美國(guó)沿海社會(huì)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀分析報(bào)告(下)＊

劉 佳,周 通

(1.國(guó)家海洋信息中心 天津 300171;2.福建海洋研究所 廈門 361012)

美國(guó)沿海社會(huì)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀分析報(bào)告(下)＊

劉 佳1,周 通2

(1.國(guó)家海洋信息中心 天津 300171;2.福建海洋研究所 廈門 361012)

2010年6月美國(guó)國(guó)家海洋與大氣局(NOAA)建立了海岸帶現(xiàn)狀網(wǎng)站[state of the coast(SOTC)web site]。文章參考該網(wǎng)站提供的生態(tài)環(huán)境最新數(shù)據(jù)和案例研究,系統(tǒng)歸納了美國(guó)沿海地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)和氣候變化現(xiàn)狀,以期為相關(guān)領(lǐng)域研究工作提供參考依據(jù)。

美國(guó);沿海地區(qū);生態(tài)系統(tǒng);氣候變化

1 生態(tài)系統(tǒng)

1.1 海岸帶水域健康狀況

海岸帶生態(tài)系統(tǒng)的健康與否對(duì)經(jīng)濟(jì)繁榮、人口安全和沿海居民生活質(zhì)量的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。然而,2008年美國(guó)環(huán)境保護(hù)署(EPA)對(duì)水體、沉積物、魚類和生境健康的評(píng)估報(bào)告說明,海岸帶水域整體生態(tài)健康狀況一般,其中30%為較差、57%為良、18%為差;有18%的采樣區(qū)的魚類組織污染物含量水平為一般;86%的海岸帶水域沉積物質(zhì)量良好。

海岸帶水域質(zhì)量狀況主要評(píng)價(jià)5項(xiàng)指標(biāo)(表1),并根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果發(fā)布質(zhì)量公報(bào)。第4個(gè)報(bào)告有望在2011年完成,其中將根據(jù)2003—2006年的采樣結(jié)果對(duì)海岸帶水域質(zhì)量全面開展評(píng)估。

表1 美國(guó)海岸帶水域質(zhì)量評(píng)價(jià)五大指標(biāo)及因子

此外,監(jiān)測(cè)對(duì)說明海岸帶生態(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài)也很重要。NOAA的貽貝監(jiān)測(cè)計(jì)劃自1986年啟動(dòng)以來,每年從美國(guó)沿海水域(包括五大湖區(qū)和波多黎各)的300個(gè)站位采集了牡蠣和貽貝樣品,分析其中的140種化學(xué)污染物(表2)。該計(jì)劃是目前持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的全國(guó)性河口和海岸帶水域污染物監(jiān)測(cè)計(jì)劃。由于貽貝營(yíng)濾食生活,并在組織中蓄積污染物,因此是點(diǎn)源污染和非點(diǎn)源污染的適用指標(biāo)生物。兩類污染數(shù)據(jù)對(duì)于了解其對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響和加強(qiáng)管理尤為重要。

貽貝監(jiān)測(cè)計(jì)劃也用于評(píng)估環(huán)境影響對(duì)颶風(fēng)和石油泄漏等災(zāi)害事件做出的反應(yīng)。通過對(duì)比災(zāi)害事件發(fā)生后的情況與貽貝監(jiān)測(cè)的歷史數(shù)據(jù),可以確定受災(zāi)害影響區(qū)域的環(huán)境影響。貽貝監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)還用于評(píng)估以下事件:舊金山灣中遠(yuǎn)釜山輪漏油事件、墨西哥灣沿岸的卡特里娜和麗塔颶風(fēng)、特拉華灣阿索斯輪溢油事件、紐約世貿(mào)中心襲擊事件和北普吉特海峽威爾斯岬溢油事件。近期備受關(guān)注的墨西哥灣漏油事件也采用了該方法。NOAA國(guó)家海岸帶科學(xué)中心和東南漁業(yè)科學(xué)中心的兩批科學(xué)家正收集位于得克薩斯州/路易斯安那州到佛羅里達(dá)州西南的墨西哥灣沿岸60個(gè)站位的牡蠣和沉積物,檢測(cè)樣品中的120種化學(xué)和微生物污染物(包括60種石油化合物)。一旦原油到達(dá)海岸線,研究人員將采集、檢測(cè)新的樣品。通過比較兩組數(shù)據(jù),科學(xué)家可以掌握污染物初始種類和污染水平,從而確定溢油造成的污染物變化。研究人員也關(guān)注石油對(duì)穴居生物的潛在毒性,因?yàn)檫@些生物在食物鏈中起到重要作用。

