1、 - 1 - 北极海洋 生态系统 评价技术指南 编制说明 （征求意见稿） 北极海洋 生态系统评价技术指南编制组 二一 八 年 四 月 - 2 - 目 次 一、背景、目的和意义 .- 3 - （一）、目的和意义 .- 3 - （二）、国内外有关技术成果 .- 3 - 二、编制工作简况 .- 4 - （一）、任务来源 .- 4 - （二）、主要工作过程 .- 4 - （三）、负责起草单位和参加起 草单位名称、分工 .- 5 - 三、编制原则和主要内容 .- 5 - （一）、标准编制原则 .- 5 - （二）、标准编制依据 .- 6 - （三）、标准草案结构 .- 6 - （四）、标准主要内容 .-
2、 7 - 四、主要试验（或验证）分析 .- 20 - （一）、主要验证过程 .- 20 - （二）、主要验证结论 .- 26 - 五、与有关的现行法律、法规和标准的关系 .- 26 - 六、贯彻该标准的要求和措施建议 .- 27 - （一）、组织措施 .- 27 - （二）、技术措施 .- 27 - 参考文献 .- 27 - - 3 - 一 、 背景、目的和意义 （一）、目的 和意义 本标准制定的目的在于规范和指导我国 北极海洋生物与生态调查，为今后北极海洋生态系统评价提供科学依据。 北极的环境与资源与我国的气候和经济发展关系密切，随着北极海域海冰覆盖面积的减少和其所拥有的巨大海洋资源利用潜力
3、，北极海域必将越来越成为我国具有重大海洋权益的区域。面对北极海洋生态环境的快速变化各国启动了应急对策， 加强了北极海洋生态系的调查研究，资料和数据 收集 。建立 北极海洋生态系统响应 的评价技术 ， 规范北极海洋生态系统评价方法， 是我国应对国际形势变化亟待解决的急迫问题。系统 建立调查评价方法 ，不但 有利于进行 北极海洋生态系统的变化趋势 的 客观评估， 掌握生态系统动态变化， 而且可以为我国更好地参与北极地区国际事务、制定科 学的北极海洋战略、以及有效地利用北极海洋生物资源等提供翔实可靠的依据。 （二） 、国内外有关技术成果 北极海洋生态系统因其特殊及尚未开发而得到广泛的重视。 2004
4、 年 10 月 全球海洋生态系统动力学研究计划 执行委员会批准了北极海洋生态系统研究，将其作为全球变化调查的一个区域性研究计划，并在 2006、 2007 年举行工作会议就北极海洋生态系统的比较、模型模拟、预测以及海冰对海洋生态系统的作用等内容进行部署。 许多国家也制定了相应的国家计划：如美国的 “北极系统科学计划 ”，加拿大的 “加拿大北极陆架交换研究计划 ”和 “加拿大北极 海域国际监测项目 ”，挪威的 “北极生态系统对气候变化的响应计划 ”，芬兰的 “环境影响评估 ”计划等。 西方国家特别是北极理事会成员国，为评价北极海洋生态系统对环境快速变化的响应已投入巨资，用于开展综合性研究、评价项
5、目和建设观测平台等。例如，美国的北冰洋海洋环境保护计划以及北冰洋海洋环境保护战略研究计划、北冰洋海洋生态系统可持续发展计划、挪威的环北极生物多样性监测项目和欧盟的 北极- 4 - 临界点计划 等。通过这些项目的实施，科研人员建立了一套完整的评价方法： （ 1）首先将评价工作分为若干要素，包括即海洋生态系统基础生产和渔业资源 等；（ 2）根据制定的要素提出具体需要进行测定或分析的 具体 指标；（ 3）在以上两个步骤的基础上，在北冰洋小区域内（如波弗特海、巴伦支海等）进行小规模 验证 ，最后再进行推广。因此，西方发达国家在北极海洋生态系统评价技术方面已有较高的水平。 我国 至今已经开展多个航次北极
