我国海港生物入侵风险评估及海事监管政策研究

Ballast water discharge from oceangoing ships is the main cause of biological invasion in seaports. As a global factory and trade power, China has paid a high ecological cost for its progress: Marine biodiversity has decreased, and the balance of biological communities in seaports has been disturbed. Existing research on biological invasion in seaports mainly focuses on the invasion process of individual species, while a few quantitative risk assessment studies are concentrated in America, Europe, and Australia. However, the research tools heavily rely on pure mathematical modeling, with its model assumptions and parameter settings subject to a certain gap with real-world maritime practices. In view of this, our project will take the biological invasion risks in China’s seaports as the research object to develop relevant theories and guide the practices via the following three aspects of research work: 1) Spatial clustering analysis is used to map the clustering distribution of ships’ spatial distribution, voyage, and docking terminals to establish a network for the flow of invasive species with the integration of multidimensional marine information; 2) Species distribution information (i.e., biota similarity), marine environmental parameters, and modes of ballast water discharge are interconnected to construct a risk assessment model to predict ballast-mediated invasion risk in Chinese seaports, and empirical tests are conducted to validate the model; 3) The ports, ship routes, and fleets that suffer from high risks of biological invasion are identified to enable maritime regulatory authorities to achieve targeted regulation and improve the efficiency of law enforcement with limited regulatory resources.

远洋船舶压载水排放是造成海港外来生物入侵的主要原因。作为世界工厂和贸易大国，我国已付出了高昂的生态代价：海港生物多样性下降，海港的生物群落平衡关系被打破。现有海港生物入侵问题的研究主要集中在单个物种的入侵过程，而为数不多的定量风险评估则主要集中于美，欧，澳大利亚等区域。同时，研究方法过度依赖于纯数学建模，其条件假设和参数设定方面与海事实践有一定差距。有鉴于此，本课题将以我国海港生物入侵风险为研究对象，通过三方面的研究发展理论并指导实践:1)使用空间聚类分析对船舶空间分布、航行过程和停靠节点关系进行聚类分布制图，构建集成多维海事信息的入侵生物流动网络；2)将物种分布信息、海洋环境参数和压载水排放模式进行关联，构建压载水携带入侵生物进入我国海港的风险模型并进行实证检验；3)识别生物入侵高风险港口、高风险航线和高风险船队，以便海事部门在有限的监管资源条件下，实现有针对性的监管，提高执法效率。

全球经济一体化会带来海上贸易的进一步扩展，而全球变暖趋势会使更多的入侵生物能在异域繁衍生息。作为世界工厂和贸易大国，我国已经付出了高昂的生态代价：随压载水释放的部分入侵物种已取代原生境物种，改变了当地海港的生物群落结构；部分物种污损、腐蚀海港设施甚至携带致命的病原微生物。外来海洋入侵生物造成的后果可能比船舶溢油更为严重。因此，通过科学严谨的方式对我国海港生物入侵风险现状进行评估，并藉此实现基于风险评估结果的差别化精准管理已是我国海事部门和航运业亟需解决的问题。本课题以我国海港生物入侵风险为研究对象，通过三方面的研究发展理论并指导实践:1)使用空间聚类分析对船舶空间分布、航行过程和停靠节点关系进行聚类分布制图，构建集成多维海事信息的入侵生物流动网络；2)将物种分布信息、海洋环境参数和压载水排放模式进行关联，构建压载水携带入侵生物进入我国海港的风险模型并进行实证检验；3)识别生物入侵高风险港口、高风险航线和高风险船队，以便海事部门在有限的监管资源条件下，实现有针对性的监管，提高执法效率。.本项目通过研究生培养、论文指导以及相关学术论文发表和社会实践等形式，较好的完成了研究目标。项目主要成果有：培养硕士研究生逾30名；科研团队在高质量的SCI/SSCI检索刊物中发表学术论文21篇，其中多篇发表于管理科学FMS列表A/B类卓越期刊；绿色航运政策研究获得上海市哲社奖优秀成果二等奖；多人获得晋升、省部级以上人才称号和学术奖励；团队成员担任Elsevier爱思唯尔海洋学期刊主编和副主编；应邀为国际顶级学术期刊（Nature）发表专家评述一篇，获选当期杂志封面导读文章；相关项目成果在政府机构和国际海事领域开展合作应用。