赖俊翔;许铭本;张荣灿;姜发军;雷富;覃仙玲
【摘 要】根据2009-2011年对广西钦州湾海域的综合调查结果,采用《近岸海洋生态健康评价指南》中的河口及海湾生态系统健康评价方法对该海域的生态系统健康状况进行评价与分析.结果显示,水环境健康指数、沉积环境健康指数、生物残毒健康指数、栖息地健康指数、生物健康指数分别为14.61,9.93,9.00,7.50,13.38,海域生态系统健康指数为54.42.表明,钦州湾近岸海域水环境和沉积环境都处于健康状态,未受生物残毒污染,而栖息地和生物指标分别处于不健康状态.综合5类评价因子的评价结果,判定该海域生态环境处于亚健康状态. 【期刊名称】《海洋技术》 【年(卷),期】2016(035)003 【总页数】7页(P102-108)
【关键词】生态系统;健康评价;近岸海域;钦州湾 【作 者】赖俊翔;许铭本;张荣灿;姜发军;雷富;覃仙玲
【作者单位】广西科学院广西近海海洋环境科学重点实验室,广西南宁530007;广西科学院广西北部湾海洋研究中心,广西南宁530007;广西科学院广西近海海洋环境科学重点实验室,广西南宁530007;广西科学院广西北部湾海洋研究中心,广西南宁530007;广西科学院广西近海海洋环境科学重点实验室,广西南宁530007;广西科学院广西北部湾海洋研究中心,广西南宁530007;广西科学院广西近海海洋环境科学重点实验室,广西南宁530007;广西科学院广西北部湾海洋研究中心,广西南宁530007;广西科学院广西近海海洋环境科学重点实验室,广西南宁530007;广西科
学院广西北部湾海洋研究中心,广西南宁530007;广西科学院广西近海海洋环境科学重点实验室,广西南宁530007;广西科学院广西北部湾海洋研究中心,广西南宁530007
【正文语种】中 文 【中图分类】P76
海洋生态系统是全球自然生态系统中极其重要的一部分，具有重要的生态、社会和经济意义［1］。据Costanza等［2］测算，海岸带生态系统服务价值为14.216×1012美元，占全球生态系统服务价值的43.08%。一旦近岸海域生态系统受到破坏将制约沿海经济的可持续发展。近年来，近岸海域生态系统的健康越来越受到人们的关注，为了提高海洋生态系统健康评价的科学性和规范性，国家海洋局制定并发布了我国海洋行业标准《近岸海洋生态健康评价指南》［3］（以下简称《指南》）。张秋丰等［4］和蔡爱萍等［5］采用《指南》的评价方法分别对天津和福建近岸海域生态健康状况进行了分析评价。随着北部湾经济区开放开发的不断深入，钦州市海洋经济高速发展，大量陆源污染物排放入海，使钦州湾海域海水富营养化，造成有害藻华以及渔业资源衰退等一系列生态环境问题［6-7］。开展钦州湾海域生态环境健康评价，对于更好地保护海域生态环境、促进近岸海洋环境的可持续利用具有重要的意义。
本文利用2009-2011年的调查数据及相关历史资料，依据“河口及海湾生态系统生态环境健康评价方法”［3］，对钦州湾海域的生态环境健康状况进行评价和分析，为政府实施有效的海洋环境管理提供决策依据，为促进区域经济的可持续发展提供科学指导。 1.1 调查站位
数据主要来源于2009-2010年度（2009.12，2010.3，2010.6，2010.9）和
2010-2011年度（2010.12，2011.3，2011.6，2011.9），在钦州湾海域（图1）进行的各4个季度共8个航次的水文、水质、沉积物质量、生态环境质量及渔业资源综合调查结果。样品的采集、贮存、运输及分析均按《海洋监测规范》（GB 17378－2007）［8］和《海洋调查规范》（GB 12763－2007）执行［9］。 1.2 评价方法
采用《指南》中的“河口与海湾生态系统的生态健康评价模式和计算公式对研究海域生态系统健康状况进行评价分析。河口与海湾生态系统生态健康评价指标赋值情况和评价标准见《指南》，其中浮游生物及大型底栖动物的评价依据参考粤西海域值。
