遼河河口生態(tài)系統(tǒng)健康評價初步研究_圖文

1、第26卷第3期Vo l126,No13 2009年3月海洋開發(fā)與管理March2009遼河河口生態(tài)系統(tǒng)健康評價初步研究劉春濤劉秀洋王璐(遼寧師范大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院大連116029摘要河口生態(tài)系統(tǒng)是融淡水生態(tài)系統(tǒng)、海水生態(tài)系統(tǒng)、咸淡水混合生態(tài)系統(tǒng)、潮灘濕地生態(tài)系統(tǒng)、河口島嶼和沙洲濕地生態(tài)系統(tǒng)為一體的混合生態(tài)系統(tǒng)。由于河口復(fù)雜的地貌、水文、物理化學(xué)條件,各個河口都具有其獨特性,各河口的界定視具體情況而定。河口生態(tài)系統(tǒng)主要受物理因素影響,物理過程和生物過程緊密相連。本研究以改進(jìn)的DPSRC因果關(guān)系模型為研究方法,根據(jù)河口生態(tài)的特征,建立符合生態(tài)系統(tǒng)健康評價的一套指標(biāo)體系,對遼河河口生態(tài)系統(tǒng)健康狀況進(jìn)

2、行評價。通過對因果關(guān)系模型的各個方面進(jìn)行分析,得出了河口生態(tài)系統(tǒng)的(“驅(qū)動力”、“壓力”、“狀態(tài)”、“系統(tǒng)響應(yīng)”、“控制”指標(biāo),并對這些指標(biāo)進(jìn)行評價,從而對河口生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況進(jìn)行評價研究。通過研究得到遼河河口主要污染物是重金屬、無機(jī)氮和石油類,主要污染源是雙臺子河、遼河及大凌河的陸源污染。最后提出了今后河口生態(tài)研究的重點和方向。關(guān)鍵詞遼河;河口生態(tài)系統(tǒng);生態(tài)系統(tǒng)健康;DPSRC河口通常指入海河口,即河流生態(tài)系統(tǒng)和海洋生態(tài)系統(tǒng)之間的生態(tài)交錯帶。國際上普遍使用Prit2 chard在1967年所下的定義,即:河口是一個半封閉的海岸水體,它與外海自由相通,河口中的海水由于來自陸地徑流的淡水,明顯

3、被沖淡。但該定義沒有專門提到大部分河口最顯著的特征潮汐1。生態(tài)系統(tǒng)健康評價是20世紀(jì)80年代出現(xiàn)的新興研究領(lǐng)域。近年來,生態(tài)系統(tǒng)健康研究已成為國際生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域新的研究熱點,所謂“健康”是指系統(tǒng)在各種不良環(huán)境影響中,結(jié)構(gòu)和功能保持相對穩(wěn)定狀態(tài),并具有可持續(xù)發(fā)展或不斷完善的特性。健康的生態(tài)系統(tǒng)具有以下特征:不存在失調(diào)癥狀、具有很好的恢復(fù)能力和自我維持能力,對鄰近的其他生態(tài)系統(tǒng)沒有危害,對社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人類的健康有支持推動作用2。生態(tài)系統(tǒng)健康是研究生態(tài)系統(tǒng)的綜合特性,通過研究生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)(包括組織結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)、功能(生態(tài)功能和服務(wù)功能、適應(yīng)力(彈性和社會價值來判斷它們的健康狀況。生態(tài)健康是指生

4、態(tài)系統(tǒng)處于良好狀態(tài),Costanza等3從生態(tài)系統(tǒng)自身出發(fā)把生態(tài)系統(tǒng)健康的概念歸納為:健康是系統(tǒng)的自動平衡;健康是沒有疾病;健康是多樣性或復(fù)雜性;健康是穩(wěn)定性或可恢復(fù)性;健康是有活力或增長的空間;健康是系統(tǒng)要素間的平衡。從這個概念看出,一個健康的生態(tài)系統(tǒng)必須保持新陳代謝活動能力,保持內(nèi)部結(jié)構(gòu)和組織,對外界的壓力必須有恢復(fù)力。也就是說,測定生態(tài)健康應(yīng)該包括系統(tǒng)恢復(fù)力、平衡能力、組織(多樣性和活力(新陳代謝。從生態(tài)系統(tǒng)層次出發(fā),一個健康的生態(tài)44海洋開發(fā)與管理第26卷系統(tǒng)應(yīng)該是穩(wěn)定和可持續(xù)的,即生態(tài)系統(tǒng)隨著時間的進(jìn)程有活力并且能維持其組織及自主性,在外界脅迫下容易恢復(fù)4。但很多學(xué)者認(rèn)為只強(qiáng)調(diào)生態(tài)系

