第十六章-生态风险评价与生态规划-《生态学》课件.ppt
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- 生态学 第十六 生态 风险 评价 规划 课件
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1、 1第一节第一节 生态风险评价生态风险评价 一、生态风险评价的步骤一、生态风险评价的步骤 二、生态风险评价的方法二、生态风险评价的方法 2 生态风险评价是伴随环境科学研究的生态风险评价是伴随环境科学研究的深入与环境管理的目标需求而逐渐兴起并得深入与环境管理的目标需求而逐渐兴起并得到发展的一新兴的研究领域,它是利用生态到发展的一新兴的研究领域,它是利用生态学、环境化学及毒理学的知识,定量地确定学、环境化学及毒理学的知识,定量地确定环境危害对人类的负效应的概率及其强度的环境危害对人类的负效应的概率及其强度的一种过程一种过程(Suter IISuter II,1993)1993),生态风险评价生态风
2、险评价为科学地评价人类活动对生态环境的影响或为科学地评价人类活动对生态环境的影响或自然活动对环境的影响及其生态效应提供了自然活动对环境的影响及其生态效应提供了一种工具,从而为达到环境资源的可持续利一种工具,从而为达到环境资源的可持续利用提供了一条重要的途径。用提供了一条重要的途径。3图图16-1 16-1 日本风险分析综合框架日本风险分析综合框架 6 问题的形成问题的形成分析过程分析过程 风险源评估风险源评估效应评估效应评估风险特征化风险特征化风险管理风险管理 图图16-216-2生态风险评价框图生态风险评价框图7(二)分析过程(二)分析过程 有了明确的评估结点以后,接下来有了明确的评估结点以
3、后,接下来需要确定分析方法及收集有关的数据。需要确定分析方法及收集有关的数据。分析方法主要是指根据研究目的确定所分析方法主要是指根据研究目的确定所用的模型或建模方法。数据的来源包括用的模型或建模方法。数据的来源包括已发表的文献中数据或已建立的数据库。已发表的文献中数据或已建立的数据库。8图图16-3 16-3 风险源评估过程的图示(引自风险源评估过程的图示(引自Suter 1993Suter 1993)9图图16-4 16-4 效应评估过程的图示效应评估过程的图示(引自引自Suter IISuter II,1993)1993)10 (三)风险特征化(三)风险特征化 风险特征化是将分析步骤中的两
4、部分内容即风风险特征化是将分析步骤中的两部分内容即风险源评估和效应评估综合起来险源评估和效应评估综合起来,总结危害物导致的总结危害物导致的生态危机的过程。风险特征化具体包括:生态危机的过程。风险特征化具体包括:(1)(1)总结对风险源评估的结果。总结对风险源评估的结果。(2)(2)对风险定量化。若风险源由多个组分组成,对风险定量化。若风险源由多个组分组成,则首先包括每一组成对研究对象的风险定量化。之则首先包括每一组成对研究对象的风险定量化。之后,综合各种风险源组成对同一研究对象的风险,后,综合各种风险源组成对同一研究对象的风险,即总的效应风险。即总的效应风险。(3)(3)对生态评估中的不确定性
5、进行评估。对生态评估中的不确定性进行评估。(4)(4)考虑研究地区在这方面已有的研究,为下考虑研究地区在这方面已有的研究,为下一步的风险管理提供合理建议。一步的风险管理提供合理建议。11 (四)风险的管理(四)风险的管理 风险管理是指对生态风险评价的结果风险管理是指对生态风险评价的结果应采取何种对策与行动,这是一个决策过应采取何种对策与行动,这是一个决策过程。通常管理者或决策者需要考虑如何在程。通常管理者或决策者需要考虑如何在不影响其他社会价值情况下减小这种风险。不影响其他社会价值情况下减小这种风险。虽然风险管理不属于评估者的工作,可以虽然风险管理不属于评估者的工作,可以独立地进行,但是,风险
6、评估的结果是风独立地进行,但是,风险评估的结果是风险管理的重要依据。要使风险评估的结果险管理的重要依据。要使风险评估的结果充分发挥作用,就要求生态风险评价者、充分发挥作用,就要求生态风险评价者、风险管理者或决策者之间有良好的相互合风险管理者或决策者之间有良好的相互合作关系。作关系。12图图16-5 16-5 风险管理图示风险管理图示(引自引自Suter IISuter II,1993)1993)13 生态风险评价中所用的方法包括如生态风险评价中所用的方法包括如何建立或选择模型以对风险源的暴露特何建立或选择模型以对风险源的暴露特征及其生态效应进行定量化征及其生态效应进行定量化,如何检验如何检验模
