生态风险评价研究现状

生态风险评价研究现状（罗宗学云南大学生命科学学院环境科学专业昆明）摘要：生态风险评价是20世纪90年代以后兴起的新的研究领域，是环境风险评价的重要分支，也是环境管理和决策的科学基础。简要评述了生态风险评价相关的基本概念、价发展历程、评价方法和框架体系，重点讨论了三种常见生态风险评价及其评价方法，并对生态风险评价研究的发展趋势进行了分析讨论。关键字：生态风险评价；发展历程；评价方法；框架体系；1.生态风险评价研究中的基本概念1．1风险风险（R）是指不幸事件发生的可能性及其发生后将要造成的损害。这里“不幸事件发生的可能性”称为“风险概率”(P，也称风险度)；不幸事件发生后所造成的损害称为“风险后果”(D)。有关专家对风险定义为两者的积。即风险=风险度×风险后果上述的“不幸事件”指能造成伤害、损失、毁坏和痛苦的事件。就风险自身而言．具有二重性。第一．风险具有发生或出现人们不期望后果的可能性。第二．风险具有不确定性或不肯定性。1．2生态风险生态风险(EcalRisk，ER)是指一个种群、生态系统或整个景观的正常功能受外界胁迫，从而在目前和将来减小该系统内部某些要素或其本身的健康、生产力、遗传结构、经济价值和美学价值的可能性。1．3生态风险评价生态风险评价(EeoloiealRiskAssessment，ERA)是环境风险评价的重要组成部分。它是指受一个或多个胁迫因素影响后，对不利的生态后果出现的可能性进行的评估。2．生态风险评价发展历程2.1
20世纪80年代以前的萌芽阶段早期的环境风险评价,风险源以意外事故发生的可能性分析为主,没有明确的风险受体,更没有明确的暴露评价和风险表征,整个评价过程以简单的定性分析为主,处于萌芽阶段。2.2
20世纪80年代的人体健康的评价阶段20世纪80年代初,开始提出环境影响评价,并采用毒理分析的范式进行化学污染物的生态影响研究。期间,对人体健康的评价主要集中在致癌风险方面,而不仅局限于毒理评价。1981年,美国橡树岭国家实验室(ORNL)在受EPA委托进行综合燃料的风险评价中提出了一系列针对组织、种群、生态系统水平的生态风险评价方法,并将此方法类推到人体健康的致癌风险评价中,确定生态风险评价应该估计那些可以明确表述影响的可能性,并强调相应的组织水平。美国国家研究委员会(NRC,1983)提出的风险评价框架,其核心内容也是围绕人体健康与安全的,它指出生态风险评价不但要有可以明确表述影响的可能性,而且要有一个包含标准方法途径的明确框架。此后,美国EPA制定和颁布了一系列技术性文件、准则或指南,但大多是人体健康风险评价方面的。这一时期的风险评价方法已由定性分析转向定量评价;评价过程系统化,提出风险评价四步法:危害鉴别、剂量
效应关系,暴露评价和风险表征;进一步明确了风险源和风险受体,特别是针对不同组织水平的评价方法的提出为生态风险评价奠定了基础。2.320世纪90年代的生态风险评价阶段20世纪80年代末到20世纪90年代初这一阶段,ORNL的风险评价研究人员发表一系列文章,阐明化学毒理对生态过程和动态的影响,为从环境风险评价到生态风险评价的转变奠定了基础。Johnson通过微观实验,对比受到化学毒害和没受化学毒害的系统动态,采用状态空间的办法,解决了风险影响结果的表达问题。CarolynHunsakertffu发表文章阐述如何将生态风险评价应用到区域景观上去,这是一篇具有里程碑意义的文章,它阐明了区域生态风险评价的基本概念和未来发展方向。20世纪90年代,风险评价的热点已经从人体健康评价转入生态风险评价,风险压力因子也从单一的化学因子,扩展到多种化学因子及可能造成生态风险的事件,风险受体也从人体,发展到种群、群落、生态系统、流域景观水平。比较完善的生态风险评价框架已经形成。2.4
