生態風險評價研究現狀

2021-06-27 06:49:46 字數 4509 閱讀 4052

(羅宗學雲南大學生命科學學院環境科學專業昆明)

摘要 :生態風險評價是 20世紀90 年代以後興起的新的研究領域,是環境風險評價的重要分支,也是環境管理和決策的科學基礎。簡要評述了生態風險評價相關的基本概念、價發展歷程、評價方法和框架體系,重點討論了三種常見生態風險評價及其評價方法,並對生態風險評價研究的發展趨勢進行了分析討論。

關鍵字:生態風險評價;發展歷程;評價方法;框架體系;

風險(r)是指不幸事件發生的可能性及其發生後將要造成的損害。這裡「不幸事件發生的可能性」稱為「風險概率」(p,也稱風險度);不幸事件發生後所造成的損害稱為「風險後果」(d)。有關專家對風險定義為兩者的積。

即風險=風險度×風險後果

上述的「不幸事件」指能造成傷害、損失、毀壞和痛苦的事件。就風險自身而言.具有二重性。第一.風險具有發生或出現人們不期望後果的可能性。第二.風險具有不確定性或不肯定性。

生態風險(ecalrisk,er)是指乙個種群、生態系統或整個景觀的正常功能受外界脅迫,從而在目前和將來減小該系統內部某些要素或其本身的健康、生產力、遺傳結構、經濟價值和美學價值的可能性。

生態風險評價(eeoloiealriskassessment,era)是環境風險評價的重要組成部分。它是指受乙個或多個脅迫因素影響後,對不利的生態後果出現的可能性進行的評估。

早期的環境風險評價,風險源以意外事故發生的可能性分析為主,沒有明確的風險受體,更沒有明確的暴露評價和風險表徵,整個評價過程以簡單的定性分析為主,處於萌芽階段。

20世紀80年代初,開始提出環境影響評價,並採用毒理分析的正規化進行化學汙染物的生態影響研究。期間,對人體健康的評價主要集中在致癌風險方面,而不僅侷限於毒理評價。2023年,美國橡樹嶺國家實驗室(ornl)在受epa委託進行綜合燃料的風險評價中提出了一系列針對組織、種群、生態系統水平的生態風險評價方法,並將此方法類推到人體健康的致癌風險評價中,確定生態風險評價應該估計那些可以明確表述影響的可能性,並強調相應的組織水平。

美國國家研究委員會(nrc,1983)提出的風險評價框架,其核心內容也是圍繞人體健康與安全的,它指出生態風險評價不但要有可以明確表述影響的可能性,而且要有乙個包含標準方法途徑的明確框架。此後,美國epa制定和頒布了一系列技術性檔案、準則或指南,但大多是人體健康風險評價方面的。

這一時期的風險評價方法已由定性分析轉向定量評價;評價過程系統化,提出風險評價四步法:危害鑑別、劑量_效應關係,暴露評價和風險表徵;進一步明確了風險源和風險受體,特別是針對不同組織水平的評價方法的提出為生態風險評價奠定了基礎。

20世紀80年代末到20世紀90年代初這一階段,ornl的風險評價研究人員發表一系列文章,闡明化學毒理對生態過程和動態的影響,為從環境風險評價到生態風險評價的轉變奠定了基礎。johnson通過微觀實驗,對比受到化學毒害和沒受化學毒害的系統動態,採用狀態空間的辦法,解決了風險影響結果的表達問題。carolynhunsakertffu發表文章闡述如何將生態風險評價應用到區域景觀上去,這是一篇具有里程碑意義的文章,它闡明了區域生態風險評價的基本概念和未來發展方向。

20世紀90年代,風險評價的熱點已經從人體健康評價轉入生態風險評價,風險壓力因子也從單一的化學因子,擴充套件到多種化學因子及可能造成生態風險的事件,風險受體也從人體,發展到種群、群落、生態系統、流域景觀水平。比較完善的生態風險評價框架已經形成。