7、型的有效性模型的有效性,以及怎样对生态风险评以及怎样对生态风险评价中的不确定性进行定量分析。价中的不确定性进行定量分析。(一一)建模建模 建立模型的途径可以通过物理、统建立模型的途径可以通过物理、统计以及数学的方法。下面对这三种途径计以及数学的方法。下面对这三种途径分别加以讨论。分别加以讨论。二、生态风险评价的方法二、生态风险评价的方法14 1.1.物理方法物理方法 在环境评估中最常用的物理方法是在环境评估中最常用的物理方法是进行实验室实验。通过实验手段建立的进行实验室实验。通过实验手段建立的物理模型是对某种过程或系统的物质表物理模型是对某种过程或系统的物质表达,而通常这种过程或系统在自然状况
8、达,而通常这种过程或系统在自然状况下不易模拟。通过实验得出的结果或建下不易模拟。通过实验得出的结果或建立的模型可以代表在其他系统中的类似立的模型可以代表在其他系统中的类似情况或过程。情况或过程。15 2.2.统计方法统计方法 通过回归、多元变量分析及其他统通过回归、多元变量分析及其他统计技术来总结实验或观测的数据,可以计技术来总结实验或观测的数据,可以建立统计模型。在风险评估中利用统计建立统计模型。在风险评估中利用统计模型有三个明确的目的,即假设的检验、模型有三个明确的目的,即假设的检验、过程的描述以及推断或外推。过程的描述以及推断或外推。16 3.3.数学方法数学方法 通过数学方法建立机制模
9、型(通过数学方法建立机制模型(mechanistic mechanistic modelmodel),),其目的是定量地描述某种现象和造其目的是定量地描述某种现象和造成此现象的原因成此现象的原因,以及这两者间的关系。由于以及这两者间的关系。由于任何模型均是某一个系统的简化代表,不可能任何模型均是某一个系统的简化代表,不可能包括所有的细节包括所有的细节,简化的结果必然会产生误差。简化的结果必然会产生误差。因此,对于机制模型是否适于环境研究一直存因此,对于机制模型是否适于环境研究一直存在着争议(如在着争议(如LauerLauer等,等,1981;1981;PetersPeters,1983 198
10、3)。)。虽然一个基于实测的统计模型可能比虽然一个基于实测的统计模型可能比一个不完善的机制模型好,但由于机制模型阐一个不完善的机制模型好,但由于机制模型阐述系统中的机制关系,它在许多评估研究中常述系统中的机制关系,它在许多评估研究中常常是不可缺少的。常是不可缺少的。17 (二二)模型的证实模型的证实 模型的证实模型的证实(model validation)model validation)是指是指由模型得出的结果与直接观测结果或由理由模型得出的结果与直接观测结果或由理论推导的结果相比较的过程论推导的结果相比较的过程(MankinMankin等,等,1975)1975)。由于每个模型均有简化,不
11、可能。由于每个模型均有简化,不可能准确地与现实完全对应。但有的模型较其准确地与现实完全对应。但有的模型较其他模型相比能更客观地反映现实,因此将他模型相比能更客观地反映现实,因此将模型的证实过程作为一个选择相对有效模模型的证实过程作为一个选择相对有效模型的过程要比真假证明过程更适当。型的过程要比真假证明过程更适当。18 (三三)不确定性的定量分析不确定性的定量分析 由于不确定性在风险评估中的重要性,由于不确定性在风险评估中的重要性,在每一个生态风险评价中均有对不确定性的在每一个生态风险评价中均有对不确定性的分析讨论。风险评价中的不确定性主要来自分析讨论。风险评价中的不确定性主要来自三个方面:三个
12、方面:(1)(1)现有知识的不完整性;现有知识的不完整性;(2)(2)自自然界固有的随机性;然界固有的随机性;(3)(3)评估过程中的误差。评估过程中的误差。因为在实践中不可能对知识所限而造成的不因为在实践中不可能对知识所限而造成的不确定性进行定量化,生态风险评价中不确定确定性进行定量化,生态风险评价中不确定性分析主要指自然随机和评估误差而引起的性分析主要指自然随机和评估误差而引起的不确定性分析,评估误差可分为参数误差和不确定性分析,评估误差可分为参数误差和模型误差。模型误差。19 利用统计模型和数学途径利用统计模型和数学途径,如敏感性如敏感性分析分析(sensitivity analysis
13、)sensitivity analysis)、反应表面反应表面分析分析(response surface analysis)response surface analysis)和误差和误差分析分析(error uncertainty analysis)error uncertainty analysis)等可等可以对随机误差和参数误差进行分析并可定以对随机误差和参数误差进行分析并可定量化。由于蒙特卡洛量化。由于蒙特卡洛(Monte Carlo)Monte Carlo)方法的方法的广泛性以及它对机制模型的易应用性,蒙广泛性以及它对机制模型的易应用性,蒙特卡洛技术是分析生态风险评价中不确定特卡洛技
