（环境科学专业论文）大型浅水草型湖库乌梁素海的生态灾变评估.pdf

内蒙古大学颐士生论文 大型浅水草型湖泊一乌梁素海的生态灾变评估 摘要 水资源是人类赖以生存的基本物质，而湖泊和水库又是淡水资源的重要组成部分。随着 人口增加和社会经济的飞速发展i 人们对水的需求量急剧增加。与此同时，全球水体污染也 日趋严重。水体富营养化己成为当前水环境保护所面临的严峻问题之一。全球范围内如：美 国、日本、英国和澳洲都存在不同程度的水体污染事件，而我国又是世界湖泊富营养化的“重 灾区 。日益严重的水体富营养化最终导致水生态灾变事件的发生。 乌梁素海是中国八大淡水湖之一，黄河流域第二大淡水湖泊。这次作为“全国重点湖泊 水库生态安全调查及评估”项目调查的湖库之一，主要是因为乌梁素海是新蒙高原具有典型 代表的大型浅水草型湖泊，也是地球同纬度最大的自然湿地。然而，近年来由于自然和人类 活动，水资源量减少，湖泊富营养化加重，生物多样性遭到破坏，生态环境日益恶化，制约湖区 社会经济发展。 本文通过大量实测数据和调查数据，对乌梁素海近几年黄藻暴发事件进行分析，评价其水 生态灾变现状和乌梁素海目前整体水生态安全状况。最后提出生态安全保障措施，期望能够为 乌梁素海生态安全保障及其生态恢复提供借鉴。 选择乌梁素海作为此次生态安全调查及评估对象，开展湖泊生态灾变状况研究，不但具有 十分重要的理论意义，而且也具有广泛的实际应用价值。 关键词：富营养化，生态灾变，乌梁素海 内蒙古大学硕士生论文 a ss e ss m e n to fe c o l o g i c a lc a r a c i y s mi n u l i a n g s u h a iw h i c hi sl a r g e s c a l el a k eo fs h a l l o w w a t e rp l a n t a bs t r a c t t h ew a t e rr e s o u r c ei st h eb a s i cm a t e r i a lo fh u m a nl i f c ，b u tt h el a k e sa n dt h er e s e r v o i r sa r ea l s o t h ei m p o n a n tc o m p o n e n to f 丘e s h w a t e rr e s o u r c e s w i t ht h ep o p u l a t i o ni n c r c a s e sa n dt h es o c i a l e c o n o m yd e v e l o p m e n tr a p i d l y ，t h e i i e m a n df o rw a t e ro fp e o p l ei sd r a m a t i c a l l yi n c r e a s e d m e a n w l l i l e ，t l l eg l o b a l w a t e rb o d yp o l l u t i o nh a sb e c o m ei n c r e a s i n g l ys e r i o u sd a yb yd a y e u t r o p h i c a t i o ni so n eo ft h ee x t r e m ew a t e re n v i r o 枷e n tp r o b l e m ss i n c ei t i m sb e c o m eo n eo ft h e p r o b l e m sf a c i n go ft h ec u 盯e n tw a t e re n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n w o r l d w i d e ， f o re x 锄p l e ，t h e r ea r e d i f f c r e n tl e v e l so fw a t e rb o d yp o l l u t i o ni n c i d e n t si nu n i t e ds t a t e s ，j 印a n ，b r i t a i na n da u s t r