露天煤礦區(qū)生態(tài)風險評價方法

1、第24卷第12期2004年12月生態(tài)學報Vol.24,No.12Dec.,2004露天煤礦區(qū)生態(tài)風險評價方法程建龍,陸兆華*,范英宏(中國礦業(yè)大學(北京)恢復生態(tài)學研究所,北京100083)摘要:以露天煤礦區(qū)這一脆弱生態(tài)系統(tǒng)為對象進行了生態(tài)風險評價方法的探討,闡述了生態(tài)風險評價的基本概念。針對露天礦區(qū)生態(tài)環(huán)境特點,通過描述露天礦區(qū)的主要生態(tài)環(huán)境問題,分析了礦區(qū)風險源、風險受體以及評價終點,最后建立了典型露天煤礦區(qū)生態(tài)風險的評價指標體系,對露天礦區(qū)這一典型退化生態(tài)系統(tǒng)進行了生態(tài)風險評價方法及評價步驟的探索。關鍵詞:露天煤礦區(qū);生態(tài)風險評價;脆弱環(huán)境;生態(tài)指數(shù);生態(tài)脆弱度指數(shù);生態(tài)損失度指數(shù)Met

2、hodofecologicalriskassessmentforopencastmineareaCHENGJian-Long,LUZhao-Hua,FANYing-Hong(InstituteTechnology,Beijing100083,China).ActaEcologicaSinica,2004,24(12):29452950.*ofRestorationEcology,ChinaUniversityofMiningandAbstract:Opencastminesdistributemainlyinvulnerableenvironmentareasinchina,wherethec

3、limateisdroughtandsemiarid.Themainecologicalproblemscausedbyopencastmineincludedestructionofintrinsicterrainandnaturallandscapes,solidwastes,wastewater,wasteair,waterandsoillosstogetherwithheavymetalspollutionetc.Ecologicalriskassessmentcommonlyinvolvesexposureassessment,hazardassessment,receptorass

4、essmentandriskcharacterization.Themethodandprocessofecologicalriskassessmentinmineareacanbesummarizedasfollows:(1)Confirmingriskassessmentrange.Thoseareaswherepollutionhaveoccurredorbelikelytooccurshouldbepaidhighattentionto.(2)Risksourceassessment.Risksourceassessmentincludesrisksourceidentificatio

5、nandrisksourcedescription.Risksourceidentificationmeansidentifyingriskfactor,therisksourcesinopencastmineareaincludethedestructionofintrinsicterrainandphysiognomybecauseofdiggingandoccupyingtogetherwithpoisonousandharmfulsubstance.Risksourcedescriptionisconfirmingprobability,intensityandlocationofri

6、skpressure.(3)Receptorassessment.Receptoristhesegmentthathasbeenorbeeasilyimpairedinecosystem.Inopencastminearea,vegetationandsoilsystemshouldbeconsidered,especiallythosesensitivepropagation.Thepossibleendpointsincludenativepropagationannihilating,vegetationdegradingandtypicalsitedisappearingetc.(4)

7、Exposureassessmentandhazardassessmentinvestigatethecontactbetweenreceptorandpressureaswellasreceptor'simpairmentdegree.Accordingtolandscapeecology,theopencastmineareacanbedividedintodifferentfragmentssuchascoalganguehill,dumpsite,residentialareaetc.Thispaperwilluseecologicalindex,ecologicalfrang

8、ibilitydegreeindexandecologicallossdegreeindextocomputetheecologicalriskvalueinminearea.(1)Theecologicalindexcanreflectfragment'secologicalintegrality,importanceandnaturaldegree,itincludesthreeindexes:Speciesoriginalindex,speciesdiversityindexandnatureindex.Speciesoriginalindexisthepercentagetha

9、tnativespeciesinfragmentaccountforthatinminearea;Speciesdiversityindexisthepercentagethatspeciesinfragmentaccountsforspeciesinminearea;Natureindexisnegativerelationwithdisturbanceintensity,disturbanceintensitycanbeexpressedbycorridor(roadandditchetc)lengthperacreageinfragment,thenthereciprocalisnatu