各项评价指标的赋值计算公式如下：
式中：Vq为第q项评价指标赋值；Vi为第i个站位第q项评价指标赋值；n为研究海域调查站位总数。
各类指标健康指数计算公式如下：
式中：Vindx为健康指数；Vq为第q项评价指标赋值；m为评价指标总数。 评价海域生态系统健康指数计算公式如下：
式中：CEHindx为生态系统健康指数；INDXj为第j类指标赋值；k为评价指标类群数。
2.1 水环境评价
2.1.1 溶解氧含量 如表1所示，2009-2010年度，监测区溶解氧含量变化范围为4.95～9.01 mg/L，平均值为7.13 mg/L，各站溶解氧含量差异明显。溶解氧含量的季节变化模式表现为冬季（7.79 mg/L）＞春季（7.43 mg/L）＞夏季（6.85 mg/L）＞春季（6.45 mg/L）。除夏季（2010年6月）的101号站外，各季度各站的溶解氧含量均符合《海水水质标准》（GB3097-1997）中第二类标准的要求（≥5 mg/L）。2009-2010年度各季节的W溶解氧的赋值计算结果分
别为15，15，14.33和14.33。其中，有3.7%的样品溶解氧含量处于水环境健康评价的第Ⅱ级水平，1.8%的样品溶解氧含量处于第Ⅲ级水平。
2010-2011年度，监测区溶解氧含量变化范围为5.25～8.38 mg/L，平均值为6.96 mg/L，各站溶解氧含量差异明显。溶解氧含量的季节变化模式表现为春季（8.10 mg/L）＞冬季（7.28 mg/L）＞秋季（6.29 mg/L）＞夏季（6.18 mg/L）。各季度各站的溶解氧含量均符合《海水水质标准》（GB3097-1997）中第二类标准的要求（≥5 mg/L）。2010-2011年度各季节的W溶解氧的赋值计算结果分别为15，15，13.67和13.67。其中，有12.5%的样品溶解氧含量处于水环境健康评价的第Ⅱ级水平。
根据《指南》中溶解氧指标的赋值范围并按式（1）计算溶解氧指标的赋值，W溶解氧=14.49。
2.1.2 pH值 调查结果显示（表1），2009-2010年度，监测区pH值变化范围为7.804～8.182，平均值为8.018。pH值的季节变化模式表现为冬季（8.056）＞秋季（8.052）＞夏季（8.017）＞春季（7.946）。pH受淡水影响较大，春、夏季由于淡水径流及降雨的增加，使得监测区淡水增加，从而使得pH较低。四个季度各站的pH均符合《海水水质标准》（GB3097-1997）中第一类标准的要求（pH 7.8～8.5）。2009-2010年度各季节的WpH=的赋值计算结果均为15.00。 2010-2011年度，监测区pH值变化范围为7.724～8.156，平均值为7.956。pH值的季节变化模式表现为春季（8.052）＞冬季（7.969）、夏季（7.919）＞秋季（7.885）。2010～2011年度各季节的WpH=的赋值计算结果均为15。 根据《指南》中pH指标的赋值范围并按式（1）计算pH值指标的赋值，得WpH=15.00。
2.1.3 溶解无机氮（DIN）含量 调查结果显示（表1），2009-2010年度，监测区DIN浓度变化范围为0.01～0.43 mg/L，平均值为0.10 mg/L。DIN浓度的
季节变化模式表现为春季（0.17 mg/L）＞春季（0.13 mg/L）＞冬季（0.05 mg/L）＞夏季（0.05 mg/L）。冬季（2009年12月）、春季（2010年3月），各站DIN浓度均符合《海水水质标准》（GB3097-1997）中规定的第一类标准（≤0.20 mg/L）。夏、秋季节，由于淡水径流增加，带来陆源的污染物也相应增加，因此近岸的站位DIN浓度较高。2009-2010年度各季节的W无机氮的赋值计算结果分别为15，15，14和13。其中，有9.3%的样品DIN含量处于水环境健康评价的第Ⅱ级水平，3.7%的样品DIN含量处于第Ⅲ级水平。
