DB21_T 3647-2022 海洋渔业水域环境质量综合评价方法.docx

DB21/T 36472022海洋渔业水域环境质量综合评价方法1范围本文件规定了海洋渔业水域环境质量综合评价的术语和定义、评价指标、评价标准、环境质量综合评价等级、评价方法、环境质量综合评价等级判定的相关技术要求。本文件适用于近岸海域中鱼、虾、蟹、贝类以及其它水产养殖生物的产卵场、索饵场、越冬场、洄游通道和增养殖场所的海洋环境质量综合评价。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB 3097 海水水质标准GB 17378.2 海洋监测规范第2部分：数据处理与分析质量控制GB 17378.3 海洋监测规范第3部分：样品采集、贮存与运输GB 17378.4 海洋监测规范第4部分：海水分析GB 17378.5 海洋监测规范第5部分：沉积物分析GB 17378.7 海洋监测规范第7部分：近海污染生态调查和生物监测GB 18668 海洋沉积物质量SC/T 9102.2 渔业生态环境监测规范3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1环境质量 environmental quality在海洋渔业水域环境内，环境的总体或环境的某些要素，对海洋生物的生存和繁衍以及社会的经济发展的适宜程度。3.2综合污染指数 comprehensive pollution index反映海洋渔业水域水质、海洋沉积物以及生物等生态环境质量综合状况的量化指标。3.3环境质量综合评价等级 comprehensive evaluation grade of environmental quality1质量等级水质指标沉积物指标生物指标叶绿素 a浮游动物多样性浮游植物多样性清洁指数1 类指数1 类指数1指数3指数3轻污染1 类<指数2 类1 类<指数2 类1<指数42指数<32指数<3中污染2 类<指数3 类2 类<指数3 类4<指数101<指数21<指数2重污染指数3 类指数3 类指数10指数1指数1海水水质指标：溶解无机氮（DIN）、活性磷酸盐（PO4  -P）、化学耗氧量（COD）、石油类、铜（Cu）、H ¢ = -å Pi log2 Pi   -（2）DB21/T 36472022依据海水水质标准分级值、海洋沉积物质量标准分级值以及有关生物指标污染等级划分标准，将海洋渔业水域环境质量进行综合评价，划分为不同的综合评价等级级别。4评价指标将生态环境质量综合评价的指标分为两级，一级指标为海水水质指标、海洋沉积物指标和生物指标；二级指标是分别对以上3种一级指标的细化，具体包括：3-铅（Pb）、锌（Zn）、镉（Cd）、汞（Hg）、砷（As）。海洋沉积物指标：油类、铜（Cu）、铅（Pb）、锌（Zn）、镉（Cd）、汞（Hg）、砷（As）。生物指标：叶绿素a、浮游植物、浮游动物。以上各项指标获取需满足海洋监测规范GB 17378.2、GB 17378.3、GB 17378.4、GB 17378.5、GB17378.7以及渔业生态环境监测规范SC/T 9102.2等相关要求。5评价标准选用标准指数法对各评价指标进行无量纲化处理，无量纲化的指标值计算公式如下：Xi = Ci / Ci0 -（1）式中： Xi 为某污染因子无量纲化的指标值；Ci 为某污染因子的实测值；Ci0 为某污染因子的标准值，海水水质指标采用第一类海水水质标准（GB 3097），海洋沉积物指标采用第一类海洋沉积物质量标准（GB18668）。生物评价指标包括叶绿素a、浮游植物、浮游动物多样性指数。叶绿素a指数以1.0为评价标准进行无量纲化处理。浮游生物多样性指数采用香农-威纳指数（H），其计算采用Shannon-wiener公式（2）：si=1式中，H为多样性指数；Pi为第i种浮游生物的个体数与样品中的浮游生物总个数的比值；s为浮游生物种类数量。6环境质量综合评价等级海洋渔业水域环境质量综合评价等级划分为清洁、轻污染、中污染和重污染4个级别，具体各指标标准指数要求详见表1。表 1  海洋渔业水域环境质量综合评价等级划分7评价方法7.1 评价指标权重模型根据主成分分析法对一、二级各监测评价指标进行赋权。为保证海水水质指标、海洋沉积物指标、ê a  a   ××× aêeúêu2 ú× úêú = êú ´ êú -（3）×  úêú   êêêëep úûe   i = å aijuj ，i=1,2,.,p-（4）DB21/T 36472022生物指标数据趋向与质量等级的一致性，便于将生物指标与海水水质、海洋沉积物质量综合指数耦合，在指标权重模型建立和污染指数计算时，浮游动物、浮游植物多样性指标均做取倒数处理。假设评价指标为X1，X2，Xp，利用统计分析软件对进行过无量纲化处理的样本数据进行主成分分析，得到总方差解释和因子荷载矩阵。根据累计方差贡献率确定主成分F1，F2，Fm，各主成分对应的方差贡献率分别为1，2，m，对应的因子荷载系数矩阵为A=aijp×m，其中aij为指标Xi在主成分Fj上的荷载系数。