马彩华,尚 静,马伟伟,游 奎
(1.中国海洋大学,山东 青岛 266100;2.大连理工大学,辽宁 盘锦 124221)
浒苔(Ulvaprolifera)是一种有着极强环境适应能力与繁殖能力的石莼科(Ulvaceae)、浒苔属(Enteromorpha)的大型海藻,多数种类海产,广泛分布于全世界各海洋中,常生长在潮间带岩石及泥沙滩的石砾上,有时在大型海藻的藻体上也有附着。虽然其植物体非常纤细,肉眼看去呈绿色细丝状,但其由多细胞构成,与那些直径只有几微米到几百微米的单细胞藻类相比,人们根据大小称之为“大型藻类”。浒苔由于自身结构的特殊性,繁殖速度相对慢于单细胞藻华生物,因此浒苔大规模爆发的现象通常鲜见。但有一种例外情况,即浒苔能分泌某些阻止藻华生物繁殖的特殊物质,而使其自身能在合适温度、营养盐、盐度等自然条件下,先于其他藻华生物爆发[1],该现象在世界各地都曾发生过。例如,20世纪70年代发生于法国布列塔尼海滩,20世纪90年代又相继出现在欧洲、美国等工业化国家海滩,随后爆发的规模越来越大,影响也愈加严重[2-3]。位于黄海之滨的青岛也未能幸免。2007年浒苔绿潮首次出现于黄海海域,2008年6月正值青岛奥帆赛前夕,黄海海域爆发大规模绿潮,青岛市政府组织了大量人力物力对浒苔绿潮进行打捞、拦截和清除,清理总量超过80万吨[4],此后浒苔绿潮连续多年爆发于青岛。2021年情况尤其严重,当年7月中旬正值青岛浒苔聚集的高峰期,青岛管辖海域浒苔最大覆盖面积达1 746 km2,是2020年最大覆盖面积的9倍,是之前覆盖面积最大年份2013年的24倍(图1)。宋晓丽等[5]根据监测资料分析认为山东半岛东部沿海绿潮灾害的发生时间为5—8月,6月中旬至7月中旬形势更加严峻,该结果与笔者观察的实际情况相符。
图1 2010—2020年黄海绿潮最大分布面积与最大覆盖面积(资料来源:2010—2020中国海洋生态环境状况公报)
关于大规模黄海绿潮国内外学界已在路径追踪、爆发成因、生态环境影响和防治策略等方面进行过大量研究,现有的卫星监测资料记录了浒苔由南向北漂移输送的全过程,基本确定了黄海浒苔绿潮来源于苏北浅滩[6-7];研究表明苏北浅滩紫菜养殖活动[8]、浒苔的生物学特征[9]、黄海南部海域极富营养化的生态环境[10]和北向风生流都是浒苔绿潮在青岛爆发的关键因素。在爆发过程会有大量浒苔堆积青岛海岸,腐烂发臭并释放有害物质,不仅对海洋环境造成巨大的破坏,还使海水养殖、滨海旅游等蒙受了不同程度的经济损失,地方政府每年对浒苔的预测分析、跟踪监测、清理打捞等皆需支出大量费用。面对浒苔绿潮给黄海沿岸省市带来的不利影响,本文尝试用生态补偿方法从源头治理,并全程参与防灾减灾。
浒苔绿潮生态损害价值评估,浒苔生态补偿标准制定与补偿机制探讨等方面[11]将是未来治理环境污染的重要手段和方法。虽然已有学者在浒苔灾害对旅游影响方面做过相关研究,而在这种灾害形成的经济损失方面研究的鲜少[12-14]。鉴于此,本文尝试以青岛鳌山湾为研究区域,构建浒苔绿潮经济损失评估指标体系,客观评估浒苔生态损害价值,为探寻合理的浒苔生态补偿提供标准,以期给科学解决浒苔灾害提供参考依据。
鳌山湾位于青岛市即墨区东部,东临黄海三面环山,面积164 km2(图2);地形西高东低、南高北低,为南北走向狭长地带,起自鳌山头,绕鳌山卫、温泉、王村、田横4镇和田横岛旅游度假区沿岸;海湾岸线长度约有60 km,海底地势平缓,底质多为泥沙,近岸多为砂质,少部分为岩礁[15];其地处北温带季风气候区,气候宜人,年平均气温及降雨量分别为12 ℃和750 mm;常年以南风为主,多年平均风速4.6 m/s;具有丰富的渔业资源、港口资源、旅游资源。
图2 鳌山湾地理区位(资料来源:山东省地图)