6、科学考察，积累了较多的北极海冰变化等生态环境的调查数据和资料，首次北极科考和第四次北极科考更是把生物和生态考察作为作为主要考察内容进行的调查和研究，但是，至今为止，我国仍然没有建立一套相应的北极生态系统评价体系或指南用以指导现场考察和评价。 二、 编制 工作简况 （一） 、 任务来源 该指南的编制工作属于海洋局公益性项目“北极海洋生态系统对海冰快速变化响应的评价技术”（ 201105022）研究工作的一部分，得到公益性专项经费的支持，可保证该规范编制工作的顺利开展。 （二） 、 主要工作过程 （ 1） 2014 年 01 月：成立标准起草工作组，制定工作方案； （ 2） 2014 年 02 月
7、 2018 年 03 月：起草标准初稿和“编制说明”，并提交标准初稿、“编制说明”和拟征求意见单位名单； （ 3） 2018 年 03 月：审查标准初稿、“编制说明”和拟征求 意见单位名单，并形成标准征求意见稿、“编制说明”和“征求意见函”，送有关单位征求意见； （ 4） 2018 年 04 月：网上征求意见； （ 5） 2018 年 05 月：意见汇总、处理，提出标准送审稿、“编制说明”、“意见汇总处理表”和“标准送审稿审查申请表”，送海洋标委会秘书处；标准送审稿修改、完善，形成标准送审最终稿； - 5 - （ 6） 2018 年 6 月 2018 年 8 月：送审稿技术审查，包括会审和函审
8、； （ 7） 2018 年 8 月 2018 年 10 月：修改、完善，提出标准报批电子文件，送海洋标委会秘书处； （ 8） 2018 年 11 月：初审标准报批稿，提出审查意见，给出标准文献分类号；并提出标准报批稿及其有关纸质文件，报国家海洋局（抄送海洋标委会秘书处）； （ 9） 2018 年 12 月：审查标准报批稿，报国家海洋局。 （ 三 ） 、 负责起草 单位和参加起草单位名称、分工 任务负责人 ： 林龙山 、郑森林 。 起草单位名称 与分工： （ 1） 国家海洋局第三海洋研究所，负责标准的起草、协调、编稿、送审、报批 ， 起草 海洋生物评价体系建立 、计算方法和评价方法构建 等工作。
9、 （ 2） 国家海洋局第二海洋研究所，负责 海水化学 环境因子的筛选和评价体系建立 、计算方法和评价方法构建 等工作。 （ 3） 国家海洋局第一海洋研究所，负责沉积物环境因子的筛选和评价体系建立、计算方法和评价方法构建 等工作。 （ 4） 中国极地研究中心 ， 协助提供数据验证支持，参与 评估指标筛选 。 三、编制原则和主要内容 （一） 、 标准编制 原则 （ 1）立足于国内的实际 ， 着眼于与国际接轨 编制 组不仅立足于我国现有的 北极 海洋 生态系统 调查及数据分析能力， 同时深入探讨分析国际 北极海洋 生态系统 评价的前沿研究， 吸收国际的成熟成果， 着眼于与国际相接轨。 （ 2） 与其
10、它标准相协调 原则 本 标准编制过程中， 在有关技术内容方面，注意加强与其他 已正式发布的 标准 成果 兼容 协调， 并尽量保持一致 ，避免出现矛盾 。 - 6 - （ 3）科学性和 适用 性原则 本标准在编制过程中 ，对有关概念、定义和论证等内容的叙述尽可能清楚确切，并 开展 过 案例 示范 研究，对所拟标准进行 验 证，使得本标准执行起来尽可能易实现和可操作 ，充分满足使用要求。 （二） 、 标准编制依据 本标准 编制工作主要参考和依据的法律、法规、部门规章以及其他技术标准如下： GB12763.4-2007 海洋调查规范 第 4 部分：海水化学要素调查 GB12763.6-2007 海洋
11、调查规范 第 6 部分：海洋生物调查 GB12763.7-2007 海洋调查规范 第 7 部分：海洋调查资料交换 GB12763.9-2007 海洋调查规范 第 9 部分：海洋生态调查指南 GB17378.2-2007 海洋监测规范 第 2 部分：数据处理与分析质量控制 GB17378.3-2007 海洋监测规范 第 3 部分：样品采集、贮存与运输 GB17378.4-2007 海洋监测规范 第 4 部分：水质检测与分析 GB17378.6-2007 海洋监测规范 第 6 部分：生物体分析 GB17378.7-2007 海洋监测规范 第 7 部分：近海污染生态调查和生物监测 GB12763.8
