（环境科学专业论文）基于营养盐的赤潮灾害风险评估技术与应用研究.pdf

c 、 p 一 飞 “ 节涉 j r i s ka s s e s s m e n t t e c h n o l o g ya n da p p l i c a t i o no fr e dt i d e d i s a s t e rb a s e do nn u t r i e n t d i s s e r t a t i o ns u b m i t t e dt o d a l i a nm a r i t i m eu n i v e r s i t y i np a r t i a lf u l f i l l m e n to ft h er e q u i r e m e n t sf o r t h ed e g r e eo f d o c t o ro f e n g i n e e r i n g s h i y o n gw e n ( e n v i r o n m e n t a ls c i e n c e ) n v i r o n me n t a ls c i e n c e d i s s e r t a t i o ns u p e r v i s o r ：p r o f e s s o r d o n g z h iz h a o o c t o b e r2 0 1 0 -t一。广 一 啼 小 t j 叶 - 、 “ 厶1 一协 大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权奠爵。ayii6i72。 本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果， 撰写成博士学位论文= = 基王萱差垒的麦塑塞壹凰隍迁鱼夔苤皇廛旦殛冠：。除论 文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在 文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经 公开发表或未公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名：重坠堡 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解大连海事大学有关保留、使用研究生学 位论文的规定，即：大连海事大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论 文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将本 学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编学位论文。同意将本学位论文收录到中国优秀博硕士 学位论文全文数据库( 中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社) 、中国学位论 文全文数据库( 中国科学技术信息研究所) 等数据库中，并以电子出版物形式 出版发行和提供信息服务。保密的论文在解密后遵守此规定。 本学位论文属于： 保密口在年解密后适用本授权书。 不保密团( 请在以上方框内打“ ) 论文作者签名：乡以易导师签名：赵垒孓 日期：弘，口年陟月日 矽 44 一f 、 p - 工 - k ， 一 0 创新点摘要 创新点摘要 1 首次建立了基于营养盐的赤潮危险度评估模型。营养盐是影响赤潮暴发的 重要因子之一，如何量化不同营养盐条件下的赤潮危险度是实现赤潮危险度评估 的关键难题。本文在室内培养实验条件下，根据实验数据逐步推导出基于营养盐 的赤潮危险度评估模型，为实现赤潮危险度评估提供模型基础。 2 首次建立了赤潮灾害承灾体易损度评估模型。赤潮灾害承灾体易损度是一 个有待研究的新兴领域。如何量化单个承灾体遭受不同的赤潮类型( 强度) 的破 坏程度是赤潮灾害承灾体易损度研究的关键难题。本文采用d e l p h i 法量化单个承 灾体遭受不同的赤潮类型( 强度) 的破坏程度，并根据承灾体在海域中呈立体空 间层叠分布的特点，建立赤潮灾害承灾体易损度评估模型，为实现赤潮灾害承灾 体易损度评估提供模型基础。 3 以浙江近岸海域为示范区，应用地理信息系统( g e o g r a p h i ei n f o r m a t i o n s y s t e m ，g i s ) 技术和遥感( r e m o t es e n s i n g ，r s ) 技术，将建立的理论和方法进7 行了应用，对评估结果进行了验证，首次实现了示范区赤潮灾害风险评估结果的 空间可视化。 