环境容量与环境承载力.ppt

环境容量与环境承载力 一 环境容量 概念一 环境容量是一个复杂的反映环境净化能力的量 其数值应能表征污染物在环境中的物理 化学变化及空间机械运动性质 概念二 环境容量是指某环境单元所允许承纳的污染物质的最大数量 它是一个变量 环境容量M由两个组成部分 即基本环境容量K和变动环境容量R 前者可以通过环境质量标准减去环境本底值求得 后者是指该环境单元的自净能力而言 其基本环境容量也被称为K容量或稀释容量 变动环境容量也被称为R容量或自净容量 合理利用生态环境的稀释和自净容量 无疑对防治环境污染具有重要的经济价值 例一 水环境容量 反映流域的自然属性 水文特性 又反映人类对环境的需求 水质目标 水环境容量 稀释容量 W稀释 自净容量 W自净 两部分 稀释容量 在给定水域的来水污染物浓度高于出水水质目标时 依靠稀释作用达到水质目标所能承纳的污染物量 自净容量 由于沉降 生化 吸附等物理 化学和生物作用 给定水域达到水质目标所能自净的污染物量 环境容量 环境容量 大气环境容量 水体环境容量 土地环境容量 大气环境容量 大气污染物主要包括 TSP SOx NOx COx O3 Pb等 其中 大气空间有效面积 大气空间有效高度 大气环境容量 水体环境容量 水体环境资源主要包括地表水体 河流 湖泊等 和地下水体 城市水体污染物的主要指标包括 COD BODs Cu Hg Pb Cr As Ca 溶解氧 挥发酚 氰化物等 水体环境容量 Qw水体环境容量 Vw水体体积 Bwi表示第i种污染物的标准值 Bwi0表示第i种污染物的本底值 Cwi0表示第i种污染物的大气同化能力 可以采用国际通用标准值 Rw0表示其它非主要污染物占污染物总量的比率 水环境容量基本特征 资源性水环境容量是一种自然资源 能容纳一定量的污染物也能满足人类生产 生活和生态系统的需要 水环境容量是有限的可再生自然资源 区域性受各类区域的水文 地理 气象条件等因素的影响 不同水域对污染物的物理 化学和生物净化能力存在明显的差异 导致水环境容量有明显的地域性特征 系统性河流 湖泊等水域一般处在大的流域系统中 水域与陆域 上游与下游 左岸与右岸构成不同尺度的空间生态系统 因此 在确定局部水域水环境容量时 必须从流域的角度出发 合理协调流域内各水域的水环境容量 土地环境容量 首先就其资源量的确定来说 有两个方面必须考虑 第一笼统而论 土地环境资源总量应是市域范围内的国土总面积 第二具体来讲 从城市环境污染影响出发 土地环境资源有效总量应为有土壤层覆盖和裸露的市域国土总面积 城市土地污染物的主要指标包括 COD BOD5 Hg Cr As Ca SO2 挥发酚 氰化物 油类等 土地环境容量 Ql表示土地环境容量 Se表示土地环境资源总量 Ml为每公顷土地的土壤重量2250000kg Bli表示第i种污染物的标准值 Bli0表示第i种污染物的本底值 Cli0表示第i种污染物的同化能力 Rl0表示其他非主要污染物占污染物总量的比率 应用一 环境容量是在环境管理中实行污染物浓度控制时提出的概念 污染物浓度控制的法令规定了各个污染源排放污染物的容许浓度标准 但没有规定排入环境中的污染物的数量 也没有考虑环境净化和容纳的能力 这样在污染源集中的城市和工矿区 尽管各个污染源排放的污染物达到 包括稀释排放而达到的 浓度控制标准 但由于污染物排放的总量过大 仍然会使环境受到严重污染 因此 在环境管理上开始采用总量控制法 即把各个污染源排入某一环境的污染物总量限制在一定的数值之内 采用总量控制法 必须研究环境容量问题 1996年7月 第四次全国环境保护会议召开 提出了 国家环境保护 九五 计划和2010年远景目标 明确 实施污染物排放总量控制计划 和 中国跨世纪绿色工程计划 1998年 国家环保总局颁布了 全国环境保护工作 1998 2002 纲要 提出了 一控双达标 全国主要污染物实施总量控制 工业污染源排放污染物要达到国家或地方规定的标准 全国重点城市环境空气 地面水环境质量 按功能区分别达到国家规定的标准 和33211工程 