10、reindex.Speciesoriginalityindex,speciesdiversityindexandnatureindexsynthesizethe基金項目:國家自然科學基金資助項目(70273050)收稿日期:2003-06-20;修訂日期:2004-08-10作者簡介:程建龍(1976),男,山西長治人,博士生,主要從事恢復生態(tài)和生態(tài)評價研究。E-mail:chjlong*通訊作者Authorforcorrespondence.E-mail:lu-zhhFoundationitem:TheNationalNaturalScienceFoundationofChina(No.70

11、273050)Receiveddate:2003-06-20;Accepteddate:2004-08-10:2946生態(tài)學報24卷ecologicalindex.(2)Ecologicalfrangibilitydegreemeansthecapabilitythatpopulationorecosystemorlandscaperesistsoutsidedisturbance.Ecologicalfrangibilitydegreeindexconsiderssuchfactorsasvegetationfactor(barenessdegree,biodiversity)andsoil

12、factor(invertebratediversity,soilfertility,heavymetal).(3)Ecologicallossdegreeistheproductofecologicalindexandecologicalfrangibilitydegreeindex.5.Synthesisriskassessmentisthelaststageofecologicalriskassessmentinopencastminearea.Fragment'sriskdegreecanbecalculatedbyriskspeedandtheintensitygradeof

13、differentrisksource,thefinalriskvalueineachfragmentistheproductofriskdegreeandecologicallossdegree,theriskassessmentmapofmineareacomesintobeingthroughclassifyingecologicalriskvalue.Accordingtotheriskoutcometherisk,managerscanputforwardproperprojectsandmakerationalriskdecisionforminimizingecologicalr

14、iskandforharmonizingthedevelopmentofenvironment-economyincoalminearea.Keywords:opencastminearea;ecologicalriskassessment;vulnerableenvironment;ecologicalindex;ecologicalfrangibilitydegreeindex;ecologicallossdegreeindex文章編號:1000-0933(2004)12-2945-06中圖分類號:X826文獻標識碼:A人口、資源、環(huán)境是制約當今經(jīng)濟社會實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的3個基本要素。礦產(chǎn)資

15、源中煤炭是重要組成部分,煤炭業(yè)的發(fā)展對后續(xù)產(chǎn)業(yè)乃至國民經(jīng)濟的長遠發(fā)展關系極大。據(jù)統(tǒng)計,截止到1994年底,我國煤炭累計探明儲量為14480×108t,保有儲量為10016.65×108t,其中露天可采儲量約460×108t1。從煤炭資源分布情況看,我國的露天煤礦大多處于干旱、半干旱的生態(tài)脆弱區(qū),如平朔礦區(qū)位于黃土高原水土流失嚴重區(qū),霍林河礦區(qū)、伊敏河礦區(qū)位于草原風沙區(qū),神府東勝礦區(qū)位于毛烏素沙漠和西北黃土高原過渡地帶的沙化區(qū)。與井工開采相比,露天煤礦開采不僅侵占大面積良田,而且對開采區(qū)生態(tài)環(huán)境的人為改變相當大,礦區(qū)原有的地形、地貌和自然景觀遭到破壞,自然植被完全被

16、破壞。這些干旱、半干旱的生態(tài)脆弱區(qū)缺乏水源,土地貧瘠,加之氣候干燥,使得農(nóng)作物單位面積產(chǎn)量不高,農(nóng)民生活難以保障,退耕還林、還牧也難以做到。總之,在脆弱環(huán)境區(qū)域開發(fā)露天礦造成的嚴重生態(tài)環(huán)境問題不僅威脅到人類生存安全,而且成為制約城市、區(qū)域經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展的主要障礙。因此,從發(fā)展的、安全的角度,從為保證礦區(qū)生態(tài)風險管理決策的科學性的角度,進行生態(tài)風險評價確保煤礦區(qū)環(huán)境、社會和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。生態(tài)風險評價在歐美都有其法律基礎,1993年歐盟就頒布了對化學品進行生態(tài)風險評價的規(guī)定和技術指導文件,在法律框架下,歐洲各國進行了系統(tǒng)的化學品生態(tài)風險評價和廣泛的工業(yè)污染物排放的生態(tài)風