综合考虑方差贡献率和因子荷载系数，将矩阵A与向量V=(1,2,m)T相乘得到向量E=(1,2,p)T，即：ée1 ùé a11a12 ××× a1m ù éu1 ùú êúê2 úê21 222m úê × úê×××ú ê × ú×××ê × úê×××ú ê × úêúêú êúëû   ëûêap1ap2 ××× apm ú êum ú其中：mj=1åe进一步计算| ei |所占比重，即 wi = ei /pi=1i，i=1,2,p，将 wi 作为指标 Xi 的综合权重系数，得到权重集w   =(w1,w2,wP   ) ，进而获得综合污染指数评价公式：TF = å wi X i = åç å aijujç   j=1è/ç å å aijuj÷÷X i -（5）øøi=1i=1m p æ mæ p mèç i=1 j=1öö÷÷将各站位无量纲化的二级指标值代入上式，即可求得各站位一级指标的污染指数值。对三类指标分别再进行主成分分析，求得各自污染指数，再综合在一起进行下一步的主成分分析，确定海水水质、海洋沉积物和生物一级指标权重系数，即 w-水质、w-沉积物、w-生物，求算出对应各站位的综合污染指数值。表 2 海洋渔业水域环境质量综合评价指标权重系数及标准分级临界值无量纲化一级指标一级指标权重系数 w     二级指标二级指标权重系数 w1 类标准分级临界值无量纲化X1 类i2 类标准分级临界值无量纲化X2 类i3 类标准分级临界值无量纲化X3 类i水质w-水质溶解无机氮      w1-水质          1.0            1.5            2.0活性磷酸盐      w2-水质          1.0            2.0            2.0化学需氧量      w3-水质          1.0            1.5            2.0石油类        w4-水质          1.0            1.0            6.0铜          w5-水质          1.0            2.0            10.0锌          w6-水质          1.0            2.5            5.0物        w-沉积物       油类铅w7-水质1.05.010.0镉w8-水质1.00.51.0汞w9-水质1.04.04.0砷w10-水质1.01.52.5沉积w1-沉积物1.02.03.0铜w2-沉积物1.02.95.7一级指标一级指标权重系数 w二级指标二级指标权重系数 w1 类标准分级临界值无量纲化X1 类i2 类标准分级临界值无量纲化X2 类i3 类标准分级临界值无量纲化X3 类i沉积物w-沉积物铅w3-沉积物1.02.24.2锌w4-沉积物1.02.34.0镉w5-沉积物1.03.010.0汞w6-沉积物1.02.55.0砷w7-沉积物1.03.34.7生物w-生物叶绿素 aw1-生物1.04.010.0浮游植物w2-生物0.330.51.0浮游动物w3-生物0.330.51.0注 1：w-水质+w-沉积物+w-生物=1；海水水质、海洋沉积物标准分级临界值无量纲化 X1 类 i、X2 类 i、X3 类i 分别为指标 i 所对应各类标准临界分级值与一类标准值的比值。10                                          7                                                 3å wi-水质 = 1； å wi-沉积物 = 1 ； å wi-生物 = 1i=1                                        i=1                                             i=1清洁轻污染中污染重污染FF1F1<FF2F2<FF3F>F3DB21/T 36472022表 2 海洋渔业水域环境质量综合评价指标权重系数及标准分级临界值无量纲化（续）7.2 综合污染指数分级标准值确定按照表 1 中有关海洋渔业水域生态环境质量综合评价等级划分要求，将海水水质、海洋沉积物 1、2、3 类标准临界值进行无量纲化处理，浮游生物多样性指数取对应分级临界值倒数（表 2），结合 7.1权重模型和水质、沉积物和生物一级、二级指标的权重系数，即可求得每个质量等级的综合污染指数分级标准值 F1、F2、F3，进而确定清洁、轻污染、中污染和重污染等 4 个级别综合污染指数 F 的区间范围。表 3 海洋渔业水域环境质量综合污染指数等级标准8环境质量综合评价等级判定根据海洋渔业水域监测各站位的综合污染指数值与分级标准值区间对应，即可得到该站位的生态环境质量综合评价等级Fi。全海洋渔业水域生态环境质量综合污染指数按照式（6）计算F。再结合表3中规定的生态环境质量综合污染指数等级标准确定最终的评价等级。å Fi   -（6）F =1 nn i=1式中，F 为全海洋渔业水域生态环境质量综合污染指数；Fi 为第 i 站位的生态环境质量综合污染指数；n 为全海域监测站位数，一般应不低于 10 个站位。_