2020北极海洋生态系统评价指南

北极海洋生态系统评价指南II目 次前言 II1范引文件 1语定义 1价标系 2查计方法 3价法 9附录A（料附） 中国四北科考数据 13参考献 14PAGEPAGE15北极海洋生态系统评价指南范围GB/T3947—1996 GB/T12763.4—2007 洋调规范第部：水化要调查GB/T12763.6—2007 洋调规范第部：洋生调查GB/T15919—2010 海学术语洋物学GB17378.4—2007 海监测范第4分海分析GB17378.5—2007 海监测范第5分沉物分GB/T26411—2010 海中16多芳的定相色-谱法HY/T147.2—2013 海监测术程第2分沉积物HY/T196—2015 水溶解机的定非红外收HY/T197—2015 水碱度测定口电定法GB/T3947—1996、GB/T15919—2010界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1海洋态统 marineecosystem一定海域内生物群落与周围环境相互作用构成的自然系统,具有相对稳定功能并能自我调控的生态单元。[GB/T12763.9—2007，定义3.1]3.2海水化 oceanacidification3.3文石和度 aragonitesaturationlevel3Ca2+CO2-33.4海水氧 hypoxiaintheseawater2mg/L3.5哈坎潜生危指数 Hakansonpotentialecologicalindex表征沉积污染物对生态环境的潜在危害程度。3.6内梅综污指数 Nemerowindex一种兼顾极值或称突出最大值的计权型多因子环境质量指数。本标准包括海水化学环境、表层沉积物环境和海洋生物等评价指标，评价指标体系分为一级指标、二级指标、三级指标三个层次，见表1。表1 北极洋态统价标体系一级指标二级指标三级指标单位海水化学环境碳酸盐体系pH值无单位总碱度（TAlk）μmol/kg总溶解无机碳（DIC）含量μmol/kg二氧化碳分压（pC2）Pa营养盐溶解无机氮（DIN）μmol/L磷酸盐（PO4-P）μmol/L硅酸盐（SiO3-Si）μmol/L海水低氧溶解氧（DO）mg/L海洋酸化文石饱和度（Ω文石）无单位海洋碳汇海-气CO2通量mmol/（m2·d）有机污染物石油类、多环芳烃（PAHs）石油类为mg/L，多环芳烃为μg/L沉积物环境有机质有机碳（TOC）%有机污染物石油类、多环芳烃（PAs多氯联苯（PCBs）μg/g重金属（Hg（As（Cu（Pb（Zn（Cd铬（Cr、镍（Ni）μg/g海洋生物叶绿素叶绿素a浓度mg/m3生产力初级生产力mg/（m3·h）浮游植物丰度cells/L优势种无单位丰富度指数（d）无单位多样性指数（H）无单位均匀度指数（J）无单位群落演变速率无单位浮游动物丰度ind./m3生物量mg/m3丰富度指数（d）无单位多样性指数（H）无单位均匀度指数（J）无单位群落演变速率无单位表1（续）一级指标二级指标三级指标单位海洋生物大型底栖生物密度ind./m2生物量g/m2优势种无单位丰富度指数（d）无单位多样性指数（H）无单位均匀度指数（J）无单位群落演变速率无单位鱼类密度ind./km2生物量kg/km2优势种无单位丰富度指数（d）无单位多样性指数（H）无单位均匀度指数（J）无单位群落演变速率无单位pHGB/T12763.4—20076.5（TAlk）HY/T197—201589HY/T196—201589（pCO2）营养盐营养盐中硝酸盐的调查方法应按照GB/T12763.4—2007中第11章的要求，磷酸盐的调查方法应按GB/T12763.4—20079GB/T12763.4—20078溶解氧GB/T12763.4—20073Ca2+CO23CO2CO2pCO2GB17378.4—200713.1GB/T26411—20107pHGB/T12763.4—20076.66.7HY/T197—201589HY/T196—201589（pCO2CO2营养盐GB/T12763.4—200711GB/T12763.4—20079GB/T12763.4—20078以溶解氧（DO）参数i在第j点的标准指数作为海水低氧的指标，按照公式（1）计算：SDOi/Csi （1）式中：SDOi、j——DO水质评价因子i在第j取样点的标准指数；CDOi、j——DO评价因子i在第j取样点的实测浓度，单位为毫克每升（mg/L）；CsiDOi2mg/L。以碳酸钙饱和度（Ω）作为海水酸化指标，其中Ω包括文石饱和度（Ω文石）和方解石饱和度（Ω方解33 石 文），Ω1Ca2+浓CO2-浓度乘积，除以溶度积计算获得，即Ω=[Ca2+]×[CO2-]/KspKsp2-浓33 石 文3式中：3