17、險評價,在污染物生態(tài)風險評價中有豐富的實踐經(jīng)驗2。美國國家環(huán)保局在1998年正式頒布了生態(tài)風險評價指南,對不同生態(tài)系統(tǒng)風險評價制定相關技術規(guī)范。我國開展生態(tài)風險評價方面的研究比較少,但國內已經(jīng)有許多學者開始研究并運用生態(tài)風險評價,如錢迎倩、李國旗、曹洪法、殷浩文、徐鏡波等對生態(tài)風險評價概念的闡述37,劉文新、馬寶艷等研究了微量元素或重金屬的生態(tài)風險8,9,張學林、許學工、付在毅等對農(nóng)業(yè)和濕地區(qū)域生態(tài)風險評價進行了研究1012。但是對屬于典型生態(tài)脆弱型和礦產(chǎn)資源型相結合的煤礦區(qū),其內在風險因素及發(fā)展方向既有別于農(nóng)業(yè)、濕地等自然半自然系統(tǒng),也不同于現(xiàn)代化大都市,它在生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟和社會發(fā)展等方面獨

18、具特色。目前針對煤礦區(qū)的生態(tài)風險評價和管理的理論以及應用研究在國內外還未見報道,因此選取典型露天煤礦區(qū)進行生態(tài)風險評價,確定礦區(qū)風險源、風險受體和評價終點,定量地確定礦區(qū)環(huán)境危害對人類負效應的概率及其強度,有利于更進一步的煤礦區(qū)生態(tài)風險管理,實現(xiàn)生態(tài)避險;建立露天煤礦區(qū)生態(tài)風險評價體系,有利于以生態(tài)健康的標準進行礦區(qū)生態(tài)恢復與重建,實現(xiàn)礦產(chǎn)資源開發(fā)與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調健康發(fā)展;結合礦區(qū)社會、政治和經(jīng)濟等因素,提出適合我國礦業(yè)特點的煤礦區(qū)生態(tài)風險評價理論與方法,有利于生態(tài)風險評價理論的豐富和完善,具有很好的創(chuàng)新意義。1露天煤礦區(qū)主要生態(tài)環(huán)境問題簡述無論是井工開采還是露天開采都不可避免地造成生態(tài)環(huán)境的

19、破壞,尤其是我國長期以來以粗放型經(jīng)濟發(fā)展為主,生態(tài)平衡受到嚴重破壞,阻礙和制約了區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展。礦區(qū)生態(tài)環(huán)境問題已經(jīng)引起人們的高度關注,生態(tài)安全將是急需解決的重要問題之一。1.1地形地貌的破壞露天礦的開采構成一個新的凹坑-高丘特殊地貌類型。截止1994年底,全國露天開采挖損土地面積達80km2,平均每采萬噸煤挖損土地800m213?，F(xiàn)在我國露天礦外排土壓占土地面積達16300hm214。排土場堆墊的巖土結構松散、地層層序缺損或紊亂15,極易遭受侵蝕。1.2“三廢”污染(1)固體廢棄物我國是礦業(yè)大國,國有煤礦堆積山累計1500余座,僅矸石一項約30億t,且其中有300余座自燃16,排放2212

20、期程建龍等:露天煤礦區(qū)生態(tài)風險評價方法2947(2)廢水污染疏排水、矸石堆淋溶水、選煤廢水等排放量大且成分非常復雜,含有大量的懸浮物、重金屬和放射性物質。(3)廢氣污染采掘場、矸石山自燃及煤炭的利用釋放出大量的SO2、CO2、CO等有毒有害氣體,嚴重污染大氣環(huán)境;露天開采作業(yè)為開放式,由爆破、采掘、運輸形成的粉塵較大,直接影響植物的光合和呼吸作用。1.3水土流失及鹽漬化露天礦排土場邊坡較陡(大于30°),地表物質組成絕大部分為賦存于表土下數(shù)十米厚的巖土,地面粗糙率大,抗蝕性小,養(yǎng)分貧乏,天然植被侵入極少,干旱、半干旱區(qū)降水量少且暴雨集中,加劇水土流失;由于排土堆積使含Ca、Mg、K、