a l i a w h i l e ，o u rc o 硼恙r yi sa l s ot h ev i c t i m i z e dr e g i o ni nt h ee u t r o p h i c a t i o nl a k ea ho v e rt h ew o r l d i n c r e a s i n g l ys e r i o u sw a t e rb o d ye u t r o p h i c a t i o nl e a d i n gt 0t h ew a t e re c o l o g yc a t a s t r o p l l i c e v e m s a q u a t i cf i n a l l y w u l i a n g s u h a ii s o n eo fe i g h tb i g 丘e s h w a t e rl a l ( e si nc h i n a ，w h i c hi st h es e c o n dl a r g e s t 舶s h w a t e rl a k ei ny e l l o wr i v e r a so mo ft h el a k e sa n dr e s e o i r sp r o j e c ts u e y ，w h i c ha r ct h e l a l ( e s 锄dr e s e r v o i r so fk e yn a t i o n a ls e c 埘t ) ri n v e s t i g a t i o na i l d a s s e s s m e n to fe c o l o g y m a i n l y b e c a u s ew u l i a n g s l l l l a ii st h et ) r p i c a lr e p r e s e n t a t i v el a 唱e s c a l e l a l 【eo fs h a l l o wp l a n ti nn e w m o n g o l i a np l a t e a u ，a n di sa l s os a m el a t 诹k i eb i g g e s tn 狐l r a lw e t l a n di nt _ h ee 钾【h h o 、e v e r ，i n r e c e n ty e a r s ， d u ct 0n a t u r a la i l dh 啪a i la c t i v i t i e s ，m e 、a t e rr e s o u r c e sq u a i i l t i t ) rr e d u c e s ， e u t r o p h i c a t i o na g g r a v a t i o ni nl a l ( e s ，t h eb i o d i v e r s 时i sd e s t m c t e d ，t h ee c o l o g i c a le n v i r o 衄e n ti s d e t e r i o r a t i n gd a y b yd a y r e s t r i c tt h es o c i a l 锄d e c o n o m i cd e v e l o p m e n to ft h cl a k ed i s t r i c t t h i sa r t i c l et l 啪u 曲al a r g en u m b e ro fm e a s u r e dd a t aa n ds u r v e yi l a 协，c 鲫叮o nt h ea m l y s i so f 2 一 塑茎直奎兰堡主生迨塞一 - _ _ - - _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ - _ - _ _ _ 一一一 a i lo u t b r e a ko fy e l l o wa l g 犹i nw u l i a j l g s u h a ii nr e c e n ty e a r sa n de v a l u a t et h e s t a t u