中國海岸帶可持續發展中的生態環境問題與海岸科學發展*

中國科學院煙臺海岸帶研究所 煙臺 264003

中國海岸帶可持續發展中的生態環境問題與海岸科學發展*

駱永明

中國科學院煙臺海岸帶研究所 煙臺 264003

編者按我國有1.8萬公里的大陸海岸線和1.4萬公里的島嶼海岸線，大陸11個沿海省、直轄市和自治區以13%的陸地國土面積集中了全國50%以上的大城市、40%的中小城市、42%的人口和60%以上的國內生產總值，現在的海岸帶既是經濟發展的支柱區域，又是社會發展的“黃金地帶”。世界范圍內，海岸帶也是經濟活動和人口最為集中的區域，其健康可持續發展得到各沿海國家和地區的高度重視。科學認識海岸帶的自然和經濟社會規律，是實現其健康可持續發展的前提。基于此，《院刊》特策劃推出“海岸科學與可持續發展”專題，邀請國內多部門、多學科的相關專家，從生態、環境、資源、災害及管理等多方面對中國海岸科學研究和沿海可持續發展提出建議，以期為相關研究人員和決策者提供科學支撐。本專題由駱永明研究員指導推進。

海岸帶既是陸地向海洋延伸的陸海相互作用最強烈的地帶，又是復雜、動態的地球表層自然系統，也是高強度人類活動和全球氣候變化雙重影響下的空間單元。文章分析了影響我國海岸帶可持續發展的十大生態環境問題，并以國際海岸帶陸海相互作用計劃（LOICZ）及國際未來地球海岸計劃（FEC）為背景綜述了國際海岸帶科學研究進展與趨勢，同時簡述了國內海岸帶研究進展與差距，進而聯系海岸帶變化問題，探討了我國海岸科學與沿海可持續發展的研究思路、目標和內容，強調了全球變化影響和人類活動壓力下海岸帶陸海相互作用與可持續發展的研究已超越傳統地理學和海洋學的范疇，基于海岸帶自然與人文因素探討性地提出了劃分海岸帶為“特征性核心帶（最強作用帶）—相鄰帶（較強作用帶）—外圍帶（弱作用帶）”的“三帶”概念，指出海岸科學是一門研究海岸帶自然屬性及功能、陸海相互作用和可持續發展的綜合交叉性科學，是認識海岸帶規律、支持可持續發展的不可替代的特色學科。

海岸帶，陸海相互作用，國際未來地球海岸計劃，海岸科學，生態環境問題，可持續發展

DOI 10.16418/j.issn.1000-3045.2016.10.001

海岸帶指陸地向海洋延伸的地帶，廣義上是以海岸線為基準向海、陸兩個方向輻射擴散的廣闊地帶，包括沿海平原、濱海濕地、河口三角洲、潮間帶、水下岸坡、淺海大陸架，一直延伸到陸架邊緣的地帶。可見，海岸帶是陸地與海洋相互作用的地帶，是具有獨特的陸、海屬性的動態而復雜的自然體系。

海岸帶交通便利、人口眾多、經濟發展迅速、區位重要性日益突出，已成為人類活動最頻繁、最強烈的區域。在全球近 50×105km 海岸線的陸側，全世界一半以上的人口生活在沿海約 60 km 的范圍內，人口在 250 萬以上的城市有 2/3 位于潮汐河口附近。在中國，大陸及海島海岸線總長約 3.2×104km，地跨熱帶、亞熱帶、溫帶三大氣候帶；大陸 11個沿海省、直轄市和自治區的面積只約占全國陸地國土面積的13%，卻集中了全國 50% 以上的大城市、40% 的中小城市、42% 的人口和 60% 以上的國內生產總值，我國新興海洋經濟正以每年 20% 的速度增長[1]。21 世紀以來，我國在沿海地區布設了近 20 個國家發展戰略，現在的海岸帶既是經濟發展的支柱區域，又是區域社會經濟發展的“黃金地帶”。在國家“一帶一路”發展戰略下，海岸帶作為第一海洋經濟區，成為拉動我國經濟發展的新引擎。

與此同時，海岸帶遭受三大沖擊：（1）原位的直接或交互驅動沖擊，例如氣候變化、水文變化、人口變化、人類活動等沖擊；（2）陸向海沖擊，例如泥沙減少和營養鹽輸入增多；（3）海向陸沖擊，例如海平面上升和強風暴潮增多。因而，我國乃至世界的海岸帶正處于面臨可持續發展的嚴峻挑戰的前沿地帶。在海岸帶的這個陸海界面，隨著人類社會經濟的不斷發展，越來越多的重要生態系統產品和服務被不可持續地使用，生態環境及資源風險凸顯；在氣候變化等不同規模的全球變化影響下，海岸帶地區存在生態、地質災害等危機。如何科學地優先應對在脆弱海岸帶地區所發生的快速而深刻的變化，又如何預測這些變化可能對海岸帶本身及其生物多樣性、社會群體與生活產生前所未有的影響，已成為海岸科學與可持續發展研究的重大課題。

