生态风险评价案例(美国)

风险评价复杂程度

第一阶段：收集评估所有有关Darby河资料与数据 第二阶段：分析现有数据，分析该流域生态系统现状， 以便指导实地调查和试验
工作目标的制定—过程

生物效应
90年代初调查显示：流域中的鱼类和软体动物的种 类都已经减少了，鱼类已降至86种，软体动物降至 38种。 DB河与LD河的生物多样性明显的下降 ；珠蚌种群的 多样性和数量的减少 流域不同地区的鱼类生物学指标（IBI）均下降， Hellbranch河、Sugar河和Buck河的IBI价值是最低 的 沉积物：首要因素，主要来自耕地的水土流失，建 筑工地和公路 水质：面源污染；点源污染包括雨水管道和废水处 理厂，当时数量较少且排放量也较少，但将来可能 会上升为主要污染来源。 河流形态学：农村地区(涨潮变化、农业生产不同时 期)，城市和市郊地区(地表使用，河流流量变化） 外来物种入侵，特别是条纹贝类 低流量水坝的建造，农业的转变
评价终点选择—评价终点1的选择原则
对压力的敏感性
评价终点2：野生鱼类和贝类的承受能力

鱼类承受能力指标：野生鱼类种群的数量和生物量；单个 岩生的数量；镖鲈亚科种群的数量。 软体动物承受能力指标：受威胁种群的丰富度；种群分布 （每个位点上的数量）；种群中小个体的百分数，作为衡 量补充量的指标。

—有毒化学物质：来自于工厂排污，同时包括农业养殖 业，生活排污等。

概念模型描述
生物学应答（自变量） 生物学响应
河流内压力 胁迫因子 （自变量） 池塘生态环 境的减少 急流生态环 境的减少 低流量和无 流量发生频 率的严重性 的升高 浑浊度的上 升
鱼类 物 种 数 量 ， sunfish ， suker sb. ， 上 游 种 群（ headwater sp.）的数量减少 物种数量，飞鱼/锯鲉数量， 岩生物种和食虫种群的百分 率减少了 上游种群数量， minnow sp. 的数量减少， 开拓型种群数量 增加 食虫动物、高级食肉动物、光 捕食者百分率减少




胁迫因子


工作目标的制定—问题描述与预测
工作3 —评价终点的选择
评价终点1：种群组成、多样性和功能结构

生物完整性指数（IBI）：表征鱼类种群12种特征，①种群 的丰富度与复杂度；②营养结构；③鱼类的丰富度和状况； ④每个标准都分为5，3，1三个级别； 经修饰后的健康指标（MIwb）：以结构特征、丰富度、均 匀度和生物量为基础的。 无脊椎动物群落指标（ICI）：用10个标准表征中小型无脊 椎动物群落结构，每个标准有6，4，2，1四个级别：蜉蝣 类、食蛾、双翅类、摇蚊等生物中有忍耐力种群所占的比 例。 ICI等于所有标准的值相加。
氮、磷、有 机物含量的 上升
藻类生产力，生物量，有适度 忍耐力的鱼类种群的数量和 百分数， 以及有忍耐力的鱼类 种群和杂食动物的数量升高 物种数量、没有忍耐力/敏感 性种群的数量减少
溶解氧的下 降
物种数量、生物量、 蜉蝣目、褶翅目、毛 翅目的昆虫数量、对 有机物有忍耐力的种 群的百分率增加 物种数量、蜉蝣目、 褶翅目、毛翅目昆虫 数量减少； 蜉蝣目、褶翅目、毛 翅目昆虫数量减少， T 对有毒物质有忍耐力 的种群的百分率增加 （双翅类和非昆虫物 种）
工作目标的制定—工作团队组成

整个流域满足所有的规 定标准
维持在1990－1995年制 定的部分水域水温 确保水域中各种动植物 的持续生长
Darby管理目标
保护流域野生水生群落 (鱼类/无脊椎动物)



正在执行的管理措施


制定市郊城镇发展规划 重建与维护河流生态环境 CWA第104款中，批准为长期控制提供经费 CWA第319款规定建立监督机制（农业部/地质局）
政策目标与社会价值：鱼类和软体动物种群的数量和生物量
与维持野生种群的管理目标之间的关系被列在了首位。
生物学相关性
：鱼类存在于整个水系中，野生种群数量的下 降会反映出生态系统更大的变化。珠蚌是依赖鱼类群落完成 部分生活周期，贝类数量下降可能表明鱼类群落发生变化。 ：镖鲈亚科百分数指标对富营养化和有毒物 质特别敏感，镖鲈亚科数量庞大，为没有忍耐力的种群。，
—— 流域概况

生态系统质量下降（水质和生物学）原因？已引起 当地政府、州政府、联邦政府对此该流域的兴趣； 该流域面临或可能面临的胁迫因子及其来源？目前 正在实施的和将来要实施的管理措施会对水域生态 系统的风险?