1.2.1 构建浒苔绿潮灾害评估指标体系的理论依据
为逐步建立生态环境损害赔偿制度,中共中央办公厅、国务院办公厅于2015年12月3日印发并实施《生态环境损害赔偿制度改革试点方案》,提出生态环境损害赔偿制度应逐步明确生态环境损害赔偿范围、责任主体、索赔主体和损害赔偿解决途径等。对于浒苔绿潮灾害,明确生态补偿标准是核心,对该补偿标准进行生态损害定量化评估是建立合理的浒苔生态损害补偿机制的基础。本文通过梳理浒苔绿潮的致灾生态链、受损对象和受损者,明确浒苔绿潮生态损害的补偿范围,构建浒苔生态损害评估指标体系,以客观、全面地评估浒苔绿潮生态损害价值,为制定浒苔绿潮生态补偿标准奠定基础。
浒苔绿潮致灾过程为:首先,浒苔大规模爆发期间会吸收水中氮、磷等营养物质,抑制浮游藻类繁殖,影响以其为食的海洋动物生长[16],造成海洋生物资源减少,破坏生态平衡,经济价值损失产生。其次,浒苔大量繁殖消耗水中氧气,造成生物窒息死亡,尤其影响养殖业的成活率,给当地从业人员造成部分收入损失[16-17]。最后,除了生物、资源、生态等方面的影响外,当地居民生产、生活及旅游业皆有不同程度的损害(图3)。
图3 浒苔绿潮致灾生态链
海洋生态系统为人类提供了诸多服务,以海洋供给、海洋调节、海洋文化、海洋支持四种服务为主[18-23]。生态系统服务价值分为使用价值和非使用价值,前者又可以分为直接使用价值和间接使用价值。其中,提供食物、原材料和滨海旅游等具有明确市场价格的服务功能是有直接使用价值的服务;提供气候调节、水质净化调节、生物多样性等功能,表现为间接使用价值。浒苔绿潮灾害的发生同样会造成上述四种主要服务功能的破坏,带给供给服务和滨海旅游的直接损失和其他服务的间接损失尤为严重。
借鉴周健等[24]构建的浒苔绿潮灾害经济损失评估模型,作者结合鳌山湾地方环境、文化和数据的可获得性,构建了鳌山湾浒苔绿潮生态损害评估指标体系,定量评估上述浒苔绿潮灾害损失。首先,浒苔灾害对海洋供给服务造成了严重的损失,受损对象包括鳌山湾海域的养殖业和生物资源,受损者主要为浒苔影响海域内的水产养殖户。因这部分损失有明确的市场价格且损失较大,为避免重复计算,本文将其单独列出。其次,文化服务包括休闲娱乐、文化价值和科研价值,浒苔对文化功能的损害主要体现在旅游业上,受损对象为滨海旅游业,受损者主要为旅游业经营者和游客。鳌山湾滨海旅游产业仍处于开发阶段,还未形成规模,收取门票的景点较少,因此本文没有将旅游业损失单独列出,而是将滨海景观损失放入生态系统服务损害中。再次,根据浒苔致灾生态链,且参考了关于浒苔灾害经济损失评估的研究,本文将海洋生态系统服务功能的受损对象概况为滨海景观、海水水质和生物多样性,这部分损害的价值不依靠人类活动实现,因此受损者主要为公众。最后,除海洋生态系统服务功能受损外,地方政府部门为保护海洋环境、降低损失进行了灾害应急处置工作(应急处置费用是为了减少浒苔绿潮造成的损失而产生的防护费用),该费用是海洋生态系统的潜在价值,因此被列入浒苔绿潮生态损害评估指标体系。基于上述分析,本文明晰了浒苔绿潮灾害的受损对象和受损者,并据此建立浒苔绿潮灾害生态损害评估指标体系,运用市场价值法、条件价值法、防护费用法等理论方法,以鳌山湾为研究海域,定量评估了浒苔绿潮灾害的生态损害价值,以此明确补偿金额,以便制定合理可行的浒苔绿潮生态补偿标准。
1.2.2 浒苔生态补偿指标体系建立
本文构建鳌山湾浒苔绿潮灾害生态损害评估指标体系(表1)。目标层主要针对浒苔绿潮灾害进行评估,通过要素层的指标体系构建及运用表1所列相关方法实施,计算准则层应对的指标层中每项损失费用。
表1 浒苔绿潮生态损害评估指标体系及方法