表2 從1996年和2004—2007年,貽貝觀察計(jì)劃中,PBDE濃度增長(zhǎng)最快的5個(gè)站位

1.2 海岸帶生態(tài)系統(tǒng)面臨的威脅

(1)陸源污染是改善海岸帶水質(zhì)的重大挑戰(zhàn)之一。自1972年頒布《潔凈水法》以來,點(diǎn)源污染得到了有效控制。目前,面源污染是美國(guó)海岸帶水體的最主要威脅。徑流污染會(huì)給海岸帶資源帶來嚴(yán)重問題,導(dǎo)致海灘關(guān)閉、魚類死亡、藻華、生境喪失,以及包括重要經(jīng)濟(jì)和娛樂價(jià)值魚類在內(nèi)的水生生物多樣性和豐度的喪失。NOAA和EPA聯(lián)合發(fā)起的海岸帶面源污染控制計(jì)劃意在保證沿海各州掌握處理徑流污染的辦法。該計(jì)劃著眼于污染預(yù)防而非僅僅應(yīng)對(duì)現(xiàn)有水質(zhì)問題,鼓勵(lì)地方當(dāng)局采取管理措施改善海岸帶水質(zhì)。新罕布什爾州海岸帶面源計(jì)劃與其他伙伴共同創(chuàng)立的自然資源發(fā)展聯(lián)盟(NROC)就是典型實(shí)例之一。NROC為同一流域的市政當(dāng)局提供同等的技術(shù)支持以應(yīng)對(duì)面源污染并在地方層面對(duì)治理的成果加以貫徹執(zhí)行。自1999年計(jì)劃啟動(dòng)以來,NROC幫助16個(gè)社區(qū)修訂了土地利用規(guī)劃和條例,使這些政策在降低徑流污染、保護(hù)濕地和保護(hù)開放空間方面更有成效。

(2)外來物種(包括植物、動(dòng)物和病原菌)是海岸帶生態(tài)系統(tǒng)最大的威脅之一。根據(jù)報(bào)告,1962—1995年,每14周就有一種物種入侵舊金山灣[1]。在五大湖地區(qū),入侵物種達(dá)到185種。一般認(rèn)為,物種到達(dá)新的生境、生存并繁衍即成為入侵物種。入侵物種具有生長(zhǎng)快、繁殖快、傳播能力強(qiáng)、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、食物消耗量大、與土著種競(jìng)爭(zhēng)能力強(qiáng)和缺乏天敵等特點(diǎn)。入侵生物會(huì)給當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)、重要漁業(yè)資源、脆弱的海岸帶生態(tài)系統(tǒng)和人類健康造成嚴(yán)重影響。在五大湖地區(qū),2000—2010年僅斑馬貽貝入侵造成的經(jīng)濟(jì)損失就達(dá)到50億美元。

外來物種通過不同途徑傳播,但多數(shù)是人類活動(dòng)的直接結(jié)果。根據(jù)EPA的研究,外來物種的引入途徑主要包括:通過壓艙水運(yùn)輸,船舶攜帶的污損生物,經(jīng)由漁業(yè)和娛樂設(shè)施傳播,放生的魚餌,從水產(chǎn)養(yǎng)殖場(chǎng)、育苗場(chǎng)和水族公園中逃逸的生物,養(yǎng)殖魚類或觀賞魚類的放生,為了對(duì)入侵物種實(shí)行生物控制而引入的物種,故意遺棄的觀賞魚類,用于恢復(fù)生境和控制水土流失的生物,有意或無意釋放的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)動(dòng)物,動(dòng)植物貿(mào)易中隨其他物種意外入境的生物。根據(jù)NOAA的統(tǒng)計(jì),每年從國(guó)際港口排入美國(guó)水域的壓艙水超過210億t,每天約有10 000種海洋物種通過壓艙水進(jìn)入全球海域。要弄清某種生物如何引進(jìn)幾乎不可能,因此控制或阻止引進(jìn)有害物種更具挑戰(zhàn)性。

生態(tài)系統(tǒng)的改變通常由人類活動(dòng)造成,如河道變遷及海岸帶生態(tài)系統(tǒng)退化等,這些變化導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)更容易受到生物入侵。全球氣候變化也可能對(duì)外來物種在新地區(qū)中的大量繁殖產(chǎn)生影響。