2010-2011年度：监测区DIN浓度变化范围为0.02～0.43 mg/L，平均值为0.12 mg/L。DIN浓度的季节变化模式表现为秋季（0.26 mg/L）＞春季（0.09 mg/L）＞冬季（0.07 mg/L）＞夏季（0.05 mg/L）。冬季（2010年12月）、春季（2011年3月）、夏季（2011年6月），各站DIN浓度均符合《海水水质标准》（GB3097-1997）中规定的第一类标准（≤0.20 mg/L）。秋季，由于淡水径流增加，带来陆源的污染物也相应增加，因此近岸的站位DIN浓度较高。2010-2011年度各季节的W溶解无机氮的赋值计算结果分别为15，15，14.67和14.28。其中，有8.9%的样品DIN含量处于水环境健康评价的第Ⅱ级水平，1.8%的样品DIN含量处于第Ⅲ级水平。
根据《指南》中溶解无机氮指标的赋值范围并按式（1）计算溶解无机氮指标的赋值，得W溶解无机氮= 14.28。
2.1.4 活性磷酸盐（PO43-P）浓度 2009-2010年度，监测区PO43--P浓度变化范围为0.000 2～0.03 mg/L，平均值为0.01 mg/L。PO43--P浓度的季节变化模式表现为春季（0.01 mg/L）＞夏季（0.01 mg/L）＞秋季（0.01 mg/L）＞冬季（0.000 3 mg/L）。四个季节，各站的PO43--P浓度均符合《海水水质标准》（GB3097-1997）中规定的第一类标准（≤0.015 mg/L）。2009-2010年度各季节的W活性磷酸盐的赋值计算结果分别为15，14.64，13.33和14.33。其中，
有7.4%的样品PO43--P含量处于水环境健康评价的第Ⅱ级水平，1.9%的样品PO43--P含量处于第Ⅲ级水平。
2010-2011年度，监测区PO43--P浓度变化范围为0.000 2～0.08 mg/L，平均值为0.01 mg/L。PO43--P浓度的季节变化模式表现为秋季（0.02 mg/L）＞冬季（0.01 mg/L）＞夏季（0.01 mg/L）＞春季（0.000 3 mg/L）。四个季节，除秋季的101，201，202，301号站外，其余各站的PO43--P浓度均符合《海水水质标准》（GB3097-1997）中规定的第三类标准（≤0.030 mg/L）。2010-2011年度各季节的W活性磷酸盐的赋值计算结果分别为14.33，14.33，14和12。其中，有14.3%的样品PO43--P含量处于水环境健康评价的第Ⅱ级水平，7.1%的样品PO43--P含量处于第Ⅲ级水平。
根据《指南》中活性磷酸盐指标的赋值范围并按式（1）计算活性磷酸盐指标的赋值，得W活性磷酸盐= 13.98。
2.1.5 富营养化程度 采用邹景忠等［10］提出的富营养化指数综合评价法对研究海区的富营养化程度进行评价分析，当富营养化指数（EI）≥1时，水体为富营养状态，EI值越高，富营养化程度越严重。2009-2010年度海域的EI变化范围为0.01～2.35，平均值为0.24；2010-2011年度度海域的EI变化范围为0.01～7.48，平均值为0.40。富营养化指数在时空分布上差异较大，在钦州港和金鼓江口附近海域已呈富营养化状态，其他站位EI值较低。
2.1.6 石油类物质浓度 2009-2010年度，监测区石油类浓度变化范围为0.002～0.111 mg/L，平均值为0.021 mg/L。石油类浓度的季节变化模式表现为冬季（0.030 mg/L）＞春季（0.022 mg/L）＞夏季（0.020 mg/L）＞秋季（0.010 mg/L）。四个季度，除冬季（2009年12月）的201号站由于可能是船舶造成的高石油烃含量超过《海水水质标准》（GB3097-1997）中规定的第一类标准（≤0.05 mg/L）外，其余各站石油类浓度均符合一类海水水质标准。2009-