so fa q u a t i c e c o l o g i c a ld i s a s t e r o nt h eb a s i so ft h el a k ee u t r o p h i c a t i o ni nt h ep r e v i o u sp r e d e c e s s o rs t u d i e d t o e s t a b l i s he c o l o g yc a t a c l y s ma p p m i s a im e t h o d e v a l 删i o no ft h eo v e r a nw a t e re c o l o g i c a ls e c 嘶t y c o n d “i o ni nw u l i a n g s u h a ia tp r e s e n t f i n a n y ，p r o p o s e st h ee c o l o g i c a ls a f e 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1 3 灾变风险评估研究进展12 1 3 2 灾变损失评估1 2 1 3 2 1 灾变损失评估的内涵一1 2 1 3 2 2 灾变损失评估方法1 3 1 3 3 灾变的生态环境评估1 3 1 3 3 1 生态环境评估内涵j 1 3 1 3 3 2 生态环境评估方法1 4 1 3 3 3 湖库灾变对生态环境的影响1 4 1 4 选题依据l5 1 5 乌梁素海研究的背景及现实意义1 6 第二章乌梁素海研究区简介1 8 2 1 乌梁素海概况18 2 1 1 乌梁素海的地理位置18 2 1 2 水文与气候特征1 9 2 1 3 自然资源2 0 2 1 4 流域社会经济概况2 0 2 2 乌梁素海生态多功能性定位2 2 2 3 乌梁素海生态环境问题2 2 2 3 1 乌梁素海目前整体现状2 3 2 3 3 生态环境恶化的根源2 5 第三章乌梁素海的生态灾变评估2 5 3 1 乌粱素海黄藻暴发的案例分析2 5 3 1 1 黄藻理化性质2 6 3 1 2 黄藻形成条件2 6 3 1 3 黄藻暴发的案例分析2 6 3 1 3 1 近四年黄藻暴发生态灾害的发展及演变2 8 3 1 3 2 黄藻暴发的成因2 8 3 1 3 3 黄藻暴发对乌梁素海的危害性3 4 3 1 4 黄藻的治理3 4 4 内蒙古大学硕士生论文 3 1 4 1 黄藻治理的方法和建议一3 5 3 1 4 2 乌梁素海黄藻治理的显著成效3 6 3 2 湖库生态灾变评估方法3 6 3 2 1 生态灾变评估思路3 7 3 2 2 湖库的功能分区3 7 3 2 2 1 湖库功能分区的原因3 7 3 2 2 2 湖库功能分区的原则3 7 3 2 2 3 湖泊功能生态区的划分3 8 3 2 4 生态灾变评估步骤3 9 3 3 生态灾变评估指标体系3 9 3 3 1 指标体系制定的原则3 9 3 3 2 乌梁素海灾变指标的选择4 0 3 3 3 指标的定义4 0 3 3 4 指标体系及评价标准4l 3 3 5 灾变评估单元和权重的确定。4 l 3 3 6 乌梁素海生态灾变评估模型4 3 3 3 7 灾害级别的解释4 3 3 4 乌梁素海生态灾变评估结果与解析4 3 3 4 1 生态灾变评估指标的收集与整理。4 3 3 4 2 生态灾变评估结果5 0 3 4 3 生态灾变评估结果解析及建议5 0 第四章乌梁素海生态保障方案5 2 4 1 湿地保护、恢复的规划与任务5 3 4 2 外源污染治理5 3 4 。2 1 点源污染治理5 3 4 2 1 1 加快城镇污水处理厂建设5 3 4 2 1 2 加强工业园区废污水处理以及中水回用。5 4 4 2 1 3 乌梁素海周边固体废物及垃圾处理。5 5 4 2 2 面源污染治理5 5 4 3 灌排渠道水环境修复措施5 5 4 4 乌梁紊海水土保持治理措施5 6 4 5 内源污染治理5 6 4 5 1 实施芦苇控制工程5 7 4 5 2 水草收割和综合利用措施5 8 4 5 3 改善湖内水循环，提高进退水能力5 8 4 5 4 其它生态保障方案5 9 4 6 加强流域生态安全管理5 9 4 7 乌梁素海治理成果的展望5 9 4 8 乌梁素海治理的建议6 l 参考文献6 3 致谢6 6 5 内蒙古大学硕士生论文 第一章绪论 1 1 引言 生态安全是人类赖以生存和发展的生态环境处于健康和可持续发展状态，随着社会经 济的发展，人类施加于环境的压力不断增大，以致生态承载能力失衡，并对社会经济发展构成 严重威胁他1 。