21、Na等鹽類流失,匯集到低洼地區(qū),再經(jīng)過蒸發(fā)作用使土壤產(chǎn)生鹽漬化,已有研究表明:距離排土場越近,鹽分含量越高(含鹽量高達0.7%以上)17。1.4重金屬污染煤礦區(qū)重金屬主要是由于煤矸石風化自燃及淋溶而遷移到土壤、水體中的18。煤矸石含有大量的硫鐵礦和重金屬元素,在堆放過程中由于自燃和降雨淋濾形成的溶液使周圍土壤、水體受到污染。其中,毒性最大的是Cd,Pb,Hg,As,它們能在生物放大作用下大量地富集,對人體健康產(chǎn)生長遠的不良影響。2礦區(qū)生態(tài)風險評價方法2.1生態(tài)風險評價的概念生態(tài)風險就是生態(tài)系統(tǒng)及其組分所承受的風險,指一個種群、生態(tài)系統(tǒng)或者整個景觀的正常功能受外界脅迫,從而在目前和將來減少該系統(tǒng)

22、內部某些要素或其本身的健康、生產(chǎn)力、遺傳結構、經(jīng)濟價值和美學價值的可能性19。其中風險(R)是指不幸事件發(fā)生的可能性及其發(fā)生后將要造成的損害。這里“不幸事件發(fā)生的可能性”稱為“風險概率”(P,也稱風險度);不幸事件發(fā)生后所造成的損害稱為“風險后果”(D)。有關專家對風險定義為兩者的積,即風險=風險度×風險后果。生態(tài)風險評價是指定量的確定環(huán)境危害對人類負效應之概率及其強度的過程20,它是隨著社會經(jīng)濟的需要而逐步發(fā)展起來的一種使用不同方法來評價環(huán)境中各種風險問題的方法體系,它主要研究各種災害或人類活動對生態(tài)系統(tǒng)及其組分的可能影響21,這一研究從最初關注人類健康已經(jīng)擴展到生態(tài)系統(tǒng)以至景觀和

23、區(qū)域22,23,生態(tài)風險評價在保護環(huán)境生態(tài),維護公共健康、發(fā)展經(jīng)濟中起著不可代替的作用。20世紀90年代以后,生態(tài)風險評價的成果不斷得到應用,已經(jīng)成為美國國家環(huán)保局制定環(huán)境保護和環(huán)境管理政策的重要依據(jù)之一。2.2礦區(qū)生態(tài)風險評價方法礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)是以礦山生產(chǎn)作業(yè)區(qū)為核心的一個獨特的人工、半人工生態(tài)系統(tǒng),其輻射范圍包括礦山職工及礦區(qū)農(nóng)民所在地,甚至包括依托礦業(yè)演替而形成的鄉(xiāng)鎮(zhèn)、縣市及工業(yè)小區(qū)15。該系統(tǒng)結構和功能的惡化將會嚴重影響礦區(qū)經(jīng)濟效益、社會效益,運用生態(tài)風險評價可以確定風險對環(huán)境負效應的概率及其強度,建立生態(tài)風險管理機制,實現(xiàn)礦產(chǎn)資源開發(fā)與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調健康發(fā)展。煤礦區(qū)生態(tài)風險評價的方法與

24、污染物的生態(tài)風險評價相似,也大致包括暴露評價、危害評價、受體分析和風險表征等內容24。暴露評價、危害評價、受體分析分別與風險表征直接聯(lián)系,風險表征需要暴露評價、危害評價和受體分析的支持,暴露評價、危害評價和受體分析是風險評價的基礎,這三者之間是相對獨立的,對風險表征的支持作用是相互平行的。礦區(qū)生態(tài)風險評價方法步驟概括如下:2.2.1評價范圍的確定可能發(fā)生或已經(jīng)發(fā)生污染和破壞的區(qū)域及生態(tài)系統(tǒng)是生態(tài)風險評價應注重的區(qū)域,在進行評價前必須對研究區(qū)充分認識,恰當?shù)卮_定研究區(qū)的時空范圍,避免工作的盲目性。2.2.2風險源分析“風險源分析”是指對可能對生態(tài)系統(tǒng)或其組分產(chǎn)生不利作用的干擾進行識別、分析和度量

25、。可以有幾種方法定義一個源:壓力釋放的地方(例如煙囪,污染的沉積物);產(chǎn)生壓力的有關活動(如挖掘)等。風險源分析又可分為風險源識別和風險源描述兩部分25。󰀁風險源識別就是根據(jù)評價目的找出具有風險的因素。煤礦區(qū)的生態(tài)風險源在選擇時應該充分考慮到礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)不同于一般自然生態(tài)系統(tǒng),其自身所獨有的屬性對生態(tài)風險評價有十分重要的作用。如上所述,排土場和矸石山對土地資源的破壞和占用,礦坑疏排水和矸石山的滲濾水對水資源的破壞和污染,矸石山自燃及機動車排放物對大氣的污染等都對礦區(qū)的脆弱生態(tài)環(huán)境構成威脅,因此應考慮選取挖損、壓占等造成的土地破壞以及有毒、有害物質(如Cd、Pb、Hg、As和無機