本文分析了影響我國海岸帶可持續發展中的主要生態環境問題，綜述了國內外海岸帶科學研究進展，進而探討了我國海岸科學與沿海可持續發展研究的未來需求。

1 我國海岸帶可持續發展中面臨的主要生態環境問題

海岸帶既是受陸地影響的海洋部分，又是受海洋影響的陸地部分。氣候變化、大氣二氧化碳濃度升高、養分過多輸入、化學污染、泥沙輸入減少、土地復墾、圍填海等正在從根本上改變海岸海洋化學，其變化速率在全球尺度上遠遠超過早期和近期的生態學記錄[2]。我國海岸帶出現的生態環境問題（圖 1），有的源于陸地，有的源于海洋，形成于陸海相互作用過程之中，受到人類活動與氣候變化雙重影響（圖 2）。特別是當前的人類社會經濟活動，給海岸帶生態環境帶來了空前的壓力，使海岸帶成為我國乃至全球三大生態環境脆弱帶之一，不斷威脅著區域海岸帶的可持續發展。主要表現在以下10 個方面。

1.1 人工海岸線無序增長，自然海岸線消失驚人

人工岸線包括丁壩和突堤、港口碼頭、圍墾堤、養殖圍堤、鹽田圍堤、交通圍堤和防潮堤。在過去的 70 年，中國大陸人工岸線的長度由 20 世紀 40 年代初期的 0.33×104km 上升至 2014 年的 1.32×104km，比例則由18.30%上升至 67.1%，向海擴張趨勢的海岸超過 68%，平均速率為 24.30 m a-1；自然岸線的長度由 20 世紀 40 年代初期的1.48×104km 下降至 2014 年的 0.65×104km，比例則由 81.7% 下降為 32.9%[3]。自然岸線長度及比例的銳減、空間破碎化導致濱海重要生態系統損失嚴重，藍碳儲量及增匯潛力大幅度減少。

1.2 濱海濕地面積大幅萎縮，生態系統功能嚴重受損

據國家海洋局統計，1990—2008 年期間，我國不同規模的圍填海面積以 285 km2a-1的速度增加；至 2009年，約 65% 面積的紅樹林已經消失，約 80% 的珊瑚礁遭到破壞[4]。大規模的圍填海，不僅減少濱海濕地生境面積，改變水動力，加劇海岸線侵蝕，而且在破壞魚類產卵場、育幼場和索餌場的同時，還降低底棲生物多樣性和減弱對水體的凈化功能，導致生態系統服務功能下降。

1.3 海岸蝕退和河口淤積加劇，濱海土地資源和港口受損嚴重

近幾十年來，由于不合理的岸線開發、圍填海、入海河流上游的水壩建設與調水調沙等多種人類活動，水沙輸入減少，引起河口及近海水動力和沉積環境變動。全國約有 70% 的沙質海岸和大部分開敞式淤泥質海岸遭受侵蝕，沙質海岸侵蝕岸線已逾 2 500 km，在河口區及島嶼尤為嚴重[5]。海岸侵蝕或滑坡導致灘涂資源喪失，沿海公路、農田、建筑等遭到破壞。入海河口的不穩定或淤積不僅影響海上交通，而且加劇濱海城鄉洪澇災害和加快海水淡化取水口變遷，造成重大損失。

1.4 海岸帶地下水超采，海（咸）水入侵加速，導致沿海地區淡水資源缺乏和土壤次生鹽漬化及濕地退化

在我國北方海岸帶地區，不合理開采地下水引起了大范圍降落漏斗、海水入侵、地下水污染等問題。發生在我國海岸帶的海水入侵包括海水入侵、咸水入侵、咸潮入侵。例如，環渤海區域特別是萊州灣沿岸已成為我國海岸帶海水入侵與土壤次生鹽漬化影響最嚴重的區域，海水入侵面積已超過 1×104km2，土壤鹽漬化面積達1.35×104km2[6,7]，嚴重影響了農業生產和經濟社會發展。

圖1 我國海岸帶主要問題綜合圖示

圖2 我國海岸帶問題成因集成圖示

1.5 陸上石油泄漏和海上溢油引起海岸及近岸海域石油污染，使海岸帶生態環境與漁業資源遭受嚴重損害

近幾十年來，我國沿岸海域船舶及海上鉆井平臺發生的溢油事故近數千次，溢油總量高達 3.5×104t[8]。沿海油田開采及城市輸油管爆破而泄漏造成的海灣石油污染事件時有發生。這些近海環境石油污染問題不僅降低近岸海域環境質量，破壞海洋生物棲息環境，而且損害生物幼體、魚卵和仔魚，影響海洋漁業和海產品質量[9]。