例如火山爆发和地震，滑坡和泥石流，水旱灾变，台风和冰雹等等，这些自然 现象也就是自然界的灾变。生态灾变是生态系统这个统一的整体，当其中的生物因素或环境 因素发生巨大变化并形成灾变事件时，其对生态系统多方面的影响。 人类如何适应全球环境变化，对自身的行为进行调控以维护自身安全，成为人们关注的焦 点，灾变的研究也应时而生。灾变生态学就是关于灾变生态作用的研究，主要研究的问题有 什么是生态灾变，造成生态灾变的原因和机制，生态灾变的具体过程，生态灾变的客观描述 和规律性，生态灾变对生态过程影响以及生态灾变的不良作用的预防、预报、控制和补救等。 目前国内外对灾变的研究已取得了很大进展，其中尤其以地质灾变、气候灾变和洪水灾 变的评估研究最为常见。但是，总体而言，灾变涉及的内容广泛，其发生的地区也有很大的 差别，同时，灾变的评估往往需要多学科间的综合交叉研究，因此，灾变评估的方法还不完 善，其中有的灾变以前研究还很少，有待于进一步的研究。 我国湖泊众多，面积大于1 k m 2 的湖泊有2 8 4 8 个，约占国土面积的0 8 ，其中淡水湖泊面 积占4 5 口1 。但是，近年来由于湖泊流域社会经济快速发展，污染治理设备滞后，氮、磷污染负 荷削减未能得到足够的重视，致使我国众多湖泊富营养化程度普遍较高，水污染和藻类水华暴 发事件频发，严重影响了湖区人民的生产、生活及饮用水安全，并制约着流域的可持续发展。 对于湖泊和水库这类水生生态系统而言，日益严重的水体富营养化有可能导致水生态灾 变事件的发生。湖泊富营养化最重要的表征之一就是藻类的异常增殖与暴发所形成的水华现 象。近年来全国很多湖泊、水库由于蓝藻过度生长，形成有害藻水华，且往往在短期内就突 然发生，并对水资源和水生态环境造成了严重影响，已经形成了另外一种较为严峻的生态灾 变。但是，由于水华的特殊性，如机理复杂，水华形成的损失和影响调查困难，目前还没有 关于蓝藻水华的生态灾变评估的相关研究h 1 。 乌梁素海是中国八大淡水湖之一，黄河流域第二大淡水湖泊，是镶嵌在内蒙古中西部干旱 6 一 塑茎直奎兰堡主竺堡奎 一半干旱草原上的一颗明珠。同时，乌梁素海也是河套地区农田退水的主要接纳地，在涵养 水源、净化水质、蓄洪抗旱、调节气候、促淤造陆以及为野生动物提供栖息地、维护生物多 样性等方面具有多功能性。然而，近年来在自然和人类活动的双重作用下，湖泊萎缩严重，水资 源量减少，生物多样性遭到破坏，生态环境同益恶化，制约湖区社会经济发展，湖泊水面面积由 建国前的8 0 0 多k m 2 减少到现在的2 9 3 k m 2 ，渔业资源遭到严重损失，鱼群结构呈现低龄化、 小型化，湿地生物多样性不断下降，生态环境己经遭到破坏。选择乌梁素海作为研究对象，开展 湖泊生态灾变状况研究，不但具有十分重要的理论意义，而且也具有广泛的实际应用价值。 1 2 生态灾变的研究概述 一般情况下，灾变是事物的变化对主体造成损害，作为一个关系概念，它总是相对于一 定的主体而言，表示某事物的变化对主体的价值关系。由于生态系统是一个统一的整体，当 其中的生物因素或环境因素发生巨大变化并形成灾变事件时，其对生态系统的影响往往是多 方面的，因此人们往往称之为生态灾变1 。 1 2 1 湖库的富营养化与生态灾变的实质分析 水资源是人类赖以生存的基本物质，随着人口增加和社会经济的飞速发展，人们对水的 需求量急剧增加，与此同时全球水体污染也日趋严重。在当前水环境污染中，湖泊富营养化 是最为严重的问题之一。 对于湖泊和水库这类水生生态系统而言，日益严重的水体富营养化有可能导致水生态灾 变事件的发生。一般正常情况下，湖泊中的生物种群处于一个相对平衡的状态，但是当水体 呈现富营养化时，这种平衡就会被打破。某些生物的种类明显减少，而另外一些生物的种类 则显著增加，这种生物的种群演替就会造成水生生物种类稳定性和多样性的减少等灾难性后 果。湖泊富营养化最重要的表征之一就是藻类的异常增殖与暴发所形成的水华现象。 有害藻水华的显著特征就是浮游植物大量生长，加速水质恶化、水体功能下降、水生生 物死亡。