一 h 一 - - ， t n - h ， 竹 吾 中文摘要 摘要 本文阐述了赤潮灾害风险评估在赤潮灾害管理中的作用，系统地介绍了赤潮 灾害风险评估的国内外研究进展和营养盐对赤潮藻类生长的影响机制，开展了基 于营养盐的塔玛亚历山大藻赤潮灾害危险度评估模型、赤潮灾害承灾体易损度评 估模型，赤潮灾害风险的量化与分级和赤潮灾害风险评估技术的实现研究工作， 最后以浙江近岸海域为例进行了实例应用。 赤潮灾害风险评估理论是开展赤潮灾害风险评估的基础。赤潮灾害风险评估 是一个全新的研究领域，尚未形成系统的成熟的评估理论与技术方法体系。依据 已初步建立的赤潮灾害风险评估理论可知，如何量化赤潮危险度和赤潮灾害承灾 体易损度是实现量化赤潮灾害风险的两大核心内容。 赤潮危险度评估是赤潮灾害风险评估的重要组成部分。营养盐是赤潮藻类生 长的物质基础，是影响赤潮暴发的关键要素之一。在营养盐对赤潮危险度的影响 机制分析的基础上，以塔玛亚历山大藻为例，开展固定不同p 和固定不同n 起始 浓度条件下藻类实验培养研究，根据实验数据和藻类生长的相关定律建立了基于 营养盐的赤潮危险度评估模型，解决了基于营养盐的赤潮危险度量化问题。 赤潮灾害承灾体易损度评估是赤潮灾害风险评估的另一重要内容。赤潮灾害 承灾体易损度受承灾体自身的抗灾特性、空间分布特征和赤潮类型( 强度) 等多 方面因素的影响。本文采用d e l p h i 法量化了单个承灾体遭受不同的赤潮类型( 强 度) 的破坏程度，根据承灾体在海域立体空间分布呈层叠现象的特点，建立承灾 体易损度评估模型，解决了如何量化赤潮灾害承灾体易损度的问题。 最后，为进一步验证理论的可靠性和模型的可用性，以浙江近岸海域为例进 行了具体应用，并采用地理信息系统技术和遥感技术实现了基于营养盐的浙江近 岸海域赤潮危险度评估、承灾体易损度评估和灾害风险空间可视化评估。评估结 果与浙江近岸海域的赤潮灾害实际发生情况基本吻合。结果表明本文所提出研究 思想和方法有助于推动赤潮灾害风险评估研究发展，为赤潮灾害防灾减灾提供了 科学依据。 ， - ， k 山 ， 生塑墨 关键词：赤潮灾害；营养盐；危险度评估；易损度评估；风险评估；遥感； 地理信息系统 - 气 聋 英文摘要 a b s t r a c t i nt h i sp a p e rt h er o l eo fr e dt i d ed i s a s t e rr i s ka s s e s s m e n ti nr e dt i d ed i s a s t e rr i s k m a n a g e m e n ti sd e s c r i b e d ，t h er e s e a r c hp r o g r e s sa th o m ea n da b r o a da n dt h ei n f l u e n c i n g m e c h a n i s mo ft h en u t r i e n t so nt h er e dt i d ea l g a lg r o w t ha r es y s t e m a t i ci n t r o d u c e d ；a h a z a r dd e g r e ea s s e s s m e n tm o d e lo fa l e x a n d r i u mt a r m z r e n s er e dt i d eb a s e do nn u t r i e n t s e x p e r i m e n t a ld a t a , t h er e c e p t o r s v u l n e r a b i l i t ya s s e s s m e n tm o d e l ，t h eq u a n t i f i c a t i o na n d c l a s s i f i c a t i o no fr i s ka s s e s s m e n to fr e dt i d ed i s a s t e ra n dt h ei m p l e m e n t a t i o no fr e dt i d e d i s a s t e rr i s ka s s e s s m e n tt e c h n i q u e sa l ec a r r i e do u t ；f i n a l l y ，t h ez h e j i a n gc o a s t a lw a t e r s i su s e dt oa p p l i c a t i o n n e t h e o r yo ft h er i s ka s s e s s m e n to fr e dt i d ed i s a s t e ri st h eb a s i sf o rc a r r y i n go u t