土地生态风险评价的理论基础及模型构建_刘勇

１ 引言
土地是最基本的生态环境要素，同时也是一切自然资源之首，是人类赖以生存和发展的物质基础［１］。土地生 态环境的优劣可直接或间接对社会经济可持续发展产生影响［２］。近年来，随着工业化与城市化的快速推进，中国 人地矛盾日益突出，对土地的利用程度已经达到甚至超过区域土地的生态承载能力，导致生态环境逐渐恶化［３］， 土壤污染、水土流失、土地沙化等现象日趋严重。区域生态风险评价是近年来环境科学研究的前沿和热点［４］，强调
３ 土地生态风险评价的理论基础
3.1 土地生态风险评价的概念 土地生态风险评价是研究土地结构、土壤污染、土地承载力等综合或其中某项对土地生态系统形成或可能
形成不利效应的过程，其目的是估计有害土地利用事件发生的可能性，这些事件称为土地生态终点，较常见的土 地生态终点有土地沙漠化、土壤污染、水土流失等，也可能是土壤质量下降或某些地质灾害事件。按照生态风险 评价框架［１０］，土地生态风险评价阶段包括问题形成、风险分析和风险表征。
４ 土地生态风险评价模型的构建
4.1 概念界定 土地生态风险主要来源于质量风险、结构风险和承载力风险三个方面，为了衡量它们的大小，本研究提出三
元数组（p，q，k）指标，p，q，k 分别表示三类风险的指标值。质量风险，体现了土地的综合污染程度对生态环境的影 响，食品安全问题、健康风险问题皆源于此， 可以认为是土地对人类的报复性显现。结构风险，体现了土地利用变 化对土地生态环境所造成的影响，土地利用的结构是否合理直接导致了土地生态环境能否持续健康发展。承载 力风险体现了“人地”关系矛盾，土地作为人类生存载体，单位面积土地所承载的人数是有限的，一旦超过其承载 量，土地生态系统就会遭到破坏，就会抑制它的发展。 4.2 三类风险间的响应关系
刘勇等：土地生态风险评价的理论基础及模型构建
２１
在区域水平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［５］。区域生态风险评价起源于环境风险评价， 从 １９８０ 年代开始至今， 评价方法、内容和范围都有了很大发展， 风险受体从人体发展到种群、群落、生态系统和景观尺度［６－７］。从土地生态系统角度，基于土地利用变化、土壤污 染、土地承载力等综合因素分析区域土地生态风险并进行动态评价，目前仍处于起步和探索阶段，但土地生态风 险问题作为国家生态安全的重要组成部分，已成为经济社会进一步发展的制约因素［８］。土地生态风险分析有助于 科学把握土地利用动态变化及正确认识土壤生物化学污染可能带给当地居民身体健康和生存环境危害的风险 度，同时以风险评价为基础对土地进行整治与管理具有现实意义，本文试图基于生态风险评价的基本原理构建 土地生态风险评价模型，为今后开展相关工作提供理论基础。
土地生态风险评价需环境学、生态学、地理学、生物学等多学科交叉，采用数学、概率论等风险分析手段以及 遥感、ＧＩＳ 等空间分析技术来分析、评价和预测具有不确定性的灾害事件对土地生态系统及其组分可能造成的损 伤。它将风险的思想和概念引入到生态环境影响评价中，与一般生态影响评价的主要区别在于强调不确定性因 素对土地资源的作用，在分析过程中要求对可能的风险因素进行定性和定量研究，并在评价结果中体现风险程度。 3.3 土地生态风险评价的步骤
子， 可为土地生态风险评价提供新的思路和理论基础。
关键词：土地评价；土地生态风险；理论基础；风险源
中图分类Biblioteka Baidu：Ｆ３０１．２
文献标识码：Ａ
文章编号：１００１－８１５８（２０１２）０６－００２０－０６
Theoretical Basis and Model Development for Land Ecological Risk Assessment
3.2 土地生态风险评价的方法 基于美国学者 Ｂａｒｎｔｈｏｒｓｅ 提出的风险评价方法［１１］，土地生态风险评价方法应包括土地危害评价、暴露评价、
受体分析和土地生态风险表征等内容。其主要组成部分包括（： １）选取终点；（２）风险源的定性和定量化描述（例 如：污染源的分布和排放量）；（３）确定和描述可能受影响的区域环境；（４）运用恰当的土地生态风险模型估计暴 露的时空分布，定量确定区域风险源与土地资源环境之间的相互关系；（５）综合上述结果得出最终风险评价。
国对于土壤风险评价大多数是针对土壤中重金属和农药污染， 还没有形成完善的方法和指标体系来表征或评价包含物
理压力、化学压力和生物压力在内的土地生态风险，如何在实践中辨识土地生态风险的压力因子， 如何进行有效的生态
风险评价并用之于土地管理还没有成熟的方法。研究结论：将土地生态风险压力因子分为物理因子、化学因子和生物因
