生態(tài)學(xué)（第三版） 楊持 第十六章 學(xué)習(xí)資料

第十六章

生態(tài)風(fēng)險評價

與生態(tài)規(guī)劃

1第一節(jié)生態(tài)風(fēng)險評價

一、生態(tài)風(fēng)險評價的步驟

二、生態(tài)風(fēng)險評價的方法

2

生態(tài)風(fēng)險評價是伴隨環(huán)境科學(xué)研究的深入與環(huán)境管理的目標(biāo)需求而逐漸興起并得到發(fā)展的一新興的研究領(lǐng)域，它是利用生態(tài)學(xué)、環(huán)境化學(xué)及毒理學(xué)的知識，定量地確定環(huán)境危害對人類的負(fù)效應(yīng)的概率及其強(qiáng)度的一種過程(SuterII，1993)，生態(tài)風(fēng)險評價為科學(xué)地評價人類活動對生態(tài)環(huán)境的影響或自然活動對環(huán)境的影響及其生態(tài)效應(yīng)提供了一種工具，從而為達(dá)到環(huán)境資源的可持續(xù)利用提供了一條重要的途徑。

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生態(tài)風(fēng)險評價的目的在于通過對某種環(huán)境危害導(dǎo)致的負(fù)效應(yīng)的科學(xué)評價，為風(fēng)險事件管理提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持，對生態(tài)環(huán)境保護(hù)和管理工作作出貢獻(xiàn)，它區(qū)別于生態(tài)影響評價的重要特征在于其強(qiáng)調(diào)不確定性因素和對突發(fā)性風(fēng)險事件的評價。4一、生態(tài)風(fēng)險評價的步驟

（一）問題的形成這是確定生態(tài)風(fēng)險評價的范圍和目的的過程。由于生態(tài)風(fēng)險評價不僅僅只限于一個物種，而且可以涉及不同的水平(如個體、種群或生態(tài)系統(tǒng))，它不像人類健康風(fēng)險評估中那樣有明確的、較為統(tǒng)一的研究目的(如災(zāi)難導(dǎo)致的死亡率或發(fā)病率)，而完全取決于具體情況。因此，這就要求評估首先要有明確的研究目的。5圖16-1日本風(fēng)險分析綜合框架

6

問題的形成分析過程

風(fēng)險源評估效應(yīng)評估風(fēng)險特征化風(fēng)險管理

圖16-2生態(tài)風(fēng)險評價框圖7

（二）分析過程

有了明確的評估結(jié)點以后，接下來需要確定分析方法及收集有關(guān)的數(shù)據(jù)。分析方法主要是指根據(jù)研究目的確定所用的模型或建模方法。數(shù)據(jù)的來源包括已發(fā)表的文獻(xiàn)中數(shù)據(jù)或已建立的數(shù)據(jù)庫。

8圖16-3風(fēng)險源評估過程的圖示（引自SuterⅡ1993）9圖16-4效應(yīng)評估過程的圖示(引自SuterII，1993)10

（三）風(fēng)險特征化風(fēng)險特征化是將分析步驟中的兩部分內(nèi)容即風(fēng)險源評估和效應(yīng)評估綜合起來,總結(jié)危害物導(dǎo)致的生態(tài)危機(jī)的過程。風(fēng)險特征化具體包括：(1)總結(jié)對風(fēng)險源評估的結(jié)果。(2)對風(fēng)險定量化。若風(fēng)險源由多個組分組成，則首先包括每一組成對研究對象的風(fēng)險定量化。之后，綜合各種風(fēng)險源組成對同一研究對象的風(fēng)險，即總的效應(yīng)風(fēng)險。(3)對生態(tài)評估中的不確定性進(jìn)行評估。(4)考慮研究地區(qū)在這方面已有的研究，為下一步的風(fēng)險管理提供合理建議。11

（四）風(fēng)險的管理風(fēng)險管理是指對生態(tài)風(fēng)險評價的結(jié)果應(yīng)采取何種對策與行動，這是一個決策過程。通常管理者或決策者需要考慮如何在不影響其他社會價值情況下減小這種風(fēng)險。雖然風(fēng)險管理不屬于評估者的工作，可以獨立地進(jìn)行，但是，風(fēng)險評估的結(jié)果是風(fēng)險管理的重要依據(jù)。要使風(fēng)險評估的結(jié)果充分發(fā)揮作用，就要求生態(tài)風(fēng)險評價者、風(fēng)險管理者或決策者之間有良好的相互合作關(guān)系。12圖16-5風(fēng)險管理圖示(引自SuterII，1993)13

