湖泊流域生态风险评估研究

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sb129
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随着城镇的急剧扩张和经济的快速增长,流域内生态环境遭到极大冲击和破坏,致使生态系统出现资源退化、环境恶化与灾害加剧的趋势,湖泊流域生态环境面临前所未有的挑战。为了抑制区域生态环境的恶化,改善人类的生存环境,世界各国已开展了大量有关生态环境的研究,在环境评价方面也不断深化。近年来,随着环境管理目标和环境观念的转变,生态风险评价(ERA)作为一种重要的生态环境管理手段,正逐渐兴起并成为国内外学术界研究的热点问题之一。作为生态学、灾害学、地学以及资源与环境科学的前沿任务和主要的研究领域,近年来国内外许多学者及研究机构从理论与方法上对生态风险进行了广泛的研究,历经20余年的发展,生态风险评价已由生物毒理以及单一化学污染物对环境和人类健康影响的研究逐渐转向景观、区域尺度等大尺度空间内自然灾害、人类活动包括土地利用、城市化等生态风险评估。风险源从单一风险源扩展到多风险源,风险受体从单一受体发展到多受体,评价范围也从种群、生态系统扩展到流域区域水平。与局地生态风险相比,目前大尺度的生态风险评价研究还处在探讨阶段,在理论方法与评价体系上还存在很多不足。基于资料、技术和工具的局限以及流域生态系统复杂多样的特点,流域生态风险评估研究较为薄弱,至今尚未有形成统一的评估指标体系及评估框架。   太湖流域位于长江中下游地区,是我国经济最发达地区之一,也是自然灾害频繁的区域。区域的发展和社会的进步使得流域内土地利用的格局、深度和强度不断发生变化,人地矛盾突显,生态环境面临巨大压力,生态系统的结构和功能受到强烈影响。其生态风险研究对于区域经济增长战略的实施有着关键性的作用,对于维护流域生态系统功能、加强流域生态系统管理、保障流域的生态安全具有重要的现实意义。目前,关于太湖流域生态风险的研究还相对薄弱,仅有重金属污染、洪涝灾害等单一风险源的评价,综合和定量研究相对较少。因此,选取太湖流域作为典型湖泊流域进行生态风险案例分析具有重要意义。   本研究从湖泊流域复合生态系统的机理分析入手,综合考虑流域内各生态系统之间的相互影响机制与相互作用关系,深入探讨了湖泊流域生态风险评估的内涵与特征,综合考虑多风险源、风险因子以及多评价受体和生态终点共存情况下的风险大小,构建了风险源危险度—生态环境脆弱度及生态受体损失度的流域生态风险评估技术体系,对太湖流域2000年、2008年两个时期生态风险的时空演化特征进行评估与分析,结果表明:   (1)太湖流域内的洪涝、干旱、极端气象、水土流失及污染排放等综合生态风险源危险度的空间分布具有明显的空间差异性,整体呈现环带状分布格局。其中,高生态风险源危险区集中分布在环太湖一带的北部区域,面积约占流域面积的11.47%;较高生态风险源危险区主要呈“西北-北-东北-东”半环状分布格局,所占面积约为24.59%,生态风险危险度较低的区域集中在流域的西北部的苕溪流域一带,面积约占15.7%。此外,区域不同,生态风险源不同,其主导生态风险源类型也不尽相同。全流域有约59.9%的评价单元是以污染排放为主导生态风险源的,主要分布在镇江-宜兴-长兴-安吉一线以东的地区,而25.45%的区域主导生态风险源为干旱,主要集中在镇江-宜兴-长兴-安吉一线以西;12.44%的区域是以洪涝灾害为主导风险源,而以水土流失、极端气象灾害作为主导风险源地区相对较为分散,所占比例较小。   (2)通过对2000年、2008年太湖流域生态脆弱度的时空演化趋势分析得到:太湖流域生态脆弱的空间范围和脆弱程度均在明显增长,已成为制约太湖地区可持续发展的重要因素。流域生态脆弱度整体呈现四周高中间低、南部高于北部、东部高于西部的空间分布特征,大体以太湖为中心,由内及外逐步升高,具有显著的地域分异规律。近十年间,太湖流域极强脆弱区面积增长趋势明显,由2000年的5868.62km2扩展至9235.27km2,增加了约10.56%;微度脆弱区的面积则缩减了740.58km2,所占比例也由2000年的9.4%下降至7.01%。此外,通过计算不同单元内自然地理因素、生态环境因素及人类社会因素三大因素对生态脆弱的贡献率表明流域内人类活动在加速太湖流域生态脆弱进程中起着愈益支配的重要作用。   (3)采用相对评估法,从自然生态系统生态价值及社会经济系统的相对损失程度来定量表征生态风险潜在损失度,得到潜在损失较大的区域集中在太湖湖体及北部发达区域、杭州市区西部区域、海宁市及平湖市。随着社会经济的增长,绝大部分区域的综合损失度水平呈升高趋势,仅有小部分区域由于区内生态价值高的景观逐渐减少进而导致区内潜在损失度呈减小趋势,主要集中在嘉兴市区、嘉善县及安吉县北部一带。   (4)运用流域生态风险评估模型对太湖流域生态风险现状及其演变趋势进行了分析,并对生态风险等级进行了划分。结果表明:太湖流域生态风险指数介于0.015~0.253之间,以中等和较低生态风险为主。2000年太湖流域内以较低生态风险为主,分布在流域南部的苕溪流域,浙西山区一带;至2008年,较低生态风险比例降至28.99%,流域内以中等生态风险为主,集中于湖西平原的丹阳市、金坛市等农业灌溉区及东南部的杭嘉湖平原。高、较高生态风险所占面积逐渐扩大,所占比例分别增加至2008年的5.98%、27.01%,增加面积共计1696.13km2,主要分布在流域北部的常州市区、江阴市大部分地区以及无锡市区、苏州市区、吴江市、宜兴市的北部区域,该区由于受污染、洪涝、干旱、极端气象等多种风险源的综合影响,区域内生态系统受到较大的负面作用。   (5)最后,依据评估结果分析判断流域的生态风险发展状态与趋势并结合不同级别的生态风险区的特点,提出了控制生态风险源,促进生态环境改善及维持区域生态系统稳定的差别化风险管理对策,进而为流域生态风险和环境管理提供定量化的决策依据和理论支持。
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