此类型流域（小河流）问题在美国普遍存在；未来 需采取什么样的管理措施恢复生态系统或维持现有 生态系统？ DB河流域已有大量的数据。
小型无脊椎动物 蜉蝣目、褶翅目、毛 翅目昆虫数量减少 蜉蝣目、褶翅目、毛 翅目昆虫数量减少 蜉蝣目、褶翅目、毛 翅目昆虫数量减少
珠蚌 池塘的种群减少
急流的种群减少
对干旱有忍耐力的种 群增加了；没有忍耐 力的种群减少了 对浑浊有忍耐力的种 群增加了；没有忍耐 力的种群减少了
滤食者、撅食者和采 食者的百分率减少

流域概况—— 开展DB河流域生态风险评价案例研究的原因
工作2 —工作目标的制定



Darby河协会 当地政府办事处和官员（镇、城、县） 俄亥俄州计划委员会、资源、环境 俄亥俄州州立大学 私人企业 确定明确的风险 农民 评价目标； 在风险评价的范围、 自然管理局 复杂程度上达成一致 国家环境、地质、农业、资源
概念模型描述
未受干扰的、自然的河流中，它的形态学、流量和沉 淀物处于一个动态平衡，人类对形态学、流量和沉淀 物其中任何一个因素的改变都会使这个河流系统向一 个新的动态平衡状态移动：
—河流形态学的改变包括河道疏通以及桥墩或码头等 的建设。一旦河道发生了改变，将需要50年甚至更多 时间来恢复以达到新的动态平衡状态。例如河流旅游 业的过度开发导致侵蚀物增加。
工作1 — 流域概况调查

DB河流域位于俄亥俄州的中心地区，共流经7个县， 主要由DB河、LD河及20几条小的支流组成，面积 为1443 km2。 该地区以农业生产为主；水资源主要用于灌溉农田以 及市郊城镇生活、商业、工业使用。 流域内物种丰富。 该流域为国家级自然风景观光河之一。



自1986年以来，各河流河中贝类的种类明显下降。 其中三条河流的动、植物栖息地质量下降，并且这三 个地区鱼类指标也不能达到州标准。
—土地利用的改变：过多土地的硬地化（公路、停车 场），不能渗水的表面使得雨水不能渗入泥土和地下 水，而增加了通过地表径流直接流入河流的水量，导 致下游沉积物增多。
概念模型描述－土地使用
—沉淀物：来自上游河水携带；传统农业生产导致的水 土流失；本地区硬地化导致雨水对河道的侵蚀。 —营养物质：农业生产中（施肥、养殖排放）；城市 （绿地施肥、污水处理厂排水）；硬地（不能渗水的表 面增加了来自厨房的废水，家养的宠物和大气中的沉降 物的量）。 —温度：河水温度除受太阳辐射和支流水温的影响，岸 边植被，也会影响水温。
对有机物过剩有忍耐 力的种群增加了；没 有忍耐力的种群减少 了 对溶氧量下降有忍耐 力的种群增加了；没 有忍耐力的种群减少 了 对有毒物质有忍耐力 的种群增加了；没有 忍耐力的种群减少了
有毒化学物 质含量的上 升
物种数量、个体数量、生物量 减少。有忍耐力种群和残疾、 烂鳍、 损伤和肿瘤等异常现象 增加
主要内容
一、环境风险评价的概念 二、生态风险评价一般过程及关键性问题
三、流域水环境生态风险评价（案例）
四、健康风险评价一般过程及关键性问题 五、国内环境风险评价研究介绍
案例
美国国家环保署(1994)EPA/630/R-94/009
主要工作 －问题提出阶段

流域概况 工作目标 评价终点与测定终点的选择 概念模型描述 制定分析计划
评价终点选择—评价终点1


政策目标与社会价值：三个指标与OEPA的政策目标直接相连，
评价河流可使用性。与Darby小组的三个目标中的两个是直接 相连的：整个流域达到指定的标准；维持在1990－1995年制 定的关于部分流域的独特的水温标准。
生物学相关性
：MIwb和IBI用于评价鱼类种群，①整个水系 中都存在鱼类，相对寿命较长，故它们将整个流域联系在一 起；②鱼类是许多水域的终产物，生物量依赖于第一级、第 二级有机物群体产量。ICI评价水底小型无脊椎动物群落，是 鱼类和其他水生、陆生动物主要食物来源，反映了群落中的 能量来源。 ：MIwb指标去掉了对环境质量降低有忍耐 力的种群，使得指标对更广泛的环境影响更敏感;IBI比 Shannon－Weiner的多样性指标精确、更稳定地探知水质和 生态环境的降低,鉴定各种类型的沉降和厂矿排放物的效应； 无脊椎动物指标对不同胁迫因子响应的重复性比鱼类指标高，
评价终点选择—评价终点2的选择原则
对压力的敏感性
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工作4—概念模型制定

概念模型：胁迫因子来源－胁迫因子－评 价终点－生态效应之间的关系定性描述。
胁迫因子 改变后河流形态学－ 沉积物－最大流量－ 营养物质－温度－有 害物质
生态效应
胁迫因子来源 土地使用－农业 生产－居住区地 发展－工业 生产
对河流的影响由 IBI，MIwb，ICI 指标来归类
自然破坏的 增加
年轻的和薄壳的种群 减少