5、統(tǒng)健康的生態(tài)學(xué)指標(biāo)不夠完善,更全面的是把人類健康也包括進(jìn)來,也就是生態(tài)系統(tǒng)健康應(yīng)該包含兩方面內(nèi)涵:滿足人類社會合理要求的能力和生態(tài)系統(tǒng)本身自我維持與更新的能力。前者是后者的目標(biāo),而后者是前者的基礎(chǔ)。國際生態(tài)系統(tǒng)健康學(xué)會將“生態(tài)系統(tǒng)健康”定義為“研究生態(tài)系統(tǒng)管理預(yù)防性的、診斷的和預(yù)兆的特征,以及生態(tài)系統(tǒng)健康與人類健康之間關(guān)系的一門系統(tǒng)的科學(xué)”。從河口定義看,咸淡水匯合與直接或間接的潮汐影響是河口生態(tài)系統(tǒng)的最基本特征。本研究選取改進(jìn)的“驅(qū)動力-壓力-狀態(tài)-系統(tǒng)響-控制”模型,對遼河河口生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行健康評價。1研究區(qū)域概況遼河河口三角洲位于遼寧省西南部遼河平原南端,由遼河、大遼河、大凌河等沖積而成。

6、行政區(qū)劃上包括盤錦市和營口市區(qū)的全部,錦州的少部分,盤錦市是其主體和核心。盤錦市地處121°25122°31E,40°3941°27N,屬于暖溫帶大陸性半濕潤季風(fēng)氣候,降水豐富,多年平均降水量為6111664010毫米。該地區(qū)地勢平坦,地面高程小于7米,海岸地帶地勢低洼。區(qū)內(nèi)共有大小河流21條,其中較大的是遼河、大遼河、繞陽河和大凌河,平原河曲發(fā)育,自然和人工濕地廣布。本區(qū)海岸線長118千米,有泥質(zhì)灘涂604平方千米,淺海水域分布著蛤蜊崗、黃沙崗等眾多水下沙洲。該地區(qū)在大遼河、雙臺子河、大凌河等河流和海洋的交互作用下形成了面積巨大的河口生態(tài)系統(tǒng)5(圖1。

7、2生態(tài)系統(tǒng)健康評價的理論框架生態(tài)系統(tǒng)健康狀況可用系統(tǒng)活力、穩(wěn)定性和自我調(diào)節(jié)的能力三項指標(biāo)表示,也就是由系統(tǒng)內(nèi)的結(jié)構(gòu)組織、功能活力、適應(yīng)力三項測量指標(biāo)綜合反映。生態(tài)系統(tǒng)健康指數(shù)的初步形式為:H=V×O× R圖1遼河河口地理位置式中:H為生態(tài)系統(tǒng)健康指標(biāo);V為系統(tǒng)活力,是系統(tǒng)新陳代謝和初級生產(chǎn)力的主要標(biāo)準(zhǔn);O為系統(tǒng)組織指數(shù),取值01,它包括結(jié)構(gòu)和多樣性;R為系統(tǒng)適應(yīng)力指數(shù),取值01。河口生態(tài)系統(tǒng)是社會經(jīng)濟(jì)自然復(fù)合生態(tài)系統(tǒng),其健康狀況同樣可用上述三項指標(biāo)來衡量。除此之外,河口作為復(fù)合生態(tài)系統(tǒng),對社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有強(qiáng)大的服務(wù)功能。于是,河口生態(tài)系統(tǒng)健康指標(biāo)的表現(xiàn)形式可以進(jìn)一步深化為:

8、W=V×O×R×F式中:W為河口生態(tài)系統(tǒng)健康指數(shù);F為生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能,取值01;其余符號含義同上2。在OECD建立的PSR模型基礎(chǔ)上(圖2,得到改進(jìn)的“驅(qū)動力-壓力-狀態(tài)-系統(tǒng)響應(yīng)-控制”(D rive-Press-State-Res ponse-Contr ol模型框架。在該模型中“驅(qū)動力”包括河口生態(tài)資源與環(huán)境狀況,經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及社會進(jìn)步要素;“壓力”主要是人類的干擾活動對河口生態(tài)系統(tǒng)的污染、破壞,自然災(zāi)害等;“狀態(tài)”包括河口生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),系統(tǒng)服務(wù)功能,系統(tǒng)活力,恢復(fù)力和系統(tǒng)組織能力;“系統(tǒng)響應(yīng)”有河口環(huán)境污染,生態(tài)破壞,資源耗竭,經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢等;“控制”主

