一种确定区域生态风险预警的方法

(10)申请公布号CN101882274A(43)申请公布日2010.11.10CN101882274A*CN101882274A*(21)申请号201010231566.7(22)申请日2010.07.20G06Q10/00(2006.01)(71)申请人南京大学地址210093江苏省南京市汉口路22号(72)发明人朱晓东凌虹尹荣尧李扬帆夏晶(74)专利代理机构南京知识律师事务所32207代理人汪旭东(54)发明名称一种确定区域生态风险预警的方法(57)摘要本发明提供了一种确定区域生态风险预警的方法，属于生态风险防范领域。其步骤为：确定区域生态风险综合指数；根据区域生态风险综合指数，进行区域环境风险状态预警；确定不良状态预警和区域环境风险趋势预警，进一步确定为缓慢恶化预警和迅速恶化预警。本发明在对研究区域环境要素进行遥感调查的基础上，结合区域工业发展胁迫的特点，考虑风险源、受体敏感性等特点，运用系统动力学、景观生态学以及GIS分析、AHP、Delphi等理论和方法，构建区域生态风险评价指标体系，确定如何采用区域生态风险预警。本发明将为区域生态风险管理提供科学的依据和支持。(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页说明书9页CN101882274A1/1页21.一种确定区域生态风险预警的方法，其包括以下步骤：a)确定区域生态风险综合指数：根据区域环境环境状态指数、化工风险压力指数、生态风险管理指数指标评价标准确定的指标及指标分值对各评价单元进行赋值，接着将矢量格式转换为栅格格式，研究区域进行GIS网格采样分析，得到各采样网格对应分指标的数值，并运用空间插值得到各指标的空间插值栅格图；同时对各具体指标数据进行无量纲化处理，利用所建立的评价指标体系，计算得出各评价单元的生态风险值，根据确定的各层指标权重值，各级指标均采用AHP加权评价模型计算区域生态风险综合指数；其中：R(t)为t时刻评价单元区域生态风险综合指数值，Qk为K指标权重，Ak(t)为t时刻指标值；b)根据区域生态风险综合指数，进行区域环境风险状态预警：不良状态预警，对区域环境恶化状态做出预警，R(t)＜P(2)式中，P为预警临界值；c)区域环境风险趋势预警：区域环境风险恶化速度预警是对已处于恶化的环境做出预警，可进一步分为缓慢恶化预警和迅速恶化预警，其计算公式为：负向演化预警R(t2)＞P，R(t2)＞R(t1)，t2＞t1(3)区域生态系统趋势为向负向演化，环境风险增大；恶化速度预警：缓慢恶化预警，区域生态系统虽未达到恶化程度，但在不采取措施的情况下，会开始向恶化方向变化的环境状况做出预警；式中ΔP恶化速度预警临界值，R(t2)＞R(t1)迅速恶化预警，对从比较好或不坏的状态向恶化方向发展，且恶化趋势迅猛，有可能在短时间内达到恶化程度的环境做出预警，R(t2)＞R(t1)2.根据权利要求1所述的一种确定区域生态风险预警的方法，其特征在于所述步骤a)中区域生态风险综合指数指标体系分为三级，第一级指标为：区域环境环境状态指数、化工风险压力指数、生态风险管理指数，第二级指标为各子系统评价要素，第三级指标为具体指标，分属不同的二级指标，采用AHP以及Delphi法相结合确定权重。权利要求书CN101882274A1/9页3一种确定区域生态风险预警的方法技术领域[0001]本发明涉及一种确定区域生态风险的方法，更具体的说是一种确定区域生态风险预警的方法。背景技术[0002]近年来，葛磊工业园区尤其化工园区排出的大量富含N、P、COD等污染物的工业废水以及HCL、苯等有毒有害气体、以及持久性有机污染物(POPS)对区域的环境有着长期、潜在的影响。化工生产排出的污水，一般具有有害性、好氧性、酸碱性、富营养性、油覆盖性、高温等特点；化工废气，则具有易燃易爆、有毒性、刺激性、腐蚀性、含尘等特点；化工生产过程中的废渣对环境的污染对土壤水域和大气的影响也日益收到重视。