生态风险评价案例(美国)

一、环境风险评价的概念二、生态风险评价一般过程及关键性问题三、流域水环境生态风险评价（案例）四、健康风险评价一般过程及关键性问题五、国内环境风险评价研究介绍主要内容案例美国国家环保署(1994)EPA/630/R-94/009主要工作－问题提出阶段流域概况工作目标评价终点与测定终点的选择概念模型描述制定分析计划工作1—流域概况调查DB河流域位于俄亥俄州的中心地区，共流经7个县，主要由DB河、LD河及20几条小的支流组成，面积为1443km2。该地区以农业生产为主；水资源主要用于灌溉农田以及市郊城镇生活、商业、工业使用。流域内物种丰富。该流域为国家级自然风景观光河之一。自1986年以来，各河流河中贝类的种类明显下降。其中三条河流的动、植物栖息地质量下降，并且这三个地区鱼类指标也不能达到州标准。——流域概况生态系统质量下降（水质和生物学）原因？已引起当地政府、州政府、联邦政府对此该流域的兴趣；该流域面临或可能面临的胁迫因子及其来源？目前正在实施的和将来要实施的管理措施会对水域生态系统的风险?此类型流域（小河流）问题在美国普遍存在；未来需采取什么样的管理措施恢复生态系统或维持现有生态系统？DB河流域已有大量的数据。流域概况——开展DB河流域生态风险评价案例研究的原因工作2—工作目标的制定Darby河协会当地政府办事处和官员（镇、城、县）俄亥俄州计划委员会、资源、环境俄亥俄州州立大学私人企业农民自然管理局国家环境、地质、农业、资源工作目标的制定—工作团队组成确定明确的风险评价目标；在风险评价的范围、复杂程度上达成一致工作目标的制定—过程Darby管理目标保护流域野生水生群落(鱼类/无脊椎动物)整个流域满足所有的规定标准维持在1990－1995年制定的部分水域水温确保水域中各种动植物的持续生长正在执行的管理措施制定市郊城镇发展规划重建与维护河流生态环境CWA第104款中，批准为长期控制提供经费CWA第319款规定建立监督机制（农业部/地质局）风险评价复杂程度第一阶段：收集评估所有有关Darby河资料与数据第二阶段：分析现有数据，分析该流域生态系统现状，以便指导实地调查和试验工作目标的制定—问题描述与预测生物效应90年代初调查显示：流域中的鱼类和软体动物的种类都已经减少了，鱼类已降至86种，软体动物降至38种。DB河与LD河的生物多样性明显的下降；珠蚌种群的多样性和数量的减少流域不同地区的鱼类生物学指标（IBI）均下降，Hellbranch河、Sugar河和Buck河的IBI价值是最低的胁迫因子沉积物：首要因素，主要来自耕地的水土流失，建筑工地和公路水质：面源污染；点源污染包括雨水管道和废水处理厂，当时数量较少且排放量也较少，但将来可能会上升为主要污染来源。河流形态学：农村地区(涨潮变化、农业生产不同时期)，城市和市郊地区(地表使用，河流流量变化）外来物种入侵，特别是条纹贝类低流量水坝的建造，农业的转变工作3—评价终点的选择评价终点选择—评价终点1评价终点1：种群组成、多样性和功能结构生物完整性指数（IBI）：表征鱼类种群12种特征，①种群的丰富度与复杂度；②营养结构；③鱼类的丰富度和状况；④每个标准都分为5，3，1三个级别；经修饰后的健康指标（MIwb）：以结构特征、丰富度、均匀度和生物量为基础的。无脊椎动物群落指标（ICI）：用10个标准表征中小型无脊椎动物群落结构，每个标准有6，4，2，1四个级别：蜉蝣类、食蛾、双翅类、摇蚊等生物中有忍耐力种群所占的比例。ICI等于所有标准的值相加。政策目标与社会价值：三个指标与OEPA的政策目标直接相连，评价河流可使用性。与Darby小组的三个目标中的两个是直接相连的：整个流域达到指定的标准；维持在1990－1995年制定的关于部分流域的独特的水温标准。生物学相关性：MIwb和IBI用于评价鱼类种群，①整个水系中都存在鱼类，相对寿命较长，故它们将整个流域联系在一起；②鱼类是许多水域的终产物，生物量依赖于第一级、第二级有机物群体产量。ICI评价水底小型无脊椎动物群落，是鱼类和其他水生、陆生动物主要食物来源，反映了群落中的能量来源。