t h ew o r ko fr i s ka s s e s s m e n to fr e dt i d ed i s a s t e r r i s ka s s e s s m e n to fr e dt i d ed i s a s t e ri sa n e wr e s e a r c hf i e l d ，a n di th a sn o ty e tf o r m e dam a t u r ea n ds y s t e m a t i ca s s e s s m e n tt h e o r y a n dt e c h n i c a lm e t h o d s a c c o r d i n gt or i s ka s s e s s m e n tt h e o r yo fr e dt i d ed i s a s t e rh a s i n i t i a l l ye s t a b l i s h e d ，h o wt oq u a n t i f yt h eh a z a r dd e g r e eo fr e dt i d ed i s a s t e ra n dt h e r e c e p t o r s v u l n e r a b i l i t yd e g r e ea r et h et w o c o r ec o n t e n t s h a z a r dd e g r e ea s s e s s m e n to fr e dt i d ed i s a s t e ri sa ni m p o r t a n tp a r to ft h er i s k a s s e s s m e n t o fr e dt i d e n u t r i e n t sa r et h em a t e r i a lb a s i sf o rt h er e dt i d ea l g a lg r o w t h i ti s ak e ye l e m e n t sa f f e c t i n gr e dt i d eo u t b r e a k o nt h eb a s i so ft h ei m p a c tm e c h a n i s m s c a u s e db yn u t r i e n t s ，t h ee x p e r i m e n t so fn u t r i e n t sa n da l e x a n d r i u mt a m a r e n s eg r o w t h a r ec o n d u c t e du n d e rt h ec o n d i t i o n so ff i x e di n t i a lp h o s p h a t ea n dn i t r a t er e s p e c t i v l y ，a h a z a r dd e g r e ea s s e s s m e n tm o d e lo fa i e x a n d r i u mt a m a r e n s er e dt i d ei se s t a b i l i s h e d b a s e do nt h en u t r i e n t se x p e r i m e n t a ld a t aa n dt h er e l a t e dl a w so fa l g a lg r o w t h , w h i c h s o l v et h eq u a n t i f i c a t i o nq u e s t i o no f h a z a r dd e g r e eo fr e dt i d ed i s a s t e rb a s e do nn u t r i e n t s r e c e p t o r s v u l n e r a b i l i t ya s s e s s m e n ti s a n o t h e ri m p o r t a n tc o n t e n to ft h er i s k a s s e s s m e n t o fr e dt i d e i ti sa f f e c t e d b yt h e c o u n t e r - d i s a s t e rc h a r a c t e r i s t i c so f r e c e p t o r - s e l f , t h es p a t i a ld i s t r i b u t i o no fr e c e p t o r , t h et y p e s ( o ri n t e n s i t y ) o fr e dt i d e ，a n d o t h e re l e m e n t s d e l p h im e t h o di su s e dt oq u a n t i f yas i n g l er e c e p t o r s v u l n e r a b i l i 够v a l u e c a u s e db yd i f f e r e n tt y p e s ( i n t e n s i t y ) o fr e dt i d e ar e c e p t o r s v u l n e r a b i l i t yd e g r e e a s s e s s m e n tm o d e li nc u b i c a ls p a c ei se s t a b i l i s h e db a s e do nt h es t r a t i f i c a t i o no fr e c e p t o r s i nt h es e aa r e aw a t e r s ，s o l v i n gt h eq u a n t i f i c a t i o nq u e s t i o no fr e c e p t o r s v u l n e r a b i l i t y d e g r e e 一 ， 孳 一 英文摘要 f i n a l l y ，t of u t h e rv a l i d a t et h er e l i a b i l i t ya n dt h ea v a i l a b i l i t yo ft h et h e o r yp u t f o r w a r di nt h i ss t u d y ，z h e j i a n gc o a s t a lw a t e r si su s e dt oa p p l y t h es p a t i a lv i s u a l i z a t i o n o fh a z a r dd e g r e ea s s e s s m e n t b a s e do nn u t r i e n t s ，r e c e p t o r s v u l n e r a b i l i t yd e g r e e a s s e s s m e n ta n dr i s ka s s e s s m e n ta r eo b t a i n e db a s e do nr e m o t es e n s i n ga n dg i s t e c h n o l o g y t h ea s s e s s m e n tr e s u l t sb a s i c a l l ya r ec o n s i s t e n tw i t l lt h eh i s t o r i c a le v e n t so fr e d t i d ei nz h e j i a n gc o a s t a lw a t e r t h ec a s es t u d ys h o w st h a tt h er e s e a r c ht h i n k i n ga n d m e t h o d o l o g yf r o mt h ep a p e rw i l lb eu s e f u lt op u s hf o r w a r dt h ed e v e l o p m e n to fr i s k a s s e s s m e n to fr e dt i d ed i s a s t e r , a n dp r o v i d eat h e o r e t i c a lb a s i s f o r t h e e f f e c t i v e p r e v e n t i o na n dr e d u c t i o no fr e dt i d ed i s a s t e r s k e yw o r d s ：r e dt i d ed i s a s t e r ；n u t r i e n t s ；h a z a r dd e g r e ea s s e s s m e n t ；r e c e p t o r v u l n e r a b i l i t yd e g r e ea s s e s s m e n t ；r i s ka s s e s s m e n t ；r e m o t es e n s i n g ；g e o g r a p h i c i n f o r m a t i o ns y s t e m ， - 目录 目录 第1 章绪论1 1 1 选题依据与研究意义1 1 2 国内外研究进展。