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典型城市生态风险评价与管理对策研究

石洪华  
【摘要】: 生态风险是指一种或多种应力(物理、化学以及生物应力等)作用而导致生态系统某些负面生态效应发生的可能性。生态风险评价是对生态风险引起的负面生态效应发生概率进行评价,并实施风险管理、防止或降低风险的过程。其目的是通过风险评价,为风险对策提供科学的信息,以便使污染或其它的一些生态环境损害降到最低程度。早期的生态风险评价,绝大多数是针对于人类(或人类环境)所受的风险进行的。直到最近几年,由于全球生态环境的恶化,针对生态系统的风险评价才得到逐渐的重视。 作为人类活动最集中的场所,城市是一类典型的社会-经济-自然复合生态系统,应成为生态风险研究的主要对象。城市生态问题的产生包括自然因素,如全球变化、地壳运动等;更主要的是人类自身生产、生活过程中造成的干扰。城市化是区域可持续发展的重要步骤,然而城市化过程与生态环境之间存在着各种各样的矛盾与胁迫,同时也伴随着生态风险的产生,评价城市化过程中诱发的生态风险,并找出各种生态风险变化的规律性,对城市未来的健康发展具有重要的现实意义。 城市污染、气候变化(如洪涝灾害等)等生态风险是当前城市发展的重要瓶颈。当前关于区域生态风险评价的研究主要集中在自然生态系统,对于城市的生态风险评价研究并不多见。 本文以典型滨海城市——青岛市崂山区作为研究区域,系统剖析该区域典型生态风险,研究这些风险的特征及变化趋势,根据可靠性数学理论构建生态风险评价指标及其计量模型,对典型滨海城市空气污染、气温改变、降水量变化等生态风险进行评价,深刻剖析了其生态风险特征,进行评价,并根据均生函数、人工神经网络等现代数学工具开展预测研究。在国际流行风险管理模型VaR的基础上,构建了区域生态风险管理的EVR模型,并开展了应用研究。考虑到城市生态系统的主体——人类对生态系统变化(风险)的响应,作者基于滨海城市这一人类生态系统的特征,构建了城市生态适宜度的数学模型,评价了研究区的生态适宜度及其演变趋势。最后,作者开发了滨海城市生态风险评估的决策支持系统软件,作为滨海城市生态风险管理的重要手段。 主要研究内容与结论如下: (1)根据可靠性数学思想,用风险度、可靠性指数、风险指数、系统持续稳定性指数、系统恢复性指数、整体损失度等指标构建了城市生态风险评价模型。该模型具有指标意义明确、计算便捷、针对性强等特点,并在崂山区开展了应用研究。 (2)根据生态风险评价模型,对青岛市崂山区2001-2005年空气污染生态风险及其演变趋势进行了研究。研究发现,2001-2005年间,多项风险评价指标均未见差异。但值得注意的是该区空气污染的恢复性指标明显提高。从2001年的45%,2002年的40%上升至2004年的60%、2005年的50%。这很大程度上反映了该区污染治理的力度加大;应对突发污染事件的能力增强,治理污染速度加快。同时,该区中度以上污染事故的发生率也明显减少。这是该区生态质量改善的重要标志之一。因此,整体损失度也呈下降趋势,2004年降为6.44%。冬春两季仍是空气污染事故的高发期。5年来,冬季空气质量状况并未好转,反略有进一步滑坡的趋势。应当引起足够的重视。 (3)用趋势分析、相关分析等方法对崂山区近50年降水资料进行分析,用极值估算、均生函数等方法建立了降水预测模型。对崂山区2005-2010年的年降水、各季节降水、旱涝等级、夏季暴雨频数等进行了预测。预测结果与2006年的实况基本吻合。研究发现:崂山区降水量季节变化较大,降水主要集中在夏、秋两季,冬、春两季降水明显偏少。年降水量的变化近20年来有趋稳定的势头,但夏秋两季有逐年下降的风险。 (4)研究了崂山区50年来气温变化趋势,发现该区发现,该区的气温升高主要发生在近20年间。1954-1975年共20年时间,未见明显的气温升高证据。而在1 981-2004年均升高气温最低在0.035℃,最高达到0.092℃,24年间平均每年升高0.052℃。这明显高于东南沿海地区平均水平。作者还建立了多输出的2类人工神经网络模型预测了未来10年温度变化趋势。 (5)青岛市崂山区生态适宜度调控对策研究计算结果表明,1996-2004年,青岛市崂山区人类生态适宜度平均为57.40%,高于全国平均水平(50%)。同时,我们注意到,该区的人类生态适宜度在经历了一个短期回落以后,已进入快速增长的时期。特别是近3年来,崂山区的生态适宜度均远高于全国平均水平,充分显示了该区强劲的综合竞争能力和可持续发展能力。 (6)构建了生态系统风险管理的EVR模型,并基于Monte Carlo方法,以青岛市崂山区为例开展了空气污染状况案例研究。 (7)开发了“青岛崂山生态风险决策支持系统”。 作者认为在城市生态风险评价中,应要充分体现人的主体地位。建议按照驱动力(D)-压力(P)-状态(S)-响应(R)-调控(C)的系统工程框架,开展区域生态风险评价,该框架是对当前广为使用的压力(P)-状态(S)-响应(R)框架的扩充。以人口迁移为主要指标,根据人口迁移的动力学机制,构建了人口迁移势、生态适宜度模型,通过分析区域人口迁移的特征,巧妙地利用少量的数据研究了崂山区生态适宜度变化趋势。另外,本文构建的生态风险管理模型EVR充分借鉴金融市场风险管理的最新理念,对于区域风险管理具有重要参考价值。


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