本研究主要数据来源:(1)基础数据—《2010青岛市海洋环境公报》《2011—2019中国海洋环境状况公报》《青岛融海岛基型海洋牧场项目海洋环境影响报告书,2018》;(2)养殖业损失数据—2019年即墨政务网和2020年实地调查走访;(3)生态服务损失数据—2020年问卷调查;(4)市场价格数据—据2019年各水产品批发市场及山东省物价局相关海产品资料整理。
根据以上要素分析、指标设计及方法,本文评估了浒苔生态损害价值,并量化其经济影响价值。
2.1.1 海水养殖业损失
海水养殖业损失是指浒苔灾害造成海水养殖物种产量或质量下降带来的经济损失。本文采取现场调研走访的方式进行调查以估算鳌山湾海水养殖业经济损失。浒苔绿潮可能对鳌山湾渔业养殖造成巨大的影响,但渔业市场是一个开放的竞争性市场,由于商品具有良好的流通性,局部地区的供给变化不会影响整个市场的价格。因此本文在计算海水养殖业经济损失时,做出浒苔绿潮灾害引起养殖产量变化但是不引起市场价格变化的假设。鳌山湾当地居民主要以海水养殖和捕捞为生,约有90%的人从事海水养殖,以养殖海参、牡蛎、鲍鱼为主。2020年10月初,作者于青岛市即墨区通过发放问卷的形式,采访当地居民及养殖户,得到主要海产品海参、牡蛎、鲍鱼的养殖单位面积产量分别为1.5×104、7.5×104、7.5×103kg/hm2·a;而受灾害影响面积分别为25、288、3 hm2;市场平均批发价格分别为200、2、240元/kg;浒苔发生期间的死亡率分别为100%、20%和100%;自然死亡率(调研当地渔民给出的经验数据)分别为20%、10%和20%。据公式(1)计算得出,海参、牡蛎、鲍鱼的损失价值分别为6 000、432、432万元/a。三者之和即为浒苔灾害给鳌山湾海水养殖业造成的损失价值(V1),共计6 864万元/a。
公式(1):V1-海水养殖业损害价值(万元);Ci-第i种养殖品种单位面积的产量(t/hm2);Ai-受灾区第i种养殖品种的受灾面积(hm2);Pi-第i种养殖品种在绿潮发生期间当地的市场平均批发价格(万元/t);Di-第i种养殖品种在浒苔爆发期间的死亡率(%);Ni-第i种养殖品种在非浒苔爆发时的自然死亡率(%)//公式(2):V21-浮游动物损害价值(万元);S-浒苔覆盖面积(m2);H-平均水深(m);M-浮游动物平均生物量(t/m3);b为浮游动物到渔业资源的转化率(%);P21-渔业资源当年平均价格(万元/t)//公式(3):V22-底栖生物损害价值(万元);S-浒苔覆盖面积(m2);M-底栖生物平均生物量(t/m2);P22-渔业资源当年平均价格(万元/t)//公式(4):V23-鱼卵、仔稚鱼损害价值(万元);S-浒苔覆盖面积(m2);H-平均水深(m);M-鱼卵、仔稚鱼平均分布密度(尾/m3);b-鱼卵与仔鱼折算为鱼苗的换算比例,鱼卵生长到商品鱼苗按1%成活率计算,仔鱼生长到商品鱼苗按5%成活率计算(%);P23-当年鱼苗的市场价格(万元/尾)//公式(5):V24-游泳动物损害价值(万元);S-浒苔覆盖面积(m2);M-游泳动物平均生物量(t/m2);P24-渔业资源当年平均价格(万元/t)//公式(6):E(WTP)正-正支付意愿的平均值(元);Xi-支付意愿值(元);Wi-支付比率(%);n-投标数//公式(7):E(WTP)-支付意愿平均值(元);E(WTP)正为正支付意愿的平均值(元);Pi为正支付意愿率(%)//公式(8):V3-生态系统服务损害价值(万元);WTP-受访者支付意愿(元);E(WTP)-支付意愿平均值(元);N为总样本人数//公式(9):A-跟踪监测费用(万元);D-预防措施费用(万元);E-清理打捞费用(万元)
2.1.2 生物资源损失
