区域生态风险评价方法研究进展

EGEEHG7I ，简称 ’*)） 就是评价发生不利生态影响可 "//0 ） ， 是根据有限的已知资 能性的过程 （ 5[’&)， 料预测未知后果的过程， 其关键是调查生态系统及 其组分的风险源， 预测风险出现的概率及其可能的 负面效果， 并据此提出响应的舒缓措施 （ 毛小苓和 倪晋仁， 0##Z ） 。一般来说， 生态风险评价是用环境 学、 生态学、 地理学、 生物学等多学科的综合知识， 采 用数学、 概率论等量化分析技术手段来进行预测、 分 析和评价。
荷兰用数值来表示个体、 种群、群落、 生态系统可能 承受的和不能承受的风险最 大 值 （ 阈 值 法） （ GH, 776 ， 1;3; ） 。 基于概念模型的生态风险评价程序和步骤， 不 同学者也有不同的划分方法。I%@+* （ 1;32 ）将生态 风险评价分为危害评价、 暴露评价、 受体分析和风险 表征 E 个部分。J’!&.A%@*" 和 5@."! （ 1;3< ） 概述的生 态风险评价一般程序包括： 选择终点， 定性和定量描 述风险源， 鉴别和描述环境效应， 采用适宜的环境迁 移模型， 评估暴露的时空模式， 定量计算生物暴露水 平与效应之间的相关性， 最后综合以上步骤得到最 终的风险评价结果。殷浩文 （ 1;;2 ） 在水环境生态 风险评价程序中将生态风险评价过程分为 2 个基本 部分， 分别为源分析、 受体评价、 暴露分析、 危害评价 和风险表征。F("&& 和 5@."! （ /002 ） 提出了结合人类 健康风险评价和生态风险评价方法、 特点的综合性 框架。 总体而言， 尽管在具体的表述与划分上不同学 者存在不同的意见， 但生态风险评价的内容不外乎 基于对象界定的风险源、 风险作用过程、 风险危害与 结果的分析与评价， 生态风险评价的过程和步骤则 依据不同的研究对象和风险类型而采用各有侧重的 划分方法。 #" 生态风险评价方法 #$ !" 物理方法 生态风险评价的物理方法主要包括商值法和暴 露,反应法， 这 / 种方法是环境风险评价和人体健康 评价比较常用的定量评价模型。 商值法是为保护某一特殊受体而设立参照浓度 指标， 然后与估测的环境浓度相比较， 如果污染物浓 度超过了参照浓度， 则认为存 在 潜 在 风 险， 如 H’, +’&*%& 指数通过实验分析不同区域环境中污染物含 量来评价风险大小 （ H’+’&*%& ， 1;30 ） 。商值法的实 验简单、 费用低， 能简要 解释风险， 在规模较小的项 目风险评价中较为适用， 其缺点是仅回答了风险的 有和无， 不能确定风险等级及危害概率。暴露,反应 法用于估测某种污染物的暴露浓度产生某种效应的 数量， 暴露,反应曲线可以估测风险， 方便地确定在 不同条件下排污生态效应产生的可能性及范围。 #$ #" 数学方法 生态风险具有模糊性、 灰色性和不确定性等特 点， 采用相应的数学方法来解决问题。1 ） 模糊数学
（ -#$%"#-$ ） 、 国家科技支撑计划项目 !国家 自 然 科 学 基 金 项 目 （ 0##1U)V0#U#% ） 和科技部基础性工作资助专项 （ 0##%WX"-#$##= "） 。 !!通讯作者 ’=HC6B：>6>?7HY NF?, GL?, @7 收稿日期： 0##$=#$=0Z! ! 接受日期： 0##$="0=#%
生态学杂志 \O67GEG <A?D7CB AP ’@ABA8K! 0##/ ， 34 （-） ： %10.%1%
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周! 婷! 蒙吉军
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（ 北京大学城市与环境学院地表过程分析与模拟教育部重点实验室，北京 "##$%" ）
周M 婷等： 区域生态风险评价方法研究进展
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区域生态风险评价 （ !"#$%&’( ")%(%#$)’( !$*+ ’*, 是在区域尺度上描述和评估环境污染、 人 *"**-"&.） 为活动或自然灾害对生态系统及其组分产生不利作 用的 可 能 性 和 大 小 的 过 程 （ 付 在 毅 和 许 学 工， /001 ） 。相对于单一地点的生态风险评价， 区域生 态风险涉及的因子多，存在相互作用和叠加效应， 过程较复杂， 在评价过程中必须考虑空间异质性。 /002 年松花江水污染事件、 /003 年的南方雪灾和汶 川地震等一系列突发灾害事件使得人们对区域生态 风险的关注度越来越高。目前， 有关生态风险评价 的方法和模型已经层出不穷， 国内外许多学者做了 理论或实践方面的研究。本文从生态风险的特点出 发， 综述了国内外现有区域生态风险评价的有关原 理和方法， 对其存在问题作了分析， 并探讨了发展 趋势。 !" 生态风险评价的概念模型 生态风险评价的概念模型， 是采用语言模型或 图解模型对生态风险评价过程进行的一种简化定性 描述， 用于表示评价生态系统的组成和相互关系， 它 是抽象模型中最基本的模型。不同学者和机构提出 的生态风险评价框架体系或方法有所不同， 以下为 几个具有代表性的生态风 险评价概念模型。 美国在推动生态风险评价研究中起了很大作 用， 尤 其 是 45678（ 45 6&9$!%&-"&.’( 7!%.").$%& 8#"&): ） 从 1;3; 年以来一直致力于生态风险评价指 南的制订工作。1;;/ 年， 45678 确定了生态风险评 价指南制订工作大纲 （ 45678， 1;;/ ） ， 1;;< 年提出 了生态风险评价准则， 1;;3 年正式颁布了 《 生态风 险评价指南》 ， 提出生态风险评价 “ 三步法” 的框架， 即 问 题 形 成（ =!%>("- ?%!-@(’.$%& ） 、分 析 阶 段 （ ’&’(:*$* =A’*"） 和风险表征 （ !$*+ )A’!’)."!$B’.$%& ） ， 该框架被广大研究者接受和应用 （ 45678， 1;;3 ） 。 由于国家、 制度环境、 问题的不同， 不同研究者 对上述框架进行了修正和延伸， 构建了为自己适用 的框架， 加拿大综合了生态环境影响评价的方法提 出的污染场生态环境影 响 评 价 框 架（ 6&9$!%&-"&. C’&’D’， 1;;E ） 。澳大利亚国家环境保护委员会在颁 布的化学污染土壤的生态风险评价框架中， 强调定 性与定量相结合的方法， 通过风险忍受性、 风险得 失、 风险的可接受程度来确定主要风险 （ 8@*.!’($’& F%9"!&-"&.， 1;;; ） 。南非参照 45678 框架发 展 了 正式的生态风险评价指南 （ C(’’**"& !" #$% ， /001 ） 。
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I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 生态学杂志I 第 !A 卷I 第 ? 期I
方法。 “ 风险” 本身就是一个模糊概念 （ 左其亭等， !""# ） ， 用模糊数学的语言来描述， 风险就是对安全 的隶属度。 模糊评价之前被用于环境风险评价 （ $%&’’() !" #$% ， !""" ； *+(, - .,)(/0， !""1 ） ， 随着环境风险评价 向生态风险评价的发展， 此方法也被扩展应用到了 生 态 风 险 评 价 的 领 域。 2(&3()0+4 和 5&66%&78 （ 199# ） 基于模糊集合论的模糊分类法， 通过建立模 糊包络模型 （ :&;;< (+3()%=( /%>() ） 来预测物种的潜 在分布区， 判断生境被外来物种入侵的风险程度。 另外， 自然灾害是生态风险评价重要的风险源， 模糊 数学方法在灾害风险评价中也得到了应 用 （ 杨思全 和陈亚宁， 1999 ； 白海玲和黄崇福， !""" ） 。 !） 灰色系统理论。由于生态系统的复杂性以 及人们认识水平的限制， 生态风险评价中许多因素 之间的关系是灰色的， 灰色系统理论是解决该问题 行之有效的方法。李自珍等 （ !""! ）在绿洲盐渍化 农田生态系统研究中， 通过建立基于灰色关联度的 生态风险评价模型， 将作物产量与各类盐分含量分 布之间的关联度映射为具体数值， 并据此求出了样 区的相对生态风险大小。吴泽宁等 （ !""! ） 针对水 资源系统的灰色不确定性特征将灰色系统理论和风 险分析理论结合， 提出了水资源系统灰色风险率和 灰色风险度的概念， 并导出了相应的计算公式， 对 于风险源参数的区间性， 风险评价结果也采用了区 间灰数来表示， 使数据信息利用更充分，计算结果 更合理。衷平等 （ !""# ） 遵循全面性和独立性结合、 系统性和层次性结合、 可操作性强的原则， 建立生态 风险层次结构， 列出相关的指标体系， 并采用灰色关 联度法和主成分法进行因子筛选， 从而对石羊河流 域的生态风险状况作了评价。 #） 马尔可夫预测法。马尔科夫预测法是对地 理事件进行预测的基本方法， 是地理预测中常用的 重要方法之一。由于生态环境和风险源都具有一定 范围的随机变动性， 可用该方法进行风险预测。郑 文瑞等 （ !""# ） 用马尔可夫链理论研究水环境质量 状态变化， 并预测了变化趋 势带来的风险。 ?） 概率风险分析方法。概率分布是风险估计 中常用的方法。对于同一个风险事件在不同条件下 所形成的概率可以用概率分布描述。与利用简单阈 值或指数的风险分析相比， 概率风险分析更接近真 实情况。石璇等 （ !""? ） 根据浓度@响应定量关系的 基本形式， 推导出基于等效系数概念的对多种污染