20世纪90年代末-21世纪初的区域生态风险评价阶段区域生态风险评价强调区域性,是在区域水平上描述和评估环境污染、人为活动或自然灾害对生态系统及其组分产生不利作用的可能性和大小的过程。区域生态风险评价所涉及的环境问题的成因及结果都具有区域性。付在毅等将区域生态风险的评价方法步骤概括为研究区的界定和分析、受体分析、风险识别与风险源分析、暴露与危害分析,及风险综合评价几个部分。强调区域生态风险评价中区域社会、经济、自然环境状况的分析是区域风险评价的基础,并详细阐述了如何针对区域特点进行风险源、风险受体的判定,及暴露与危害分析和风险综合评价。3.主要生态风险及其评价方法3.1生物技术带来的生态风险评价生物技术生态风险主要指现代转基因作物对人类健康和环境的潜在影响和危害。生物技术对人类健康作出了巨大贡献，如人类利用转基因的大肠杆菌生产人工胰岛素用于治疗糖尿病，基因工程药物和基因治疗业为人类彻底医治各种疑难病症带来了希望。但是，转基因植物对人体的副作用也是存在的，如抗杀虫剂转基因大豆中含有一种类似雌激素的化学物质，人食用后会对人体荷尔蒙有一定影响，导致生殖器官异常，免疫系统发生障碍。转基因作物对环境的影响是因为转基因作物本身或其野生近缘具有转变为杂草的可能性，同时也具有产生新病毒甚至超病毒的可能性。如果转基因生物有很高的适合度和竞争能力，就有可能引起种群爆发，破坏生物多样性，从而改变生物群落的构，影响生态系统的能量流动和物质循环，使潜在生态风险爆发。对于生物技术引起的生态风险主要用分子生物学和生化技术进行评价。进行生态风险评价的影响分析应从物种水平、种群水平、生态系统水平上来分析。现在常用的方法是微宇宙法(Mesocosm)。即建立实验系统，利用受控环境设施控制实验系统环境的改变，来模拟实际环境，作为植物或微生物生命活动观察和测试的场所。转基因生物在小规模田间实验之前先要在微宇宙中评价其存活状况、基因转移潜力以及生态效应。3.2生态入侵引起的生态风险评价生态入侵生态风险是指生态入侵物种种群迅速蔓延失控，造成其它土著种类濒临灭绝，并伴生其它严重危害。侵人物种通过改变环境条件和资源的可利用性而对本地物种产生致命影响，不仅使生物多样性减少，而且使系统的能量流动、物质循环等功能受到影响，严重者会导致整个生态系统的崩溃。对生态入侵引起的生态风险评价以物种层次作为生态系统风险评价的基础。在引种前先作详细的调查分析，明确引入物种的表型或生理特征及入侵能力、繁殖能力、竞争能力、生态学影响等，测定其合适度、种群增加速度，并对本地环境有关方面进行描述(包括栖息地类型、当地的动植物的生物多样性、植被覆盖度、主要的相互作用过程、自然或人为干扰情况以及气候和土壤条件等等)。将方面的调查资料与分析数据综合起来，用描述和图解或模型的形式来表示判断风险度和或然率。另外，也可以并人一些主要参数来做模型用于包括随机成分在内的危险程度的判断。3.3人类活动造成的生态风险评价人类活动造成的生态风险指人类不合理的开发利用自然资源或其他经济活动，造成生态的破坏引起生态灾难或生态报复。例如美国的黑风暴、我国西部和北部地区的沙尘暴都是人类活动造成的生态风险。近年来，我国东南沿海地区小城镇发展极为迅速，也出现了不少的生态后果。原有的农业生态系统迅速被城镇生态系统所替代，造成局部气候变化，生物多样性指数下降和城镇生态系统中有害物种类与浓度增加，以及由此导致的癌症、高血压和肥胖症等文明病的发病率上升。对人类活动造成的生态风险进行评价，主要根据城市生态学原理，针对城镇化过程的基本要素，采用变量相关方法，从原因到结果或反之逐个加以回归分析或定量比较，在癌症发病率与城镇化水平(包括区域人口密度城镇居住人口、居民人口、年龄、性别和工业产值等)的关系，高血压发病率与城镇人口聚集和交通发展的关系以及城镇化水平与有害物浓度和循环量增加的关系等3个方面对城镇化过程的生态风险作出定量评价。4.几个国内外具有代表性的生态风险评价框架4.1美国1998年美国国家环保局正式颁布了《生态风险评价指南》，提出生态风险评价“三步法”，即问题形成、分析和风险表征，同时要求在正式的科学评价之前，首先制定一个总体规划，以明确评价目的。