生態(tài)風(fēng)險評價中所用的方法包括如何建立或選擇模型以對風(fēng)險源的暴露特征及其生態(tài)效應(yīng)進(jìn)行定量化,如何檢驗?zāi)Ｐ偷挠行?以及怎樣對生態(tài)風(fēng)險評價中的不確定性進(jìn)行定量分析。(一)建模建立模型的途徑可以通過物理、統(tǒng)計以及數(shù)學(xué)的方法。下面對這三種途徑分別加以討論。二、生態(tài)風(fēng)險評價的方法14

1.物理方法在環(huán)境評估中最常用的物理方法是進(jìn)行實驗室實驗。通過實驗手段建立的物理模型是對某種過程或系統(tǒng)的物質(zhì)表達(dá)，而通常這種過程或系統(tǒng)在自然狀況下不易模擬。通過實驗得出的結(jié)果或建立的模型可以代表在其他系統(tǒng)中的類似情況或過程。15

2.統(tǒng)計方法通過回歸、多元變量分析及其他統(tǒng)計技術(shù)來總結(jié)實驗或觀測的數(shù)據(jù)，可以建立統(tǒng)計模型。在風(fēng)險評估中利用統(tǒng)計模型有三個明確的目的，即假設(shè)的檢驗、過程的描述以及推斷或外推。16

3.數(shù)學(xué)方法通過數(shù)學(xué)方法建立機(jī)制模型（mechanisticmodel），其目的是定量地描述某種現(xiàn)象和造成此現(xiàn)象的原因,以及這兩者間的關(guān)系。由于任何模型均是某一個系統(tǒng)的簡化代表，不可能包括所有的細(xì)節(jié),簡化的結(jié)果必然會產(chǎn)生誤差。因此，對于機(jī)制模型是否適于環(huán)境研究一直存在著爭議（如Lauer等，1981;Peters，

1983）。雖然一個基于實測的統(tǒng)計模型可能比一個不完善的機(jī)制模型好，但由于機(jī)制模型闡述系統(tǒng)中的機(jī)制關(guān)系，它在許多評估研究中常常是不可缺少的。17

(二)模型的證實模型的證實(modelvalidation)是指由模型得出的結(jié)果與直接觀測結(jié)果或由理論推導(dǎo)的結(jié)果相比較的過程(Mankin等，1975)。由于每個模型均有簡化，不可能準(zhǔn)確地與現(xiàn)實完全對應(yīng)。但有的模型較其他模型相比能更客觀地反映現(xiàn)實，因此將模型的證實過程作為一個選擇相對有效模型的過程要比真假證明過程更適當(dāng)。18

(三)不確定性的定量分析由于不確定性在風(fēng)險評估中的重要性，在每一個生態(tài)風(fēng)險評價中均有對不確定性的分析討論。風(fēng)險評價中的不確定性主要來自三個方面：(1)現(xiàn)有知識的不完整性；(2)自然界固有的隨機(jī)性；(3)評估過程中的誤差。因為在實踐中不可能對知識所限而造成的不確定性進(jìn)行定量化，生態(tài)風(fēng)險評價中不確定性分析主要指自然隨機(jī)和評估誤差而引起的不確定性分析，評估誤差可分為參數(shù)誤差和模型誤差。19

利用統(tǒng)計模型和數(shù)學(xué)途徑,如敏感性分析(sensitivityanalysis)、反應(yīng)表面分析(responsesurfaceanalysis)和誤差分析(erroruncertaintyanalysis)等可以對隨機(jī)誤差和參數(shù)誤差進(jìn)行分析并可定量化。由于蒙特卡洛(MonteCarlo)方法的廣泛性以及它對機(jī)制模型的易應(yīng)用性，蒙特卡洛技術(shù)是分析生態(tài)風(fēng)險評價中不確定性的主要手段。20蒙特卡洛方法的主要步驟是：

(1)定義輸入?yún)?shù)的統(tǒng)計分布。在缺乏資料的情況下，輸入?yún)?shù)的統(tǒng)計分布常被定義為正態(tài)分布，而且變異系數(shù)(CV)為100%。(2)從這些分布中隨機(jī)取樣。(3)利用隨機(jī)選擇的參數(shù)數(shù)組進(jìn)行無限次(例M>1000)重復(fù)性地模型模擬。(4)分析輸出的結(jié)果。21第二節(jié)生態(tài)規(guī)劃