加大了重点地区和重点流域的治理力度 2002年1月 第五次全国环境保护会议召开 会议提出了 国家环境保护 十五 计划 明确了 十五 期间努力完成控制污染物排放总量 改善重点地区环境质量 节制生态恶化趋势 三大任务 国家关于总量控制的规定 我国 十一五 环境保护规划 到2010年 二氧化硫和化学需氧量排放得到控制 重点地区和城市的环境质量有所改善 生态环境恶化趋势基本遏制 确保核与辐射环境安全 我国 十二五 环境保护规划 到2015年 主要污染物排放总量显著减少 城乡饮用水水源地环境安全得到有效保障 水质大幅提高 重金属污染得到有效控制 持久性有机污染物 危险化学品 危险废物等污染防治成效明显 城镇环境基础设施建设和运行水平得到提升 生态环境恶化趋势得到扭转 核与辐射安全监管能力明显增强 核与辐射安全水平进一步提高 环境监管体系得到健全 国家关于总量控制的规定 一 环境容量应用 二 在环境规划与管理程中 人们认识到 如果将环境这样一个复杂的维持自组织的系统 视为一个容纳废弃物的 容器 显然是不合适的 环境容量应是一个描述系统性的 与人类社会行为息息相关的动态变化量 环境容量的概念表述了环境容纳污染物的能力 但这只是环境功能的一部分 在这一部分内 任一环境 它的环境容量越大 可接纳的污染物就越多 反之则越少 除此之外 环境还为人类提供生存和发展所必需的资源 能源 为人类提供各种精神财富和文化载体 一种说法认为 承载力是从工程地质领域转借过来的概念 其本意是指地基的强度对建筑物负重的能力 生态学最早将此概念转引到该学科领域内 即 某一特定环境条件下 某种个体存在数量的最高极限 承载力概念引入生态学后发生了演化与发展 体现了人类社会对自然界的认识不断深化 在不同的发展阶段和不同的资源条件产生了不同的承载力概念和相应的承载力理论 生态承载力是生态系统的自我维持 自我调节能力 资源与环境的供应与容纳能力及其可维持的社会经济活动强度和具有一定生活水平的人口数量 对于某一区域 生态承载力强调的是系统的承载功能 而突出的是对人类活动的承载能力 其内容包括资源子系统 环境子系统和社会子系统 所以 某一区域的生态承载力概念 是某一时期某一地域某一特定的生态系统 在确保资源的合理开发利用和生态环境良性循环发展的条件下 可持续承载的人口数量 经济强度及社会总量的能力 生态承载力大体可以分为土地资源承载力 水资源承载力等类型 二 环境承载力 在人类面临粮食危机 土地日趋紧张的情况下 科学家提出了土地承载力的概念 在环境污染蔓延全球 资源短缺和生态环境不断恶化的情况下 科学家相继提出了资源承载力 环境承载力 生态承载力等概念 另一种说法认为 承载力的起源可以追溯到马尔萨斯时代 马尔萨斯是第一个看到环境限制因子对人类社会物质增长过程有重要影响的科学家 他的资源有限并影响人口增长的理论不仅反映了当时的社会存在 而且对后来的科学研究产生了广泛的影响 达尔文在其进化论观点中采用了人口几何增长和资源有限约束的观点 同样马尔萨斯的资源环境对人口增长的限制的观点对人口统计学也存在巨大的影响 将马尔萨斯的理论用逻辑斯缔方程的形式表示出来 用容纳能力指标反映环境约束对人口增长的限制作用可以说是现今研究承载力的起源 1 环境承载力的内涵环境承载力指某一时刻环境系统所能承受的人类社会 经济活动的能力阈值 环境承载力是环境系统功能的外在表现 即环境系统具有依靠能流 物流和负熵流来维持自身的稳态 有限地抵抗人类系统的干扰并重新调整自组织形式的能力 环境承载力是描述环境状态的重要参量之一 即某一时刻环境状态不仅与其自身的运动状态有关 还与人类作用有关 环境承载力既不是一个纯粹描述自然环境特征的量 又不是一个描述人类社会的量 它反映了人类与环境相互作用的界面特征 是研究环境与经济是否协调发展的一个重要判据 二 环境承载力 2 环境承载力的描述环境承载力是环境系统固有功能的表现 它不仅与环境系统本身的结构有关 还与外界 人类社会经济活动 的输入输出有关 若将环境承载力 EBC 看成一个函数 那么它至少包含三个自变量 时间 T 空间 