9、要是第3期劉春濤,等:遼河河口生態(tài)系統(tǒng)健康評價初步研究45生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)能力,人類意識,包括法律、法規(guī)、管理、投入、工程應(yīng)用等(圖3。 目前建立河口生態(tài)系統(tǒng)健康評價的指標(biāo)體系的方法有以下4種:生態(tài)毒理法;流行病法;生態(tài)系統(tǒng)醫(yī)學(xué);雙E 指標(biāo)法,即經(jīng)濟(jì)學(xué)指標(biāo)(econom ics 與生態(tài)(ecol ogy 指標(biāo)相結(jié)合的方法。因此建立河口生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標(biāo)體系大致可以從兩方面選擇指標(biāo),即生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部指標(biāo),包括生態(tài)毒理學(xué)、流行病學(xué)和生態(tài)系統(tǒng)醫(yī)學(xué)方面;以及生態(tài)系統(tǒng)外部指標(biāo),比如社會經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。以生態(tài)學(xué)和生物學(xué)為基礎(chǔ),結(jié)合社會、經(jīng)濟(jì)和文化,綜合運用不同尺度信息的指標(biāo)體系應(yīng)該是未來生態(tài)系統(tǒng)健康評價的發(fā)展方

10、向1。鑒于河口生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜的環(huán)境因素及重要的生,開展河口生態(tài)系統(tǒng)評價指標(biāo)體系研究很有必要。Ferreira 6綜合考慮物理和生化特性,建立了河口質(zhì)量綜合評價方法,其中包括抗干擾能力、水質(zhì)、沉積特性和營養(yǎng)動力學(xué)等四方面。Roy 等7通過比較河口結(jié)構(gòu)和功能過程的關(guān)系,認(rèn)為河口管理不能僅依據(jù)簡單的河口健康指標(biāo),如溶解氧、物種豐度和物種多樣性等,而應(yīng)當(dāng)綜合考慮人類干涉的生物學(xué)和生態(tài)學(xué)影響,進(jìn)而給出實際管理對策。綜合上述評價體系,本研究以保持河口生態(tài)健康為基礎(chǔ),綜合考慮河口生態(tài)系統(tǒng)對流域及人類活動的影響,建立河口生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標(biāo)體系。指標(biāo)分別從生態(tài)系統(tǒng)的非生物環(huán)境部分、生物部分以及對人類的影響等3個

11、方面對河口生態(tài)系統(tǒng)狀況進(jìn)行評價8(圖4 。圖4河口生態(tài)系統(tǒng)指標(biāo)體系46海洋開發(fā)與管理第26卷3基于D PSRC 模型的河口生態(tài)系統(tǒng)健康評價DPSRC 模型是以因果關(guān)系為基礎(chǔ),即人類活動對環(huán)境施加一定的壓力;因為這些壓力,環(huán)境改變了其原有的性質(zhì)或者自然資源的狀態(tài);人類又通過環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和管理策略對這些變化做出響應(yīng),以恢復(fù)環(huán)境質(zhì)量或者防止環(huán)境退化。其各個環(huán)節(jié)既相互聯(lián)系又相互區(qū)別(圖5。 圖5基于DPSRC 模型的河口生態(tài)系統(tǒng)健康評價體系9311驅(qū)動力根據(jù)DPSRC 因果模型中對于“驅(qū)動力”的解釋,在河口生態(tài)系統(tǒng)中“驅(qū)動力”是指造成河口系統(tǒng)發(fā)生變化的原因,可分為自然驅(qū)動力和社會經(jīng)濟(jì)驅(qū)動力。自然驅(qū)動力包

12、括資源條件和環(huán)境狀況兩種,社會經(jīng)濟(jì)驅(qū)動力包括經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r和社會進(jìn)步等。資源條件決定著河口生態(tài)的自然狀況,環(huán)境狀況是系統(tǒng)的潛在影響條件。經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會進(jìn)步都通過對生態(tài)系統(tǒng)開發(fā)利用,是人類社會的進(jìn)步,同時也對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了壓力10。312壓力各種社會經(jīng)濟(jì)驅(qū)動力對于生態(tài)系統(tǒng)的壓力集中表現(xiàn)在社會經(jīng)濟(jì)活動在資源利用上對河口生態(tài)系統(tǒng)過度使用。河口生態(tài)系統(tǒng)的壓力主要來自人類活動、人口密度的增長以及工農(nóng)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r。人類活動是河口生態(tài)壓力的主要來源。遼河河口主要污染物是重金屬、無機(jī)氮和石油類,主要污染源是雙臺子河、遼河及大凌河的陸源污染。河口海域底質(zhì)受到鎘、六六六、多氯聯(lián)苯、砷和DDT 等的污染。313狀態(tài)河