2 1 3 主要研究内容9 1 4 技术路线1o 1 5 本章小结1 2 第2 章营养盐对赤潮藻类生长的影响机制分析1 3 2 1 基本概念13 2 1 1 比生长速率l3 2 1 2 最大比生长速率1 3 2 1 3 瞬时生长速率1 3 2 2 海洋浮游植物的生长模型。1 4 2 2 1 m a l t h u s 指数增殖模型1 4 2 2 2 l o g i s t i c 生长模型j 。l5 2 3 营养盐作用的理论机制1 6 2 3 1 氮- 17 2 3 2 磷18 2 3 3 硅18 2 3 4 氮磷比19 2 3 5 其他营养盐1 9 2 4 浮游植物生长与营养盐的规律s h e l f 0 r d 耐受性定律2 0 2 5 营养盐与浮游植物生长的一般模型2 2 2 5 1 介质中营养盐浓度对浮游植物生长的影响2 2 2 5 2 浮游植物细胞内营养盐含量与其生长的关系2 3 2 6 浮游植物对营养盐吸收的动力学机制2 3 2 7 本章小结2 4 第3 章基于营养盐的赤潮危险度评估模型的实验研究一以塔玛亚历山大藻为例2 5 3 1 目的和意义2 5 3 2 实验材料与方法2 5 3 2 1 实验藻种2 5 3 2 2 培养基。2 5 目录 3 2 3 培养条件2 6 3 2 4 器皿处理与仪器2 6 3 2 5 实验方法2 6 3 2 6 数据处理分析方法2 9 3 3 固定p 起始浓度条件下塔玛亚历山大藻生长达到形成赤潮时的密度阈 值所需要的时间模型的建立。2 9 3 3 1 固定p 起始浓度条件下n p 对塔玛亚历山大藻生长特性的影响2 9 3 3 2 固定p 起始浓度条件下藻类最大比生长速率与n p 关系模型的建立3 5 3 3 3 固定p 起始浓度条件下藻类生长达到形成赤潮时的密度阈值所 需要的时间模型的建立4 0 3 4 固定n 起始浓度条件下塔玛亚历山大藻生长达到形成赤潮时的密度阈 、值所需要的时间模型的建立。4 2 3 4 1 固定n 起始浓度条件下n p 对塔玛亚历山大藻生长特性的影响4 2 3 4 2 固定n 起始浓度条件下藻类最大比生长速率与n p 的关系模型 的建立4 7 3 4 3 固定n 起始浓度条件下藻类生长达到形成赤潮时的密度阈值所 需要的时间模型的建立：4 9 3 5 赤潮危险度等级划分。51 3 6 基于营养盐的赤潮危险度评估模型的建立5 1 3 7 本章小结。5 3 第4 章赤潮灾害承灾体易损度评估模型研究5 5 4 1 目的和意义。5 5 4 2 材料与方法5 5 4 2 1 d e l p h i 法概述5 5 4 2 2 专家组成员的选择5 6 4 2 3 调查项目和专家咨询表编制5 6 4 2 4 调查设计5 8 4 3 单个承灾体遭受不同的赤潮类型( 强度) 的破坏程度的调查结果。5 8 4 4 承灾体易损度评估模型的建立6 l 4 5 承灾体易损度的等级划分。6 1 4 6 本章小结6 2 目录 第5 章实例应用浙江近岸海域塔玛亚历山大藻赤潮灾害风险评估。6 3 5 1 研究区介绍6 3 5 1 1 浙江近岸海域赤潮时空分布规律6 3 5 1 2 浙江近岸海域主要的赤潮生物6 6 5 2 数据材料。6 6 5 2 1 营养盐数据6 6 5 2 2 遥感数据6 8 5 2 3 其它相关数据6 8 5 3 塔玛亚历山大藻赤潮危险度危险度评估结果与分析7 2 5 3 1 浙江近岸海域营养盐分布特征7 2 5 3 2 赤潮危险度评估的实现方法与流程7 6 5 3 3 赤潮危险度评估结果与分析7 7 5 3 4 赤潮危险度评估结果的验证8 0 5 4 赤潮灾害承灾体易损度评估结果与分析：8 2 5 4 1 基于高分辨率遥感影像的承灾体空间分布信息提取8 2 5 4 2 承灾体易损度评估的实现方法与流程8 6 5 4 3 赤潮灾害承灾体易损度评估结果与分析8 8 5 5 浙江近岸海域赤潮灾害风险评估结果与分析9 0 5 5 1 赤潮灾害风险等级划分9 0 5 5 2 赤潮灾害风险评估的实现方法与流程9 1 5 5 3 赤潮灾害风险评估结果与分析9 3 5 6 本章小结9 5 结论9 6 参考文献9 7 攻读学位期间公开发表论文1 0 9 致谢111 一 基于营养盐的赤潮灾害风险评估技术研究与应用 第1 章绪论 1 1 选题依据与研究意义 灾害风险评估是减灾防灾和灾害应急响应的重要内容之一，成为灾前风险评 估、灾临监测预警预测、灾中应急响应和灾后损失评估等灾害管理与应急响应的 重要一环和前提，对减轻灾害损失和开展防治工作具有十分重要的意义。 灾害风险评估是灾害管理和灾害应急响应的重要组成部分。灾害风险评估是 灾害发生前的预评估，是对一个给定区域内潜在的灾害事件发生的危险度( 可能 性) 和有可能对承灾体造成的破坏程度( 易损度) 的预测性评估。