XXXX049雅安水环境生态风险评价研究

1雅安水环境生态风险评价研究信息与工程技术学院农业水利工程专业谭尧升（指导教师：倪福全职称：教授）摘要：生态风险评价是生态科学研究的重要领域，是环境风险评价的重要组成部分。本文应用生态风险评价的基本原理和方法，针对雅安水环境的具体情况，构建了该区生态风险的评价模型，并利用层次分析法和模糊综合评判两种方法分别对模型进行计算。评判过程利用MATLAB工具进行编程，避免了繁杂的人工计算，而快速、准确的得到各个区县的风险等级。最后借助于GIS的相关功能，作出研究区生态风险等级的专题地图。结果表明：宝兴县的生态风险等级为Ⅰ级，属较轻风险；汉源县、庐山县、荥经县的生态风险等级为Ⅱ级，属轻度风险；石棉县、天全县、名山县的生态风险等级为Ⅲ级，属中度风险；雨城区的生态风险等级为Ⅴ级，属重度风险，建议重点研究和治理该区的水生态环境问题。研究结论揭示了研究区内不同区县水生态环境问题的严重程度，为应用者和决策者改善本区生态环境的质量，提供了理论依据和技术支持。关键词：雅安；生态风险评价；层次分析法；模糊综合评价；MATLAB；GISYa’anEcologicalRiskAssessmentforWaterEnvironmentCollegeofInformation&Engineering,AgricultureHydraulicEngineering:TANYaoshengTutor:NIFuquanAbstract：Ecologicalriskassessmentisanimportantareaofecologicalscienceresearchandasignificantcomponentofenvironmentalriskassessment.Basedonbasicprinciplesandmethodsofecologicalriskassessment,forspecificsituationofwaterenvironmentinYa’an,thepaperbuildsecologicalriskassessmentmodelofthisareaandappliesAHPandfuzzycomprehensiveevaluationtocalculatethemodel.MATLABisusedtoconductprogramminginevaluationprocess,avoidingthecomplicatedmanualcalculation,thus,ecologicalrisklevelsofalldistrictsandcountiesareobtainedquicklyandaccurately.Finally,GIS-relatedfunctionsareusedtomakethematicmapsofecologicalrisklevelinstudyarea.Theresultsshow:ecologicalrisklevelofBaoxingisⅠ,belongingtorelativelyslightrisk;ecologicalrisklevelofHanyuan,Lushan,YingjingisⅡ,belongingtoslightrisk;ecologicalrisklevelinShimian,Tianquan,MingshanisⅢ,belongingtomoderaterisk;ecologicalrisklevelinYuchengisⅤ,belongingtosevererisk,withfocuson2researchandmanagementofaquaticecosystemproblemsrecommend.Researchconclusionrevealsthedegreeofaquaticecosystemproblemsindifferentdistrictsandcountiesofthestudyarea,furthermore,providingtheoreticalbasisandtechnicalsupportfordecision-makerstoimprovetheecologicalenvironmentofthisarea.Keywords：Ya’an；EcologicalRiskAssessment；AHP；FuzzyComprehensiveEvaluation；MATLAB；GIS1引言1.1研究背景我国是一个生态比较脆弱，资源相对短缺，环境压力突出的国家。从早期的黄土高原水土流失到东北的黑土层减少，从黄河的断流到湖泊的水体大面积的污染，从污灌引起的重金属污染到食品农药残留等，特别是20世纪90年代发生了淮河全流域污染，黄河断流，长江、嫩江、松花江的三江大水等一系列的水事件，引起了社会各界的广泛关注。全球气候变暖，生物多样性丧失，土地沙化和水土流失迅速加剧，以及水污染，土壤污染，大气污染等一系列的环境问题已逐渐成为社会的焦点。在人口与资源，社会与环境的矛盾日趋尖锐的形势下，可持续发展已成为了人类共同的追求，生态环境的保护也越来越深入人心。保护生态环境，首先必须明确生态风险的程度和大小，就是对生态风险进行评价，为合理的科学决策和技术支持提供依据，进而改善生态环境的质量。生态风险评价是生态科学研究的重要领域，是环境风险评价的重要组成部分[1]，是关于生态风险的定量评价和综合研究，是目前国际上的一个热点问题[2]。它有效整合了学术研究、政策制定和生态环境管理，越来越多地被应用到生态环境问题的解决。国外的风险评价工作起步较早，研究大多按照美国1998版《生态风险评价指南》展开，很多学者逐渐把研究尺度扩展到了区域、景观和流域尺度等。我国生态风险评价起步较晚，理论技术研究薄弱，很多学者的研究主要集中在两个方面：水环境化学生态风险评价、区域和景观生态风险评价[3]。