境质量，主要是依据生态系统的关键物种、特有物种、指示 物种、濒危物种、长寿命物种和环境敏感物种等的数量、生物量、生产力、结构指标、 功能指标及某些生理生态指标来描述生态系统环境质量状况】。指示物种评价法比较适 用于一些自然生态系统的健康评价。生态系统在没有外界胁迫的条件下，通过自然演替 为这些指示物种造就了适宜的生境，致使这些物种与生态系统趋于和谐的稳定发展状 态。当生态系统受到外界胁迫后，生态系统的结构和功能受到影响，这些指示物种的适 宜生境受到胁迫，指示物种结构功能指标将产生明显的变化【2 5 】。欧盟的“生态状况评价 综合方法”选取3 类质量要素来对河口和沿岸海域的生态状况进行评价，即生物学质量 要素、物理化学质量要素和水文形态学质量要素；美国环保署( e p a ) 1 9 9 9 年制定了河 流着生藻、大型无脊椎动物、鱼类的监测和评价标准嘲。澳大利亚的河流评价计划、南 非的计分系统等均采用脊椎动物作为指示生物建立河流质量等级评价模型【2 7 j 。 指示物种评价法包括单物种生态系统环境质量评价和多物种生态系统环境质量评 价。 1 、单物种生态环境质量评价：主要是选择对生态系统环境最为敏感的指示物种，这一 物种是特定生态系统所具有并对环境因子特别敏感的，当生态系统的某一项或几项环境 因子发生微小变化时，都会对这一物种的生长特征( 生物量、活性、形态等) 产生影响。 同时这一物种的多少也可以指示这一特定生态系统受胁迫的程度，也能反应生态系统对 这一胁迫影响的反馈程度，及特定生态系统的恢复程度1 2 8 。单物种评价法通常不适于评 价整个复杂的生态系统，但对于单一目标的评价则有很好的效果，如用细菌、浮游动物、 藻类、高等水生植物、鱼类和大型底栖无脊椎动物等评价水质。 2 、多物种生态系统环境质量评价：主要是指在某一生态系统内，选定指示生态系统结 构和功能不同特征的指示生物，建立多物种健康评价体系，这一体系内不同的指示物种 指示了生态系统不同特征( 结构、功能等) 的环境等级，反应了生态系统不同特征的负 荷能力和恢复能力，适用于评价较为复杂的生态系统，如森林生态系统、草地生态系统、 湿地生态系统、荒漠生态系统、水生态系统等【2 9 】。 大连理工大学硕士学位论文 虽然采用生物类群指示生态系统环境质量的研究取得了很大进展，成为生态系统环 境质量研究的常用方法，但仍然存在着一些问题： a 、指示物种的筛选不明确，各文献中提出的筛选标准不一致。 b 、即使是提出作为生态系统环境质量指示的1 0 0 种脊椎动物和3 2 种无脊椎动物， 其中很多物种都具有很强的移动能力，对胁迫的耐受程度比较低，与生态系统变化的相 关性比较弱，并且很少有哪个脊椎动物能够符合多个标准【3 0 】。并且，用于指示生态系统 环境质量的无脊椎动物通常是分类等级比较高的，还包括了许多物种，因此难以测定每 个物种的作用，同时这些物种