1.6 沿海地區風暴潮、洪澇和海冰等自然災害頻繁發生，災害損失不斷增加

海岸帶陸海相互作用強烈，生態環境缺乏穩定性，自然災害頻發。受氣候變化等因素影響，在東南沿海地區風暴潮、洪澇等自然災害頻發，渤海的冬季海冰影響海上交通。據分析，1949—1990 年的 40 年間，我國海岸帶災害經濟損失從北至南沿海岸線形成 10 萬元/km2等值線，構成了一條海岸災害帶。20 世紀 90 年代以來，極端天氣過程和海洋災害頻發，沿海地區由各類海洋災害造成的經濟損失，平均每年 150 多億元。“十五”期間，海洋災害造成的直接經濟損失達數百億元，死亡人數達上千人。海洋災害造成的經濟損失在整體上呈明顯的上升趨勢。極端氣候事件加劇了海洋災害，已成為制約我國沿海經濟發展的重要因素[4]。

1.7 海平面上升趨勢明顯，潛在生態環境風險增大

全球氣溫升高會促使大洋海水熱膨脹、陸地冰川消融，從而導致全球海平面上升。根據我國 50 個驗潮站的資料，我國海平面近幾十年的上升速率平均為 1.4—2.0 mm a-1，上升趨勢明顯。世界各地驗潮站資料顯示，20 世紀全球平均海平面上升 0.15—0.18m，上升速率1.0—2.0 mm a-1。海平面上升嚴重影響海岸帶生態系統和生物資源，尤其是對由小島和珊瑚礁組成的小島嶼。就我國而言，如果海平面上升 0.5m，在沒有任何防潮設施情況下，我國東部沿海地區可能約有 4×104km2的低洼沖積平原將被淹沒，并對沿岸生態系統、生物資源、土地生產力和水資源系統產生嚴重影響[4]。氣候變化導致的海平面上升還會加速海岸侵蝕[10]。

1.8 近岸海域富營養化加劇，海岸帶水體環境質量惡化

通過河流輸送、大氣沉降、養殖投放及廢物排放等多途徑，營養鹽等生源要素大量輸入，使近海富營養化加劇，引發低氧區擴大、有害藻華、水母及綠潮暴發等嚴重的近岸海域生態災害。2014 年我國 415 個直排海污染源污水排放總量為 63.1×108t，其中，氨氮 1.5×104t、總磷 3 126 t。近年來，我國近岸海域的主要污染物如無機氮、活性磷酸鹽和石油類等 80% 以上來自陸源排污，陸源污染物入海總量逐年上升，入海排污口達標率僅為52%，導致近 20×104km2海域污染，面積居高不下，使近70%的近岸海洋生態系統處于亞健康和不健康狀態，近岸海域環境質量短期內難以得到有效改善[11]。大中城市沿海河口及海域（如渤海灣、長江口、珠江口等）富營養化問題尤為突出，不僅降低了海岸帶的休閑和美學價值，而且直接影響漁業資源和近海生態安全健康。

1.9 海岸帶化學污染和微塑料污染態勢嚴峻，危及海岸帶環境質量和海產品安全

2014 年 4 種重金屬（汞、六價鉻、鉛、鎘）排放入海總量為 8.56 噸[11]。除通常的重金屬等污染物之外，近海水體、沉積物及海岸土壤環境出現了一些陸源新型污染物如持久性有機污染物、抗生素、放射性核素、微塑料等污染物，其環境風險與損害正受到關注[12]。這些污染物部分或全部具有生物富集性、毒性、環境持久性，能通過洋流長距離遷移；有的新興污染物還具有較高的水溶性（如全氟類化合物、抗生素藥物、有機磷阻燃劑等），一旦排放到環境中，更容易通過河流向近海傳輸，再通過洋流流向大洋，從而對整個海洋生態系統帶來威脅。以典型的新興污染物——全氟辛基烷酸為例，黃河三角洲萊州灣的小清河流域濃度可高達 0.72 mg/L，萊州灣海域水體濃度已高達 100 μg/L。全氟辛基磺酸已經被列入國際《斯德哥爾摩公約》，其生產、使用和廢棄受到相關部門的管控。

1.10 海岸帶外來種入侵，生物多樣性變化，生態災害頻發，漁業資源下降

外來種入侵海岸帶的主要途徑有有意的人為引種和無意的船舶運輸。目前，涉及入侵我國海岸帶的物種有196 種[13]。其中人為引種的水生植物互花米草，已造成土著植物種群生長受限、生物多樣性下降、生態系統服務功能削弱等后果。大規模的圍填海，不僅減少了海岸帶紅樹林、海草床、珊瑚礁以及淤泥質灘涂等濱海濕地生境面積，而且破壞了魚類產卵場、育幼場和索餌場，降低了底棲生物多樣性和水體凈化功能；人類活動導致富營養化造成近海赤潮、水母、綠潮等生態災害頻發；氣候、海洋、陸地和人類活動的綜合因素影響，如海水溫度上升、水動力改變、泥沙和營養鹽輸入變化、化學污染、過度捕撈、圍填海等，已經給海岸海洋生態系統帶來災難性的后果，導致生物多樣性和漁業資源急劇下降[14]。