1.2国内外研究现状生态风险评价是近十几年逐渐兴起并得到发展的一个研究领域，其产生适应20世纪80年代出现的环境管理目标和环境管理观念的转变。在20世纪70年代，各工业化国家的环境管理政策目标是力图完全消除所有的环境危害，或将危害降到当时技术手段所能达到的最低水平。这种“零风险”的环境管理逐渐暴露出其弱点，在进入80年代后，便产生了风险管理这一全新的环境政策。风险管理观念着重权衡风3险级别与减少风险的成本，着重解决风险级别与一般社会所能接受的风险之间的关系。生态风险评价正是为风险管理提供科学依据和技术支持的，因而得到了迅速发展[3]。总体来说，生态风险评价经历了以下几个阶段：第一阶段是20世纪80年代之前的萌芽阶段，评价内容为环境风险评价，以突发环境事件为主；第二阶段是20世纪80年代发展阶段，评价内容主要为毒理评价和人体健康评价；第三阶段是20世纪90年代大发展阶段，主要是各国生态风险评价框架和指南建立，以大量案例为基础的探索研究为主；第四阶段是20世纪90年代末至今，是景观、区域和流域生态风险评价方法和模式探索阶段，主要进行了大尺度的综合生态风险评价研究。1.2.1国外研究生态风险评价是由风险评价发展而来，风险评价始于美国20世纪70年代末80年代初，最初的风险评价主要用于单一化学污染物对环境和人类健康影响的毒理研究(Cairnseta1，1978；Dicksoneta1，1979)。20世纪80年代末，生态风险评价的工具和方法在一些研究中开始出现，但内容仍然侧重生物生态毒理研究，尺度一般限于单一种群或者群落。20世纪80年代初，美国橡树岭国家实验室受美国环保局(USEPA)委托，进行人类健康影响评价，在此研究中发展和应用了一系列针对组织、种群、生态系统水平的生态风险评价方法，并将此方法类推到人体健康的致癌风险评价中，这一研究在强调所有相关生物组织水平的同时，也指出生态风险评价应该评价确定影响的可能性。后来，风险评价研究的内容开始逐渐从毒理风险、人体健康风险向生态风险转变，尺度也从种群、群落向生态系统扩展。这一时期的研究一直到20世纪90年代初都没有统一的评价标准和评价指南，直到1992年，美国国家环保局完成了全球第一个生态风险评价框架，在这个框架里面首次明确表述了生态风险评价的准则。1998年USEPA在1992年生态风险评价框架的基础上发布了《生态风险评价指南》，提出生态风险评价“三步法”，即问题形成、分析和风险表征，目前该方法已为广大研究者所接受。目前，美国大部分生态风险评价仍然使用1998年版《生态风险评价指南》作为研究标准。欧洲的生态风险评价研究与美国的生态风险评价有较大不同，其研究主要是在新化学品评价的基础上发展起来的。其研究集中在：①发展更实用的污染物排放估计方法；②针对评价数据参差不齐的现状，开发专业简便的数据判断方法；③逐步发展亚急性效应和慢性效应在生态风险评价中的应用，对高残留、高生物有效性物质予以特别关注。澳大利亚生态风险评价研究集中在对化学污染物和重金属对土壤的影响上，澳大利亚国家环境保护委员会于1999年也建立了一套比较完善的土壤生态风险评价指南，其B5部分是生态风险评价指南专题。其他国家比如加拿大、南非和新西兰等，其生态风险评价研究大多按照美国1998版《生态风险评价指南》展开，并在此基础上对评价流程和具体操作方法进行适合本国的调整和改进。在这之4后，很多学者开始把研究尺度扩展到了区域、景观和流域尺度。随着20多年的发展，评价内容、评价范围、研究尺度等都有了很大发展。由单一化学污染物、单一受体发展到多风险源、多风险评价终点，风险源范围也进一步扩大，除了化学污染、生态事件外，开始考虑人类活动的影响(如城市化、生活和工业废弃物、LUCC、渔业、气候变化等)(Domeneeta1，2008；Zhou&Griffiths，2008)，研究的重点主要集中在对人类活动导致的污染区域的生态风险评价模式与方法体系上(Semenzineta1，2007)。研究尺度从单一种群扩展到生态系统、区域、流域和景观尺度。研究对象也从陆地生态系统扩展到海洋生态系统。综上所述，由于有大量的野外观测数据，包括种群、生态系统等多方面的长期数据，因此在进行生态风险评价研究时，往往侧重利用观测数据从某一种或几种生物个体和种群的变化来反映生态系统的功能变化和生态风险。另外，国外对生态风险的分析更多的是定性和半定量的分析，通过这些分析和结论为环境管理及决策服务[4]。1.2.2国内研究国内的生态风险评价研究起步较晚，从90年代才开始起步，国家环保局1990年下发057号文件，要求对重大环境污染事故隐患进行环境风险评价，尤其是世界银行和亚洲开发银行贷款项目的环境影响报告中必须包含有环境生态风险评价的章节[5]。我国学者对于生态风险评价的研究主要集中在2个方面：水环境化学生态风险评价、区域和景观生态风险评价。对水环境化学生态风险评价的研究主要集中在有毒有机化合物、重金属以及营养盐富集等的生态效应，这一类研究已经较为成熟，在国内开展的较多，如张路等(2007)以有机氯农药和多环芳烃为主要目标化合物，分析了疏浚湖区底泥中典型持久性有机污染物的蓄积规律和对生态的潜在风险。蔡文贵等(2005)分析了考洲洋重金属污染水平与潜在生态危害。赵肖等(2008)分析了滴滴涕对太湖经济鱼类危害的生态风险。刘文新和栾兆坤(1999)、王胜强等(2005)分别分析了乐安江和海河等区域沉积物中重金属的潜在生态风险。而区域和景观生态风险评价研究才刚刚起步，当前景观生态风险研究着重从景观结构和生态风险空间范围上进行分析展开，主要应用景观生态学方法，构建景观损失指数和综合风险指数，通过对生态风险指数采样结果进行半方差分析和空间差值，揭示区域生态风险空间分布特征(曾辉和刘国军，1999；陈鹏和潘晓玲，2003；肖杨和毛显强，2006；贡璐等，2007；荆玉萍等，2008)。当前国内的区域生态风险评价还主要侧重地区性单一风险要素的生态风险评价，如李自珍和何俊红(1999)结合干旱区生态系统特点，以河西走廊荒漠绿洲水土资源综合开发利用