(1)生物资源损失分类。浒苔爆发期间对海洋生物资源造成了不同程度的损害,导致经济价值受损。为了统计及计算方便,本文主要以浮游动物、底栖生物、鱼卵、仔稚鱼和游泳动物的损失进行鳌山湾海洋生物资源的损害价值评估。鉴于该损害对浮游植物的影响涉及面广且问题复杂,在此暂不予以考虑。
春季浒苔绿潮发生前鳌山湾海洋生物资源有关数据,主要参考2018年《青岛融海岛基型海洋牧场项目海洋环境影响报告》(表2)。
表2 鳌山湾生物资源状况
(2)浮游动物损害价值。浒苔爆发威胁青岛近岸海域浮游动物的生存,导致生境发生剧烈变化[23-25],其数量骤减,本文采用公式(2)计算覆盖区域浮游动物全部损失。根据2018年青岛小管岛融海岛基型海洋牧场项目海洋环境影响报告书,鳌山湾附近海域生物资源状况:浮游动物21种,隶属于桡足类、水母类等8个动物门类,优势种有小拟哲水蚤、中华哲水蚤等4种。浮游动物平均密度为44.17个/m3,平均生物量为112.10 mg/m3,2019年鳌山湾浒苔绿潮灾害面积约为6 km2,水深平均4 m,浮游动物损失个数为1.06×109个,损失量为2.69 t。如按营养级1/10转化定律[26],浮游动物转化为渔业资源损失量为0.269 t。2019年渔业资源的市场平均价格为18.05元/kg(参照当地当年统计年鉴渔业总产值/产量),故浮游动物的损害价值为0.49万元/a。
(3)底栖生物损害价值。浒苔爆发造成水体更新速度[27]下降,从而导致底栖生物群落多样性及物种丰富度降低,情况严重会造成部分物种灭绝[23]。鳌山湾海域附近有大型底栖生物42种,其平均密度及生物量分别为73个/m2和3.77 g/m2。依公式(3)计算出底栖生物损失个数及损失量分别为4.38×108个和22.62 t。以2019年渔业资源市场平均价格18.05元/kg为计(参照该地当年统计年鉴渔业产值/产量),其底栖生物损害价值共计40.83万元/a。
(4)鱼卵、仔稚鱼损害价值。鱼卵和仔稚鱼会由于浒苔的大量爆发造成水体缺氧而窒息死亡,进而影响后期鱼苗价格,采用公式(4)进行损失计算。以鳌山湾浒苔绿潮灾害面积6 km2及平均水深4 m为范围,按鱼卵、仔稚鱼的平均分布密度为0.53个/m3和0.33尾/m3计算,鱼卵及仔稚鱼的损失量分别为12.72×106个和7.92×106尾。如果商品鱼苗以1.2元/尾计算,共有5.232×105尾,则鱼卵和仔稚鱼损失价值共计62.78万元/a。
(5)游泳动物损害价值。浒苔爆发给覆盖区游泳动物生境造成致命损伤,可用公式(5)计算其损害价值。调查显示该湾附近游泳动物(包括鱼类、虾类、蟹类等)共采集到55种,平均密度及生物量分别为409尾/h和91.42 kg/km2。假设浒苔爆发致该区生物全部灭绝,计算其损失量为0.549 t,以2019年渔业资源的市场平均价格为18.05元/kg(参照该地2019年统计年鉴渔业产值/产量)计算该生物损害价值共计0.99万元/a。
(6)生物资源损害总值计算。综上分析发现,浒苔爆发对生物资源造成不同程度的损失,按损害价值由高至低排序为:鱼卵、仔稚鱼>底栖生物>游泳动物>浮游动物;将各项损失加总求和共计105.09万元/a。
2.1.3 间接损失——生态服务
浒苔聚集、沉降、腐烂过程除了造成养殖业、生物资源直接损失外,还造成生态系统调节、文化和支持服务巨大的间接损失,结合鳌山湾海洋生态系统,本文将该部分损失概括为滨海景观、海水水质、生物多样性等几个方面。由于该部分损失缺乏市场价格而无法量化,因此作者使用条件价值法(Contingent Valuation Method, CVM),通过询问被访者在模拟市场中对某种资源环境修复的支付意愿或者对环境退化的受偿意愿从而得到资源环境改善或者下降的价值损失。以支付意愿为先导,本文采用问卷调查评估该湾上述损失。
