海水养殖污染考评及预警体制

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一、文献回顾

国外学者方面，在上个世纪70年代，日本水产学会就关于浅海养殖和自身污染以及水圈富营养化和水产增养殖的相互关系做过研究。［1］80年代关于近海岸鲑鱼农场养殖所产生的生态影响也有学者进行研究，涉及海水养殖产生的废水对附近海域的影响和生态效应（GOWENRJ，BRADBURYNB1987）。［2］在泰国已有学者对于Inner湾养虾场的养殖面积和该海湾的平均氮浓度进行研究，发现二者间呈正相关关系，说明养殖场的氮排放很可能是In－ner湾的硝酸盐的主要来源（Suvapepun1995）。［3］国内学者在上个世纪90年代也逐步重视海水养殖业污染方面的研究。一些学者依据80到90年代部分研究成果资料，探讨了水产养殖可能对水域富营养化产生的影响，并通过实践检验我国沿海养殖水域发生赤潮的区域分布、季节特征、变化趋势，认为海水养殖为赤潮发生创造了重要的物质基础，进一步恶化水生生态环境（暨卫东1998）。［4］也有学者从清洁养殖学观点出发，根据养殖环境学理论，通过模拟实验，研究虾塘残饵腐解对养殖环境的影响，证明虾池池底的残饵腐解确实严重影响水质质量（杨庆霄1999）。［5］进入二十一世纪，国内研究者对于海水养殖自身污染的研究更加全面。一部分学者对于海水养殖自身污染的生态环境影响做了比较全面的阐述。海水养殖主要通过有机物和营养物的排放、化学药物的使用等途径对沿岸生态环境产生负面影响（董双林2000）。［6］认为海水养殖导致了生态环境恶化，水域生物多样性减少，近海生态系统结构变化（罗琳2002）。［7］海水养殖，特别是高位虾池养殖是近年来养殖业发展的新趋势，在其带来巨大经济效益的同时，也对周边生态环境带来巨大的威胁和破坏，并针对海水养殖对生态环境所带来的各种影响进行综述并提出相应的防治措施（谢东海2005）。［8］

二、海水养殖业自身污染安全评价的P－S－R指标体系模型的构建

（一）P－S－R指标体系模型的基本思想和构建原

则1．压力（pressure）－状态（state）－响应（re－sponse）模型P－S－R模型［9］最初由加拿大经济学家Rapport和Friend于1979年提出。20世纪80年代末，经济合作和开发组织（OECD）与联合国环境规划署（UNEP）用于研究环境问题提出了环境指标的P－S－R概念模型，即压力（pressure）－状态（state）－响应（response）模型。在P－S－R框架内，环境问题可以表述为三个指标类型，三个指标虽然内容不同但联系却十分紧密。指标分别是：状态指标用以衡量由于人类经济或社会活动行为而导致的生态系统的变化；压力指标则表明生态环境变化的原因；响应指标则表示社会为减轻环境的污染及资源的破坏所做的各种努力。P－S－R概念模型有效地反映了人类与环境系统的相互作用与影响，对环境指标进行组织分类，具有较强的系统性，得到很多的关注。2．原则评价指标选择的原则分别为：科学性原则、全面性原则、独立性原则、可操作性原则、可比性原则。

（二）海水养殖业自身污染安全评价的P－S－R指标体系模型

由于海水养殖方式和自身结构的缺陷，大部分海水养殖存在很多的环境问题。具体可表现为对养殖水体的污染、对近海岸生物群落的影响、对浮游动植物的影响、对底质的影响、药物的污染、对沿岸红树林或滩涂的影响、对地下水和土壤的污染、对旅游资源和景观的影响等。1．“压力”指标（pressure）：指人类活动对环境的直接压力因子。例如养殖废水的排放，海水养殖业所占面积等。2．“状态”指标（state）：指环境当前的状态或趋势。例如养殖区水质状况，养殖区沉积物状况，水环境状况，洁水的可用性等。3．“响应”指标（response）：指环境政策措施中的可量化部分，它在社会处理环境问题过程中不断发展。例如环境污染治理投资，海洋科技研究成果，科技活动人员等。指标结构分为总体层、系统层、准则层、要素层四个层次，最后制定出的指标有22个，如表1所示。