此外，海岸海洋的可能地震而引發的海嘯、核電廠排放的近海熱水效應及潛在核素泄漏風險、大型海岸工程和跨海工程（如風力發電、跨海大橋、港口碼頭、海上鉆井平臺）等引發的生態環境問題，也需要重視。

綜上，當前的海岸帶是高強度人類活動和全球氣候變化雙重影響下的空間單元。在這個空間單元，既包括復雜時空變化、多過程綜合效應的陸地過程和海洋過程，也包括陸海交匯和多過程耦合的海岸帶陸海相互作用過程。這個空間中這些作用過程給海岸帶帶來了嚴重的生態破壞或環境損害，導致了生態系統服務、人體健康和財產價值發生了可觀察的或可測量的不利變化，并引發群眾投訴；這也提醒我們將面臨著環境損害鑒定評估與生態修復問題[15]。

2 國內外海岸帶科學研究進展

2.1 國際海岸帶科學研究進展

隨著海岸資源的開發利用和社會經濟的發展，人類活動對海岸帶生態環境的干擾和破壞程度不斷增加。與此同時，人們對因全球氣候變化引起海平面上升，可能導致全球沿海低洼地區及小島國家淹沒的后果的擔憂越來越大。為維持海岸帶區域的持續發展和安全生存，世界各國，特別是發達國家都成立了相關研究機構，針對海岸環境、生態、資源、經濟、管理等各領域，開展了廣泛而深入的研究。國際海岸帶陸海相互作用計劃（Land-Ocean Interaction in the Coastal Zone，LOICZ）[16]于 20 世紀 90 年代也順應啟動。下面以該計劃的執行、進展及未來發展來反映國際海岸帶科學研究進展與態勢。

LOICZ 首先著眼于海岸帶這一空間域中陸海之間的水平物質交換，有別于國際地圈-生物圈研究計劃（IGBP）中的其他項目多專注于“垂直”過程。其最初的任務是在海岸帶系統中的陸-海界面上，研究由人類活動（不同于氣候系統）導致的變化。當時，LOICZ 的總體目標是了解海陸交互作用動態，預測其行為發展，進而探究在全球變化過程中海岸帶的響應與應對之策。LOICZ 的科學計劃在 1992 年被 IGBP 接受，并成為 IGBP的核心項目之一。

LOICZ 第一階段（1993—2002 年）的目標是“為沿海區域的社會群體提供必要的知識、洞察和預報，以支持評估、預測和應對導致海岸帶變化的全球變化和區域壓力及其交互作用”。該計劃確定了 4 個研究重點:（1）海陸之間物質與能量的交換；（2）碳通量及痕量氣體的排放；（3）海平面升降的影響；（4）海岸帶變遷的人文作用。經過近 10 年的合作研究，利用全球 200 多個站點的工作，LOICZ 首次給出了近岸海域中養分通量和代謝的全球系統，解決了海岸帶系統功能研究中的陸源驅動力問題，并給出了估算值。

LOICZ 第二階段（2003—2014年）做出了新的規劃和結構優化調整。在這個階段，LOICZ 有效地開展了“新科學計劃與實現戰略”，其著眼的問題包括“海岸帶系統如何供養人類”“人類活動又是如何影響著海岸帶系統”，以及“我們需要怎樣的法規和措施來保障海岸帶的可持續性”。2005 年該戰略在海岸帶變化中的生物地球化學、物理和人文等方面進行組織，劃分為 5個主題：（1）海岸帶系統的脆弱性及其對社會的危害；（2）全球變化對海岸帶生態系統的意義與可持續發展；（3）人類活動對流域—海岸帶交互作用的影響；（4）近岸及大陸架海域的生物地球化學循環；（5）支持海岸帶系統可持續性的陸—海交互作用調控。5 個主題共同迎接 3 個挑戰：（1）為全球性的科學、政策和管理而擴大區域性科學研究的尺度，為區域性管理和利益相關者縮小全球范圍科學認識的尺度；（2）理解區域性/地方性與全球性的驅動力、壓力之間的相互作用；（3）將自然科學、社會科學輸入到與利益相關者的協商中去，使可持續利用海岸帶的建議能夠得到廣泛理解。所獲得的重要工作成果包括：生物地球化學預算模型、海岸帶類型開發、全球衰退三角洲的脆弱性與管理評價；自然災害及災后恢復經驗、基線（陸海分界線）保護措施、社會生態整體系統的評估和區域性野外調查；生活方式和未來規劃的作用及其對海岸環境質量、水產品及貢獻的總體影響，以及海岸海洋“生態經濟學模式”等。

在 2009 年，該戰略重新設計了 3 個優先研究主題：（1）海岸帶的社會體系與生態系統關聯性；（2）海岸帶生態系統環境變化所產生影響的評估和預測；（3）海岸帶管理和科學研究關聯性。同時，布設了針對特殊海岸帶區域的 5 個“科學熱點”：（1）北極圈海岸；（2）瀕危島嶼；（3）河流河口；（4）三角洲；（5）海岸帶的城市化。取得的主要科學成就包括：海岸帶營養物質的生物地球化學通量和類型學，近海生態系統中環境變化影響的評估和預測；沿海大城市和都市化與海岸帶的動態變化關系及風險評估；全球變化下的適應生存；高緯度氣候變暖所產生的廣泛而可識別的影響評估等。