2010年度各季节的W石油类的赋值计算结果分别为14.64，15，15和15。 2010-2011年度，监测区活性磷酸盐浓度变化范围为0.009～0.050 mg/L，平均值为0.023 mg/L。石油类浓度的季节变化模式表现为冬夏季（0.025 mg/L）＞秋季（0.024 mg/L）＞冬季（0.022 mg/L）、春季（0.022 mg/L）。四个季度，各站石油类浓度均符合《海水水质标准》（GB3097-1997）中规定的第一类标准（≤0.05 mg/L）。2010-2011年度各季节的W石油类的赋值计算结果均为15。 总体来说，监测海域石油类浓度较低，在国家一类海水水质规定的浓度范围内。根据《指南》中石油类指标的赋值范围并按式（1）计算石油类指标的赋值，得W石油类=14.96。
2.1.7 盐度年际变化 2009-2010年度，监测区盐度变化范围为20.640～32.051，平均值为29.644。2010-2011年度，盐度变化范围为21.396～31.958，平均值为28.650。空间分布上，监测区盐度均呈现出由沿岸向离岸递增的特征。 调查结果表明，钦州湾外湾海域盐度年际变化幅度较小，年平均值相差0.994‰，整体来说海域盐度比较稳定。根据《指南》中盐度指标的赋值范围，得W盐度年度变化=15。
2.1.8 水环境健康指数 由以上结果可知，水环境各项评价指标的赋值为： 由于水环境健康指数14.61介于11.00～15.00，所以根据《指南》中水环境健康指数评价标准（范围11.00～15.00），判定水环境处于健康状态。 2.2 沉积环境评价
对钦州湾海域各测站沉积物中有机碳和硫化物的调查结果见表2。结果表明，沉积物中有机碳和硫化物含量较低，除少数站位超标外，总体而言，调查海域沉积物质量较好。按照沉积环境指标赋值与沉积环境评价方法，计算如下：S有机物= （10+10+10+ 10）/4=10，S硫化物=（10+9.44+10+10）/4=9.86，沉积环境健康指数Sindx=（S有机物+S硫化物）/2=（10+9.86）/2=9.93。
由于沉积环境健康指数9.93介于7.00～10.00，所以根据《指南》中沉积环境健康指数评价标准（范围7.00～10.00），判定沉积环境处于健康状态。 2.3 生物残毒状况评价
2010年6月在钦州湾外湾海域采集了鲬鱼、远海梭子蟹、可变荔枝螺和棒锥螺，2010年12月则采集了短蛸、鹰爪虾、小头栉孔鰕鯱鱼和曼氏无针乌贼进行生物残毒分析。根据2010年6月和12月的监测分析结果（表3），结合河口及海湾生态系统生物残毒评价指标、要求与赋值表，可以求出每个生物样品生物残毒的赋值。
按照生物残毒健康指数的公式计算：BRindx=（BR汞+BR镉+BR铅+BR砷+BR油类）/5=（10+8.13+8.13+ 8.75+10）/5=9
由于生物残毒健康指数9介于7.00～10.00，所以根据《指南》中生物残毒健康指数评价标准（范围7.00～10.00），判定环境未受污染。 2.4 栖息地健康评价
1990年钦州港尚未建设，海岸线为自然岸线，但之后随着钦州沿海经济的快速发展导致项目建设使用岸线和海域快速增加，到2000年，钦州港基本有了港口和深水港码头的雏形，面积约为2 km2；到2005年钦州港逐步完善第一个深水港码头的同时，钦州港保税港区也开始围堰；到2008年钦州港保税港区也基本完成水下工程。而到2012年，随着钦州港的开发热潮兴起，对钦州港填海造地逐渐增多，到目前为止钦州湾填海面积已接近28 km2，而且随着钦州港工业区的不断推进，未来填海面积会超过50 km2，达到钦州湾外湾面积的近1/4。近4年来钦州湾因岸线变化所增加的围填海面积约为23.8 km2，增加区域基本分布在人工改造的海岸区域内。变化区域最明显的是金谷港区和大榄坪港区。因此，5年来钦州市滨海湿地生境减少总面积约为23.8 km2。滨海湿地减少赋值为：SA=23.8/210× 100%≈11.3%。根据求出的减少百分比数值和河口及海湾生态系统栖息地指标、