26、硫)的污染。󰀂風險源描述就是對各種風險源進行定性、定量分析,確定風險發(fā)生的概率、強度、時間和地方。露天礦區(qū)的風險屬于持久型、累進性風險,對它們進行評價的內容主要是今后風險源的活動程度,因此其危險性要素不是風險發(fā)生概率,而是風險的發(fā)展速率。本研究采用約束外推法來確定風險發(fā)展速率,其基本過程是首先根據(jù)歷史的風險(如挖損、壓占土地)記錄,建立風險與時間的關系,依照所形成的自然趨勢外延,預測未來不同時期的風險規(guī)模,并計算風險發(fā)展速率。2.2.3風險受體分析受體即風險承受者,在風險評價中指生態(tài)系統(tǒng)中已受到或可能受到某種污染物或其它脅迫因子有害影,2948生態(tài)學報24卷的。通常選取那些對風

27、險因子的作用較為敏感,或者在生態(tài)系統(tǒng)中具有重要作用和地位的關鍵物種、種群、群落或重要生態(tài)過程作為風險因子作用的受體。對于煤礦區(qū),地形、地貌發(fā)生很大變化,易造成嚴重的水土流失,促使并加速土壤鹽漬化,甚至造成排土場的塌陷滑坡;工程建設和不合理土地利用以及各種廢氣、廢液將破壞、干擾周圍的土壤、植被,從而引起生態(tài)系統(tǒng)的退化。因此本研究考慮植被系統(tǒng)、土壤系統(tǒng)作為受體,尤其要注意本土物種及非本土物種的變化。評價終點是“期望保護的環(huán)境價值的明確表征”,評價終點與生態(tài)風險評價的關聯(lián)取決于它們對敏感的生態(tài)完整性的反映程度25。它是環(huán)境脅迫因子對某一受體的特殊典型危害或潛在危害表現(xiàn)。露天煤礦區(qū)可能的評價終點包括本

28、土物種的滅絕、生物種群數(shù)量的減少、植被的退化、土壤鹽漬化加重、當?shù)氐湫蜕车耐嘶拖У取?.2.4暴露評價暴露評價研究環(huán)境中壓力的時-空分布和壓力與受體之間的接觸或共生的方式和范圍25。例如化學污染物在評價區(qū)域中的形態(tài)、濃度分布、傳輸及其與風險受體之間的接觸暴露關系。暴露描述是風險評價的關鍵要素,如果沒有暴露便沒有風險。描述壓力和受體接觸、共生的問題包括:不利效應的發(fā)生是否一定有壓力與受體的接觸?產(chǎn)生不利效應的壓力是否一定是被受體攝入?受體的哪些性質會影響接觸?環(huán)境中哪些非生物特性會影響接觸?區(qū)域生態(tài)風險評價的暴露評價相對難以進行,因為風險源與受體都具有空間分異的特點,不同種類和級別的影響會

29、復合疊加,從而使風險源與受體之間的關系更加復雜。3.2.5危害評價危害評價是生態(tài)風險評價的核心,其目的要確定風險源對煤礦區(qū)脆弱生態(tài)系統(tǒng)及其風險受體的損害程度。危害評價要研究風險壓力的作用與受體響應之間的關系,例如什么樣的污染物在多大濃度下,受體暴露多長時間,會產(chǎn)生什么性質的危害,以及危害程度如何。一般情況下,危害評價結果會提出某種控制指標或閾值。礦區(qū)生態(tài)風險評價的危害分析很難采用傳統(tǒng)毒理實驗外推技術,只能根據(jù)長期野外觀測進行推測和評估。按照景觀生態(tài)學的均一性原則將露天煤礦區(qū)內的矸石山、排土場、采掘場、礦區(qū)內農(nóng)田和居民區(qū)等作為不同的景觀斑塊。不同的斑塊在維護生物多樣性、保護物種、完善生態(tài)系統(tǒng)的結