2014 年是 LOICZ 發展的一個重要里程碑，也是一個新的起點。隨著 IGBP 和國際全球環境變化人文因素計劃（IHDP）等計劃的結束和未來地球計劃（Future Earth，FE）的提出，LOICZ 科學委員會及區域中心負責人決定其科學規劃向未來地球計劃方向的轉變[17]，專注于理解塑造海岸帶系統的各種復雜過程及其相互作用，加強LOICZ 研究的熱點區域及全球區域中心的科學與政策間的聯系，未來在海岸帶地區可持續發展和適應全球變化等核心事務上繼續發展，并擔負起關于海岸帶在地球存亡作用上的先導責任。2015 年 6 月提出新的 10 年（2016—2025 年）科學規劃框架，確定了 3 個主題：（1）以提高認識海岸帶狀態為目標的動態海岸，認識自然海岸是如何造就海岸文明的；（2）以加深了解生態系統產品及服務功能開發對人類安康影響為焦點的全球發展與我們的海岸關系，認識人類是如何治理和改造自然海岸的；（3）通過鑒別決策轉變中的監管途徑和程序，實現向全球海岸帶可持續性發展的轉變：制定激發社會群體為保障海岸帶可持續發展所采取的優先行動。相應地，將 LOICZ 名稱改為國際未來地球海岸計劃（Future Earth Coasts，FEC）。2016 年 7 月在中國臺北召開了 FEC 科學委員會和區域中心負責人聯席會議，進一步商定了實施計劃。

過去 20 年的國際海岸帶陸海相互作用計劃（LOICZ）的研究思路、實施經驗和科學成就發展了海岸科學，并有力支持了全球沿海地區的可持續發展。相信，國際未來地球海岸計劃（FEC）必將會進一步豐富海岸科學理論與方法，更有力地支持海岸帶社會與自然系統朝向可恢復和可持續的轉變。

2.2 國內海岸帶研究進展

我國曾與國際同步，于 1993 年 4 月在青島成立了海岸帶陸海相互作用計劃的中國工作組。2005 年改名為海岸帶陸海相互作用中國委員會[18]。2007 年起，中科院煙臺海岸帶所成立了 LOICZ 計劃的東亞地區辦公室；2015 年起改名為 FEC 計劃的東亞地區辦公室，與國際接軌并行，參與 FEC 計劃各項科學活動，開展全球海岸帶地區間交流與合作研究。

就我國海岸帶全面調查研究工作而言，起步于 20世紀 80 年代初開始的“全國海岸帶和海涂資源綜合調查”；此次調查范圍從海岸線向陸側延伸 10 km，向海延伸至 10—15 m 等深線，總面積約 35×104km2，涉及海岸帶氣候、水文、地質、地貌、土壤、植被、林業、生物、海水化學、環境質量、土地利用、社會經濟等諸多方面，所形成的成果為我國海岸帶進一步研究、資源開發利用與保護管理奠定了基礎。10 多年后，在“我國近海海洋綜合調查與評價”專項調查中，我國的海島、海岸帶基礎數據得到了進一步補充、更新，并推動了海岸帶信息化工作[18]。近幾年開展的我國潮間帶底質環境質量調查與制圖的科技基礎性專項調查工作，將提供大量的海岸帶沉積物化學、生物學方面的基礎數據。

在海岸帶科學基礎理論、方法技術及治理修復研究方面，在國家“973”“863”“科技支撐”三大計劃、部門行業公益性專項、中科院先導專項、國家自然科學基金、國際合作以及地方政府等項目的支持下，我國涉及海岸帶研究的綜合性大學和科研院所科技人員，在河口、海岸海洋地貌、海岸生態環境、海岸工程、海岸信息和可持續發展等科學研究上，取得了重大進展。這些研究成果主要體現在如下方面：（1）千年尺度的河口演變模式、百年尺度的河口變遷過程、河口動力沉積和動力地貌、河口生物地球化學過程、河口生態過程、河口與流域及海洋的相互作用與相互影響等；（2）海岸帶動力過程與地貌、海陸及河海交互作用與海岸海洋地貌等[18]；（3）海岸帶生物多樣性、生態系統服務功能和生態災害機制與防治；（4）海岸帶環境污染過程、監測、評價、防治及修復；（5）海平面變化、風暴潮及自然災害防范；（6）數字與信息海岸帶；（7）海岸帶工程勘測、工程設計與安全防護；（8）海岸帶管理、規劃、政策和可持續發展等。 這些研究進展有力地推動了海岸科學發展，支持了我國沿海可持續發展。