CO2

DICK1K211K[H]2[H]211

（2）K1K2DIC——海水样品的总溶解无机碳含量，单位为微摩尔每千克（umol/kg）。以海-气CO2通量作为指标，海-气CO2通量按照公式（3）计算：Fk（pCOw-CO2） （3）式中：2F——海-气CO交换通量，单位为毫摩尔每平方米每天（mmol/（m2·d））；2k——海-气CO2交换速率，单位为厘米每小时（cm/h）；——某温盐条件下海水中CO2的溶解度，单位为摩尔每升每帕（mol/（L·Pa））；pCO2w——表层海水中CO2的分压，单位为帕（Pa）；pCO2a——大气中CO2的分压，单位为帕（Pa）。GB17378.4—200713.1定方法应按照GB/T26411—2010中第8章和第9章的要求。采用单因子指数计算海水中各类有机污染物的污染指数，按照公式（4）计算：PiCi/Si

（4）式中：Pi——有机污染物i的污染指数；Ci——有机污染物iSi——有机污染物i的水质标准值，石油类标准值为0.05mg/L，多环芳烃标准值为0g/L。GB17378.5—200718GB17378.5—200713多环芳烃的调查方法应按照HY/T147.220137章的要求，多氯联苯的调查方法应按照17378.5—200715HY/T147.2—20136。（RI）本指数适用于重金属，按照公式（5）计算：n n nEiTiCiTi

/

（5）式中：

ri1

ri1

f i1

nRI——潜在生态危害指数；fCi——第i种重金属的污染指数；fCRIi——各样品沉积物中第i种重金属的实测浓度，单位为微克每克（μg/g）；nCi——第i种重金属在当地沉积物中的背景浓度，单位为微克每克（μg/g）；nrTi——第i种重金属的毒性响应系数，反映各种重金属元素毒性水平和生物对其污染的敏感程r度。（NI）/S NIi NIiNIi NIi22/S2P2P2 P NIiNIi2

（6）式中：NI——沉积环境综合质量指数；PNIi——污染物i的污染指数；CNIi——污染物i的实测值，单位为微克每克（g/g）；SNIi——污染物i的评价标准或参考值，石油类标准值为500g/g，多氯联苯标准值为0.02g/g0.35g/g；NxNaeGB/T12763.6—200750.5m2500μm2.8GB/T12763.6—200789m1.43m2、囊网网目10mmGB/T12763.6—2007109m、1.43m210mm，其余按照GB/T12763.6—200714优势度浮游植物群落、浮游动物群落、底栖生物群落和鱼类的优势种以优势度大小表达，优势度按照公式（7）计算：ii/100% （7）式中：Di——第ini——某群落中第iN——某群落中所有种的数量。采用Margalef种类丰富度指数表达：——浮游植物群落、浮游动物群落、底栖生物群落的丰富度指数按照公式（8）计算：式中：d——丰富度指数；

dSA/g2N

（8）SANA——某群落中生物总个体数。——鱼类的丰富度指数按照公式（9）计算：dSB/nN

（9）式中：d——丰富度指数；SBNB采用Shannon-Wiener多样性指数表达：——浮游植物群落、浮游动物群落、底栖生物群落按照公式（10）计算：式中：H

SAHPlog2PAi1

（10）PAi——某群落中第i种的数量或重量占样品总数量之比值；SA——某群落中的总物种数。——鱼类按照公式（11）计算：式中：H

SBHPBii1B

（11）PBi——鱼类中第i种的数量或重量占样品总数量之比值；SB——鱼类的总物种数。采用Pielou均匀度指数表达：——浮游植物群落、浮游动物群落、底栖生物群落按照公式（12）计算：JH/log2SA （12）式中：J——均匀度指数；H——某群落中的物种多样性指数；SA——某群落中的总物种数。——鱼类按照公式（13）计算：式中：J——均匀度指数；HSB——鱼类的总物种数。

JH/lnSB （13）采用演变速率指标评价：（E）（14）E1SIMi/SIMO

（14）式中：SIMi——时间尺度上第i群落的相似性指数；SIMO——初始群落第i群落的相似性指数；E0～1E=00＜E＜1，落的结构发生部分改变；E=1——相似性指数按照公式（15）计算：式中：

SIM＝2

NcoiSEoSEi

（15）nnNcoi——Ncoi=j1

n——第i时间尺度上第i时刻群落共有种的个体数较小者之和；SE0——初始群落的物种数；SEi——第i群落的物种数。pHTalkDICpCO2）变化幅度按照公式（16）计算：式中：