12、-2007 海洋调查规范第 8部分：海洋地质地球物理调查规范 GB20260-2006 海底沉积物化学分析方法 GB18421-2001 海洋生物质量 GB3097-1997 海水水质标准 HY/T 087-2005 近岸海洋生态健康评价指南 HJ 710.3-2014 生物多样性观测技术导则 陆生哺乳动物 HJ 710.4-2014 生物多样性观测技术导则 鸟类 南北极环境综合考察与评估专项技术规程 极地海洋水文气象、化学和生物调查技术规程 国家海洋局极地专项办公室 2012 （三） 、 标准 草案 结构 本标准共分为 6 章： 第 1 章为范围； 第 2 章为规范性引用文件； - 7 -
13、第 3 章为术语和定义； 第 4 章为 评价 指标 体系 ； 第 5 章为 调查与 计算 方法 ； 第 6 章 为 评价 方法 ； （四） 、 标准 主要 内容 1、确定评价范围 北极海洋 生态系统是 在 北冰洋 范围内的 海洋 生物群落与周围环境组成的统一的自然整体 ， 考虑到 我国 北极科学考察 重点关注 的 北极 太平洋扇区地理区域差别和环境要素差异 ， 评价范围 应 主要 包括 白令海 、 楚科奇海 、 波弗特海 和北冰洋中心区 等 四大 区域 ； 另外 ， 北极海洋 生态系统评价的 基准 数据主要来自于 1999年我国首次北极科学考察以来前 4 次综合考察获得 的生态环境数据 ， 但
14、 考虑到评价数据的可获取性 和后续 更新 ， 北冰洋评价 海域水体范围 可以适度 放大， 北冰洋挪威海 等海域也可以考虑纳入评价范围 。 2、 构建 评价指标体系 北极海洋 生态系统评价指标体系的构建遵循了以下原则： 综合性 原则。 北极海洋 生态系统是一个非常特殊的生态系统， 其 太平洋扇区 包括 白令海、 楚科奇海 、 波弗特海 和北冰洋 中心区 四大 区域 ， 因此 所构建的指标体系应能综合反映这四个区域 的特征； 可获取性原则。 所选取的指标应该以 海洋 生态 环境监测中普遍选用的指标为基础，同时考虑数据资料收集的方便性，易于操作和量化 ； 代表性原则。反映 北极海洋 生态系统某一方面
15、的可选择指标 可能 有很多，这就需要筛选具有代表性和典型性的指标，避免选择意义相近，重复的指标，使指标体系简洁易用； 全面性 原则。 北极海洋 生态系统庞大且复杂， 其主要 生物群落对 气候变化 的响应 有着 各自 独特 的表现形式 ，故在构建指标体系时，选取的指标 一方面 要涵盖 北极海洋生态系统 的主要 生物 类群 ，另一方面要能有效体现出它们 各自对气候变化的响应 ， 从而全面 反映 北极海洋 生态系统的主要特征。 在准确理解 北极海洋 生态系统的概念和内涵的基础上，通过相关文献查询分析 、 编制组 成员 会议讨论和 专家咨询 等方式 ，并 充分结合 北极海洋 生态环境特点，- 8 -
16、本标准 从 海水化学 环境 、沉积物环境 和生物 与生态三 个方向综合考虑构建生态系统评价指标体系。 其中， 海水化学环境 评价指标包括 碳酸盐体系（ pH、碱度和溶 解无机碳）、营养盐、海水脱氧 和 海水酸化 评价指标 ，具体见 表 1。 海洋沉积物环境评价指标 选取 表层沉积物重金属 Cr、 Zn、 Co、 Ni、 Cu、 Cd、Pb 和 Bi 含量 作为 评价指标 ， 具体见表 1。 海洋生物 与生态 评价指标 包括叶绿素 a、初级生产力、 浮游植物、浮游动物价 、底栖生物、游泳动物 、海洋哺乳类和鸟类的评价， 具体见表 1。 表 1 生态系统评价指标 一级指标 二级指标 三级指标 量纲