化工生产的这些特点，对地下水、地面水都会产生极大的影响，从而影响到人和其它生物的生活与生存。区域各类化工安全事故时有发生，给周围居民的生命与财产安全以及生态系统造成了潜在的风险。[0003]针对这些风险防范的热点已经从人体健康评价转入生态风险预警及评价，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。生态风险(EcologicalRisk)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少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。而区域生态风险评价是在区域尺度上描述和评价环境污染、人为活动或自然灾害对区域内的生态系统结构和功能等产生不利作用的可能性和危害程度，涉及的风险源可能是自然或人为灾害，也可能是其他社会、经济、政治、文化等因素，具有多风险源、多受体险源、时空尺度大、空间异质性等特点。区域生态风险预警的目的在于为区域建立生态风险预警机制，实现有效生态风险管理提供理论和技术支持。[0004]随着风险评价尺度的扩大，传统的概念模型已经不能满足区域水平的涉及多风险源、多压力因子、多风险影响的预警及评价要求，需要综合考虑各类因素。区域生态风险预警就是对人类活动导致的区域生态风险即生态系统和环境质量负向演替、退化、恶化的及时报警，以便及时采取措施，促使区域生态环境变负向演替为正向演替。预警按照可以分为渐变型和突变型。生态风险评价是生态风险预警的基础，生态风险预警是生态风险管理的重要组成部分。[0005]我国生态风险评价及预警尚处于起步阶段，研究主要集中在对水环境和自然灾害生态风险评价、重金属沉积物的生态风险评价、农田系统与转基因作物、生物安全以及项目工程的生态风险评价及对突发污染事故水质或大气质量的预警。近年来，也开始对区域生态风险及预警进行研究。付在毅等以江河三角洲湿地为研究范围进行了区域生态风险评价理论和方法的探讨，进行了分级评价并提出度量生态环境重要性和脆弱性的指标，运用遥感资料和地理信息系统(GIS)技术，完成了区域生态风险综合评价。肖杨等从景观尺度研究了人类活动和自然胁迫造成的生态风险，构建了景观生态风险指数，并以山西省平遥说明书CN101882274A2/9页4县作为研究案例，得出了该县景观生态风险的空间分布特征。卢宏玮等以洞庭湖地区的东、南、西三部分作为研究区域，将工业污染、农业污染及血防污染作为其污染类风险源，引入毒性污染指数与自然灾害指数和系统本身的生态指数，完成了对洞庭湖流域的区域生态风险评价。孙心亮等通过研究城市生态风险的内涵与动因，建立了生态风险评价的数学模型，并利用该模型从不同角度计算出河西走廊7个城市的生态环境风险强度，在此基础上分析了河西城市化过程中生态风险变化的规律性。王瑞玲等在剖析土壤污染物来源的基础上，根据研究地区的特殊性，构建了包括评价模型、预测模型、预警模型的农田生态环境质量预警体系，并运用对郑州市郊区农田进行了动态预警实证研究。刘邵权等论述了农村聚落生态环境预警的概念，提出农村聚落生态环境预警评价指标体系和指标分级，并选择三峡库区中低山石灰岩山地典型聚落作实例研究，对该聚落自然演替状态和必要调控状态的生态环境质量及演化趋势进行预测和预警分析。喻光明等在土地整理风险识别的基础建立土地整理生态风险识别指标体系，采用层次分析法计算出各指标在评价体系中的权重并建构综合生态风险评价指数。[0006]总体而言，目前的生态风险评价及预警研究主要集中于自然灾害、化学物质或基因工程的生态风险等，而区域生态风险中长期预警是被忽略的重要领域。发明内容[0007]本发明要解决的技术问题是提供一种确定区域生态风险预警的方法，借鉴区域生态风险的实际发生中存在的问题，综合运用GIS等技术手段，考虑风险源、受体敏感性等特点，确定区域生态风险的预警程度，为环境风险防范提供支持。