水体上层堆积的过量藻类使得水体的透明度降低晦7 1 ，水体变得浑浊。某些藻类还会 散发腥臭气味，一旦这些藻类腐烂分解，水味会更加难闻哺9 1 。另外，当表层的藻类挡住太阳 光的照射，就使得沉水植物的光合作用受到很大抑制，水体中溶解氧的含量会相应减少，部 分生物死亡后遗体分解又消耗一部分溶解氧，这样深水区缺氧，好氧类生物死亡，沉积物的 内源释放由于厌氧环境也得到加强，水体营养负荷加大n 们。此外，某些藻类可以产生藻毒素， 这以蓝藻中的微囊藻产生的微囊藻毒素为代表，该毒素毒害作用很强可以通过食物链危害到 7 内蒙古大学硕士生论文 人类健康，以肝脏为靶器官，严重时可导致肝癌n 。自来水厂的制水成本由于水体处理难度 加大而提高n2 1 。此外，富营养化破坏了水生态平衡，少数优势藻类的疯长，占据了其他生物 生存空间，生物多样性下降，生态系统稳定性降低，而且导致渔业减产。因此，有害藻水华 的频繁发生对水体实际上已经形成了生态灾变。 目前，在我国4 0 个主要湖泊中，出现水华现象的占湖泊总数的8 0 n3 1 ，水体富营养化已 经对周边的工农业生产及生活饮用水保障带来了巨大危害，威胁到人类的健康和水源安全n 钔， 可见，湖泊水库中“水体富营养化已成为全国水环境保护中的急待解决的首要问题。 1 2 2 水体富营养化成因分析 水体富营养化是过量的含氮磷元素的营养物进入到流动缓慢的水体中，在适合的温度下， 藻类过度繁殖，使水中溶解氧减少引起鱼类的死亡，水体本身的功能受到限制和破坏，整个 水生生态系统的平衡由于某些物种种群结构的破坏而丧失，严重时导致水华、赤潮的发生， 是严重的水体衰老现象。n 5 1 6 7 1 8 1 1 2 2 1 藻类的基础知识 浮游生物是指在海水或淡水中能够适应悬浮生活的动植物群落。它们多数个体小，游泳 能力弱或完全没有游泳能力，过着随波逐流的生活。浮游生物一般分为浮游动物和浮游植物。 浮游植物是自养型浮游生物，它包括所有生活在水中浮游生活的微小植物，即通常所说的“浮 游藻类 。浮游藻类在大小和体积上差别显著：大型的肉眼可见，如团藻和微囊藻，一般个体 常常大于1 硼；小型的大小不到1um 或比细菌还小。绝大多数的浮游藻类是肉眼看不见的， 依据它的个体大小可分为：网采浮游藻类( 2 0 2 0 0um ) 、微型浮游藻类( 2 2 0um ) 及超微型 浮游浮藻类( 小于2um ) 。 藻类一般包括蓝藻门、隐藻门、甲藻门、金藻门、黄藻门、硅藻门、裸藻门、绿藻门、 轮藻门、褐藻门和红藻门。其中轮藻类是大型沉水藻类，多为淡水产；后两者绝大多数为大 型海产种类，海带和紫菜分别是褐藻门和红藻门的典型代表。淡水水华的优势藻种多为蓝藻 门、硅藻门、甲藻门和隐藻门的藻类，也包括绿藻门和金藻门等的一些藻类；海水赤潮优势 藻多是甲藻门和硅藻门的种类，另外也包括蓝藻门、金藻门和黄藻门的个别种类n 引。 1 2 2 2 藻类与水体富营养化 国际经合组织( 0 e c d ) 对湖泊富营养化的定义为：水体中由于营养盐的增加而导致藻类和 水生植物生产力的增加、水质下降等一系列的变化，从而使水的用途受到影响的现象。与湖 泊富营养化伴随的一个普遍现象就是许多浮游植物，尤其是那些具有浮力或能运动的藻类， 通常会过度生长，形成藻类的水华，从而导致水质的下降及一系列严重的水环境问题。水华， 堕鍪吏奎堂堡主生堡壅 通常是指浮游藻类的生物量显著地高于一般水体中的平均值，并在水体表面大量聚集，形成 肉眼可见的藻类聚积体，水华又称水花，通常指的是淡水水体。当此现象出现在海洋时即称 为赤潮。 水体富营养化实质上是由生态系统受到污染造成的，主要包括城镇生活污水和含氮、磷 较高的工业废水以及含有大量化肥、农药及其它高浓度营养盐的农田退水的污染。水体发生 富营养化时，溶解性营养盐类( 主要是n h 。一n 、n o 。一n 、n 0 。一n 、p 0 。一p ) 使水中藻类等浮游生物大 量生长繁殖，继而引起异养微生物旺盛的代谢活动，耗尽水体溶解氧，使水体变质乜0 1 。 通常情况下，水体形成富营养化的指标是：水体中含氮量大于0 2 0 3 m g l ，含磷量大 于0 0 1 m g 几，生化需氧量( b o d s ) 大于1 0 m g l 。