13、口生態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)是在各種壓力下系統(tǒng)的現(xiàn)實表現(xiàn),是驅(qū)動力和壓力共同作用的結(jié)果。河口生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)狀及其動態(tài)變化的監(jiān)測是研究驅(qū)動力和壓力的基礎(chǔ),也是分析“響應(yīng)”和“控制”的出發(fā)點。由此看來,在河口生態(tài)系統(tǒng)健康評價研究中,加強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)狀研究的必要性和重要性。河口生態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)應(yīng)包括河口生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀、生物量、生態(tài)系統(tǒng)活力和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能等方面11。314系統(tǒng)響應(yīng)河口系統(tǒng)的狀態(tài)與人類的生產(chǎn)、生活息息相關(guān),不斷變化的河口系統(tǒng)狀態(tài)會對人類生產(chǎn)和生活的諸多方面產(chǎn)生影響。DPSRC 因果模型中的響應(yīng)指數(shù)是用來描述河口生態(tài)系統(tǒng)狀況變化的最終環(huán)境效果。系統(tǒng)響應(yīng)包括系統(tǒng)環(huán)境變化、功能退化、生物多樣性減少、資源耗竭和經(jīng)

14、濟(jì)發(fā)展緩慢等12。全省近岸海域水質(zhì)以優(yōu)良為主,一類和二類海第3期劉春濤,等:遼河河口生態(tài)系統(tǒng)健康評價初步研究47水水域面積占監(jiān)測總面積的8916%。6個沿海城市中,大連、葫蘆島海域全部為一類和二類海水,水質(zhì)優(yōu)良;丹東海域以一類海水為主,水質(zhì)較好;錦州海域以三類、四類海水為主,水質(zhì)輕度污染至中度污染;營口海域以四類、劣四類海水為主,水質(zhì)輕度污染至重度污染。由于遼河河口生態(tài)系統(tǒng)的破壞,使近海生態(tài)系統(tǒng)受到嚴(yán)重影響,導(dǎo)致盤錦海域海水全部為劣四類海水,水質(zhì)重度污染。全省近岸海域功能區(qū)水質(zhì)總達(dá)標(biāo)率為9012%,比2007年提高了412個百分點。其中,大連、丹東和葫蘆島3市達(dá)標(biāo)率為100%,錦州為75%,營

15、口為50%,盤錦海域為零。主要污染因子為無機(jī)氮,個別功能區(qū)活性磷酸鹽、鉛、鋅超標(biāo)。不達(dá)標(biāo)功能區(qū)集中在遼河河口地區(qū)的養(yǎng)殖區(qū)。這些數(shù)據(jù)充分說明了遼河河口生態(tài)系統(tǒng)遭到了破壞,使生態(tài)健康受到影響,進(jìn)而影響人類生活和社會進(jìn)步13。315控制社會經(jīng)濟(jì)因素對于河口系統(tǒng)的壓力,塑造了河口系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài),系統(tǒng)的狀態(tài)反過來又影響河口生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其生產(chǎn)能力、系統(tǒng)的穩(wěn)定性,最終對人類健康造成影響。顯然,為實現(xiàn)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展,人類必須調(diào)整自身行為,即人類社會根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)的響應(yīng)狀況,對系統(tǒng)實施控制,從而是河口生態(tài)處于良性循環(huán)狀態(tài)。控制方法主要有生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)、法律、規(guī)劃、管理、工程投入和應(yīng)用等。4結(jié)論河口生態(tài)系統(tǒng)

16、是介于河流系統(tǒng)與海岸帶系統(tǒng)之間的復(fù)合系統(tǒng),系統(tǒng)中各因素之間相互作用的過程相當(dāng)復(fù)雜,借助于DPSRC因果關(guān)系模型有助于簡化這一過程。通過全面分析河口系統(tǒng)的“驅(qū)動力”、“壓力”、“狀態(tài)”、“系統(tǒng)響應(yīng)”和“控制”,有助于理解影響河口系統(tǒng)中各因素的作用過程以及彼此之間的因果關(guān)系,從而為建立河口生態(tài)健康發(fā)展指標(biāo)體系、實現(xiàn)資源優(yōu)化配置奠定基礎(chǔ)。為此,我們首先要以評估河口系統(tǒng)的現(xiàn)狀及其變化為基礎(chǔ),分析造成河口系統(tǒng)現(xiàn)狀和變化的原因及對系統(tǒng)的壓力,然后確立河口系統(tǒng)現(xiàn)狀對人類健康和環(huán)境的影響,據(jù)此調(diào)整當(dāng)前政策并實現(xiàn)河口資源優(yōu)化配置和河口系統(tǒng)持續(xù)發(fā)展。而且,如果有可能還應(yīng)評估在現(xiàn)狀技術(shù)水平條件下,政策調(diào)整的空間與系