需要指出的是，除了上述提到的河口學、海岸海洋地貌學、陸海相互作用、生態災害等方面開展了較為系統的研究外，其他方面的研究多處于起步或有限積累階段。我國既缺乏如 LOICZ 計劃那樣的有主題、有計劃的前沿性與應用性相結合的多學科交叉綜合研究項目，也缺乏針對海岸帶生態文明建設與可持續發展中的生態環境問題，進行頂層設計，出臺從基礎理論、方法技術、工程示范和監管政策鏈條式的海岸科技專項。

3 對我國未來海岸科學與海岸帶可持續發展研究的探討

3.1 海岸科學是認識海岸帶規律、支持可持續發展的不可替代的特色學科

海岸帶是復雜、動態的地球表層自然系統，記錄著過去，展示著現在，孕育著未來，其研究空間取決于擬解決的科學問題，不是固定不變的。海岸帶既是深受相連陸地影響的海洋的部分，具有潮汐、海流、海浪、海風、海溫、海鹽、海冰（如渤海灣）、懸浮物、特殊物種、人類排放物質以及旅游價值的美學欣賞等。海岸帶也是深受相連海洋影響的陸地的部分，可以提供居住、交通、旅游、漁業、石油及天然氣開采、離岸活動等機會，同時具有風暴潮、洪澇、海嘯、海岸侵蝕、海平面上升、海水入侵等風險。所以，海岸動力學、海域空間規劃和海岸管理等已遠遠超越傳統地理學的范疇。雖然海洋學是海岸帶多學科研究的重要組成部分，但是就海岸工程、海岸土地利用規劃與管理、海岸淡水水文生態、海岸氣候、社會學和海岸文化等領域而言，也已超越傳統海洋學的范疇。這就需要構建海岸帶科學自身的融合陸、海、空、人文的自然觀、整體觀和社會-生態系統觀，發展海岸科學。事實上，海岸科學具有獨特的研究對象（海岸帶）、理論方法與技術手段、解決問題的方案需求和服務目標，是認識海岸帶規律、支持可持續發展的不可替代的特色學科。

海岸科學以海岸帶（沿海陸域、沿岸海域及其陸海過渡帶）為主要研究對象，是一門研究海岸帶結構、組成、性質及功能，陸海相互作用過程、機制、效應及其與人類活動和氣候變化的關系，以及支持海岸帶可持續發展的工程技術和管理政策的綜合交叉性科學，涉及海岸地質、地理、生態、環境、資源、生物、災害、信息、工程、經濟、管理等多個學科領域。換言之，海岸科學是研究海岸帶自然屬性及功能、陸海相互作用和可持續發展的科學。其主要研究：（1）海岸帶自然屬性、陸海相互作用及演變規律；（2）高強度人類活動作用下海岸帶變化與對策；（3）全球氣候變化（海平面上升）對海岸帶的沖擊與應對；（4）支持海岸帶與可持續發展研究的材料、方法、技術和模式，是地球科學、資源與環境科學的組成部分。

3.2 海岸科學的發展目標和研究內容

在總體目標上，應針對前述（章節 1）的影響我國海岸帶可持續發展中的十大生態環境問題，以保護海岸帶生態環境、持續利用資源和實現可持續發展為總體目標，協調海岸帶資源利用、經濟發展和生態文明建設的關系，通過促進海岸科學的知識創新、技術集成和綜合管理，最大程度地減少人類活動的沖擊和緩解氣候變化的影響，支持我國海岸帶的自然可恢復性和社會可持續性。一方面，以陸海貫通、海域貫通和全球變化的理念，從地方及區域尺度，加強海岸帶的自然科學與社會科學的關聯交叉研究，提供政府和公眾的綜合知識；在開發利用海岸帶資源和發展海岸經濟的同時，增強保護和改良海岸帶生態環境的意識；積極策劃適應全球氣候變化之防范措施。另一方面，應針對上述的主要海岸帶變化問題，進行頂層設計，形成從基礎理論、方法技術、工程示范和監管政策鏈條式的海岸帶科技專項。通過設立國家海岸帶科技專項和利益攸關者互聯網，跨學科、多層次地研究全國不同生物氣候帶和不同經濟發展水平下海岸帶環境變化的社會-生態影響，明確驅動因子、動力及效應，認識海岸帶變化規律，提出問題導向的響應機制與解決方案，支持沿海可持續發展。

在近期的科學目標與研究內容上，應進一步了解海岸帶海陸交互作用與海岸帶動態變化及其對人類經濟社會的影響，認識海岸帶生態系統產品及服務功能開發與海岸帶安全健康的關系，預測人類活動與全球變化共同影響下海岸帶可持續性。重點擬解決 4 個關鍵科學問題：（1）人類活動和氣候變化對海岸帶的生態、環境和資源的影響；（2）未來海平面變化對海岸帶災害和生態系統的改變；（3）海岸帶生態系統產品與服務功能的人為開發活動對陸-海自然系統的沖擊；（4）海岸帶可恢復性和可持續性的途徑、過程與指示。重點研究：