30、構和功能等方面的作用是有差別的,各類斑塊對于某種環(huán)境擾動的相對耐受程度也是不同的,相對耐受程度愈弱,敏感度越高,則斑塊越脆弱。其中采掘場、矸石山和排土場形成平臺、邊坡相間分布的階梯式地形,采掘場平臺由上至下所形成的時間依次縮短,矸石山和排土場平臺反之,以不同年代的平臺為研究對象,可以測定出矸石山、排土場、采掘場內的風險程度和風險分布。本研究采用生態(tài)指數(shù)、生態(tài)脆弱度指數(shù)和生態(tài)損失度指數(shù)來計算礦區(qū)不同斑塊生態(tài)風險值的大小。(1)生態(tài)指數(shù)(Ei)生態(tài)指數(shù)反映各斑塊的生態(tài)完整性、生態(tài)重要性及自然性大小。付在毅等12對遼河三角洲濕地區(qū)域進行生態(tài)風險評價時采用了生態(tài)指數(shù),較好地反映了濕地區(qū)域不同生態(tài)系統(tǒng)的

31、生態(tài)意義和地位。本研究中測量生態(tài)指數(shù)的指標有物種原生性指數(shù)、生物多樣性指數(shù)、自然度3個指數(shù)。物種原生性指數(shù)用某斑塊中本土物種數(shù)占礦區(qū)本土物種數(shù)的百分比表示:Oi=Ci/C式中,Oi為i斑塊的物種原生性指數(shù),Ci為i斑塊中本土物種數(shù),C為礦區(qū)總的本土物種數(shù)。生物多樣性指數(shù)用某一斑塊中植物種數(shù)占整個礦區(qū)中植物種數(shù)的比例來表示:Vi=Ni/N式中,Vi為i斑塊的生物多樣性指數(shù),Ni為i斑塊中植物物種數(shù),N為整個礦區(qū)植物物種數(shù)。自然度與干擾強度呈負相關,干擾強度為人類的干擾作用,以單位面積斑塊內廊道(公路、溝渠等)長度表示:Di=Li/Si式中,Di為受干擾強度,Li為i斑塊內廊道(公路、鐵路、溝渠)

32、的總長度,Si為i斑塊總面積。則Zi=1/Di表示i斑塊的自然度。根據(jù)以上公式計算出Oi、Vi和Zi三個指數(shù)后,進行歸一化處理,并加權合成各斑塊的生態(tài)指數(shù):Ei=aOi+bVi+cZi式中,Ei是i斑塊的生態(tài)指數(shù),a、b、c是各指標的權重,a+b+c=1。(2)生態(tài)脆弱度指數(shù)(CRi)生態(tài)脆弱度表示一個種群、生態(tài)系統(tǒng)或景觀對外界施加脅迫或干擾的抵抗力26,生態(tài)脆弱度指數(shù)反映了不同斑塊的敏感度。如果抵抗力弱,就說它是脆弱的,則脆弱度高。它由兩個變量敏感性和恢復力確定,是兩者之間的關系函數(shù)。目前還沒有準確又公認的脆弱度指標可借鑒應用。由于露天礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的惡化主要表現(xiàn)在地形地貌變化、植被退化、生物

33、生產(chǎn)能力降低、水土流失、土壤質量降低等方面,所以生態(tài)脆弱度指標考慮了植被因素:植被蓋度A、物種多樣性B(Shannon-Wiener指數(shù));土壤因素:土壤無脊椎動物多樣性C(Shannon-Wiener指數(shù))、土壤肥力D(營養(yǎng)元素含量)、重金屬污染指數(shù)E(Hak󰀁nson生態(tài)風險指數(shù))。生態(tài)脆弱度計算的著眼點是考慮對生態(tài)環(huán)境的不利因素,生態(tài)脆弱度指標的確定采用各項系數(shù)、各項指標的標準化方法:󰀁原始數(shù)據(jù)的處理,對不同斑塊各項數(shù)據(jù)的來源進行可靠性分析,核對、驗證和修正數(shù)據(jù)。󰀂數(shù)據(jù)的標準化處理,各項數(shù)據(jù)單位不同,計算方法各異,為便于生態(tài)脆弱度計算,均采