17、統(tǒng)持續(xù)發(fā)展?jié)摿Φ年P(guān)系14。與PSR模型相比,PS R 原有的系統(tǒng)性和整體性的特點源、發(fā)展、環(huán)境與人類健康,驗證了DPSRC因果模型是一種探索因果關(guān)系的有序方法。但是,在分析問題方面依然存在一些缺陷。河口生態(tài)健康評價中并非所有的指標(biāo)都存在上述關(guān)系,有些指標(biāo)雖能恰當(dāng)反映健康發(fā)展的程度,但是將其納入這一框架中就會陷入與研究指導(dǎo)思想的矛盾之中。同時,河口系統(tǒng)中一些因素在DPSRC框架中可能會具有多種功能。例如,環(huán)境變化既是模型中的驅(qū)動力因素,又是系統(tǒng)響應(yīng)指標(biāo),不但可以決定生態(tài)系統(tǒng)狀況,也可以看作是系統(tǒng)對人類干擾活動的響應(yīng)。因此,使用DPS RC框架模型作為理想的分析工具,要想達(dá)到預(yù)期的效果,必須附加更

18、多的支持信息并靈活運用,而不能把它作為唯一的模型應(yīng)用于一切問題15。河口“狀態(tài)”的變化以及未來發(fā)展趨勢不會只與某一個因素有關(guān),而應(yīng)該是諸多因素共同作用的結(jié)果,而且河口系統(tǒng)的健康狀況在不同地區(qū)表現(xiàn)不一樣,同一系統(tǒng)在不同的時間內(nèi)所面臨的壓力也不一樣。因此,應(yīng)該在更廣泛的經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境背景下討論河口生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展,檢測經(jīng)濟(jì)驅(qū)動力、社會偏好、環(huán)境過程、政策制定與執(zhí)行過程對河口生態(tài)健康狀況發(fā)展的影響,以及這些因素在時間和空間上的差異性16。由于陸源污染物的排放(工業(yè)廢水和生活污水、生物資源和非生物資源的過度利用(如,過度捕撈與圍墾等、不合理的管理(如,土地的轉(zhuǎn)變、河道疏浚、海岸工程建設(shè)和灌溉等及外來

19、物種入侵等自然變化與人類活動干擾,河口生態(tài)系統(tǒng)健康和受損生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)研究應(yīng)運而生。咸淡水匯合與直接或間接的潮汐影響是河口生態(tài)系統(tǒng)的最基本特征,因此它區(qū)別于一般生態(tài)系統(tǒng),具有復(fù) 48 海洋開發(fā)與管理 第 26 卷 雜性的特點 。河口生態(tài)系統(tǒng)是社會 經(jīng)濟(jì) 自然復(fù) 合生態(tài)系統(tǒng) , 河口作為復(fù)合生態(tài)系統(tǒng) , 對社會經(jīng)濟(jì) 發(fā)展具有強(qiáng)大的服務(wù)功能 。 河口生態(tài)系統(tǒng)最重要的兩大功能是能量流動和 物質(zhì)循環(huán) 。河口生態(tài)系統(tǒng)在海陸交互作用中起到的 作用受到越來越多的重視 , 尤其是海陸間物質(zhì)通量 的研究 。河口是一個復(fù)雜的 、動態(tài)的 、具有豐富生 物資源的和主要受自然作用力支配的生態(tài)系統(tǒng) , 對 其研究具有多學(xué)

20、科交叉的特色 ?？傊?, 河口生態(tài)系 統(tǒng)的評價研究將為河口地區(qū)的生態(tài)恢復(fù)工程 、海岸 工程及國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù) , 更好 地協(xié)調(diào)人與自然的關(guān)系 。 參考文獻(xiàn) : 1 陸健健 . 河口生態(tài)學(xué) M . 北京 : 海洋出版社 , 2003: 3 - 9. 2 龍笛 , 張思聰 . 灤河流域生態(tài)系統(tǒng)健康評價研究 J . 中國水土保持 , 2006 ( 3 : 14 - 17. 3 Costanza R , Norton B G, Haskell B D. Ecosystem Health . New Goal for Environmental M anagement M . W ash

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