一、生態(tài)規(guī)劃的概念

二、生態(tài)規(guī)劃的原則

三、生態(tài)規(guī)劃的工作程序與主要內(nèi)容22

一、生態(tài)規(guī)劃的概念

從區(qū)域或城市人工復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的特點、發(fā)展趨勢和生態(tài)規(guī)劃所應(yīng)解決的問題來看,生態(tài)規(guī)劃應(yīng)不僅限于土地利用規(guī)劃,而應(yīng)是以生態(tài)學(xué)原理和城鄉(xiāng)規(guī)劃原理為指導(dǎo)，應(yīng)用系統(tǒng)科學(xué)、環(huán)境科學(xué)等多學(xué)科的手段辨識、模擬和設(shè)計人工復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的各種生態(tài)關(guān)系、確定資源開發(fā)利用與保護(hù)的生態(tài)適宜度,探討改善系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的生態(tài)建設(shè)對策，促進(jìn)人與環(huán)境關(guān)系持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展的一種規(guī)劃方法。2324一個主題公園的生態(tài)規(guī)劃2526深圳的生態(tài)功能規(guī)劃圖27

生態(tài)規(guī)劃具有以下特點和科學(xué)內(nèi)涵:

1．以人與自然和諧為本：從人的生產(chǎn)、生活活動與自然環(huán)境和自然生態(tài)過程的關(guān)系出發(fā),追求區(qū)域及城市總體關(guān)系的和諧和各部門、各層次之間的和諧，人與自然關(guān)系的和諧。2．以資源環(huán)境承載力為前提：強(qiáng)調(diào)區(qū)域與城市的發(fā)展應(yīng)立足于當(dāng)?shù)刭Y源環(huán)境的承載力,充分了解生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)自然資源與自然環(huán)境的性能與環(huán)境容量,以及自然生態(tài)過程特征與人類活動的關(guān)系。28

3．系統(tǒng)開放、優(yōu)勢互補：強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的開放,形成區(qū)域與城市生態(tài)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢與社會子系統(tǒng)和自然子系統(tǒng)優(yōu)勢的互補。4．高效、和諧、可持續(xù)：強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的高效、和諧與可持續(xù)性,而不是簡單的高速度。生態(tài)規(guī)劃認(rèn)為區(qū)域與城市的發(fā)展應(yīng)是社會、經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境的改善與提高，系統(tǒng)自我調(diào)控能力與抗干擾能力的提高，旨在全面改善區(qū)域與城市可持續(xù)發(fā)展的能力。29

二、生態(tài)規(guī)劃的原則

1．整體優(yōu)化原則生態(tài)規(guī)劃堅持整體優(yōu)化的原則，從系統(tǒng)分析的原理和方法出發(fā)，強(qiáng)調(diào)生態(tài)規(guī)劃的目標(biāo)與區(qū)域或城鄉(xiāng)總體規(guī)劃目標(biāo)的一致性，追求社會、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境的整體最佳效益，努力創(chuàng)造一個社會文明、經(jīng)濟(jì)高效、生態(tài)和諧、環(huán)境潔凈的人工復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)。30

2．趨適開拓原則

生態(tài)規(guī)劃堅持趨適開拓原則,以環(huán)境容量、自然資源承載能力和生態(tài)適宜度為依據(jù)，積極創(chuàng)造新的生態(tài)工程，改善區(qū)域或城鄉(xiāng)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，尋求最佳的區(qū)域或城鄉(xiāng)生態(tài)位，不斷地開拓和占領(lǐng)空余生態(tài)位，以充分發(fā)揮生態(tài)系統(tǒng)的潛力，強(qiáng)化人為調(diào)控未來生態(tài)變化趨勢的能力，促進(jìn)生態(tài)建設(shè)。31

3．協(xié)調(diào)共生原則城鄉(xiāng)人工復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)具有多元、多介質(zhì)、多層次、生態(tài)位分化的特點，子系統(tǒng)之間和各生態(tài)要素之間相互影響、相互制約，不僅影響到區(qū)域或城鄉(xiāng)大系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而且直接關(guān)系到系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和整體功能的發(fā)揮。因此，在生態(tài)規(guī)劃中必須遵循協(xié)調(diào)共生的原則。共生是不同種類子系統(tǒng)合作共存、互惠互利的現(xiàn)象，其結(jié)果是所有共生者都大大節(jié)約了原材料、能量和運輸量，系統(tǒng)獲得了多重效益；共生也是指正確利用不同產(chǎn)業(yè)和部門之間互惠互利、合作共存的關(guān)系，搞好產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和生產(chǎn)力的合理布局。32