17、 海水化学环境 碳酸盐体系 pH 值 无量纲 碱度（ TAlk） mmol/L 溶解无机碳（ DIC）含量 mol/L 营养盐 硝酸盐（ N）、 mol/L 磷酸盐（ P） mol/L 硅酸盐（ Si） mol/L 海水脱氧 海水溶解氧（ DO） mg/L 海水酸化 海水文石的饱和度（ 文石 ） 无量纲 沉积物环境 表层沉积物重金属 Cr、 Zn、 Co、 Ni、 Cu、 Cd、Pb 和 Bi 含量 mg/kg 生物 与 生态 叶绿素 a 浓度 mg/m3 初级生产力 初级生产力 mg/(m3h) 浮游植物 生物量、 密度 cells/L 优势种、指示种 无量纲 丰富度 无量纲 多样性指数 无
18、量纲 均匀度 无量纲 多样性阈值 无量纲 群落演替速率 无量纲 浮游动物 生物量、密度 mg/m3、 ind/m3 优势种、指示种 无量纲 丰富度 无量纲 多样性指数 无量纲 均匀度 无量纲 多样性阈值 无量纲 群落演替速率 无量纲 底栖生物 生物量、密度 g/m2、 ind/m2 优势种、指示种 无量纲 丰富度 无量纲 - 9 - 多样性指数 无量纲 均匀度 无量纲 群落演替速率 无量纲 游泳动物 生物量、密度 kg/km2、 ind/km2 优势种、指示种 无量纲 丰富度 无量纲 多样性指数 无量纲 均匀度 无量纲 群落演替速率 无量纲 哺乳动物 指示种 无量纲 鸟类 指示种 无量纲 3、
19、 构建 计算 方法 与评价结果 针对北极特殊的海洋环境，构建了采用 海水化学环境 、沉积物环境 和 海洋生物 与生态 评价方法 。 （ 1） 海水化学环境 评价 1）碳酸盐体系评价 以 海水化学参数 pH、 碱度 、 溶解无机碳 、 营养盐中的 硝酸盐 为指标，与基准值或上一航次调查结果为基准，求其 变化幅度作为评价 结果 。 评价结果 可分为 变化 明显 （ ）、变化 较大 （ ）和 变化 较小 （ ） 3个等级 ，如表 2。 表 2 碳酸盐体系 评价 结果表达 序号 指标 1 pH 变化 20% 20% 5% 5% 2 碱度（ TAlk）变化 20% 20% 5% 5% 3 溶解无机碳（
20、DIC）变化 20% 20% 5% 5% 2）营养盐评价 营养盐限制会显著影响海区浮游植物生长和生产力状况。 营养盐浓度和要素之间比值的改变 会 驱动浮游植物的 群落 演替和丰度变化 。 根据国内外的相关报道，筛选在全球变化背景下 ，海冰变化 对浮游植物生长产生绝对限制和潜在限制的评价指标，以评价海区所处的营养状态。 以营养盐含量作为评价方法，其结果表达 如表 3。 - 10 - 表 3 营养盐评价结果表达 营养盐的绝对限制 营养盐的潜在限制 评价指标 N1 N/P16 营养状态 氮限制 硅限制 磷限制 潜在 氮限制 潜在 硅限制 潜在 磷限制 3）海水脱氧评价 海水中溶解氧的含量是海水化学的
21、重要参数之一 ， 也是海水水质的重要指标。它主要来源于大气的溶解和海洋中藻类及浮游植物光合作用的释放。海洋动物的呼吸作用、生物尸体及生物排泄物的分解、海水中其它有机化学物质的氧化皆消耗溶解氧。 利用 DO 的标准指数数 开展海水脱氧评价，其计算公式如下： Si、 j=Ci、 j/Csi 式中， Si、 j： DO 水质评价因子 i在第 j 取样点的标准指数； Ci、 j： DO 评价因子 i在第 j 取样点的实测浓度， mg/L； Csi： DO 评价 因子 i的评价标准， mg/L。 如果 DO 的标准指数数值 1 时 ， 为过饱和 ； 当 文石 1 时 ， 为不饱和 ， CaCO3开始溶解。 因此 ， 文石的饱和度 （ 文石 ） 被选择来评估海洋酸化对钙质生物的影响 。 海水 文石 标准指数 通过 Ca2+浓度和 CO32-浓度乘积，除以文石溶度积计算获得，即： 文石 =Ca2+CO32-/ Ksp。 其中 Ca2+浓度通过盐度计算； CO32-浓度通过主要通过海水溶解无机碳 (DIC)和碱度 (TAlk)，采用通用的碳酸盐体系互算软件 CO2SYS 计算。海水中 Ksp 为受控与现场温度、盐度和压力下文石溶度积。 如果 文石 1，则表明该功能区为酸化水质，反之，则表明该功能区水质不酸化。