[0008]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：[0009]一种确定区域生态风险预警的方法，其包括以下步骤：[0010]a)确定区域生态风险综合指数：根据区域环境环境状态指数、化工风险压力指数、生态风险管理指数指标评价标准确定的指标及指标分值对各评价单元进行赋值，接着将矢量格式转换为栅格格式，研究区域进行GIS网格采样分析，得到各采样网格对应分指标的数值，并运用空间插值得到各指标的空间插值栅格图；同时对各具体指标数据进行无量纲化处理，利用所建立的评价指标体系，针对不同指标选择适当的评价方法，计算得出各评价单元的生态风险值，[0011]根据确定的各层指标权重值，各级指标均采用AHP加权评价模型计算区域生态风险综合指数。[0012][0013]其中：R(t)为t时刻评价单元区域生态风险综合指数值，Qk为K指标权重，Ak(t)为t时刻指标值；[0014]b)根据区域生态风险综合指数，进行区域环境风险状态预警：[0015]不良状态预警，对区域环境恶化状态做出预警，[0016]R(t)＜P(2)[0017]式中，P为预警临界值；[0018]c)区域环境风险趋势预警：区域环境风险恶化速度预警是对已处于恶化的环境说明书CN101882274A3/9页5做出预警，可进一步分为缓慢恶化预警和迅速恶化预警，其计算公式为：[0019]负向演化预警[0020]R(t2)＞P，R(t2)＞R(t1)，t2＞t1(3)[0021]区域生态系统趋势为向负向演化，环境风险增大；[0022]恶化速度预警：[0023]缓慢恶化预警，区域生态系统虽未达到恶化程度，但在不采取措施的情况下，会开始向恶化方向变化的环境状况做出预警；式中ΔP恶化速度预警临界值，[0024]R(t2)＞R(t1)[0025][0026]迅速恶化预警，对从比较好或不坏的状态向恶化方向发展，且恶化趋势迅猛，有可能在短时间内达到恶化程度的环境做出预警，[0027]R(t2)＞R(t1)[0028][0029]所述步骤a)中区域生态风险综合指数(R)指标体系分为三级，第一级指标为：区域环境环境状态指数、化工风险压力指数、生态风险管理指数，第二级指标为各子系统评价要素，第三级指标为具体指标，分属不同的二级指标，采用AHP以及Delphi法相结合确定权重，具体评价指标见下表：[0030]表1区域生态风险综合指数(R)指标体系[0031]说明书CN101882274A4/9页6[0032]有益效果：本发明提供了一种确定区域生态风险预警的方法，在对研究区域环境要素进行遥感调查的基础上，结合区域工业发展胁迫的特点，考虑风险源、受体敏感性等特点，运用系统动力学、景观生态学以及GIS分析、AHP、Delphi等理论和方法，构建区域生态风险评价指标体系，确定如何采用区域生态风险预警。本发明将为区域生态风险管理提供科学的依据和支持。具体实施方式[0033]连云港化工行业在最近几年发展迅速。区域化工园区集中，截至2008年底，连云港省级以上化学工业园区近10个。这些园区集中处理设施应急系统建设工作还刚刚起步，技术、人才、资金都比较缺乏。园区排出的大量富含N、P、COD等污染物的工业废水以及HCL、苯等有毒有害气体、以及持久性有机污染物(POPS)对区域的环境有着长期、潜在的影响。化工生产排出的污水，一般具有有害性、好氧性、酸碱性、富营养性、油覆盖性、高温等特点；化工废气，则具有易燃易爆、有毒性、刺激性、腐蚀性、含尘等特点；化工生产过程中的废渣说明书CN101882274A5/9页7对环境的污染对土壤水域和大气的影响也日益收到重视。化工生产的这些特点，对地下水、地面水都会产生极大的影响，从而影响到人和其它生物的生活与生存。[0034]近年来，区域化工安全事故时有发生，给周围居民的生命与财产安全以及生态系统造成了潜在的风险。据不完全统计，从2006年-2009年连云港市域共发生5起化工污染事故。本次风险评价风险源主要考虑连云港以化工为主的园区，同时考虑了相邻地区化工园区的对研究区域的生态风险影响。[0035]1.区域风险受体分