部門之間聯(lián)系的多寡和強(qiáng)弱及其部門的多樣性是衡量城市共生強(qiáng)弱的重要標(biāo)志。協(xié)調(diào)是指要保持區(qū)域與城鄉(xiāng)、部門與子系統(tǒng)各層次、各要素以及周圍環(huán)境之間相互關(guān)系的協(xié)調(diào)、有序和動態(tài)平衡，保持生態(tài)規(guī)劃與總體規(guī)劃近遠(yuǎn)期目標(biāo)的協(xié)調(diào)一致。33

4.區(qū)域分異原則生態(tài)規(guī)劃堅持區(qū)域分異的理論，在充分研究區(qū)域或城鄉(xiāng)生態(tài)要素功能現(xiàn)狀、問題及發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上，綜合考慮國土規(guī)劃(或區(qū)域規(guī)劃)、城市總體規(guī)劃的要求和城鄉(xiāng)現(xiàn)狀布局,搞好生態(tài)功能分區(qū)，以利于社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和居民生活,利于環(huán)境容量的充分利用,實現(xiàn)社會、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益的統(tǒng)一。34

5.生態(tài)平衡原則生態(tài)平衡的含義是指處于頂極穩(wěn)定狀態(tài)的生態(tài)系統(tǒng)，此時系統(tǒng)內(nèi)的結(jié)構(gòu)與功能相互適應(yīng)與協(xié)調(diào)，能量的輸入與輸出之間達(dá)到相對平衡，系統(tǒng)的整體效益最佳。生態(tài)規(guī)劃遵循生態(tài)平衡的理論,重視搞好水、土地資源、大氣、人口容量、經(jīng)濟(jì)、園林綠地系統(tǒng)等生態(tài)要素的子規(guī)劃;合理安排產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和布局，并注意與自然地形,河湖水系的協(xié)調(diào)性以及與城鄉(xiāng)功能分區(qū)的關(guān)系，努力創(chuàng)造一個頂極穩(wěn)定狀態(tài)的人工復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，維護(hù)生態(tài)平衡。35

6．高效和諧原則生態(tài)規(guī)劃的目的是要將人類聚居地建成一個高效和諧的社會-經(jīng)濟(jì)-自然復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，使其內(nèi)部的物質(zhì)代謝、能量流動和信息的傳遞關(guān)系，形成一個環(huán)環(huán)相扣的網(wǎng)絡(luò)，物質(zhì)和能量得到多層分級利用，廢物循環(huán)再生，各部門、各行業(yè)之間形成發(fā)達(dá)的共生關(guān)系，系統(tǒng)的功能、機(jī)構(gòu)充分協(xié)調(diào)，系統(tǒng)能量的損失最小，物質(zhì)利用率最高，經(jīng)濟(jì)效益最高。36

7．可持續(xù)發(fā)展原則1987年，聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展委員會發(fā)表了《我們的共同未來》的綱領(lǐng)性文件，提出了“可持續(xù)發(fā)展”的概念，在1992年巴西里約熱內(nèi)盧召開的世界環(huán)境與發(fā)展大會上又再次強(qiáng)調(diào)了可持續(xù)發(fā)展的概念及其重要性，是“既能滿足當(dāng)代的需要，又不危及后代滿足其需要的發(fā)展能力”，這個概念已贏得了越來越多人的贊同。生態(tài)規(guī)劃遵循可持續(xù)發(fā)展理論,在規(guī)劃中突出“既能滿足當(dāng)前的需要,又不危及下一代滿足其發(fā)展需要能力”的思想,強(qiáng)調(diào)在發(fā)展過程中合理利用自然資源，并為后代維護(hù)、保留較好的資源條件,使人類社會得到公平的發(fā)展。37

三、生態(tài)規(guī)劃的工作程序與主要內(nèi)容

(一)生態(tài)規(guī)劃的工作程序生態(tài)規(guī)劃目前尚無統(tǒng)一的工作程序,美國華盛頓大學(xué)F.