灾害风险评估 结果不仅可以为灾害管理、决策和防治提供科学依据，还可以为区域的经济发展 规划、资源的合理开发利用等提供参考依据。 赤潮灾害是我国第二大海洋灾害。根据国家海洋局海洋灾害公报公布的统计 数据显示，2 0 0 1 年由赤潮灾害造成的经济损失约1 0 亿元【l 】；2 0 0 2 年赤潮灾害造成 经济损失约0 2 3 亿元2 】；2 0 0 3 年赤潮灾害造成经济损失约0 4 2 8 1 亿元 3 1 ；2 0 0 5 年 赤潮灾害造成经济损失约0 6 9 亿元1 4 ，2 0 0 7 年赤潮灾害造成经济损失约0 0 6 亿元 【5 】，2 0 0 8 年赤潮灾害造成经济损失约o 0 9 亿元1 6 1 ，2 0 0 9 年赤潮灾害造成经济损失 约o 6 5 亿元【7 】。从这些统计数据可以看出，赤潮灾害制约着我国沿海社会经济可 持续发展。如何科学地进行赤潮研究和减灾，有效地进行赤潮防治已经成为亟待 解决的重大问题。 目前，自然灾害风险评估研究工作主要集中在洪水灾害、地质灾害、气象灾 害等，并在灾害减灾防灾工作中起到了重要的指导作用，而赤潮灾害风险评估属 于空白领域，既无系统的理论基础，又没有可供使用的方法体系，极大地制约了 我国赤潮灾害的减灾防灾工作。 因此，为了应对我国赤潮灾害防灾减灾的迫切需求，在9 0 8 专项“赤潮灾害 发生规律、预警和防治( 9 0 8 0 2 0 3 0 1 ) 一、8 6 3 计划“重大海洋赤潮灾害实时监 测与预警系统( 2 0 0 7 a a 0 9 2 0 0 3 ) 和浙江省海洋与海岛管理资金项目“浙江海域 赤潮灾害评估方法研究( 4 9 7 5 9 4 ) 一的项目资助下，开展了本项研究工作，以期 第1 章绪论 在借鉴其它灾害风险评估理论和实践经验基础上，结合赤潮灾害实际发生规律， 进行理论探讨和方法实验研究，建立适合赤潮灾害的风险评估理论与方法体系， 并在实践中检验其可操作性，为我国赤潮灾害风险管理提供参考。由于赤潮灾害 的发生受到营养盐、光照强度、海水温度等多方面因素的影响f 8 。1 3 1 ，灾害机制极为 复杂。而营养盐是赤潮藻类生长的物质基础并占主导地位【体1 5 】。因此，本文研究 仅先从营养盐角度探讨其与赤潮灾害风险的关系。 1 2 国内外研究进展 灾害风险评估具有灾害自然属性和社会属性的的双重特征。对灾害的研究如 果只关注对灾害的某一方面属性研究，而忽略了另外一方面属性的影响研究，则 就没有从风险评估角度进行灾害研究。因此，不能全面反映出灾害的问题。 目前国际上对“风险一词并没有一个统一严格定义。由于对风险的理解和 认识程度不同，风险的内涵尚无统一的定义。不同行业领域对风险的定义也是不 一样的。如在保险业中，风险是指“危害或损失的可能性 ；在经济领域中，风 险是指“从事某项活动的结果的不确定性( u n c e r t a i n t y ) 。 近年来，国际风险学界大量涉足环境环境污染问题，一些学者认为，只有用 风险评估、风险管理的观点来研究、处理环境污染问题，才可能使环境污染的研 究上升到具有独立学科特点的地位，否则只能停留在化学成分分析、现有观测手 段使用等较初级的阶段【1 6 1 。 在自然灾害研究领域，灾害风险的定义也是多种多样。例如m a s k e r y 从灾害 灾害损失角度出发，将风险定义为：“风险是某一自然灾害发生后所造成的总损 失【1 7 】；s m i t h 从灾害的发生概率来考虑，没有考虑灾害发生的后果，将风险定义 为：“风险是某一灾害发生的概率刀b s ；t o b i n 和m o n t z 定义为：“风险是某一灾 害发生的概率和期望损失的乘积【1 9 1 。 由于不同时期不同领域对风险的理解和认知程度不同，造成了风险的概念不 一致。因此，联合国赈灾组织( u n i t e dn a t i o n sd i s a s t e rr e l i e f o r g a n i z a t i o n , u n d r o ) 和联合国人道主义事务部( u n i t e dn a t i o n sd e p a r t m e n to fh u m a n i t a r i a na f f a i r s ) 分 别于1 9 9 1 年和1 9 9 2 年两次正式公布了自然灾害风险的定义为“风险是在一定区 基于营养盐的赤潮灾害风险评估技术研究与应用 域和给定时段内，由于某一自然灾害而引起的人们生命财产和经济活动的期望损 失值 2 0 - 2 。 风险的定量表达，也被称为风险度，是基于对风险定义的理解而得来的。如 上所述，由于对自然灾害风险有不同的定义；因而自然灾害风险的数学表达亦有 不同的方式。 