当水体形成富营养化时，水体中藻类的种类 减少，而个别种类则迅速生长，大量繁殖乜1 j 。 水华是藻类大量繁殖所引起。藻类种类繁多，各自所含色素不同、体色不同，使水色呈 现与之相对的颜色。这种因藻类大量繁殖使水着色的现象我们叫它“水花 ，又叫“水华”。 水华过程实际上是自氧性生物( 浮游藻类) 在水体中建立优势的过程。它包含着一系列生物、 化学和物理变化的过程，与水体的物理化学形状、湖泊形态和底质状况等众多因素有关。 当前的水体富营养化主要是指伴随着经济发展所产生的各种生产和生活废水进入水体后 超过其接纳能力进而导致水质恶化的人为富营养化啦2 1 。富营养化是各种因素综合作用的结果， 最根本原因还是在于含氮、磷类营养物质输入过多。然而藻类生长不光需要营养物，对水力 和气象也有要求，并不是水体氮、磷浓度较高就能出现水华，地理差别以及污染物种类和数 量的不同，使得富营养化表现症状各不相同，但是形成富营养化的基本条件却是统一的即氮、 磷浓度较高；水体流动缓慢；水温适合藻类生长，三者兼备就有可能造成藻类过度生长乜3 2 利。 1 2 3 近年来国内外湖库富营养化事件 ( 1 ) 国外湖库富营养化事件 目前，无论在中国、印度等发展中国家还是在美国、日本、英国、澳洲和加拿大等发达 国家，许多水库和湖泊都出现了不同程度的水体富营养化现象，而我国又是世界湖泊富营养 化的“重灾区 。 美国多数河流、溪流、湖泊、水库和河口遭受损失的最主要的原因就是水体富营养化。 美国的墨西哥湾受富营养化作用形成的死海区从2 0 世纪9 0 年代早期的9 5 0 0 k m 2 ，发展到2 0 0 7 年的2 2 0 0 0 k m 2 。在死海区，珊瑚礁被破坏、海草和海藻消失、鱼类贝类死亡。经研究发现， 其中6 7 的氮都来自密西西比河沿岸辽阔的农业耕种区妇引。有科学家估算，用于墨西哥西部 雅基河谷的化肥中的氮，有将近7 5 流失进入大气并流入地表水。年复一年后，估计有2 2 0 0 0 t 9 内蒙古大学硕士生论文 的氮被冲入加利福尼亚湾。 1 9 9 1 年澳大利亚达令河发生严重水华，就是因为该地区水质较浑浊，颗粒对磷吸附较紧， 高温导致水体分层，缺氧加速内源磷释放，使得水体中磷浓度过高以至于暴发水华。2 0 0 6 年 5 月，加利福尼亚湾就暴发了黄藻危机，造成大量鱼类死亡。 美国国家环境保护局( e p a ) 在上世纪7 0 年代进行的全国调查，结果有接近8 0 的湖泊 已经达到富营养化状态，湖泊富营养化防治随即被美国政府立项拨专款治理心6 1 。 ( 2 ) 国内湖库富营养化事件 我国幅员辽阔，湖泊水库众多。据统计面积大于1 k m 2 的有2 3 0 5 个，湖泊总面积为全国总 面积的0 8 ，而总蓄水量是水资源总量的2 7 ，湖泊提供的饮用水源占城镇饮用水水源的5 0 以上，是极为重要的水资源心7 1 。湖泊、水库流域也是全国人口密集、经济和文化较为发达的 地带之一。然而近几十年来，随着经济的迅速发展，人口不断增加，人民生活水平进一步提 高，工业、农业、交通航运、日常生活和社会各方面活动产生的大量污染物流入湖泊，使得 湖泊水体和沉积物中的营养物质急剧增加，导致水质不断恶化、富营养化发生。 自2 0 世纪5 0 年代至今，全国已经就湖泊水库的水资源状况开展过多次调查与评估研究， 其中1 9 8 6 1 9 8 9 年全国对3 4 个湖泊水库的调查表明，在全国东北地区，被调查湖泊大多数 已经进入了富营养化状况，如巢湖、太湖、洪泽湖等，众多的城市湖泊富营养化程度已经非 常严重，如杭州西湖、南京玄武湖、昆明滇池等汹1 ；据1 9 9 6 年全国水质调查报告，有4 0 的 河流、5 1 的湖泊和5 3 的河口正受到富营养化的负面影响。2 0 0 0 年对全国主要湖泊中的1 8 个调查表明，其中有1 4 个湖泊已经进入了富营养化状态( 杨红和任志远，2 0 0 0 ) 。 现今，中国有超过8 5 的湖泊面临严重的富营养化问题，在5 3 2 条主要河流中，8 2 的河 流被过量的氮污染。2 0 0 7 年，8 2 起赤潮发生在中国海域，覆盖了1 1 6 1 0 k m 2 的海域，中国长 江和珠江的入海口已出现了两个新的死海区。也就是说，这两条江的入海口附近水域里，由 于水中氧气耗竭，已经没有任何鱼、虾、蟹的踪影，到处是一片死气沉沉的景象泅1 。