（1）人類活動和氣候變化影響下河口海岸沉積-侵蝕及岸線地貌變化；

（2）海岸帶生源要素的陸—海—氣交換和生物地球化學過程；

（3）海岸帶生物地理、生態系統及其服務功能變化；

（4）海岸帶灘涂鹽堿地、生物資源及海洋能源的利用與海岸帶保護；

（5）海岸帶環境新型污染物的污染過程、基準和監控；

（6）海岸帶地質和生態災害預防、監控及對經濟社會影響預測；

（7）海岸帶損害評估、修復和可持續管理。

3.3 陸海統籌、天人合一地劃分地區性海域及海岸帶有助于揭示規律和持續管理

為更好地認識海岸帶規律，支持可持續發展，提出兩點探討性建議。一是依據生物氣候帶、地區性海域和經濟發展狀況，建議劃分區域性海岸及海域，厘定不同區域海岸帶生態環境問題及其需解決的優先度。二是陸海統籌，根據河口海岸地貌、徑流與潮汐、水沙及鹽度梯度、化學物質濃度、生物種類及分布、沉積動力、生物地球化學過程，以及人類經濟活動范圍和強度等特性及差異，建議將海岸帶劃分成三個帶（區）。（1）特征性核心帶（最強陸-海沖擊帶），從高潮線沿岸陸地、潮間帶到水下岸坡（平均低潮線以下的淺水部分或6 米等深線內的濱海濕地）；該區受徑流、潮汐和人類活動與氣候變化作用最強烈，是最典型的陸海過渡區。（2）相鄰帶（較強陸-海沖擊帶），從高潮線向陸側延伸 3—10 km，從低潮線向海延伸至 15—20 m 等深線；該區受陸或海的沖擊較強烈，人類活動頻繁（例如生活、養殖），陸域多有濕地、鹽堿地及耐鹽植物分布，經常受海風、風暴潮等影響；海域泥沙、淡水、鹽度、污染物梯度明顯，多有特色海洋生物棲身。（3）外圍帶（弱陸-海沖擊帶），從陸側相鄰帶延伸至濱海平原 50 km 或更遠的低洼地，從海測相鄰帶等深線延伸至 50 km 等深線或更遠的 200 海里經濟專屬區；該區陸域及河流可受咸潮、海水入侵等影響；海域的物理、化學及生物學上明顯不同于前 2 區，但還有較多的人類活動（例如捕撈、離岸活動、經濟開發），可受陸源泥沙和污染物影響或受外海輸入顯著影響。需要指出的是初次提出的這種劃分需要進一步研究明確其地學、生物學指標及邊界。相信海岸帶的分區、分帶，將有益于陸海統籌，明確重點，強化人類活動與氣候變化雙重影響下流域—河口/海岸/三角洲—近海、流域—河口/海岸—海灣/海島—近海、海岸—海灣—近海、海島海岸—近海等不同時空尺度的海岸帶關聯研究。

3.4 認識海岸帶規律和服務可持續發展需要多學科多層次研究、區域合作和國際交流

海岸帶作為海—陸—天—生—人相互聯系和相互作用的一個多圈層整體系統加以研究，是海岸科學研究的前沿領域。研究這樣一個動態而復雜的自然海岸系統及其變化和對可持續性的影響，需要以問題導向和政策相關的自然科學與社會科學等多學科的綜合和交叉，需要科學、技術與管理的融合，由此帶動海岸科學研究、技術發展和綜合管理。同時，需要不同層次水平的未來地球海岸帶利益相關者參與，科學需要他們的信息，他們的認知也需要科學的支持。海岸帶是地球表層系統的人類生存與繁衍的關鍵帶，也是我國生態文明建設和社會持續發展的經濟支柱區。建議組建未來地球海岸國際計劃中國委員會，加強與國際未來地球海岸計劃的聯絡，促進區域間合作和國際性交流，開拓新的科學探索視野；通過聯合設計、合作生產、共同傳播，創新科技，創新知識，優化政策和有效監管；進一步推動我國海岸帶研究與海岸科學技術發展，維護或營造更具活力、更能恢復、更好服務、安全健康的海岸帶社會-生態系統，更有力地支持沿海乃至全國的可持續發展。

1 徐勝. 我國戰略性海洋新興產業發展階段及基本思路初探. 海洋經濟, 2011, (1): 6-11.

2 Doney SC. The growing human footprint on coastal and openocean biogeochemistry. Science, 2010, 328(5985): 1512-1516.

3 Wu T, Hou X Y, Xu X L. Spatio-temporal characteristics of the mainland coastline utilization degree over the last 70 years in China. Ocean & Coastal Management, 2014, 98: 150-157.

4 國家海洋局. 中國海洋發展報告. 北京: 海洋出版社, 2011.

5 Cao W Z, Wong M H. Current status of coastal zone issues and management in China: a review. Environment International, 2007, 33(7): 985-992.