m a s k e r y l l7 】提出的风险表达式为： 风险度( r i s k ) = 危险度( h a z a r d ) + 易损度( v u l n e r a b i l i t y ) s m i t h t l 8 提出的风险表达式为： 风险度( r i s k ) = 概率( p r o b a b i l i t y ) 损失( l o s s ) t o b i n 和m o n t z 1 9 1 分别在1 9 9 7 年提出的风险表达式为： 风险度( r i s k ) = 概率( p r o b a b i l i t y ) + 易损度( v u l n e r a b i l i t y ) 联合国人道主义事务部【2 1 1 1 9 9 1 年提出的风险表达式为： 风险度( r i s k ) = 危险度( h a z a r d ) 易损度( v u l n e r a b i l i t y ) 这一表达较为全面地反映了风险的本质特征。危险度反映了灾害的自然属性， 是灾害规模和发生频率( 概率) 的函数；易损度反映了灾害的社会属性，是承灾 体人口、财产、经济和环境的函数；风险度是灾害自然属性和社会属性的结合， 表达为危险度和易损度的乘积。这一评价模式已得到了国内外越来越多学者的认 同【2 2 - 2 7 1 。 在国外，自然灾害风险评估的研究工作开展较早，如早在1 9 3 3 年美国田纳西 河流域管理局( t v a ) 在田纳西河流域综合开发治理过程中，前期工作的一项重 要工作就是开展风险评价。事实证明，风险评价不仅为田纳西河流域综合开发与 整治规划的制定、一系列水利工程方案的设计与优化等提供了决策依据，而且为 难度极大的风险区居民迁移的宣传和说明工作发挥了重要作用。同时也探讨了洪 水灾害风险评价的理论和方法，开创了自然灾害评价之先例。其后，西欧、日本、 印度等国家纷纷效仿，开展了洪水灾害风险评价，从而推动国际自然灾害风险评 价研究工作的深入。随着社会经济的不断发展、人类生活环境的恶化，人们对风 险评价的研究的需求更加迫切。资料显示，美国从里根时代起，政府开始斥巨资 第1 章绪论 资助灾害风险评价研究。美国风险学会( s o c i e t yf o rr i s ka n a l y s i s s r a ) 迅速成为 一个国际性学术组织，相继在日本和欧洲建立了分会。近2 0 年来随着一些边缘学 科和交叉学科的兴起，对自然灾害的风险评价不仅注重自然灾害本身的研究，而 且将其与社会经济特性有机地结合起来，逐渐重视并强调自然灾害的人文因素， 取得了较好的效果1 2 引。国外针对滑坡、地震、膨胀土、台风、强风、江河洪水、 风暴潮和海啸等自然灾害【2 9 3 0 1 开展了灾害风险评估，取得卓有成效的成果，如 s m i t h 采用蒙特卡洛法开展了新西兰的地震危险度及其风险评估研究，为新西兰地 区的地震灾害管理提供科学依据【3 1 l ；l i r e r 和v i t e l l i 采用g i s 技术绘制了意大利维 苏威地区的火山灾害风险空间分布图，为该地区的火山灾害管理提供科学依据f 3 2 】； r u m p f 等采用模型跟踪模拟方法开展了热带气旋灾害风险评估研究工作，为热带 气旋灾害管理提供了依据【3 3 】；a p e l 等提出了一个概率模型系统来评估洪水灾害风 险，为该地区的洪水灾害管理提供了科学依据【3 4 1 。但赤潮灾害风险评估的研究工 作尚未形成系统的和成熟的理论方法和技术体系。目前针对赤潮的研究主要从生 物学和环境学角度开展，主要集中在赤潮的生物学特性、环境条件以及二者之间 的关系上，并多停留在科学研究层面上。从灾害学角度认识赤潮的研究尚不多见， 主要集中在应急监测和部分预警预测的层面，尚未从灾害风险评估的角度来研究 赤潮灾害。在国外，特别是欧美发达国家和地区，赤潮科学研究工作开展的比较 早，在赤潮藻类生理生态及生活史、赤潮种群生态动力学、赤潮生消过程、成因 和机理、赤潮毒素及产毒、致毒机理、赤潮监测、赤潮预报、赤潮治理方法等领 域取得了较为丰硕的成果。如f l y r m 研究了不同营养盐条件下亚历山大藻的产毒能 力【3 5 】，m o i s a n 等探讨了温度与浮游植物最大生长速率之间的关系模型 3 6 1 ，s t u m p f 等建立了赤潮预报业务化运行系统1 3 7 l ，f r a n k s 等提出了一个赤潮暴发模型【3 8 l ， w y n n e 等开展了海洋水色卫星图像探测短凯伦藻赤潮研究f 3 9 】，但是以上这些研究 成果都只是从生物学、环境学等角度去探讨赤潮灾害的自然属性，尚未结合赤潮 灾害的社会属性，从灾害风险评估角度来研究赤潮灾害，因此不能完全反映出赤 潮灾害的自然属性和社会属性问题；有些学者开展了赤潮灾害对海洋生态、海水 养殖的影响、对人类和社会经济造成的影响等方面的科学研究工作，也取得了一 4 lijiiji 基于营养盐的赤潮灾害风险僦术研究与应用 