0)/0)

（16）CR——碳酸盐体系各指标变化幅度；CCiCC0评价标准可分为较小变化（Ⅰ）、中等变化（Ⅱ）和较大变化（Ⅲ）3个等级，见表2。表2 碳酸体评标准序号指标ⅠⅡⅢ1pH变化ΔpH≤0.5%0.5%＜ΔpH≤1%ΔpH＞1%2TAlk变化ΔTAlk≤5%5%＜ΔTAlk≤12%ΔTAlk＞12%3DIC变化ΔDIC≤1%1%＜ΔDIC≤6%ΔDIC＞6%4pC2变化ΔpC2≤0%10%＜pO2≤50%ΔpC2＞0%63。表3 营养评标准项目营养盐的绝对限制营养盐的潜在限制评价指标N＜1µmol/LSiO3-Si＜2µmol/LPO4-P＜0.1µmol/LN/P＜10N/Si＜1N/Si＞1N/P＞30营养状态氮限制硅限制磷限制潜在氮限制潜在硅限制潜在磷限制以每次调查的溶解氧含量作为海水是否低氧的评价方法。DOSDOijDOSDOij1，4。表4 海水氧价准评价指标SDOi、j＜1SDOi、j≥1评价结果低氧区域非低氧区域以每次调查Ω文石作为评价方法，评价标准见表5。表5 海水化价准评价指标Ω文石＞21.5＜Ω文石≤21＜Ω文石≤1.5Ω文石≤1酸化程度正常轻度中度重度CO26。表6 海洋汇价准碳汇评价碳汇源汇平衡碳源衡量指标F＜0F=0F＞0碳汇强度评价强汇中等汇弱汇源汇平衡强源中等源弱源衡量指标F≤-10-10＜F≤-5-5＜F＜0F=0F≥105≤F＜100＜F＜5以有机污染物污染指数作为评价方法。根据单因子评价结果，污染等级划分见表7。表7 海水机染生危性等划分污染等级安全警戒级轻污染中污染重污染污染水平清洁尚清洁已受污染已受中度污染已受重度污染PiPi≤070.7＜i≤11＜i≤22＜i≤3Pi＞38表8 沉积重属态害等级分生态危害等级轻微危害中等危害强危害极强危害衡量指标RI＜150150≤RI＜300300≤RI＜600RI≥600利用内梅罗综合污染指数和单项污染指数对有机质、重金属和有机污染物的生态污染水平进行评。表9 内梅综污指法级划分污染等级安全警戒级轻污染中污染重污染污染水平清洁尚清洁已受污染已受中度污染已受重度污染综合污染指数NI≤0.70.7＜NI≤11＜NI≤22＜NI≤3NI＞3单项污染指数Pi≤070.7＜i≤11＜i≤22＜i≤3Pi＞3aaa（变化幅度按照公式（17）计算：式中：

BD0)/BD0)（17）aaa评价标准可分为较小变化（Ⅰ）、中等变化（Ⅱ）和较大变化（Ⅲ）3个等级，见表10。表10 海生指评标准序号指标ⅠⅡⅢ1叶绿素a浓度变化幅度BR≤20%20%＜BR≤50%BR＞50%2初级生产力变化幅度BR≤20%20%＜BR≤50%BR＞50%3丰度或个体密度变化幅度BR≤20%20%＜BR≤50%BR＞50%4生物量变化幅度BR≤30%30%＜BR≤50%BR＞50%5优势种优势度变化幅度DR≤5%5%＜DR≤20%DR＞20%6丰富度指数变化幅度DIR≤5%5%＜DIR≤20%DIR＞20%7多样性指数变化幅度DIR≤20%20%＜DIR≤50%DIR＞50%8均匀度指数变化幅度DIR≤10%10%＜DIR≤30%DIR＞30%9群落演变速率0＜E≤0.20.2＜E≤0.5E＞0.5aA.1（Ⅱ）（Ⅲ）310。变化幅度按照公式（18）计算：式中：

DR((DDi

DD0)/DD0)（18）DR——优势种优势度变化幅度；（Ⅰ）（Ⅱ）（Ⅲ）310。变化幅度按照公式（19）计算：式中：

DID0)/DID0)（19）DIR——多样性指数变化幅度；（A.2）10。附 录 A（资料性附录）中国第四次北极科学考察数据中国第四次北极科学考察给出的不同海域叶绿素a浓度、初级生产力以及各类群生物密度或生物量参考值和多样性指数参考值分别参见表A.1和A.2。表A.1 不同域素a度初级产以各群