區域生態風險評價強調區域性,是在區域水平上描述和評估環境汙染、人為活動或自然災害對生態系統及其組分產生不利作用的可能性和大小的過程。區域生態風險評價所涉及的環境問題的成因及結果都具有區域性。付在毅等將區域生態風險的評價方法步驟概括為研究區的界定和分析、受體分析、風險識別與風險源分析、暴露與危害分析,及風險綜合評價幾個部分。

強調區域生態風險評價中區域社會、經濟、自然環境狀況的分析是區域風險評價的基礎,並詳細闡述了如何針對區域特點進行風險源、風險受體的判定,及暴露與危害分析和風險綜合評價。

生物技術生態風險主要指現代轉基因作物對人類健康和環境的潛在影響和危害。

生物技術對人類健康作出了巨大貢獻,如人類利用轉基因的大腸桿菌生產人工胰島素用於**糖尿病,基因工程藥物和基因**業為人類徹底醫治各種疑難病症帶來了希望。但是,轉基因植物對人體的***也是存在的,如抗殺蟲劑轉基因大豆中含有一種類似雌激素的化學物質,人食用後會對人體荷爾蒙有一定影響,導致***官異常,免疫系統發生障礙。

轉基因作物對環境的影響是因為轉基因作物本身或其野生近緣具有轉變為雜草的可能性,同時也具有產生新病毒甚至超病毒的可能性。如果轉基因生物有很高的適合度和競爭能力,就有可能引起種群爆發,破壞生物多樣性,從而改變生物群落的構,影響生態系統的能量流動和物質迴圈,使潛在生態風險爆發。

對於生物技術引起的生態風險主要用分子生物學和生化技術進行評價。進行生態風險評價的影響分析應從物種水平、種群水平、生態系統水平上來分析。現在常用的方法是微宇宙法(mesocosm)。

即建立實驗系統,利用受控環境設施控制實驗系統環境的改變,來模擬實際環境,作為植物或微生物生命活動觀察和測試的場所。轉基因生物在小規模田間實驗之前先要在微宇宙中評價其存活狀況、基因轉移潛力以及生態效應。

生態入侵生態風險是指生態入侵物種種群迅速蔓延失控,造成其它土著種類瀕臨滅絕,並伴生其它嚴重危害。侵人物種通過改變環境條件和資源的可利用性而對本地物種產生致命影響,不僅使生物多樣性減少,而且使系統的能量流動、物質迴圈等功能受到影響,嚴重者會導致整個生態系統的崩潰。

對生態入侵引起的生態風險評價以物種層次作為生態系統風險評價的基礎。在引種前先作詳細的調查分析,明確引入物種的表型或生理特徵及入侵能力、繁殖能力、競爭能力、生態學影響等,測定其合適度、種群增加速度,並對本地環境有關方面進行描述(包括棲息地型別、當地的動植物的生物多樣性、植被覆蓋度、主要的相互作用過程、自然或人為干擾情況以及氣候和土壤條件等等)。將方面的調查資料與分析資料綜合起來,用描述和**或模型的形式來表示判斷風險度和或然率。

另外,也可以並人一些主要引數來做模型用於包括隨機成分在內的危險程度的判斷。

人類活動造成的生態風險指人類不合理的開發利用自然資源或其他經濟活動,造成生態的破壞引起生態災難或生態報復。例如美國的黑風暴、我國西部和北部地區的沙塵暴都是人類活動造成的生態風險。近年來,我國東南沿海地區小城鎮發展極為迅速,也出現了不少的生態後果。

原有的農業生態系統迅速被城鎮生態系統所替代,造成區域性氣候變化,生物多樣性指數下降和城鎮生態系統中有害物種類與濃度增加,以及由此導致的癌症、高血壓和肥胖症等文明病的發病率上公升。

對人類活動造成的生態風險進行評價,主要根據城市生態學原理,針對城鎮化過程的基本要素,採用變數相關方法,從原因到結果或反之逐個加以回歸分析或定量比較,在癌症發病率與城鎮化水平(包括區域人口密度城鎮居住人口、居民人口、年齡、性別和工業產值等)的關係,。