控制入侵物種不僅難度大、成本高,而且難以根除。在南加州,為清除入侵的綠藻(Caulerpa taxifolia),每年的成本高達(dá)100萬美元[2]。預(yù)防是最經(jīng)濟(jì)也是最有效的手段,但也不能完全避免生物入侵,因此,最佳策略是早期發(fā)現(xiàn)并快速應(yīng)對(duì)。許多地方、州和聯(lián)邦為避免引進(jìn)外來物種或減緩入侵物種的傳播已采取了相應(yīng)的措施。這些措施包括在公共船用斜坡道對(duì)船舶實(shí)行強(qiáng)制檢查、限制進(jìn)口活體生物、在裝貨港對(duì)壓艙水實(shí)施管理。隨著國(guó)際運(yùn)輸和貿(mào)易的增加,入侵生物問題已成為需要多方合作的全球性問題。對(duì)入侵物種的管理和控制往往需要各責(zé)任方大規(guī)模的共同努力。

(3)作為重要的沿海生境,珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)支撐著大量物種,并為美國(guó)提供了多種生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和文化效益,其中,與珊瑚礁有關(guān)的旅游和娛樂活動(dòng)每年為美國(guó)經(jīng)濟(jì)帶來約4.83億美元凈利潤(rùn),珊瑚礁提供的商品和服務(wù)為美國(guó)經(jīng)濟(jì)帶來約11億美元凈利潤(rùn)[3]。研究表明,在美國(guó)大西洋、加勒比海和墨西哥灣地區(qū),75%的珊瑚資源處于較差或一般狀態(tài),在美國(guó)太平洋地區(qū),31%的珊瑚資源處于較差或一般狀態(tài)[4]。

由于缺乏標(biāo)準(zhǔn)化的監(jiān)測(cè)方案、方法和數(shù)據(jù)集來比較所有15個(gè)聯(lián)邦珊瑚管轄區(qū)的珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的狀況,相關(guān)人士不得不依賴在各自管轄范圍內(nèi)監(jiān)測(cè)和管理珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的海岸管理者和科學(xué)家的觀點(diǎn)。調(diào)查結(jié)果顯示珊瑚資源狀況惡化,在過去10～25年間,超過2/3的聯(lián)邦珊瑚管理區(qū)所遭受的威脅在增加,這些威脅包括氣候變化、珊瑚白化、珊瑚疾病、旅游休閑、以生存和休閑為目的的漁業(yè)以及海洋廢棄物(表3)。

表3 珊瑚生態(tài)系統(tǒng)資源和威脅的整體趨勢(shì)[4]

據(jù)估計(jì),珊瑚礁中生存著60萬～900萬種動(dòng)植物,是具有極大藥用潛力的基因資源寶庫(kù)(表4)。

表4 珊瑚礁的藥用價(jià)值及藥用生物

續(xù)表

NOAA和夏威夷州對(duì)該州海洋保護(hù)區(qū)效果的研究表明,海洋保護(hù)區(qū)是保護(hù)魚類種群、有效管理珊瑚礁的重要措施[5],保護(hù)區(qū)內(nèi)魚類生物量、物種多樣性以及珊瑚的覆蓋率明顯高于未受保護(hù)的生境相似區(qū)。

(4)上游地區(qū)人類活動(dòng)產(chǎn)生的過量營(yíng)養(yǎng)鹽會(huì)對(duì)沿海生態(tài)系統(tǒng)尤其是河口的健康造成損害,2008年的研究表明,進(jìn)入墨西哥灣的氮有78%來自面源污染。據(jù)統(tǒng)計(jì),2004年全國(guó)65%的主要河口表現(xiàn)出營(yíng)養(yǎng)鹽污染的征兆[6]。營(yíng)養(yǎng)鹽污染會(huì)引起富營(yíng)養(yǎng)化,表現(xiàn)為缺氧、魚類死亡、海藻生長(zhǎng)過度、藻華和海草死亡,從而降低了沿海資源的可用性,對(duì)沿海商業(yè)、旅游業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)等造成負(fù)面影響。如,由營(yíng)養(yǎng)鹽污染引起的全國(guó)范圍的有害藻華導(dǎo)致商業(yè)漁業(yè)每年損失3 800萬美元、旅游業(yè)損失400萬美元、每年因疾病產(chǎn)生的公共健康支出3 700萬美元、相應(yīng)的沿海監(jiān)測(cè)和管理工作每年支出300萬美元(表5)。