ＬＩＵ Ｙｏｎｇ， ＸＩＮＧ Ｙｕ－ｇａｎｇ， ＬＩ Ｊｉｎ－ｃｈａｎｇ （Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｌｏｅｓｓ Ｐｌａｔｅａｕ， Ｓｈａｎｘｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｔａｉｙｕａｎ ０３０００６， Ｃｈｉｎａ）
Abstract: Ｔｈｅ ｐｕｒｐｏｓｅ ｏｆ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｓ ｔｏ ｅｘｐｌｏｒｅ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｂａｓｉｓ ａｎｄ ｆｕｒｔｈｅｒ ｄｅｖｅｌｏｐ ａｎ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ｌａｎｄ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｒｉｓｋ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ． Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｄｏｃｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ ｓｔｕｄｙ ｗｅｒｅ ｕｓｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｓｔｒｅａｍ ｏｆ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｔｕｄｉｅｓ ｆｏｃｕｓｅｓ ｏｎ ｓｏｉｌ ｒｉｓｋ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｒｅｇａｒｄｉｎｇ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌｓ ａｎｄ ｐｅｓｔｉｃｉｄｅｓ； ｈｏｗｅｖｅｒ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ ａｎｄ ａｎ ｉｎｄｉｃａｔｏｒ ｓｙｓｔｅｍ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｉｎｇ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｌａｎｄ ｒｉｓｋ ｉｎ ｔｅｒｍｓ ｏｆ ｐｈｙｓｉｃａｌ， ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎｄ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｆａｃｔｏｒｓ ａｒｅ ｎｏｔ ｗｅｌｌ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ａｎｄ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｌａｎｄ ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ． Ｉｔ ｉｓ ｃｏｎｃｌｕｄｅｄ ｔｈａｔ ｉｄｅｎｔｉｆｙｉｎｇ ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ， ｐｈｙｓｉｃａｌ， ａｎｄ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｆ ｌａｎｄ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｒｉｓｋ ｉｓ ａ ｎｅｗ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｉｎ ｔｈｉｓ ｆｉｅｌｄ． Key words: ｌａｎｄ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ； ｌａｎｄ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｒｉｓｋ； ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｂａｓｉｓ； ｒｉｓｋ ｓｏｕｒｃｅｓ
质量风险、结构风险、承载力风险三者之间相互依存、相互转化（图 １）。当土地承载力风险增加时，区域人口
刘勇等：土地生态风险评价的理论基础及模型构建
２３
密度增大，土地结构产生风险；土地结构不合理，土地自我调节能力降低，产生土地质量风险，而土地质量变差， 需要寻求更好质量的土地，转而破坏原有的土地结构， 又造成结构风险加大。土地结构风险和质量风险又造成区 域承载力下降，增加土地压力风险。
２２ 类型
物理变化
化学变化