在湖泊 中，太湖、巢湖和滇池受富营养化作用的破坏最严重，是我国三大重度污染湖泊。全国湖泊 富营养化程度日益加剧，严重制约了流域地区社会和经济的可持续发展，可以说全国部分湖 库由藻类水华引起的生态灾变已经造成重大损失。 1 3 生态灾变评估方法的国内外进展 l o 塑鍪直奎兰堡主竺堡奎 灾变生态学是关于灾变生态作用的研究，主要研究的问题有什么是生态灾变，造成生态 灾变的原因和机制，生态灾变的具体过程，生态灾变的客观描述和规律性，生态灾变对生态 过程影响以及生态灾变的不良作用的预防、预报、控制和补救等。 灾变评估是灾变的预测、防治乃至灾变补偿研究的基础，针对不同的研究角度和评估目 的，灾变评估可概括为灾变风险评估、损失评估、生态环境评估和防灾工程的减灾效益评估 等( 孙绍聘，2 0 0 1 ) 。 目前，国内外对灾变的研究已取得了很大进展，其中尤其以地质灾变、气候灾变和洪水 灾变的评估研究最为常见。除洪水、地质、沙漠化等较强的强外界干扰因素外，以前所报道 的生态灾变多数关注生物入侵。近年来全国很多湖库由于藻类过度生长，形成有害藻水华， 且往往在短期内就突然发生，并对水资源和水生态环境造成了严重影响，已经形成了另外一 种较为严峻的生态灾变。由于水华的特殊性，如机理复杂，水华形成的损失和影响调查困难， 目前还没有关于藻类水华的生态灾变评估的相关研究引。 但是，总体而言，灾变涉及的内容广泛，其发生的地区也有很大的差别，同时，灾变的 评估往往需要多学科间的综合交叉研究，因此，灾变评估的方法还不完善，其中有的灾变以 前研究还很少，有待于进一步的研究。 1 3 1 灾变风险评估 1 3 1 1 灾变风险评估的内涵 灾变风险评估是对灾变风险区遭受不同强度灾变的可能性及其造成的后果进行的定量分 析和评估。主要包括两个层次，一是对灾变风险区内的某种灾变进行风险评估；二是对灾变 风险区内一定时段内可能发生的各种自然灾害之和，即综合灾变进行评估。根据灾变风险的 定义，灾变风险评估不仅要分析灾变发生的可能性，同时还要评估由此引起的可能后果，对 预期的损失状况进行评估，同时灾变风险区内综合灾变的风险评估还需要在单一灾变风险评 估的基础上同时考虑不同灾变之间的相互关系口。 1 3 1 2 灾变风险评估方法 灾变风险评估主要包括灾变模型、抗灾性能模型、灾变区价值模型和风险等级划分这四 个过程。目前，国内外灾变风险评估方法主要有以下4 种： 资料分析法：包括自然界记载的资料和历史文献记载的资料两大类，主要采用数理统 计方法。 实验模型法：在一定灾变研究基础上通过实验方法模拟灾变的发生和演变规律。该方 法可以净化致灾因子，排除混杂因素的干扰，深刻揭示灾变的形成机制，为灾变风险预测和 一 塑鍪壹查兰堕主生堡茎 _ _ ，一一一一 区划提供依据。 数学模型法：利用适当的数学模型对灾变风险进行评估，如模糊数学、神经网络、概 率模型、灰色系统模型、动力学模型等。 遥感与地理信息系统：遥感技术主要用于灾变的调查和灾变的动态监测，地理信息系 统主要用于数据的千里和模型的预测。 1 3 1 3 灾变风险评估研究进展 目前还没有真正建立起水华发生的风险评估。这主要是因为影响水华的因子有很多，且 这些因子与水华之间的关系非常复杂，同时获取大量的水华数据较为困难。在大亚湾澳头水 域的赤潮的研究方面，根据赤潮的监测结果与对应时段水体的潮汐、风向、天气情况和水温 资料，建立水体的理化生物因子与赤潮的回归方程后，可以用来预报生物高峰期是否会发生 赤潮m 】，类似的研究还有通过建立三维的生态水温模型来模拟藻类的生长情况，从而对赤潮 进行预报，等，这些基于统计学的预报模型主要是对过去的资料进行分析，因此，模型对于 揭示该水域的有害藻水华的机理的价值较高，但这些模型的实际运行情况的报道较少。 我国已经开展了一些大型湖泊中水华发生机理的研究，这些研究为建立蓝藻水华引起的 生态灾变的风险评估奠定了基础。在这些研究取得的已有成果上，通过实际监测，并对水华 发生的相关的理化条件进行多重分析，并建立蓝藻水华引起的生态灾变评估方法。同时，随 着研究的深入和对蓝藻的生长、飘移的研究的进一步理解，并相关的其他学科的进一步发展 的情况下( 如气象条件预报的精度进一步得到提高) ，有望建立物理机制明确、参数确定的计 算模型在实践和空间尺度上来提高预报的精度阳1 。 