S 人类经济行为的规模与方向 B EBC f T S B 环境承载力的特点是时间性 区域性 主客观的结合性 为了方便量化描述 将环境承载力划分为 环境能够容纳污染物的量 环境持续支撑经济社会发展规模的能力 环境维持良好生态系统的能力 二 环境承载力 3 环境承载力指标体系从环境系统与人类社会经济系统之间物质 能量和信息的联系角度 可以将环境承载力指标分为三部分 1 资源供给指标 如水资源 土地资源和生物资源的数量 质量和开发利用程度 2 社会影响指标 如经济实力 污染治理投资 公用设施水平和人口密度等 3 污染容纳指标 如污染物的排放量 绿化状况和污染物净化能力等 通过环境承载力指标体系 可以间接量化表达某一区域的环境承载量和环境承载力 环境承载力可以被应用于环境规划 并作为其理论基础之一 成为从环境保护方面规划未来人类行为的一项依据 指标体系例一环境容载力评价指标体系结构 目标层A 准则层B 指标层C 指标层D 环境承载力A 自然资源容载力指标B1 社会经济容载力指标B2 容载力可持续指标B3 大气容载力指标C1 水资源容载力指标C2 土地资源指标C3 人口资源容载力指标C5 经济发展力容载指标C6 基础设施容载力指标C7 优势度指标C10 潜力度指标C11 d11 d12 d21 d22 d31 d32 d41 d42 d51 d52 d61 d62 d71 d72 d81 d82 生物资源指标C4 社会设施容载力指标C8 科教容载力指标C9 饱和度指标C12 协调发展度指标13 d91 d92 d111 d112 d101 d102 d121 d122 d131 d132 例子 水环境承载力的定量表述方法 由表征水环境承载力大小的综合指数或相对值来表示 假设在一个地区的经济发展规划中 有m个发展方案 因而存在m个水环境承载力 不妨设此m个水环境承载力为Ej j 1 2 m 再设每个水环境承载力由n个具体指标确定的分量组成 即 由于水环境承载力的各个分量具有不同的量纲 为了比较其大小 必须对其各分量进行归一化处理 上式归一化处理后则为 其中 这样 第j个水环境承载力的大小 综合值 可用归一化后的向量的模来表示 即 为了突出水环境对不同经济发展方案的支持因子的支持作用 可用下式表示第j个水环境承载力的相对大小 综合指数越大 水环境承载力越大 相对值大于等于1 表示该方案下人类活动与水环境是协调的 环境承载力评价分解 环境承载力指数计算方法 某环境要素 如大气 的污染指数 j某环境要素污染的各项指标 wj第j项指标的加权值 第j项指标的污染指数 主要采用模糊归一化方法和加权法对指标的原始数据进行归一化处理 环境承载力指数计算方法 正向指数 逆向指数 表示第j项指标的污染指数 Eij表示第j项指标的第i分量值 第i年值 Emin表示第j项指标各年分量最小值 也可以取该项指标的国家标准目标上限值 如国家一级标准 Emax表示第j项指标各年分量最大值 也可以取该项指标的国家标准目标下限值 如国家三级标准 或以环境极限容量为下限 环境承载力的特征 环境承载力作为判断人类社会经济活动与环境是否协调的依据具有以下主要特征 客观性和主观性 区域性和时间性 动态性和可调控性客观性体现在一定时期 一定状态下的环境承载力是客观存在的 是可以衡量和评价的 它是该区域环境结构和功能的一种表征 主观性体现在人们用怎样的判断标准和量化方法去衡量它 也就是人们对环境承载力的评价分析具有主观性 区域性和时间性 环境承载力的区域性和时间性是指不同时期 不同区域的环境承载力是不同的 相应的评价指标的选取和量化评价方法也应有所不同 动态性和可调控性 环境承载力的动态性和可调控性是指其大小加以保护 环境承载力可以得升是随着时间 空间和生产力水平的变化而变化的 人类可以通过改变经济增长方式 提高技术水平等手段来提高区域环境承载力 使其向有利于人类的方向发展 环境承载力的特征 环境容量与环境承载力的区别与共同 从上述的环境承载力的定义和特征可以看出 环境承载力既不是一个纯粹描述自然环境特征的量 又不是一个描述人类社会的量