海水養殖污染考評及預警體制

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一、文獻回顧

國外學者方面，在上個世紀70年代，日本水產學會就關于淺海養殖和自身污染以及水圈富營養化和水產增養殖的相互關系做過研究。［1］80年代關于近海岸鮭魚農場養殖所產生的生態影響也有學者進行研究，涉及海水養殖產生的廢水對附近海域的影響和生態效應（GOWENRJ，BRADBURYNB1987）。［2］在泰國已有學者對于Inner灣養蝦場的養殖面積和該海灣的平均氮濃度進行研究，發現二者間呈正相關關系，說明養殖場的氮排放很可能是In－ner灣的硝酸鹽的主要來源（Suvapepun1995）。［3］國內學者在上個世紀90年代也逐步重視海水養殖業污染方面的研究。一些學者依據80到90年代部分研究成果資料，探討了水產養殖可能對水域富營養化產生的影響，并通過實踐檢驗我國沿海養殖水域發生赤潮的區域分布、季節特征、變化趨勢，認為海水養殖為赤潮發生創造了重要的物質基礎，進一步惡化水生生態環境（暨衛東1998）。［4］也有學者從清潔養殖學觀點出發，根據養殖環境學理論，通過模擬實驗，研究蝦塘殘餌腐解對養殖環境的影響，證明蝦池池底的殘餌腐解確實嚴重影響水質質量（楊慶霄1999）。［5］進入二十一世紀，國內研究者對于海水養殖自身污染的研究更加全面。一部分學者對于海水養殖自身污染的生態環境影響做了比較全面的闡述。海水養殖主要通過有機物和營養物的排放、化學藥物的使用等途徑對沿岸生態環境產生負面影響（董雙林2000）。［6］認為海水養殖導致了生態環境惡化，水域生物多樣性減少，近海生態系統結構變化（羅琳2002）。［7］海水養殖，特別是高位蝦池養殖是近年來養殖業發展的新趨勢，在其帶來巨大經濟效益的同時，也對周邊生態環境帶來巨大的威脅和破壞，并針對海水養殖對生態環境所帶來的各種影響進行綜述并提出相應的防治措施（謝東海2005）。［8］

二、海水養殖業自身污染安全評價的P－S－R指標體系模型的構建

（一）P－S－R指標體系模型的基本思想和構建原

則1．壓力（pressure）－狀態（state）－響應（re－sponse）模型P－S－R模型［9］最初由加拿大經濟學家Rapport和Friend于1979年提出。20世紀80年代末，經濟合作和開發組織（OECD）與聯合國環境規劃署（UNEP）用于研究環境問題提出了環境指標的P－S－R概念模型，即壓力（pressure）－狀態（state）－響應（response）模型。在P－S－R框架內，環境問題可以表述為三個指標類型，三個指標雖然內容不同但聯系卻十分緊密。指標分別是：狀態指標用以衡量由于人類經濟或社會活動行為而導致的生態系統的變化；壓力指標則表明生態環境變化的原因；響應指標則表示社會為減輕環境的污染及資源的破壞所做的各種努力。P－S－R概念模型有效地反映了人類與環境系統的相互作用與影響，對環境指標進行組織分類，具有較強的系統性，得到很多的關注。2．原則評價指標選擇的原則分別為：科學性原則、全面性原則、獨立性原則、可操作性原則、可比性原則。

（二）海水養殖業自身污染安全評價的P－S－R指標體系模型

由于海水養殖方式和自身結構的缺陷，大部分海水養殖存在很多的環境問題。具體可表現為對養殖水體的污染、對近海岸生物群落的影響、對浮游動植物的影響、對底質的影響、藥物的污染、對沿岸紅樹林或灘涂的影響、對地下水和土壤的污染、對旅游資源和景觀的影響等。1．“壓力”指標（pressure）：指人類活動對環境的直接壓力因子。例如養殖廢水的排放，海水養殖業所占面積等。2．“狀態”指標（state）：指環境當前的狀態或趨勢。例如養殖區水質狀況，養殖區沉積物狀況，水環境狀況，潔水的可用性等。3．“響應”指標（response）：指環境政策措施中的可量化部分，它在社會處理環境問題過程中不斷發展。例如環境污染治理投資，海洋科技研究成果，科技活動人員等。指標結構分為總體層、系統層、準則層、要素層四個層次，最后制定出的指標有22個，如表1所示。