摘! 要! 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， 区域生态风险评 价作为生态风险评价的组成部分， 由于其空间异质性和评价过程的复杂性， 而成为了研究 的难点与热点。本文综述了生态风险评价和区域生态风险评价的概念、 方法和实践研究的 进展， 总结了具有代表性的生态风险评价概念模型框架和步骤以及物理、 数学和计算机模 拟等评价方法； 归纳了区域生态风险评价的概念模型、 &’()* 方法以及相对风险评价模型 等； 介绍了针对多样化的风险源、 风险受体和评价数据源类型的不同而进行的实践案例研 究。针对目前研究中存在评价阈值确定、 暴露和危害分析、 定量表征、 不确定性处理等方面 的问题， 提出需进一步研究和探讨区域生态风险评价的指标体系、 评价标准、 定量化方法与 技术以及风险效应表征等。 关键词! 生态风险评价；概念模型；&’()* 方法；相对风险评价模型 中图分类号! +"%", -! 文献标识码! )! 文章编号! "###.-$/# （ 0##/ ） #-.#%10.#1 !"#"$%&’ (%)*%"## +, %"*+),$- "&)-)*+&$- %+#. $##"##/",0 /"0’)1#2 2345 (678，9’:; <6= >?7（ !"#$%"&$%’ ($% )"%&* +,%("-. /%$-.00.0 $( &*. 12320&%’ $( )4,-"&2$3，5$66.7. $( 8%#"3 "34 > 5*23.0. ?$,%3"6 $( )-$6$7’ ， )392%$3:.3&"6 +-2.3-.0，/.;237 8329.%02&’，<.2=237 "##$%" ，5*23"） 0##/ ， 34 （-） ： %10.%1%, 56#0%$&0：’@ABA86@CB D6EF CEEGEEHG7I 6E C 7GJBK LGMGBANGL DGEGCD@O P6GBL AP G7M6DA7HG7ICB D6EF CEEGEEHG7I ，JO6BG DG86A7CB G@ABA86@CB D6EF CEEGEEHG7I，L?G IA IOG ENCI6CB OGIGDA8G7G6IK C7L IOG @AHNBGQ6IK 67 CEEGEEHG7I，RG@AHGE C OAIENAI AP G@ABA86@CB D6EF CEEGEEHG7I DGEGCD@O, (O6E NCNGD DGM6GJGL IOG @A7@GNIE ，HGIOALE，C7L LGMGBANHG7I AP G@ABA86@CB D6EF CEEGEEHG7I C7L DG86A7CB G@A= BA86@CB D6EF CEEGEEHG7I ，E?HHCD6SGL DGNDGEG7ICI6MG PDCHGJADFE C7L NDA@GEEGE，C7L 67IDAL?@GL IOG @A7@GNI?CB HALGBE，NDA@GL?DGE PAD G@ABA86@CB I6GDGL CEEGEEHG7I AP D6EFE，C7L DGBCI6MG D6EF CEEGEE= HG7I HALGB AP DG86A7CB G@ABA86@CB D6EF CEEGEEHG7I ，CE JGBB CE DGBCIGL @CEG EI?L6GE, )6H678 CI IOG NDARBGHE 67 NDGEG7I DG86A7CB G@ABA86@CB D6EF CEEGEEHG7I DGEGCD@OGE ，.> 7, ，IODGEOABL GEI6HCI6A7， GQNAE?DG C7L OCDH C7CBKE6E，T?C7I6ICI6MG @OCDC@IGD6SCI6A7，C7L ?7@GDIC67IK L6ENAECB，EAHG CE= NG@IE E?@O CE 67LGQ EKEIGH，EIC7LCDLE，T?C7I6P6@CI6A7 HGIOALE，C7L D6EF GPPG@I @OCDC@IGD6SCI6A7 AP IOG CEEGEEHG7I EOA?BL RG P?DIOGD DGEGCD@OGL, 7"8 9)%1#： G@ABA86@CB D6EF CEEGEEHG7I； @A7@GNI?CB HALGB； NDA@GL?DG PAD G@ABA86@CB I6GDGL CEEGEEHG7I AP D6EFE；DGBCI6MG D6EF CEEGEEHG7I HALGB, ! ! “ 生态风险” （ G@ABA86@CB D6EF ） 是生态系统及其 组分所承受的风险， 主要关注一定区域内， 具有不确 定性的事故或灾害对生态系统及其组分可能产生的 不利作用， 具有不确定性、危害性、 客观性、 复杂性 和动态性等特点。生态风险评价 （ G@ABA86@CB D6EF CE=