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7 孫曉明, 徐建國, 施佩歆, 等. 環渤海地區海（咸）水入侵特征與防治對策. 地質調查與研究, 2006, 29(3): 203-211.

8 孫云飛. 我國海洋溢油災害應急管理機制研究. 青島, 中國海洋大學, 2014.

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10 Anderson TR, Fletcher CH, Barbee MM, et al. Doubling of coastal erosion under rising sea level by mid-century in Hawaii. Natural Hazards, 2015, 78(1):75-103.

11 國家海洋局. 2014年中國海洋環境狀況公報. 2015.http://www. soa.gov.cn/zwgk/hygb/zghyhjzlgb/201503/t20150311_36286. html

12 周倩, 章海波, 李遠, 等. 海岸環境中微塑料污染及其生態效應研究進展. 科學通報, 2015, 60(33): 3210-3220.

13 中國外來入侵物種數據庫. [2016-5-3]. http://www.chinaias.cn

14 張波, 吳強, 金顯仕. 1959—2011年萊州灣漁業資源群落食物網結構的變化. 中國水產科學, 2015, 22(2): 278-287.

15 張紅振, 曹東, 於方, 等. 環境損害評估: 國際制度及對中國的啟示. 環境科學, 2013, 34(5):1653-1666.

16 LOICZ IPO. The 25nd SSC Meeting Briefing Material. Geesthacht, Germany, 2014.

17 Cummins V, Burkett V, Forbes D, et al. Consultation document signalling new horizons for Future Earth Coasts. August, 2014.

18 中國海洋學會編著. 中國海洋學學科史. 北京: 中國科學技術出版社, 2015.

駱永明中科院煙臺海岸帶所研究員、常務副所長，博士，中科院海岸帶環境過程與生態修復重點實驗室主任；國家杰出青年科學基金獲得者，科技部第四屆“973”計劃資源環境領域咨詢組成員，“973”“863“計劃項目首席科學家；中國土壤學會常務理事，中國海洋學會常務理事，中國海洋工程咨詢協會常務理事、海岸科學與工程分會會長，國際未來地球海岸計劃東亞區域中心主任。主要研究海岸帶環境過程、風險評估與生態修復和土壤污染與修復。發表 SCI 論文180 余篇，出版著作 15 部。 E-mail: ymluo@yic.ac.cn

Luo Yongming The executive deputy director of Yantai Institute of Coastal Zone Research, Chinese Academy of Sciences (YIC-CAS) and the director of the CAS Key Laboratory of Coastal Environmental Processes and Ecological Remediation. He was awarded as “National Outstanding Young Scientist” by NSFC (2001) appointed as the chief scientists of the “973” Program (2002) and “863” Program (2012) by Ministry of Science and Technology of China (MOST) and also as the expert group member (the 4th session) of the “973” Program by MOST in the field of Resource and Environment. He serves as the executive member of Soil Science Society of China, Oceanography Society of China, and also China Association of Oceanic Engineering (CAOE), and chairman of Coastal Science and Engineering Branch, CAOE, and director of East Asia Node, Future Earth Coast (FEC). His research fields mainly focus on coastal environmental processes, risk assessment and ecological remediation, and soil pollution and remediation. He has published (co-)authored 15 books and more than 180 papers in the international journals. E-mail: ymluo@yic.ac.cn

Sustainability Associated Coastal Eco-environmental Problems and Coastal Science Development in China

Luo Yongming
（Yantai Institute of Coastal Zone Research, Chinese Academy of Sciences, Yantai 264003, China ）

Coastal zone is a land-sea transitional area with the strongest land-ocean interaction, a complex and dynamic natural earth surface system, and also a spatial unit heavily impacted by both intensive human activities and global climate change. This paper analyzed the ten ecological environmental problems which affect the sustainable development of coastal zone in China, reviewed the international developments and trends of coastal science based on the Land-Ocean Interaction in the Coastal Zone (LOICZ) and the Future Earth Coast (FEC), and also sketched the progresses and gaps in China. Furthermore, the general research ideas, objectives, and contents of coastal science and sustainable development were discussed in relation to the above-mentioned coastal problems. It was emphasized that the research on coastal land-ocean interaction and sustainable development under influences of human activities and global climate changes extends far beyond traditional geography and oceanography. A “three-zone” conception was put forward for discussion in light of natural and social characteristics in the coastal zones, namely featured core (the strongest land-ocean interaction) zone, adjacent (stronger land-ocean interaction) zone, and peripheral (weak land-ocean interaction) zone. Finally this paper pointed out that coastal science is a comprehensive and across discipline studying the natural attributes and functions, land-ocean interaction, and sustainable development in the coastal zones, and is an irreplaceable featured subject that is greatly helpful for understanding coastal zone regularity and supporting coastal sustainable development.

coastal zone (CZ), land-ocean interaction (LCI), future earth coast (FEC), coastal science, ecological and environmental problems, sustainable development

*資助項目：中科院戰略性先導科技專項（XDA11020 400）

修改稿收到日期：2016年10月2日