生物变化
中国土地科学 ２０１２ 年 ６ 月 第 ６ 期
表 1 人类活动造成的土地生态潜在风险源 Tab.1 Potential risks to land ecological ecosystem caused by human activities
人类活动 工业、农业、商业、服务业、其他
２ 土地生态风险分析的理论基础
2.1 土地生态风险的概念 关于土地生态风险，迄今尚未形成明确的定义。基于生态风险的概念，土地生态风险可认为是由于自然或人
为原因致使土地资源破坏或污染而对人类生存环境造成的一种危害状态，在这种状态下，土地生态系统没有稳 定、均衡、充裕的自然资源可供人类利用，土地资源不能维持环境与人类的协调发展。其定义包括两层含义：一是 由于土地生态环境的破坏、退化对人类社会构成的生存威胁，主要指土地资源的减少和退化及土地生态系统的 破坏削弱了对人类社会可持续发展的支撑能力［９］；二是由于土壤环境质量下降对当地居民身体的危害。 2.2 土地生态风险的特点
收稿日期：２０１１－０３－０１ 修稿日期：2012- 06- 14 基金项目：国家自然科学基金项目（41101558、41101013）；山西省自然科学基金项目（2010011044- 2）。 第一作者：刘勇（１９７０－），男，山西五寨人，副教授。主要研究方向为 ３Ｓ 技术的应用。Ｅ－ｍａｉｌ： ｌｙｃｈｉｎｅｓｅｌｙ＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎ
土地生态风险研究是以生态学、地理学、环境科学及风险理论的观点，系统、综合的对土地资源可能存在的 生态风险进行科学研究，既有基础理论研究，也有应用技术研究，其研究对象是土地的生态环境。土地生态风险 研究主要对土地资源开发利用与土地持续、稳定、高效发展的关系进行定量描述、表达和模拟及调控，其内容具 体包括：（１）土地生态系统风险源、危害性、风险度诊断和风险“阈值”判定；（２）土地生态系统风险评价方法、风险 预测和预警；（３）土地生态系统发展的可持续性评估、管理和维护的调控对策等。土地生态风险源主要来自土地 生态系统的物理变化、化学变化和生物变化，其中由人类活动造成的潜在风险源如表 １ 所示。
参照高小平等［９］提出的区域生态风险的特点，土地生态风险的特点主要有：（１）相对性：土地生态风险是相对 于人类而言的，风险标准是以人类所要求的土地生态环境质量来衡量的。土地生态风险由众多因素构成，其对人 类的健康和生存环境的危害程度各不相同，但只要其中一个或几个因子不能满足人类正常生存与发展的需求， 土地生态环境就是不合格的。（２）整体性：土地资源在整个生态系统中都是相连相通的，任何局部环境的破坏，都 有可能引发全局性的灾难，危及整个区域甚至全球的生存条件。（３）不可逆性：土地生态环境的支撑能力有其一 定限度，破坏一旦超过其自身修复的“阀值”，往往造成不可逆转的后果。如中国西南地区出现的“石漠化”土地和 流失的土壤等是人力很难恢复的。（４）恢复治理具有长期性：许多土地生态环境问题一旦形成，若想解决就要在 时间和经济上付出巨大代价，如沙漠化土地的治理，往往要数十年甚至几代人的努力，经济代价也很高。 2.3 土地生态风险研究的内容
工业
农业 商业 服务行业 其他 微生物、细菌
风险源 土地利用变化、水土流失、土地沙漠化、盐碱化等 煤气厂、煤炭加工、提取工业、矿山、化学品生产或使用、电镀厂、木材防 腐、金属生产 ／ 制造、化学品贮存、农药配制、食品加工、造纸、纺织品生 产、其他工业 农药的集约型使用、飞机喷雾作业、农药存放房屋 汽油加油站、运输维修 ／ 保养、机动车辆拆卸、废物再循环场 市政 ／ 工业废物填埋场、污水处理厂、燃料存放场、能量发生装置、实验室 废弃矿山、工厂或仓库火灾、化学品运输事故、废弃垃圾填埋场 生活垃圾、医院垃圾、生物制药、生物实验
第 ２６ 卷 第 ６ 期 ２０１２ 年 ６ 月
中国土地科学 China Land Sciences
Ｖｏｌ．２６ Ｎｏ．６ Ｊｕｎ．，２０１２
土地生态风险评价的理论基础及模型构建
刘 勇，邢育刚，李晋昌
（ 山西大学黄土高原研究所，山西 太原 ０３０００６）
摘要：研究目的：探讨土地生态风险评价的理论基础并构建评价模型。研究方法：文献资料法， 对比法。研究结果：目前中
按照生态风险评价的基本方法［５］，并结合土地生态系统的特点，土地生态风险评价的步骤可概括为：评价时 空范围的确定、受体分析、风险源分析、危害分析、土地生态风险综合评价、土地生态风险管理对策等 ６ 个部分。 其中，土地生态风险综合评价，需要综合考虑土地生态系统受风险压力危害作用的大小以及发生概率。在土地生 态风险综合评价过程中，要充分利用遥感、地理信息系统等技术手段，实现评价结果的定性、定量和可视化［５］。根 据风险评价的结果，可进一步提出综合的以及针对某个风险源、某方面影响的土地生态风险管理对策。