第十六章

生態風險評價

與生態規劃

1第一節生態風險評價

一、生態風險評價的步驟

二、生態風險評價的方法

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生態風險評價是伴隨環境科學研究的深入與環境管理的目標需求而逐漸興起并得到發展的一新興的研究領域，它是利用生態學、環境化學及毒理學的知識，定量地確定環境危害對人類的負效應的概率及其強度的一種過程(SuterII，1993)，生態風險評價為科學地評價人類活動對生態環境的影響或自然活動對環境的影響及其生態效應提供了一種工具，從而為達到環境資源的可持續利用提供了一條重要的途徑。

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生態風險評價的目的在于通過對某種環境危害導致的負效應的科學評價，為風險事件管理提供科學依據和技術支持，對生態環境保護和管理工作作出貢獻，它區別于生態影響評價的重要特征在于其強調不確定性因素和對突發性風險事件的評價。4一、生態風險評價的步驟

（一）問題的形成這是確定生態風險評價的范圍和目的的過程。由于生態風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、種群或生態系統)，它不像人類健康風險評估中那樣有明確的、較為統一的研究目的(如災難導致的死亡率或發病率)，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日本風險分析綜合框架

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問題的形成分析過程

風險源評估效應評估風險特征化風險管理

圖16-2生態風險評價框圖7

（二）分析過程

有了明確的評估結點以后，接下來需要確定分析方法及收集有關的數據。分析方法主要是指根據研究目的確定所用的模型或建模方法。數據的來源包括已發表的文獻中數據或已建立的數據庫。

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

（三）風險特征化風險特征化是將分析步驟中的兩部分內容即風險源評估和效應評估綜合起來,總結危害物導致的生態危機的過程。風險特征化具體包括：(1)總結對風險源評估的結果。(2)對風險定量化。若風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險定量化。之后，綜合各種風險源組成對同一研究對象的風險，即總的效應風險。(3)對生態評估中的不確定性進行評估。(4)考慮研究地區在這方面已有的研究，為下一步的風險管理提供合理建議。11

（四）風險的管理風險管理是指對生態風險評價的結果應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險。雖然風險管理不屬于評估者的工作，可以獨立地進行，但是，風險評估的結果是風險管理的重要依據。要使風險評估的結果充分發揮作用，就要求生態風險評價者、風險管理者或決策者之間有良好的相互合作關系。12圖16-5風險管理圖示(引自SuterII，1993)13

生態風險評價中所用的方法包括如何建立或選擇模型以對風險源的暴露特征及其生態效應進行定量化,如何檢驗模型的有效性,以及怎樣對生態風險評價中的不確定性進行定量分析。(一)建模建立模型的途徑可以通過物理、統計以及數學的方法。下面對這三種途徑分別加以討論。二、生態風險評價的方法14

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

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

3.數學方法通過數學方法建立機制模型（mechanisticmodel），其目的是定量地描述某種現象和造成此現象的原因,以及這兩者間的關系。由于任何模型均是某一個系統的簡化代表，不可能包括所有的細節,簡化的結果必然會產生誤差。因此，對于機制模型是否適于環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計模型可能比一個不完善的機制模型好，但由于機制模型闡述系統中的機制關系，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果與直接觀測結果或由理論推導的結果相比較的過程(Mankin等，1975)。由于每個模型均有簡化，不可能準確地與現實完全對應。但有的模型較其他模型相比能更客觀地反映現實，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。18

(三)不確定性的定量分析由于不確定性在風險評估中的重要性，在每一個生態風險評價中均有對不確定性的分析討論。風險評價中的不確定性主要來自三個方面：(1)現有知識的不完整性；(2)自然界固有的隨機性；(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行定量化，生態風險評價中不確定性分析主要指自然隨機和評估誤差而引起的不確定性分析，評估誤差可分為參數誤差和模型誤差。19

利用統計模型和數學途徑,如敏感性分析(sensitivityanalysis)、反應表面分析(responsesurfaceanalysis)和誤差分析(erroruncertaintyanalysis)等可以對隨機誤差和參數誤差進行分析并可定量化。由于蒙特卡洛(MonteCarlo)方法的廣泛性以及它對機制模型的易應用性，蒙特卡洛技術是分析生態風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)定義輸入參數的統計分布。在缺乏資料的情況下，輸入參數的統計分布常被定義為正態分布，而且變異系數(CV)為100%。(2)從這些分布中隨機取樣。(3)利用隨機選擇的參數數組進行無限次(例M>1000)重復性地模型模擬。(4)分析輸出的結果。21第二節生態規劃

一、生態規劃的概念

二、生態規劃的原則

三、生態規劃的工作程序與主要內容22

一、生態規劃的概念

從區域或城市人工復合生態系統的特點、發展趨勢和生態規劃所應解決的問題來看,生態規劃應不僅限于土地利用規劃,而應是以生態學原理和城鄉規劃原理為指導，應用系統科學、環境科學等多學科的手段辨識、模擬和設計人工復合生態系統內的各種生態關系、確定資源開發利用與保護的生態適宜度,探討改善系統結構與功能的生態建設對策，促進人與環境關系持續協調發展的一種規劃方法。2324一個主題公園的生態規劃2526深圳的生態功能規劃圖27

生態規劃具有以下特點和科學內涵:

1．以人與自然和諧為本：從人的生產、生活活動與自然環境和自然生態過程的關系出發,追求區域及城市總體關系的和諧和各部門、各層次之間的和諧，人與自然關系的和諧。2．以資源環境承載力為前提：強調區域與城市的發展應立足于當地資源環境的承載力,充分了解生態系統內自然資源與自然環境的性能與環境容量,以及自然生態過程特征與人類活動的關系。28