步骤1:问卷设计。首先,向受访对象阐明问卷调查目的,并发放带有浒苔爆发前后的背景照片,使公众明白该灾害对生境造成的损害程度;其次,根据受访者对浒苔灾害的认知程度,进行灾害治理的必要性、方法、手段及措施访谈;最后,根据前两项访谈对象的态度,作者以元为单位设计了3档(包括初等、中等、高等)15个支持意愿指标,让受访者选择愿为浒苔治理所支付费用,对应金额用(√)标注(表3)。步骤2:数据获取。样本数量大小对抽样调查可信度产生直接影响。根据本研究特点及区域等因素,作者根据Scheaffer公式[28]确定访谈对象数量。根据公式(10)进行总样量抽样计算,认为400份左右的样本数量可以较为合理有效地达到本次调研的目的。
(10)
表3 访谈对象愿意为治理浒苔支付费用统计
其中,N为总体抽样样本数量;n为当地常住人口数量(根据2019年青岛市即墨区统计网站,该区常住人口数为124.89万人);δ-抽样误差(δ=5%)。
本次调研选取了鳌山卫街道、鳌山湾海水浴场、七沟码头比较有代表性的区域进行随机抽样面对面调查访谈,2020年10月2日—12日发放实地问卷436份并访谈结束全部收回,剔除无效问卷25份,有效问卷411份,样本的有效率为94.3%。
步骤3:结果分析。由支付意愿结果分析发现:①金额支付数量——最少的支付金额为5元,最多的支付金额超过500元。②支付金额人数比例——每年愿意为浒苔治理支付10元的人数最多,大约为总支付人数的12.9%;其次为支付50元的人数,占总人数的11.68%;总之,其意愿支付金额多集中于5,10,50,100元四个区间。这一结果与公众的支付心理及收入水平相吻合,即在合理支付收入范围内,通常人们更愿意支付较低的金额,即支付意愿率呈下降趋势(图4)。
图4 受访者治理浒苔WTP分布
本部分主要讨论了浒苔绿潮爆发对相关资源的影响,采用CVM方法进行资源环境成本核算,利用平均值计算支付意愿值以为资源所有者科学决策提供依据,该思路同董雪旺等[29]观点一脉相承。本文使用加权平均值计算WTP期望值,由公式(6)计算该研究区域居民的支付意愿期望E(WTP)正为84.01元/a。为准确掌握当地居民愿为该区生态环境修复每人每年的平均支付意愿,本研究使用spike模型[30]对E(WTP)正进行修正,得到总样本人均支付意愿。根据问卷调查分析统计,得出正支付意愿率为80.05%,由公式(7)计算E(WTP)为67.25元/a。根据青岛市即墨区统计网,知鳌山湾2019年常住人口为124.89万,由公式(8)计算其总支付意愿为8 398.85万元/a。
2.1.4 灾害应急处置费用
浒苔应急处置费一般包括绿潮发生前的预测分析,绿潮发生过程中的跟踪监测、清理打捞和绿潮发生之后的调查评估。本文将应急处置费概括为跟踪监测费、预防措施费和打捞清理费三项,并分别进行评估。
(1)跟踪监测费。其费用主要包括渔船耗油费、维修费和人工费。由于执法船航行时间短及进行监测的相关部门人员是长期聘用人员,故不产生维修费和额外人工费,因此该项浒苔跟踪监测费只计渔船耗油费。根据即墨政务网监测信息,执法船相关部门工作人员搭乘中国海监执法船进行岸线和海上巡航,每次航行约40 nm,共进行6次监测。根据执法船主机功率和航速,计算出每次航行耗油量约为160 L,2019年6月柴油价格为6.4元/L,故鳌山湾海域浒苔灾害跟踪监测费用约为0.61万元/a。
(2)预防措施费。据青岛市即墨区2019年浒苔处置经费绩效评价报告提供数据,到2019年6月14日鳌山卫镇党委、政府在该湾统一部署共设置拦截网14 km进行浒苔防治工作,费用共计126.13万元。