定程度上的研究成果，如a n d e r s o n 开展了赤潮灾害对美国公众的健康、渔业经济、 滨海旅游业和娱乐业和灾害监测与管理费用产生的年度经济影响评估l “堋1 ；a l c o c k 开展了佛罗里达海域的米氏凯伦藻赤潮的成因、产生的后果及管理建议与策略研 究【4 2 】；v a nd o l a h 等论述了有毒赤潮分泌的毒素对人类和生态产生的危害，建议有 必要开展赤潮灾害风险评估【4 3 】，g o s s e l i n 等研究了鱼类幼鱼对塔玛亚历山大藻毒素 的敏感性h 4 1 ，以上这些研究从赤潮灾害的社会属性出发，对灾害的社会属性分析， 没有考虑灾害的自然属性，从灾害风险评估角度来研究赤潮灾害，因此也不能完 全反映出赤潮灾害的自然属性和社会属性问题。 在国内，自然灾害风险评估研究工作始于5 0 年代，主要研究对象为地震、洪 涝和干旱等灾种。改革开放以后，特别是上个世纪9 0 年代以来，为更好地服务于 防灾减灾，灾害损失与影响预测研究f 4 5 - 4 6 1 在国内逐渐发展起来。灾害研究工作开 始突破传统的研究模式，研究内容不断丰富，研究水平日益提高，并有向新的独 立学科发生的趋势。同时自然灾害评估的研究也得到了社会各界相应的重视，并 开展了许多有益的探索工作【4 7 】。目前我国对自然灾害风险评估研究工作主要集中 在洪涝灾害、地质灾害、气象灾害、火山灾害、森林火灾灾害等 4 f f - 5 6 】，如黄崇福 提出了自然灾害风险分析的基本原理，为自然灾害风险评估与分析提供了理论依 据f 5 7 】；周寅康初步探讨了灾害的风险评价体系删；仪垂祥和史培军提出了自然灾 害系统的评估理论例；史培军系统地对灾害系统的性质、动力学机制等进行了探 讨，完善了灾害系统的结构与功能体系，论证了灾情形成过程中恢复力的作用机 制，分析了区域开发与安全建设的互馈关系，构建了区域综合减灾的行政管理体 系，为灾害管理提供了依据1 6 0 彤】；张学霞等采用遥感技术与地理信息系统技术实 现了长白山地区的火山灾害风险评估的空间可视化分布，为该地区的火山灾害管 理提供了科学依据【5 6 】；刘希林等开展了泥石流灾害风险评估的理论与评价方法的 研究工作，为实现泥石流灾害风险提供基础l 删等。但赤潮灾害风险评估的研究工 作尚未形成系统的和成熟的理论方法和技术体系。目前针对赤潮的研究主要从生 物学和环境学角度开展，主要集中在赤潮的生物学特性、环境条件以及二者之间 的关系上，并多停留在科学研究层面上。从灾害学角度认识赤潮的研究尚不多见， 第1 章绪论 主要集中在应急监测和部分预警预测的层面，尚未从灾害风险评估的角度来研究 赤潮灾害。在国内，尽管对赤潮的科学研究工作要明显迟于欧美诸国，但自1 9 9 0 年以来，我国赤潮研究开始跨入了一个新的发展阶段。其主要特点是研究领域的 拓宽和研究内容与国际的接轨，并在赤潮生消过程的监测、赤潮藻的培养生物学 和分类学研究、赤潮藻类的营养动力学及生理生态学特性研究、赤潮藻类生活史 的研究、赤潮藻类毒素的研究、赤潮模型研究等方面均取得了一定的进展。如齐 雨藻等阐述了棕囊藻属的分类与生活史【6 5 】，林昱和林荣澄开展了厦门西港引发有 害硅藻赤潮的磷阈值研究惭】，江天久等研究了东海和南海有害赤潮高发区麻痹性 贝毒素 6 7 ，欧林坚开展了典型赤潮藻对磷的生态生理响应研究f 6 引，吕颂辉等开展 了营养盐对米氏凯伦藻生长特性研究1 6 9 】，杨建强等采用人工神经网络方法预测赤 潮暴发【7 0 1 ，许卫忆等模拟了赤潮发生和蔓延的动力机制【7 1 1 ，w o n g 等建立了一个近 岸海域赤潮预报模型【7 2 1 ，李天深对营养盐影响链状亚历山大藻( 东海株) 的生长 与产毒关系进行了研究p 3 1 ，但是这些研究都是从生物学、环境学角度去探讨赤潮 灾害的自然属性，重点关注赤潮灾害的自然属性，没有结合赤潮灾害的社会属性 来探讨赤潮灾害问题，因此不能完全反映出赤潮灾害的自然属性和社会属性问题； 另外，还有一些学者探讨了赤潮灾害对承灾体因子的破坏程度、经济损失评估的 关系研究。如赵冬至和李亚楠提出了赤潮灾害经济损失评估技术【7 4 1 ，李亚楠和赵 冬至提出了赤潮灾害经济损失评估模型【7 5 1 ，颜天等探讨了塔玛亚历山大藻对鲈鱼 幼鱼的毒性效应【7 6 】，江航宇论述了赤潮对渔业的危害及预防对策【7 刀，陈舜等建立 了赤潮灾害对水产养殖业损失的分级评估1 7 引，佟蒙蒙对我国赤潮的分型分级标准、 我国赤潮灾害发生的时空特征、生物种特征及其发展趋势分析、赤潮灾害损失评 估的体系及其评估方法、赤潮灾害指数的计算及灾度等级的定义等方面进行了初 步研究【7 9 1 ，但这些研究都是对赤潮灾害的社会属性的分析，没有对赤潮灾害的自 然属性开展深入分析，因此不能全面反映赤潮灾害问题。 另外文世勇于2 0 0 4 年至2 0 0 7 年期间，初步探