3．系統開放、優勢互補：強調系統的開放,形成區域與城市生態經濟優勢與社會子系統和自然子系統優勢的互補。4．高效、和諧、可持續：強調經濟發展的高效、和諧與可持續性,而不是簡單的高速度。生態規劃認為區域與城市的發展應是社會、經濟與生態環境的改善與提高，系統自我調控能力與抗干擾能力的提高，旨在全面改善區域與城市可持續發展的能力。29

二、生態規劃的原則

1．整體優化原則生態規劃堅持整體優化的原則，從系統分析的原理和方法出發，強調生態規劃的目標與區域或城鄉總體規劃目標的一致性，追求社會、經濟和生態環境的整體最佳效益，努力創造一個社會文明、經濟高效、生態和諧、環境潔凈的人工復合生態系統。30

2．趨適開拓原則

生態規劃堅持趨適開拓原則,以環境容量、自然資源承載能力和生態適宜度為依據，積極創造新的生態工程，改善區域或城鄉生態環境質量，尋求最佳的區域或城鄉生態位，不斷地開拓和占領空余生態位，以充分發揮生態系統的潛力，強化人為調控未來生態變化趨勢的能力，促進生態建設。31

3．協調共生原則城鄉人工復合生態系統具有多元、多介質、多層次、生態位分化的特點，子系統之間和各生態要素之間相互影響、相互制約，不僅影響到區域或城鄉大系統的穩定性，而且直接關系到系統結構和整體功能的發揮。因此，在生態規劃中必須遵循協調共生的原則。共生是不同種類子系統合作共存、互惠互利的現象，其結果是所有共生者都大大節約了原材料、能量和運輸量，系統獲得了多重效益；共生也是指正確利用不同產業和部門之間互惠互利、合作共存的關系，搞好產業結構的調整和生產力的合理布局。32

部門之間聯系的多寡和強弱及其部門的多樣性是衡量城市共生強弱的重要標志。協調是指要保持區域與城鄉、部門與子系統各層次、各要素以及周圍環境之間相互關系的協調、有序和動態平衡，保持生態規劃與總體規劃近遠期目標的協調一致。33

4.區域分異原則生態規劃堅持區域分異的理論，在充分研究區域或城鄉生態要素功能現狀、問題及發展趨勢的基礎上，綜合考慮國土規劃(或區域規劃)、城市總體規劃的要求和城鄉現狀布局,搞好生態功能分區，以利于社會經濟的發展和居民生活,利于環境容量的充分利用,實現社會、經濟和環境效益的統一。34

5.生態平衡原則生態平衡的含義是指處于頂極穩定狀態的生態系統，此時系統內的結構與功能相互適應與協調，能量的輸入與輸出之間達到相對平衡，系統的整體效益最佳。生態規劃遵循生態平衡的理論,重視搞好水、土地資源、大氣、人口容量、經濟、園林綠地系統等生態要素的子規劃;合理安排產業結構和布局，并注意與自然地形,河湖水系的協調性以及與城鄉功能分區的關系，努力創造一個頂極穩定狀態的人工復合生態系統，維護生態平衡。35

6．高效和諧原則生態規劃的目的是要將人類聚居地建成一個高效和諧的社會-經濟-自然復合生態系統，使其內部的物質代謝、能量流動和信息的傳遞關系，形成一個環環相扣的網絡，物質和能量得到多層分級利用，廢物循環再生，各部門、各行業之間形成發達的共生關系，系統的功能、機構充分協調，系統能量的損失最小，物質利用率最高，經濟效益最高。36

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

三、生態規劃的工作程序與主要內容

(一)生態規劃的工作程序生態規劃目前尚無統一的工作程序,美國華盛頓大學F.

Steiner曾于20世紀60年代提出了資源管理生態規劃的程序包括七個步驟，即：確定規劃目標--〉資源數據清單和分析--〉區域適宜度分析--〉方案選擇--〉規劃方案實施--〉規劃執行--〉方案評價。麥克哈格(1969)在《結合自然的設計》一書中提出了建立一個城市與區域規劃的生態學框架，并通過案例研究，對生態規劃的工作程序及應用方法做了較全面的探討。他的生態規劃框架對后來的生態規劃影響很大。38

圖16-6生態規劃工作程序框圖39

(二)生態規劃編制的主要內容與方法生態規劃主要建立在對區域或城市復合生態系統中社會、經濟、自然廣泛調查的基礎上，結合專家咨詢意見，應用城市生態學、系統分析、環境評價和規劃，以及與城市規劃原理相結合的方法開展工作。生態規劃調查的主要目的是調查搜集規劃區域的自然、社會、人口、經濟與環境的資料與數據,為充分了解規劃區域的生態特征、生態過程、生態潛力與制約提供基礎。資料搜集包括歷史資料的搜集、實地調查、社會調查與3S技術（遙感、地理信息系統、全球定位系統）應用等。40

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

圖16-7生態適宜度分析程序42

思考題

1.簡述風險評價的特點及其種類。2.生態風險評價中最基礎的部分是什么？如何著手建立有關的數據庫？3.假設某一上游流域將建立一個造紙工廠。試提出一種方案或步驟用以評估此廠的建立對下流生態系統將產生的可能影響。4．生態規劃的概念是什么?生態規劃的理論基礎主要有哪些?為什么說生態規劃強調其理論性與實踐性的結合?5．何謂生態敏感度？在實際工作中應如何考慮評價因子的選擇和計算模型的應用？6．試舉例簡述生態規劃的工作程序與主要研究內容。43推薦閱讀文獻[1]王如松．高效、和諧——城市生態調控原則與方法．長沙：

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