Steiner曾于20世紀(jì)60年代提出了資源管理生態(tài)規(guī)劃的程序包括七個步驟，即：確定規(guī)劃目標(biāo)--〉資源數(shù)據(jù)清單和分析--〉區(qū)域適宜度分析--〉方案選擇--〉規(guī)劃方案實施--〉規(guī)劃執(zhí)行--〉方案評價。麥克哈格(1969)在《結(jié)合自然的設(shè)計》一書中提出了建立一個城市與區(qū)域規(guī)劃的生態(tài)學(xué)框架，并通過案例研究，對生態(tài)規(guī)劃的工作程序及應(yīng)用方法做了較全面的探討。他的生態(tài)規(guī)劃框架對后來的生態(tài)規(guī)劃影響很大。38

圖16-6生態(tài)規(guī)劃工作程序框圖39

(二)生態(tài)規(guī)劃編制的主要內(nèi)容與方法生態(tài)規(guī)劃主要建立在對區(qū)域或城市復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)中社會、經(jīng)濟(jì)、自然廣泛調(diào)查的基礎(chǔ)上，結(jié)合專家咨詢意見，應(yīng)用城市生態(tài)學(xué)、系統(tǒng)分析、環(huán)境評價和規(guī)劃，以及與城市規(guī)劃原理相結(jié)合的方法開展工作。生態(tài)規(guī)劃調(diào)查的主要目的是調(diào)查搜集規(guī)劃區(qū)域的自然、社會、人口、經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的資料與數(shù)據(jù),為充分了解規(guī)劃區(qū)域的生態(tài)特征、生態(tài)過程、生態(tài)潛力與制約提供基礎(chǔ)。資料搜集包括歷史資料的搜集、實地調(diào)查、社會調(diào)查與3S技術(shù)（遙感、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)）應(yīng)用等。40

（三）環(huán)境容量和生態(tài)適宜度分析環(huán)境容量是指在人類生存、自然生態(tài)不致受害的前提下,并在環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的約束下，某一環(huán)境所能容納的污染物的最大負(fù)荷量。如按要素分類，可將環(huán)境容量劃分為大氣環(huán)境容量、水環(huán)境容量、土壤環(huán)境容量和綠地環(huán)境容量等。生態(tài)適宜度是指在規(guī)劃區(qū)內(nèi)確定的土地利用方式對生態(tài)因素的影響程度，即生態(tài)因素對給定的土地利用方式的適宜狀況和程度，是土地開發(fā)利用適宜程度的依據(jù)。41

圖16-7生態(tài)適宜度分析程序42

思考題

1.簡述風(fēng)險評價的特點及其種類。2.生態(tài)風(fēng)險評價中最基礎(chǔ)的部分是什么？如何著手建立有關(guān)的數(shù)據(jù)庫？3.假設(shè)某一上游流域?qū)⒔⒁粋€造紙工廠。試提出一種方案或步驟用以評估此廠的建立對下流生態(tài)系統(tǒng)將產(chǎn)生的可能影響。4．生態(tài)規(guī)劃的概念是什么?生態(tài)規(guī)劃的理論基礎(chǔ)主要有哪些?為什么說生態(tài)規(guī)劃強(qiáng)調(diào)其理論性與實踐性的結(jié)合?5．何謂生態(tài)敏感度？在實際工作中應(yīng)如何考慮評價因子的選擇和計算模型的應(yīng)用？6．試舉例簡述生態(tài)規(guī)劃的工作程序與主要研究內(nèi)容。43推薦閱讀文獻(xiàn)[1]王如松．高效、和諧——城市生態(tài)調(diào)控原則與方法．長沙：

湖南教育出版社，1988．[2]于志熙．城市生態(tài)學(xué)．北京：中國林業(yè)出版社，1992．[3]歐陽志云，王如松．生態(tài)規(guī)劃的回顧與展望．北京：自然資源學(xué)報，1995，3：203-205.[4](日)岸根卓郎．邁向21世紀(jì)的國土規(guī)劃．高文琛，譯．北京：

科學(xué)出版社，1990．[5](美)McHargL.設(shè)計結(jié)合自然．芮經(jīng)緯，譯．北京：中國建筑工業(yè)出版社，1992．[6]劉天齊．環(huán)境管理．北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1990．[7]王祥榮，蔣勇，等．長江三峽庫區(qū)（重慶段）沿江景觀生態(tài)研究．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006．44[8]BarnthouseLW，SuterIIGW，RosenAE.Risksoftoxiccontaminantstoexploitedfishpopulations:Influenceoflifehistory，datauncertainty，andexploitationintensity，Environ.Toxicol

Chem，1990，9:297-311.[9]

BartellSM，GardnerRH，O’NeillRV.An

integratedfatesandeffectsmodelforestimationofriskinaquaticsystems.Aquatictoxicologyandhaxzardassess-ment，ASTMSTP971.AmericanSocietyforTestingandMaterials.PA，1988，267-274.[10]BartellSM，GardnerRH，O’NeillRV.Ecologicalr