（三）评价指标的赋权分析

在目标决策过程中指标权重的测定是至关重要的。目前，由于测定用于权重的方法根据计算时原始数据的来源不同，大体可以分为客观赋权法和主观赋权法两大类。客观赋权法的原始数据是由各指标在评价单位中的实际数据形成的，反映指标的客观信息，如相关系数法、嫡值法，主成分分析法，离差最大化法，多目标优化方差法、均方差权重法等。主观赋权法主要是由这个领域的专家根据经验主观判断而得到，如德尔菲法、层次分析法、二项系数法、循环评分法等。本文选用均方差权重法来对评价指标赋权。［10］设方案集为A＝｛A1，A2……An｝，指标集为B＝｛B1，B2……Bm｝；方案Ai对指标Bj的属性值记为Xij＝（i＝1，2……n；j＝1，2……m），X＝（Xij）n×m为指标集的“属性矩阵”，俗称为“决策矩阵”。通常，指标有“效益型”和“成本型”两大类。根据均方差权重法赋权方法的计算步骤，首先对原始数据进行标准化处理。1．评价指标的标准化处理［11］划分为j＝1，2，…，n个时段，评价指标体系包括i＝1，2，…，m个指标。原始指标数据矩阵为：X＝｛Xij｝m×n效益型指标（数值越大越好的指标，如渔业GDP产值、人均大陆架渔场面积等）标准化方法：Y＝X－XminXmax－Xmin式中，Xmax为该项指标的最大值；Xmin为该项指标的最小值。成本型指标（数值越小越好的指标，如、赤潮面积、赤潮发生率等）标准化方法：Y＝1－X－XminXmax－Xmin式中，Xmax为该项指标的最大值；Xmin为该项指标的最小值；标准化后的数据矩阵：Y＝｛Yij｝m×n。2．用均方差权重法求解多指标权重系数并进行汇总和排序均方差权重法反映随机变量离散程度的最重要的也是最常用的指标是该随机变量的均方差。这种方法的基本思路是定义各评价指标为随机变量，各方案Ai在指标Bj下的无量纲化的属性值为该随机变量的取值，首先求出这些随机变量也就是各指标的均方差，将这些方差归一化，其结果即为各指标的权重系数。该方法的计算步骤为：（1）求随机变量的均值：E（Bj）＝1n∑nj＝1Yij（2）求Bj的均方差：σ（Bj）＝∑ni＝1（Yij－E（Bj））槡2（3）求Bj的权重系数：Wj＝σ（Bj）∑mj＝1σ（Bj）3．综合评价模型的确定（1）压力指数Pj：Pj＝∑ni＝1ωpiYij（2）状态指数Sj：Sj＝∑ni＝1ωsiYij（3）响应指数Rj：Rj＝∑ni＝1ωriYij（4）污染效应评价综合指数Ij：Ij＝∑ni＝1ωiYij式中，ωi为各指标的权重；ωpi为各压力指标对压力指数的权重，其中各压力指标的权重需归一化处理，ωsi为各状态指标对状态指标的权重；ωri为各响应指标对响应指数的权重；i＝1，2，…，m，j＝1，2，…，n。指数值位于［0，1］中，0代表海水养殖业自身污染影响趋向消极（压力强，响应弱），质量很差；1代表海水养殖业自身污染影响趋向积极（响应强，压力弱）。［12］

（四）数据的选取和实证分析

由于数据的有限性，本文选择对海水养殖业自身污染安全状况进行分析，即以2004—2008年的海水养殖业自身污染安全状况为评价对象。首先，根据资料所提供数据进行标准化处理，其中，处理过程中注意效益型指标和成本型指标的差异，处理之后结果见表2。对权重系数排序观察可得，D7、D9指标所对应的赤潮对于海水养殖业自身污染的权重影响很大，海水养殖自身污染对于赤潮的发生十分敏感，海水养殖自身污染为赤潮发生创造了重要的物质基础。作为养殖区水质状况和沉积物状况指标的D13、D14对于海水养殖业自身污染的权重影响很大，说明海水养殖业自身污染的状况很大程度上要通过两者来反应。最后，根据数据资料可得我国连续五年海水养殖业自身污染的综合影响指数为表4：

三、海水养殖业自身污染安全预警机制的建立

（一）安全预警机制运行目标

海水养殖业自身污染安全预警机制指对未来我国海水养殖业活动影响进行分析和预测，对不稳定运作状态和不正常因素及时发出预警指示的活动。主要目标包括：正确测评和诊断当前我国海水养殖业自身污染安全总体运行状况；正确预测海水养殖业自身污染安全状态的变动趋势并及时发出预警指示；根据所预测状况采取相应有效的防范措施。

（二）预警过程

随着我国海水养殖业的迅速发展，由于海水养殖造成的污染日益加剧，整体环境质量状况不良。建立我国海水养殖业的自身污染状况的预警机制是必要的。通过P－S－R模型的建立得到了我国海水养殖业自身污染的综合环境影响指数。综合影响指数Ij用来衡量各时期的海水养殖业自身污染的安全状态，参考相关的研究成果，同时进一步咨询有关方面专家的意见，制定了海水养殖自身污染的安全分级标准，从而预报不正常状态的时空范围和总体安全等级，进而提出防范措施。在本文中安全等级分为安全、基本安全、临界安全、不安全和危险五个等级。指标体系的综合评价结果的判定标准列示如表5。因此，Ij＝1，表示海水养殖自身污染处于安全状态；Ij＝0，表示海水养殖自身污染安全状态处于危机状态；Ij越接近1，海水养殖自身污染安全状态越好，反之，安全状态越差。

四、结论与对策

（一）结论

本文以压力（pressure）－状态（state）－响应（re－sponse）模型为主线，根据海水养殖的特点，构建了海水养殖自身污染的P－S－R指标体系和安全评价模型，对2004—2008年我国海水养殖自身污染安全状况进行了评价，为我国海水养殖业的安全发展提供一定的科学依据。对近5年我国海水养殖业的评价结果表明，其总体污染程度呈逐年递减趋势，但总体健康水平不高。若缺少海水养殖业的监督和管理，最终会引发一系列严重的生态环境问题。但是这种污染是可控的，希望我们能对海水养殖中存在的种种弊端引起高度重视，寻求解决的良策，以期可以达到经济发展与生态保护的双赢效果。

（二）对策

根据生态学和营养动力学的基本原理可以采用相应的生物修复技术，为更好地发展海水养殖业提供有力的技术支撑；有效改变我国海洋渔业生产的增长方式和产业结构，自主开展碳汇渔业体系的开发研究和实践，促进碳汇渔业功能的发挥，抢占蓝色低碳渔业经济发展的制高点；科学规划海水养殖水面，形成合理立体多层次化的养殖容量，不仅可减少污染还可增加效益；由于海水养殖业的饲料污染十分严重，所以在养殖中应做到合理投饵、科学配置；政府和相应管理部门应该加强宏观管理，制定出海水养殖的法规条例，鼓励和引导养殖技术的研究开发等。