(3)打捞清理费。根据即墨政务网数据,2019年鳌山卫街道累计出动清理人员4 375人次、机械设备282台次、车辆运输601车次,打捞船次379次,清理浒苔量7 584吨,根据清理浒苔量和车辆运输车次估算编织袋使用数量为78 100个,其相应产生费用单价分别为149、279、1 599、34.9和0.9元(数据来源于鳌山港浒苔清理中标清单),计打捞清理费161.72万元。另外,根据青岛市即墨区2019年浒苔处置经费绩效评价报告,浒苔处置专项资金实际支出项目中还包括渔船待岗补助费1.37万元,浒苔其他清理处置85.59万元,因此,本次浒苔清理打捞费共计248.68万元/a。
根据以上计算,鳌山湾海域浒苔绿潮灾害造成经济损失15 743.36万元/a。本文将浒苔绿潮灾害生态损害划分为资源损害(主要包括养殖业和生物资源损害)、生态服务损害(主要包括滨海景观、生物多样性和海水水质损害)和其他类型。以生态服务损害为主(8 398.85万元);以养殖损失(6 864万元)为主的资源损害比前者略低。从表4不难发现,浒苔灾害给海参养殖造成的损失最大(6 000万元),占养殖业损失87.42%;其次为生物资源损失(105.09万元),损失以鱼卵、仔稚鱼(62.78万元)和底栖生物(40.83万元)为主,因此保护生物栖息地非常重要。在浒苔应急处置工作中,由于清理打捞工作需要诸多人力、物力(包括成本较高的大型机械设备等),因此为后期灾害损失评估及补偿合理有效执行,本研究将包括清理打捞(248.68万元)及预防费(126.13万元)等相关费用进行估算(表4)。
表4 浒苔绿潮灾害经济损失价值
2.3.1 浒苔绿潮生态损害评估方法
生态损害评估方法通常分为传统市场法、替代市场法和假想市场法,因其在评价生态损害方面具有通用性和有效性,故本文采用相应方法建立生态损害价值评估模型。但该方法在运用过程中有如下问题:①直接损失评估存在欠缺。养殖业损失有直观市场价值,因此本文采用市场价值法计算养殖业损失。虽然调研走访可以较准确地获得养殖户在该行业损失的部分数据,但由于养殖品种的死亡率是依靠养殖户的多年经验得出,某种程度就导致了结果与实际存在相应的偏差。②间接损失评估存在的纰漏。鉴于条件价值法是以受访者对浒苔治理的主观支付意愿进行评估,因此本文从问卷设计、调查者培训及方式等诸多方面对该湾的调节、文化、支持服务的损害价值进行了粗浅评估,难免会造成结果的真实性存在误差。以上问题在今后的研究中应该得到重视并改进。
2.3.2 浒苔绿潮生态损害总价值评估
本文将养殖业损害价值、生物资源损害价值、部分海洋生态系统服务功能损害价值和应急处置费加总得到鳌山湾浒苔生态损害总价值,共计15 743.36万元。相关评估项可能存在重复计算,导致结果偏高,将来要加强该方面指标细化,使结果更趋合理。
2.3.3 问卷调查和前期资料的时间匹配
问卷调查是2020年10月进行的情况,灾害损失是2018—2019年情况,虽然时间有错位,但渔民的答卷还是能反映2019年灾害情况。
在目前关于浒苔损害赔偿制度和相关法律法规还不健全的背景下,该研究建立的评估框架无疑为浒苔绿潮生态损害评价提供了一种较为有效可行的方法。
本文利用市场价值法、条件价值法、防护费用法等理论方法构建了浒苔绿潮灾害生态损害价值评估指标体系,测算了浒苔绿潮的生态损害价值(包括养殖业损害价值、生物资源损害价值、海洋生态系统服务功能损害价值以及应急处置费用)为15 743.36万元。该结果进一步证实浒苔绿潮给鳌山湾的生物资源、海洋生态环境、临海居民及当地政府等相关利益者皆造成巨额损失。本文通过分析鳌山湾浒苔绿潮生态损害的货币价值,确定了该灾害的生态补偿标准,可为后续该项生态补偿工作开展及海洋生态文明建设奠定较好的理论及技术基础。