要求与赋值表，11.3%属于第Ⅲ水平，赋值为5。
通过2010年和2011年2次对钦州湾外湾海域代表性站位沉积物组成和粒度分析，发现沉积物主要组分的含量发生了较大的变化，根据判定标准，SG赋值为10。 栖息地健康指数Eindx=（SA+SG）/2=（5+10）/2=7.5。由于Eindx介于5.00～8.00，所以根据《指南》中栖息地健康指数评价标准（范围5.00～8.00），判定栖息地为不健康。 2.5 生物健康评价
2.5.1 浮游植物 2010-2011年在钦州湾外湾海域在9个代表性站位进行了4个航次的浮游植物监测，共鉴定出浮游植物131种（含4变种、2变型），分属7门62属（见表1）。其中硅藻门种类最多，共40属105种，占总种数的80.2%；其次为甲藻门，共14属18种，占总种数的13.7%；绿藻门3属3种，占总种数的2.3%；金藻门2属2种，占总种数1.5%；黄藻门、裸藻门、蓝藻门各1属1种。4个航次浮游植物密度变化范围在325.84～134 942.53×104cell/m3之间，2010年3月、6月，2011年3月、6月浮游植物平均密度分别为
639.86×104cell/m3，12 061.47×104cell/m3，40 202.66×104cell/m3和32 059.94×104cell/m3。4个航次的B浮游植物密度的赋值计算结果分别为34.44，14.44，21.11和10.00。其中，有22.2%的样品浮游植物密度处于生物健康评价的第Ⅱ级水平，63.9%的样品浮游植物密度处于第Ⅲ级水平。按照生物健康评价指标赋值与生物健康评价方法，浮游植物密度赋值计算如下：B浮游植物密度= （34.44+14.44+ 21.11+10.00）/4=20.00。
2.5.2 浮游动物 2010-2011年4个航次共采集到浮游动物84种，分属16个不同类群，即原生动物、水螅水母类、栉水母类、多毛类、枝角类、桡足类、糠虾类、介形类、涟虫类、毛颚类、有尾类和浮游幼虫。其中，桡足类出现种类最多，达56种，占总种类数66.7%；其次为毛颚类，出现7种；第三位为栉水母类，出
现5种。浮游动物密度变化范围为0.002～ 238.9×103ind/m3，平均值为31.17×103ind/m3。4个航次的B浮游动物密度的赋值计算结果分别为 10.00，30.00，16.67和15.00。其中，有22.2%的样品浮游动物密度处于生物健康评价的第Ⅱ级水平，63.9%的样品浮游动物密度处于第Ⅲ级水平。按照生物健康评价指标赋值与生物健康评价方法，浮游动物密度赋值计算如下：B浮游动物密度= （10.00+30.00+16.67+ 15.00）/4=17.92。
2010-2011年4个航次浮游动物生物量的变化范围为3～3 833 mg/m3，平均值为2 063.5 mg/m3。4个航次的B浮游动物生物量的赋值计算结果分别为10.00，10.00，10.00和12.50。除了2011年9月的301号站浮游动物生物量赋值处于第Ⅱ级水平外，其余均处于第Ⅲ级水平。按照生物健康评价指标赋值与生物健康评价方法，浮游动物生物量赋值计算如下：B浮游动物生物量=（10.00+10.00+10.00+12.50）/4=10.63。
2.5.3 底栖动物 2010-2011年在钦州湾外湾海域在11个代表性站位进行了4个航次的底栖生物监测。4个航次的调查共采集到大型底栖生物182种，分属15门150属。其中软体动物最多，达64种，占总种类数的35.2%；节肢动物次之，为44种，占总种类数的24.2%；多毛类32种，占总种类数17.6%；鱼类21种，占总种类数11.5%；棘皮动物8种，尾索动物2种，缢虫动物2种，腔肠动物2种，苔藓动物、多孔动物、头索动物、扁形动物、纽形动物、腕足动物、星虫动物各1种。底栖动物密度变化范围为未检出～212 ind/m3，平均值为26.8 ind/m3。4个航次的B底栖动物密度的赋值计算结果分别为10.00，10.00，21.11和10.00。除了2011年6月的401和402号站底栖动物密度赋值处于第Ⅰ级水平外，其余均处于第Ⅲ级水平。按照生物健康评价指标赋值与生物健康评价方法，底栖动物密度赋值计算如下：B底栖动物密度=（10.00+10.00+21.11+10.00）/4=12.78。