死亡區(qū)域是營(yíng)養(yǎng)鹽污染的常見表現(xiàn)。美國(guó)沿岸記錄了至少166個(gè)由人類活動(dòng)引起的缺氧死亡區(qū)域,一些河口每年都會(huì)出現(xiàn)大范圍的死亡區(qū)域,如切薩皮克灣、長(zhǎng)島海峽和墨西哥灣。Hagy等[7]的研究表明,1960年以來不斷惡化的切薩皮克灣缺氧與營(yíng)養(yǎng)鹽污染有直接關(guān)系;康涅狄格州環(huán)境保護(hù)部的數(shù)據(jù)顯示,長(zhǎng)島海峽每年夏天都會(huì)經(jīng)歷一段時(shí)間的缺氧,1950年以來情況越來越嚴(yán)重;墨西哥灣死亡區(qū)域威脅著該地區(qū)每年可創(chuàng)造28億美元的漁業(yè)。

表5 營(yíng)養(yǎng)鹽污染對(duì)經(jīng)濟(jì)造成損害的例子

在處理營(yíng)養(yǎng)鹽污染問題方面,佛羅里達(dá)州坦帕灣于20世紀(jì)80年代實(shí)施了3項(xiàng)營(yíng)養(yǎng)鹽管理戰(zhàn)略,包括:①城市污水處理廠需將排入海灣的污水中總氮濃度降低90%;②制定雨水處理規(guī)定;③化肥工業(yè)采取措施減少裝船時(shí)泄漏的氮和磷。從1985—2003年,這3項(xiàng)措施促使排入坦帕灣的氮減少了60%,由于營(yíng)養(yǎng)鹽的減少,使得浮游植物也隨之減少,水體透明度增加,海草面積增加到2004年的10 936 hm2。為實(shí)現(xiàn)恢復(fù)15 400 hm2(是20世紀(jì)50年代覆蓋率的95%)海草床生境的目標(biāo),即使是人口持續(xù)增加,營(yíng)養(yǎng)鹽的年輸入也必須持續(xù)減少(圖1)。坦帕灣河口計(jì)劃和參與氮管理協(xié)會(huì)的私營(yíng)工業(yè)部門已確定并實(shí)施了氮負(fù)荷削減計(jì)劃,以確保水質(zhì)的不斷改善。

圖1 治理前后坦帕灣的氮輸入變化情況[8]

2 氣候變化

氣候變化給美國(guó)帶來了巨大風(fēng)險(xiǎn),尤其是對(duì)易受洪水影響的沿海地區(qū)。

2.1 海平面上升

海平面上升將導(dǎo)致海岸發(fā)生物理變化,而沿海地區(qū)是眾多社區(qū)和敏感的濱海生態(tài)系統(tǒng)所在地。沿海地區(qū)應(yīng)對(duì)海平面上升的能力對(duì)美國(guó)長(zhǎng)久安全和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展而言至關(guān)重要。

據(jù)推測(cè),溫度升高將使海平面因海水蔓延、高山冰川和冰蓋融化而進(jìn)一步上升,并導(dǎo)致格陵蘭島和南極冰蓋融化。據(jù)聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC)推斷,到22世紀(jì)全球海平面將上升0.18～0.61 m。這一范圍反映出全球溫度預(yù)測(cè)的不確定性,也反映出氣候變暖導(dǎo)致冰蓋融化或流入大洋的速度之快。但不管怎樣,IPCC的結(jié)論是,影響“肯定是負(fù)面的”。根據(jù)NOAA的預(yù)測(cè),路易斯安那州尤金島海平面在100年內(nèi)將上升0.97 m,這是美國(guó)最高的預(yù)計(jì)數(shù)字;而弗吉尼亞州切薩皮克海灣大橋隧道當(dāng)?shù)睾Ｆ矫嬖?00年內(nèi)將上升0.6 m,這是美國(guó)東海岸上升最高的地方。

海平面上升給美國(guó)帶來的影響之一就是沿海交通網(wǎng)受到嚴(yán)重威脅。沿海地區(qū)往往是經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的主要中心區(qū)。美國(guó)10個(gè)最大商業(yè)港口(根據(jù)交易噸數(shù))中有7個(gè)位于墨西哥灣沿岸。該地區(qū)還是美國(guó)油氣業(yè)的所在地,布設(shè)有海底鉆探平臺(tái)、煉油廠和管道。美國(guó)進(jìn)口石油的2/3通過墨西哥灣。海平面上升可能通過公路、鐵路、機(jī)場(chǎng)、海港和管道被淹而影響到每年數(shù)十億美元的商業(yè)運(yùn)輸活動(dòng)。