14、术是分析生态风险评价中不确定性的主要手段。性的主要手段。20蒙特卡洛方法的主要步骤是:蒙特卡洛方法的主要步骤是:(1)(1)定义输入参数的统计分布。在缺乏资料定义输入参数的统计分布。在缺乏资料的情况下,输入参数的统计分布常被定义的情况下,输入参数的统计分布常被定义为正态分布,而且变异系数为正态分布,而且变异系数(CVCV)为为100%100%。(2)(2)从这些分布中随机取样。从这些分布中随机取样。(3)(3)利用随机选择的参数数组进行无限次利用随机选择的参数数组进行无限次 (例例M M1000)1000)重复性地模型模拟。重复性地模型模拟。(4)(4)分析输出的结果。分析输出的结果。21第二
15、节第二节 生态规划生态规划 一、生态规划的概念一、生态规划的概念 二、生态规划的原则二、生态规划的原则 三、生态规划的工作程序与主要内容三、生态规划的工作程序与主要内容22一、生态规划的概念一、生态规划的概念 从区域或城市人工复合生态系统的从区域或城市人工复合生态系统的特点、发展趋势和生态规划所应解决的问特点、发展趋势和生态规划所应解决的问题来看题来看,生态规划应不仅限于土地利用规生态规划应不仅限于土地利用规划划,而应是以生态学原理和城乡规划原理为而应是以生态学原理和城乡规划原理为指导,应用系统科学、环境科学等多学科指导,应用系统科学、环境科学等多学科的手段辨识、模拟和设计人工复合生态系的手段
16、辨识、模拟和设计人工复合生态系统内的各种生态关系、确定资源开发利用统内的各种生态关系、确定资源开发利用与保护的生态适宜度与保护的生态适宜度,探讨改善系统结构探讨改善系统结构与功能的生态建设对策,促进人与环境关与功能的生态建设对策,促进人与环境关系持续协调发展的一种规划方法。系持续协调发展的一种规划方法。2324一个主题一个主题公园的生公园的生态规划态规划2526深圳的生态深圳的生态功能规划图功能规划图27 生态规划具有以下特点和科学内生态规划具有以下特点和科学内涵涵:1 1以人与自然和谐为本:从人的生产、生以人与自然和谐为本:从人的生产、生活活动与自然环境和自然生态过程的关系出活活动与自然环境
17、和自然生态过程的关系出发发,追求区域及城市总体关系的和谐和各部门、追求区域及城市总体关系的和谐和各部门、各层次之间的和谐,人与自然关系的和谐。各层次之间的和谐,人与自然关系的和谐。2 2以资源环境承载力为前提:强调区域与城以资源环境承载力为前提:强调区域与城市的发展应立足于当地资源环境的承载力市的发展应立足于当地资源环境的承载力,充充分了分了 解生态系统内自然资源与自然环境的性解生态系统内自然资源与自然环境的性能与环境容量能与环境容量,以及自然生态过程特征与人以及自然生态过程特征与人类活动的关系。类活动的关系。28 3 3系统开放、优势互补:强调系统的开系统开放、优势互补:强调系统的开放放,形
18、成区域与城市生态经济优势与社形成区域与城市生态经济优势与社会子系统和自然子系统优势的互补。会子系统和自然子系统优势的互补。4 4高效、和谐、可持续:强调经济发展高效、和谐、可持续:强调经济发展的高效、和谐与可持续性的高效、和谐与可持续性,而不是简单而不是简单的高速度。生态规划认为区域与城市的的高速度。生态规划认为区域与城市的发展应是社会、经济与生态环境的改善发展应是社会、经济与生态环境的改善与提高,与提高,系统自我调控能力与抗干扰能系统自我调控能力与抗干扰能力的提高,旨在全面改善区域与城市可力的提高,旨在全面改善区域与城市可持续发展的能力。持续发展的能力。29二、生态规划的原则二、生态规划的原
19、则 1 1整体优化原则整体优化原则 生态规划坚持整体优化的原则,从系统生态规划坚持整体优化的原则,从系统分析的原理和方法出发,强调生态规划的目分析的原理和方法出发,强调生态规划的目标与区域或城乡总体规划目标的一致性,追标与区域或城乡总体规划目标的一致性,追求社会、经济和生态环境的整体最佳效益,求社会、经济和生态环境的整体最佳效益,努力创造一个社会文明、经济高效、生态和努力创造一个社会文明、经济高效、生态和谐、环境洁净的人工复合生态系统。谐、环境洁净的人工复合生态系统。30 2 2趋适开拓原则趋适开拓原则 生态规划坚持趋适开拓原则生态规划坚持趋适开拓原则,以环境以环境容量、自然资源承载能力和生态
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