（三）評價指標的賦權分析

在目標決策過程中指標權重的測定是至關重要的。目前，由于測定用于權重的方法根據計算時原始數據的來源不同，大體可以分為客觀賦權法和主觀賦權法兩大類。客觀賦權法的原始數據是由各指標在評價單位中的實際數據形成的，反映指標的客觀信息，如相關系數法、嫡值法，主成分分析法，離差最大化法，多目標優化方差法、均方差權重法等。主觀賦權法主要是由這個領域的專家根據經驗主觀判斷而得到，如德爾菲法、層次分析法、二項系數法、循環評分法等。本文選用均方差權重法來對評價指標賦權。［10］設方案集為A＝｛A1，A2……An｝，指標集為B＝｛B1，B2……Bm｝；方案Ai對指標Bj的屬性值記為Xij＝（i＝1，2……n；j＝1，2……m），X＝（Xij）n×m為指標集的“屬性矩陣”，俗稱為“決策矩陣”。通常，指標有“效益型”和“成本型”兩大類。根據均方差權重法賦權方法的計算步驟，首先對原始數據進行標準化處理。1．評價指標的標準化處理［11］劃分為j＝1，2，…，n個時段，評價指標體系包括i＝1，2，…，m個指標。原始指標數據矩陣為：X＝｛Xij｝m×n效益型指標（數值越大越好的指標，如漁業GDP產值、人均大陸架漁場面積等）標準化方法：Y＝X－XminXmax－Xmin式中，Xmax為該項指標的最大值；Xmin為該項指標的最小值。成本型指標（數值越小越好的指標，如、赤潮面積、赤潮發生率等）標準化方法：Y＝1－X－XminXmax－Xmin式中，Xmax為該項指標的最大值；Xmin為該項指標的最小值；標準化后的數據矩陣：Y＝｛Yij｝m×n。2．用均方差權重法求解多指標權重系數并進行匯總和排序均方差權重法反映隨機變量離散程度的最重要的也是最常用的指標是該隨機變量的均方差。這種方法的基本思路是定義各評價指標為隨機變量，各方案Ai在指標Bj下的無量綱化的屬性值為該隨機變量的取值，首先求出這些隨機變量也就是各指標的均方差，將這些方差歸一化，其結果即為各指標的權重系數。該方法的計算步驟為：（1）求隨機變量的均值：E（Bj）＝1n∑nj＝1Yij（2）求Bj的均方差：σ（Bj）＝∑ni＝1（Yij－E（Bj））槡2（3）求Bj的權重系數：Wj＝σ（Bj）∑mj＝1σ（Bj）3．綜合評價模型的確定（1）壓力指數Pj：Pj＝∑ni＝1ωpiYij（2）狀態指數Sj：Sj＝∑ni＝1ωsiYij（3）響應指數Rj：Rj＝∑ni＝1ωriYij（4）污染效應評價綜合指數Ij：Ij＝∑ni＝1ωiYij式中，ωi為各指標的權重；ωpi為各壓力指標對壓力指數的權重，其中各壓力指標的權重需歸一化處理，ωsi為各狀態指標對狀態指標的權重；ωri為各響應指標對響應指數的權重；i＝1，2，…，m，j＝1，2，…，n。指數值位于［0，1］中，0代表海水養殖業自身污染影響趨向消極（壓力強，響應弱），質量很差；1代表海水養殖業自身污染影響趨向積極（響應強，壓力弱）。［12］