2.2 風(fēng)暴潮災(zāi)害

氣候變化除導(dǎo)致海平面上升外,還使得沿海地區(qū)易受風(fēng)暴潮威脅。據(jù)推測(cè),在100年內(nèi),將有850萬人居住在沿海洪水危險(xiǎn)區(qū),這是美國(guó)人口的3%;在100年內(nèi),每平方千米沿海洪水危險(xiǎn)區(qū)將有104人,這是美國(guó)人口密度的2倍。美國(guó)人口密集的大西洋和墨西哥灣沿岸高出平均海平面3 m,這些地方易受沿海風(fēng)暴潮和相關(guān)災(zāi)害的影響,而災(zāi)害區(qū)的居民和資產(chǎn)則面臨著巨大的風(fēng)險(xiǎn)。

風(fēng)暴潮的范圍取決于風(fēng)暴路徑內(nèi)的海岸線方向,風(fēng)暴的強(qiáng)烈程度、規(guī)模和速度,以及當(dāng)?shù)氐乃睢ｏL(fēng)暴潮影響的內(nèi)陸范圍或引發(fā)的洪水受大陸架和岸線海拔坡度的影響。傾斜度小的岸線會(huì)導(dǎo)致風(fēng)暴潮淹沒沿岸社區(qū)。位于陡峭岸線的沿海地區(qū)雖然不會(huì)遇到大的風(fēng)暴潮,但巨大的破壞性波浪仍會(huì)引發(fā)嚴(yán)重問題。可以說,了解風(fēng)暴潮對(duì)于制定沿海開發(fā)政策和規(guī)劃以及確定颶風(fēng)來時(shí)的疏散路線而言是必不可少的。

2.3 災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理措施

為了應(yīng)對(duì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn),國(guó)家出臺(tái)了水災(zāi)保險(xiǎn)計(jì)劃(NFIP),這是排在社會(huì)安全之后的聯(lián)邦政府的第二大財(cái)政負(fù)債。據(jù)統(tǒng)計(jì),1978—2009年,NFIP為沿海洪水風(fēng)險(xiǎn)區(qū)賠償了總計(jì)230億美元的損失。

除采用保險(xiǎn)之外,為減小風(fēng)暴帶來的影響,沿海地區(qū)還必須了解如何預(yù)防和恢復(fù)。這是從卡特里娜颶風(fēng)襲擊事件得出的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),因?yàn)槟菆?chǎng)災(zāi)難造成的影響及日后的恢復(fù)過程持續(xù)了數(shù)年。沿海彈性指數(shù)(the coastal resilience index)是一項(xiàng)可用于檢驗(yàn)如何預(yù)防風(fēng)暴并從中恢復(fù)過來的方法,結(jié)果表述為恢復(fù)能力的低、中、高,意在幫助沿海地區(qū)在災(zāi)害發(fā)生之前找出那些可彌補(bǔ)的缺陷。該指數(shù)的試點(diǎn)計(jì)劃正在墨西哥灣沿海的6個(gè)地區(qū)展開,相應(yīng)的輔助工作將在2010年墨西哥灣所有地區(qū)推廣。

近來,智能型增長(zhǎng)(smart grow th)的新型發(fā)展模式備受關(guān)注。這種增長(zhǎng)模式充分考慮到對(duì)自然災(zāi)害的處置能力和恢復(fù)能力。例如,為了在河口附近預(yù)留出公共空地、恢復(fù)和維護(hù)水質(zhì)、減少洪水的潛在危害、增加野生動(dòng)物生境,休斯頓市發(fā)起了一項(xiàng)保護(hù)位于東休斯頓多用途區(qū)域布雷斯河沿岸2 hm2未開發(fā)河漫灘的計(jì)劃。這項(xiàng)保護(hù)措施通過保持土地未開發(fā)狀態(tài)以及對(duì)暴雨徑流的滲透能力來減輕洪水對(duì)該地區(qū)造成的潛在危害。該計(jì)劃還提供了重要野生動(dòng)物的生境,營(yíng)造了可增強(qiáng)居民與河口地區(qū)相互聯(lián)系的社區(qū)環(huán)境。

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國(guó)家社會(huì)科學(xué)基金項(xiàng)目“主要國(guó)家海洋戰(zhàn)略調(diào)整對(duì)我國(guó)影響研究(10CGJ002)”資助.