1 3 2 灾变损失评估 1 3 2 1 灾变损失评估的内涵 湖泊作为一种水资源，其自身比较复杂，同时，生态灾变的损失具有不确定性，因此， 增大了湖泊生态灾变事件的经济损失评估的不确定性。而且，到目前为止，有关环境污染损 失估算的研究工作大都集中于大气污染损失，对于水污染的研究相对较少，相关数据信息较 难获得，缺乏科学的剂量一反映关系，对湖泊灾变损失评估的方法研究更为少见，因此，湖 泊生态灾变的损失评估可以参照相关的环境污染的损失评估来进行。 环境污染损失包括直接损失和间接损失。直接损失是指受环境污染危害而导致法律所保 护的现有财产减少或者丧失的实际价值，即实际损失。间接损失是由直接损失引起和牵连的 其他损失，也即在正常条件下可以得到，但因环境污染危害而未能得到的那部分合法收入， 也称可得利益损失。 1 2 内蒙古大学硕士生论文 由此，结合湖泊生态灾变发生的特征，需要考虑以下原则来判定湖泊灾变的生态直接损 失和间接损失： 湖泊生态灾变的直接损失，是指受湖泊生态灾变而导致法律所保护的现有财产减少或 者丧失的实际价值，即实际损失。如，太湖水危机事件中，其中相关部门的应急费用即属于 直接经济损失； 湖泊生态灾变的间接损失，是指生态灾变引起和牵连的其他损失，即在正常条件下可 以得到，但因生态灾变而未得到的那一部分合法收入。例如太湖水危机事件中，间接损失包 括渔业损失、农业损失、畜牧业损失、因停水造成的工业企业损失等。按直接经济损失和间 接经济损失进行评估可以在一定程度上反应不同湖泊或湖区的服务特征不同，实际情况中有 些经济损失如养殖业的损失既包括了直接经济损失，又包括了间接经济损失。 总之，在湖泊灾变的损失评估中，首先需要对湖泊的服务功能和与湖泊密切相关的产业 进行充分的调研，在此基础上，可以按行业进行分类，通过当前损失评估中常用的生产率法 来对湖泊灾变进行损失评估。 1 3 2 2 灾变损失评估方法 广义的灾变损失评估一般按照灾变事件发生的时间划分为灾变发生之前的预评估、灾变 发生过程的监测性评估和灾变发生之后的实测性评估三种。一般意义的灾变损失评估是在灾 变评估指标的基础上，通过建立适当的评估模型，对灾变的破坏程度和造成的损失进行评估。 灾变损失评估包括两个方面，一是建立灾变损失评估的指标体系，二是给出灾变损失评估的 定量方法。 灾变的损失包括经济损失和非经济损失，其中经济损失又可以分为直接经济损失和间接 经济损失。直接经济损失表现为实物、财产、资源等损失，属于相对比较容易确定评估的损 失。因此目前对不同灾变直接经济损失的评估程序和方法基本一致，大致可划分为确定评估 对象的类型、估计评估对象的实物损失量、估计各类评估对象的单位价值或价格、计算各类 评估对象的直接经济损失、计算总体经济损失等步骤。间接经济损失没有直接经济损失那样 明确，因而其评估方法需要根据具体的损失对象加以确定，因此，还难以发展出统一的方法 和规范。 1 3 3 灾变的生态环境评估 1 3 3 1 生态环境评估内涵 湖泊生态灾变的环境评估是指对灾变引发的环境变化的定量偏高，由于灾变大多数给环 境带来非常不利的影响，环境的负面变化会造成生态系统退化，影响可持续发展，因此，灾 1 3 堕鍪直奎兰堡主竺堡奎 变的环境评估有时候也可以纳入灾变的损失评估内，即将损失分为非经济损失( 侧重于人员 伤亡) 、经济损失( 直接经济损失和间接经济损失) 和环境损失。不论将灾变引起的环境变化 的评估是否作为一个单独的评估内容，其核心内容都是要反映灾变对环境带来的那些不利影 响，进而得到灾变后生态系统的进一步可能发展方向以及恶化程度等。 目前针对湖泊中生态灾变引发的环境变化评估研究还较少，而针对污染等问题引起的环 境损失等评估多采用生产率法、期望值法、专业判断法和调查评估法等方法来描述旅游业和 景观美学价值等损害程度，但是湖泊中生态灾变对水环境和水生生态系统的影响显然不能用 这种方法。目前关于评估环境和生态系统评估已经取得了不少进展，因此在对湖泊灾变对环 境和生态系统的影响的评估可以参考这些方法来进行，即通过对灾变前后的环境和生态系统 的变化来对灾变的环境影响进行评估。 1 3 3 2 生态环境评估方法 灾变的生态环境评估方法，目前主要可概括为两大类，一是将灾变对生态环境的影响换 算为经济损失，从而给出其定量评估结果。另一种方法主要通过建立较为完善的生