34、用標準化進行歸一處理:Xi-min(x)=F(A-E)max(x)-min(x)Fi;(12期程建龍等:露天煤礦區(qū)生態(tài)風險評價方法2949最小值;max(X)為(A)至(E)各項指標的系列的最大值。生態(tài)脆弱度計算:CRi=aii=15式中,CRi為i斑塊生態(tài)脆弱度,CRi值越大表明斑塊的生態(tài)脆弱度越大;F(A)至F(E):(A)項到(E)項標準化后比值數(shù),F=1為最大值;a1至a5為(A)到(E)項的權重。(3)生態(tài)損失度指數(shù)生態(tài)損失度指數(shù)是指各斑塊的生態(tài)指數(shù)和生態(tài)脆弱度指數(shù)的綜合,在相同風險下,不同斑塊的生態(tài)損失度指數(shù)是不同的。生態(tài)損失度指數(shù)以公式SSi=Ei×CRi表示,SSi:

35、i斑塊生態(tài)損失度指數(shù),Ei:i斑塊的生態(tài)指數(shù),CRi:i斑塊生態(tài)脆弱度指數(shù)。2.2.6生態(tài)風險綜合評價風險綜合評價是礦區(qū)風險評價最后的階段,要結合受體分析、風險源分析和暴露評價、危害評價的結果,綜合評價礦區(qū)內生態(tài)風險值的大小,從而為生態(tài)風險管理提供理論依據(jù)。礦區(qū)生態(tài)風險評價的一個重要特征就是受體和風險源在區(qū)域內的空間異質性。露天煤礦區(qū)劃分的矸石山、排土場、作業(yè)場、礦區(qū)內農(nóng)田、公路和居民區(qū)等不同的景觀斑塊在生物多樣性、生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能等方面的作用是有差別的,每一斑塊與周圍斑塊在外貌或性質上不同,而斑塊內部具有一定均質性和相同的耐受程度。因此就受體而言可以認為每個斑塊內具有同質性和風險源的異質

36、性。(1)風險值的度量風險值是區(qū)域生態(tài)風險的表征,風險值包含風險源的強度、風險受體的特征、風險源對受體的危害等信息,風險值即是這些信息指標的綜合。每個斑塊受到不同種類、不同級別的風險源的疊加作用,求各斑塊內綜合風險度的公式為:Pi=󰀁Pjij。其中:Pi為i斑塊的風險度,Pij為i斑塊內j類生態(tài)風險的發(fā)生速率,󰀁j為j類風險的權重。求出各個斑塊的生態(tài)損失度SSi,每個斑塊的風險值采用公式Ri=PiSSi計算出。其中Ri為i斑塊的風險值,Pi為i斑塊的風險度,SSi為i斑塊的生態(tài)損失度。(2)綜合評價圖把風險值進行分級,不同的斑塊對應不同的風險級別,形成礦區(qū)生態(tài)風

37、險綜合評價圖,為礦區(qū)生態(tài)環(huán)境管理提供了數(shù)量化的決策依據(jù)和理論支持。煤礦區(qū)生態(tài)風險綜合評價要給風險管理者提供有關風險本質和范圍的綜合研究結果。風險評價中包含有不確定性的成分,承認不確定性的存在,可以使評價結果更可信,因此風險綜合評價應該說明不確定性的來源、性質,并對不確定性的大小作出定量的評價。3結束語礦區(qū)生態(tài)風險評價研究利用環(huán)境學、生態(tài)學、地理學、生物學等多學科的綜合知識,分析和評價礦區(qū)污染物暴露危害發(fā)生的概率或不確定性的災害和事件對礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)及其組分的損傷。與單一確定地點的生態(tài)風險評價相比,礦區(qū)生態(tài)風險評價是在景觀空間異質性區(qū)域內對多風險源及受體的研究,在整個分析評價過程中對不確定性因素進

38、行定性和定量化研究,并在結果中體現(xiàn)風險程度,更具有復雜性。References:1HeSJ,GuoHC,WeiCY,etal.LandrestorationincoalminingfieldsinChina.ActaGeography.Sin,1996,9(3):1217.2VonLeeuwenCJ,HherinensJLM.Riskassessmentofchemicals.Kluwer,Dordrecht,1995.3QianYQ,TianY,WeiW.Ecologicalriskassessmentoftransgenicplants.ActaPhytoecol.Sinica,1998,

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