（四）數據的選取和實證分析

由于數據的有限性，本文選擇對海水養殖業自身污染安全狀況進行分析，即以2004—2008年的海水養殖業自身污染安全狀況為評價對象。首先，根據資料所提供數據進行標準化處理，其中，處理過程中注意效益型指標和成本型指標的差異，處理之后結果見表2。對權重系數排序觀察可得，D7、D9指標所對應的赤潮對于海水養殖業自身污染的權重影響很大，海水養殖自身污染對于赤潮的發生十分敏感，海水養殖自身污染為赤潮發生創造了重要的物質基礎。作為養殖區水質狀況和沉積物狀況指標的D13、D14對于海水養殖業自身污染的權重影響很大，說明海水養殖業自身污染的狀況很大程度上要通過兩者來反應。最后，根據數據資料可得我國連續五年海水養殖業自身污染的綜合影響指數為表4：

三、海水養殖業自身污染安全預警機制的建立

（一）安全預警機制運行目標

海水養殖業自身污染安全預警機制指對未來我國海水養殖業活動影響進行分析和預測，對不穩定運作狀態和不正常因素及時發出預警指示的活動。主要目標包括：正確測評和診斷當前我國海水養殖業自身污染安全總體運行狀況；正確預測海水養殖業自身污染安全狀態的變動趨勢并及時發出預警指示；根據所預測狀況采取相應有效的防范措施。

（二）預警過程

隨著我國海水養殖業的迅速發展，由于海水養殖造成的污染日益加劇，整體環境質量狀況不良。建立我國海水養殖業的自身污染狀況的預警機制是必要的。通過P－S－R模型的建立得到了我國海水養殖業自身污染的綜合環境影響指數。綜合影響指數Ij用來衡量各時期的海水養殖業自身污染的安全狀態，參考相關的研究成果，同時進一步咨詢有關方面專家的意見，制定了海水養殖自身污染的安全分級標準，從而預報不正常狀態的時空范圍和總體安全等級，進而提出防范措施。在本文中安全等級分為安全、基本安全、臨界安全、不安全和危險五個等級。指標體系的綜合評價結果的判定標準列示如表5。因此，Ij＝1，表示海水養殖自身污染處于安全狀態；Ij＝0，表示海水養殖自身污染安全狀態處于危機狀態；Ij越接近1，海水養殖自身污染安全狀態越好，反之，安全狀態越差。

四、結論與對策

（一）結論

本文以壓力（pressure）－狀態（state）－響應（re－sponse）模型為主線，根據海水養殖的特點，構建了海水養殖自身污染的P－S－R指標體系和安全評價模型，對2004—2008年我國海水養殖自身污染安全狀況進行了評價，為我國海水養殖業的安全發展提供一定的科學依據。對近5年我國海水養殖業的評價結果表明，其總體污染程度呈逐年遞減趨勢，但總體健康水平不高。若缺少海水養殖業的監督和管理，最終會引發一系列嚴重的生態環境問題。但是這種污染是可控的，希望我們能對海水養殖中存在的種種弊端引起高度重視，尋求解決的良策，以期可以達到經濟發展與生態保護的雙贏效果。

（二）對策

根據生態學和營養動力學的基本原理可以采用相應的生物修復技術，為更好地發展海水養殖業提供有力的技術支撐；有效改變我國海洋漁業生產的增長方式和產業結構，自主開展碳匯漁業體系的開發研究和實踐，促進碳匯漁業功能的發揮，搶占藍色低碳漁業經濟發展的制高點；科學規劃海水養殖水面，形成合理立體多層次化的養殖容量，不僅可減少污染還可增加效益；由于海水養殖業的飼料污染十分嚴重，所以在養殖中應做到合理投餌、科學配置；政府和相應管理部門應該加強宏觀管理，制定出海水養殖的法規條例，鼓勵和引導養殖技術的研究開發等。