2010-2011年4个航次浮游动物生物量的变化范围为未检出～32.24 mg/m3，平均值为11.23 mg/m3。四个航次的B底栖动物生物量的赋值计算结果分别为10.00，10.00，21.11和21.11。其中，有5.7%的样品底栖动物生物量处于生物健康评价的第Ⅱ级水平，82.9%的样品底栖动物生物量处于第Ⅲ级水平。按照生物健康评价指标赋值与生物健康评价方法，底栖动物生物量赋值计算如下：B底栖动物生物量= （10.00+ 10.00+21.11+21.11）/4=25.56。
2.5.4 生物健康指数 根据海洋生物每项指标赋值结果，并按式（2）计算生物健康指数，得Bindx=（B浮游植物密度+ B浮游动物密度+B浮游动物生物量+B底栖动物密度+B底栖动物生物量）/5=（20.00+17.92+10.63+12.78+25.56）/5=13.38。由于海洋生物健康指数13.38介于10.00～20.00，所以根据《指南》中海洋生物健康指数评价标准（范围10.00～20.00），判定海洋生物处于不健康状态。
2.6 生态健康评价
依据水环境、沉积环境、生物残毒、栖息地和生物健康指数计算结果，按按式（3）可以求出钦州湾外湾海域生态系统健康指数为（表4）：
根据《指南》中河口及海湾生态系统生态健康评价标准（范围50.00～75.00），钦州湾外湾海域生态系统健康指数介于50.00～75.00之间，所以判定钦州湾外湾海域生态系统处于亚健康状态。
钦州湾海域海洋生态健康分析及评价结果如下：
（1）根据水环境健康指数评价结果，判定该海域水环境为健康。调查结果显示，2009-2010年度，监测区海水水质除2010年6月101号站的溶解氧外，均达到相应功能区海水水质标准的要求。2010-2011年度，2011年9月101号站、202号站活性磷酸盐超标，2011年9月101号站无机氮超标，2010年12月的202号站、2011年3月202号站、603号站的铅超标。总体而言，钦州湾外湾海
域海水水质良好。
（2）沉积物中有机碳含量均符合相应的标准，硫化物有少量超标现象，说明沉积物质量较好。根据沉积环境健康指数评价结果，判定该海域沉积环境处于健康状态。 （3）生物体质量状况整体良好，仅有少量镉、铅和砷超标现象。根据生物残毒健康评价结果，判定该海域未受生物残毒污染。
（4）近年来，大量围填海工程及其他海洋工程的建设，对海域水动力环境、海洋地形地貌和冲淤环境等均产生了显著的影响，栖息地环境也无法避免地受到了较大程度的破坏。根据栖息地健康指数评价结果，判定该海域栖息地处于不健康状态，必须严格监控该区域围填海工程的建设和滩涂海岸的开发，加强对栖息地的保护。 （5）浮游植物密度、浮游动物密度、浮游动物生物量等各项海洋生物评价指标中大部分指标处于《近岸海洋生态健康评价指南》中相应评价标准的Ⅲ等级。根据生物健康指数评价结果，判定该海域生物处于不健康状态。
综合水环境、沉积环境、生物残毒、栖息地和生物健康评价结果，判定钦州湾外湾海域生态系统处于亚健康状态，生态系统基本维持其自然属性，生物多样性及生态系统结构发生一定程度的改变，但生态系统主要服务功能尚能正常发挥，环境污染、人为破坏、资源的不合理利用等生态压力超出生态系统的承载能力。
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