2023年美國國家環保局正式頒布了《生態風險評價指南》,提出生態風險評價「三步法」,即問題形成、分析和風險表徵,同時要求在正式的科學評價之前,首先制定乙個總體規劃,以明確評價目的。美國生態風險評價詳細框架如圖1所示。

2023年英國環境部要求所有環境風險評價和風險管理行為必須遵循國家可持續發展戰略,其創新點在於應用了「預防為主」的原則。它強調如果存在重大環境風險,即使目前的科學證據並不充分,也必須採取行動預防和減緩潛在的危害行為。英國風險評價與管理流程如圖2所示。

荷蘭風險管理框架是荷蘭房屋、自然規劃和環境部於2023年提出,其關鍵是應用閾值

(決策標準)來判斷特定的風險水平是否能接受。該框架的創新之處在於利用不同生命

組建水平的風險指標,如死亡率或其他臨界響應值,用數值明確表達最大可接受或可忽略的風險水平。如圖3所示。

4.4 中國

中國生態風險評價起步較晚,目前還沒有國家權威機構發布的諸如生態風險評價技術導則等技術性檔案。從 20世紀 90年以來,我國學者在介紹和引入國外生態風險評價研究成果的同時, 部分:源分析、受體評價、暴露評價、危害評價和風險表徵。

這也是目前國際上生態風險評價研究最集中、成果最豐富的領域。其中,危害評價是水環境生態風險評價的核心,重點是建立汙染物濃度與生物效應之間的關聯,目前常用的研究方法包括急性毒性試驗、慢性毒性試驗、全廢水監測、群落及系統毒性試驗等。

生態風險評價經歷了20多年的發展, 評價範圍已經擴充套件到景觀和區域尺度; 評價內容也更加全面: 多風險因子( 化學汙染、生態事件、人類活動等) , 多風險受體、多評價端點成為大尺度風險評價的乙個特點; 評價過程中注重對複雜生態系統特徵的了解, 並且將其貫穿於區域生態風險評價的各個環節; 景觀、區域尺度的風險評價模型框架已經搭建起來; 用於大尺度評價的數學方法已經發展起來, 並在很多區域得到應用。區域生態風險評價涉及環境科學、生態學、環境和生態毒理學、地理學、災害學等多個學科。

其發展有賴於這些學科的共同發展。為使評價結果更準確地反映實際情況, 需要在以下領域進行深入研究:

( 1) 在模型構建上, 要弄清人類活動變化、環境過程與重要社會環境資源之間的關係, 闡明生態系統的複雜性。

(2) 區域生態風險評價的乙個難點就是尺度推移問題。風險評價結果通常要落實在生態系統或景觀水平, 但風險的直接受體可能是個體、種群、群落水平, 較小尺度的影響要外推到較大尺度, 可以通過加強野外觀測和實驗的方法, 建立數學模型, 通過模型拓展或因果分析的方法逐步實現尺度推移問題。

(3) 不確定性存在於風險評價整個過程中, 在風險源的識別、風險可能性的判斷上、各種外推( 如物種間外推、不同等級生物組織間外推、由實驗室向野外情況外推、由高劑量向低劑量外推等) 中都存在不確定性。在風險評價過程中, 加強不確定性評價, 並通過實驗方法的改進和對生態系統的深入認識, 發展各種外推理論, 建立合適的外推模型, 逐步減小不確定性。

景觀設計中生態風險評價研究

付在毅等對區域生態風險評價的特點和方法進行了討論,對評價方法和步驟進行了 他們將區域生態風險評價步驟概括為6個部分 研究區的界定與分析 受體分析 風險識別與源項分析 暴露與危害分析及風險綜合評價。目前,我國開展的生態風險評價研究均以區域為研究範圍,通過建立相應的指標來評價區域生態風險。對遼河三角洲濕...

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