对压力的敏感性：MIwb指标去掉了对环境质量降低有忍耐力的种群，使得指标对更广泛的环境影响更敏感;IBI比Shannon－Weiner的多样性指标精确、更稳定地探知水质和生态环境的降低,鉴定各种类型的沉降和厂矿排放物的效应；无脊椎动物指标对不同胁迫因子响应的重复性比鱼类指标高，评价终点选择—评价终点1的选择原则评价终点2：野生鱼类和贝类的承受能力鱼类承受能力指标：野生鱼类种群的数量和生物量；单个岩生的数量；镖鲈亚科种群的数量。软体动物承受能力指标：受威胁种群的丰富度；种群分布（每个位点上的数量）；种群中小个体的百分数，作为衡量补充量的指标。政策目标与社会价值：鱼类和软体动物种群的数量和生物量与维持野生种群的管理目标之间的关系被列在了首位。生物学相关性：鱼类存在于整个水系中，野生种群数量的下降会反映出生态系统更大的变化。珠蚌是依赖鱼类群落完成部分生活周期，贝类数量下降可能表明鱼类群落发生变化。对压力的敏感性：镖鲈亚科百分数指标对富营养化和有毒物质特别敏感，镖鲈亚科数量庞大，为没有忍耐力的种群。，评价终点选择—评价终点2的选择原则工作4—概念模型制定概念模型：胁迫因子来源－胁迫因子－评价终点－生态效应之间的关系定性描述。胁迫因子来源土地使用－农业生产－居住区地发展－工业生产胁迫因子改变后河流形态学－沉积物－最大流量－营养物质－温度－有害物质生态效应对河流的影响由IBI，MIwb，ICI指标来归类概念模型描述概念模型描述－土地使用未受干扰的、自然的河流中，它的形态学、流量和沉淀物处于一个动态平衡，人类对形态学、流量和沉淀物其中任何一个因素的改变都会使这个河流系统向一个新的动态平衡状态移动：—河流形态学的改变包括河道疏通以及桥墩或码头等的建设。一旦河道发生了改变，将需要50年甚至更多时间来恢复以达到新的动态平衡状态。例如河流旅游业的过度开发导致侵蚀物增加。—土地利用的改变：过多土地的硬地化（公路、停车场），不能渗水的表面使得雨水不能渗入泥土和地下水，而增加了通过地表径流直接流入河流的水量，导致下游沉积物增多。—沉淀物：来自上游河水携带；传统农业生产导致的水土流失；本地区硬地化导致雨水对河道的侵蚀。—营养物质：农业生产中（施肥、养殖排放）；城市（绿地施肥、污水处理厂排水）；硬地（不能渗水的表面增加了来自厨房的废水，家养的宠物和大气中的沉降物的量）。—温度：河水温度除受太阳辐射和支流水温的影响，岸边植被，也会影响水温。—有毒化学物质：来自于工厂排污，同时包括农业养殖业，生活排污等。概念模型描述生物学应答（自变量）河流内压力（自变量）鱼类小型无脊椎动物珠蚌池塘生态环境的减少物种数量，sunfish，sukersb.，上游种群（headwatersp.）的数量减少蜉蝣目、褶翅目、毛翅目昆虫数量减少池塘的种群减少急流生态环境的减少物种数量，飞鱼/锯鲉数量，岩生物种和食虫种群的百分率减少了蜉蝣目、褶翅目、毛翅目昆虫数量减少急流的种群减少低流量和无流量发生频率的严重性的升高上游种群数量，minnowsp.的数量减少，开拓型种群数量增加蜉蝣目、褶翅目、毛翅目昆虫数量减少对干旱有忍耐力的种群增加了；没有忍耐力的种群减少了浑浊度的上升食虫动物、高级食肉动物、光捕食者百分率减少滤食者、撅食者和采食者的百分率减少对浑浊有忍耐力的种群增加了；没有忍耐力的种群减少了生物学响应胁迫因子氮、磷、有机物含量的上升藻类生产力，生物量，有适度忍耐力的鱼类种群的数量和百分数，以及有忍耐力的鱼类种群和杂食动物的数量升高物种数量、生物量、蜉蝣目、褶翅目、毛翅目的昆虫数量、对有机物有忍耐力的种群的百分率增加对有机物过剩有忍耐力的种群增加了；没有忍耐力的种群减少了溶解氧的下降物种数量、没有忍耐力/敏感性种群的数量减少物种数量、蜉蝣目、褶翅目、毛翅目昆虫数量减少；对溶氧量下降有忍耐力的种群增加了；没有忍耐力的种群减少了有毒化学物质含量的上升物种数量、个体数量、生物量减少。有忍耐力种群和残疾、烂鳍、损伤和肿瘤等异常现象增加蜉蝣目、褶翅目、毛翅目昆虫数量减少，T对有毒物质有忍耐力的种群的百分率增加（双翅类和非昆虫物种）对有毒物质有忍耐力的种群增加了；没有忍耐力的种群减少了自然破坏的增加年轻的和薄壳的种群减少