美国生态风险评价详细框架如图1所示。4.2英国1995年英国环境部要求所有环境风险评价和风险管理行为必须遵循国家可持续发展战略，其创新点在于应用了“预防为主”的原则。它强调如果存在重大环境风险，即使目前的科学证据并不充分，也必须采取行动预防和减缓潜在的危害行为。英国风险评价与管理流程如图2所示。4.3荷兰荷兰风险管理框架是荷兰房屋、自然规划和环境部于1989年提出，其关键是应用阈值（决策标准）来判断特定的风险水平是否能接受。该框架的创新之处在于利用不同生命组建水平的风险指标，如死亡率或其他临界响应值，用数值明确表达最大可接受或可忽略的风险水平。如图3所示。4.4中国中国生态风险评价起步较晚，目前还没有国家权威机构发布的诸如生态风险评价技术导则等技术性文件。从20世纪90年以来，我国学者在介绍和引入国外生态风险评价研究成果的同时，对水环境生态风险评价和区域生态风险评价等领域的基础理论和技术方法进行了探讨殷浩文提出水环境生态风险评价的程序基本可分为5部分：源分析、受体评价、暴露评价、危害评价和风险表征。这也是目前国际上生态风险评价研究最集中、成果最丰富的领域。其中，危害评价是水环境生态风险评价的核心，重点是建立污染物浓度与生物效应之间的关联，目前常用的研究方法包括急性毒性试验、慢性毒性试验、全废水监测、群落及系统毒性试验等。5.结论与展望生态风险评价经历了20多年的发展,评价范围已经扩展到景观和区域尺度;评价内容也更加全面:多风险因子(化学污染、生态事件、人类活动等),多风险受体、多评价端点成为大尺度风险评价的一个特点;评价过程中注重对复杂生态系统特征的了解,并且将其贯穿于区域生态风险评价的各个环节;景观、区域尺度的风险评价模型框架已经搭建起来;用于大尺度评价的数学方法已经发展起来,并在很多区域得到应用。区域生态风险评价涉及环境科学、生态学、环境和生态毒理学、地理学、灾害学等多个学科。其发展有赖于这些学科的共同发展。为使评价结果更准确地反映实际情况,需要在以下领域进行深入研究:(1)在模型构建上,要弄清人类活动变化、环境过程与重要社会环境资源之间的关系,阐明生态系统的复杂性。(2)区域生态风险评价的一个难点就是尺度推移问题。风险评价结果通常要落实在生态系统或景观水平,但风险的直接受体可能是个体、种群、群落水平,较小尺度的影响要外推到较大尺度,可以通过加强野外观测和实验的方法,建立数学模型,通过模型拓展或因果分析的方法逐步实现尺度推移问题。(3)不确定性存在于风险评价整个过程中,在风险源的识别、风险可能性的判断上、各种外推(如物种间外推、不同等级生物组织间外推、由实验室向野外情况外推、由高剂量向低剂量外推等)中都存在不确定性。在风险评价过程中,加强不确定性评价,并通过实验方法的改进和对生态系统的深入认识,发展各种外推理论,建立合适的外推模型,逐步减小不确定性。(4)由于评价标准不统一,不同区域生态风险很难有可比性,因此评价标准的确定是又一个难点。这个问题可以从两个角度考虑:一是制定相对标准,通过尺度扩大的方法将需要对比的区域作为一个区域来考虑,也就是等于扩大评价范围,在技术实现上难度较小;二是制定绝对评价标准,这就需要分段制定标准,比如对风险源的可能影响给出标准,对风险受体针对不同风险源可能受到的影响也要给出标准等,这种方法在实现上很难,需要大量的前期工作。以上是关于生态风险评价方法、过程等基本问题的探讨。在目前全球生态系统不断恶化的趋势下,生态风险评价的重点领域和方向可能存在以下几个方面:(1)对全球环境变化贡献较大的事件:包括与温室气体排放有关的人类活动(如森林砍伐、水稻田面积的增加),地质灾害(如火山爆发)和异常气候事件的区域风险评价工作。(2)政策失误造成的生态风险,如毁林开荒、围湖造田等,这一评价领域在风险评价早期曾被提出,但没有得到很好的发展,这一领域是容易被忽略的重要领域。(3)生物安全评价。20世纪90年代以来,转基因作物安全性问题得到很多的关注。其生态安全问题也将成为生