《水生態(tài)系統健康評價 理論框架指標體系與定量方法》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《水生態(tài)系統健康評價 理論框架指標體系與定量方法（52頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、單擊此處編輯母版標題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,,,*,水生態(tài)系統健康評價：理論框架、指標體系與定量方法,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,全國污染生態(tài)學術研討會,,提 綱,I. 生態(tài)系統健康研究現狀,,,II. 理論框架及其應用,,湖泊生態(tài)系統,,海灣生態(tài)系統,,III. 評價方法及其應用,,直接監(jiān)測評價法〔DMM〕,,生態(tài)健康指數法〔EHIM〕,,生態(tài)模型法〔EMM〕,,IV. 結論,1980’s: “健康〞概念被引入生態(tài)學研究，出現“生態(tài)健康〞和“生態(tài)系統健康

2、〞的概念，研究脅迫作用對生態(tài)系統的影響及受脅迫生態(tài)系統的管理等問題。,,三個開展階段：多樣化定義 —> 綜合定義—> 學科定義,,多樣化定義: 生態(tài)學家、經濟學家、哲學家、政治家、環(huán)境管理人員,,綜合定義(Costanza,1992),,①系統能維持自我平衡、②系統無疾病、③具有多樣性或復雜性、④系統的穩(wěn)定性或恢復力強、⑤增長活力大、及⑥系統成份間保持平衡。,,學科定義(ISEH,1998),,“具有診斷、預測和預防特征的, 研究生態(tài)系統管理以及生態(tài)系統健康與人類健康之間關系的交叉性的系統科學〞,研究現狀—— 概念起源與開展,研究現狀—— 診斷指標〔1〕,單指標 ——> 多指標 ——> 綜合指

3、標,,,單指標(早期階段): 用特殊的種或成份作為衡量指標，如,,毒理學家: 生物個體健康；,,生態(tài)學家: 種群豐度；,,魚類生態(tài)學家: 種群的年齡結構;,,Hannon(1985): 生態(tài)總產量(GEP) (類似GDP),,,這樣的指標不夠全面，不能反映生態(tài)系統的復雜性；,,易于使用〔特別對管理者〕,,多指標〔當前主流〕:,,Karr 等 (1986)：生物完整性指數(IBI)： 12個指標,,Rapport 等 (1985)：生態(tài)系統脅迫指標：即營養(yǎng)物、初級生產力、體長分布、種群多樣性及系統的恢復能力。,,Ulanowicz (1986)：網絡優(yōu)勢指數〔INA〕：包括種群豐度、生態(tài)位、

4、發(fā)育循環(huán)與反響，及總活力等生態(tài)系統的四個重要特征。,,Kay 等 (1991) ：河流生態(tài)系統健康指標：生物量、輸入、輸出、生產力、呼吸、循環(huán)、Finn 循環(huán)指數及優(yōu)勢度等來評價Crystal 河流生態(tài)系統健康〔或完整性〕。,,Costanza (1992)：系統健康指數：HI =系統活力指數*系統組織指數*系統恢復力指數,,Jorgensen (1995): Exergy〔Ex〕、Structural Exergy 〔Exst〕和 生態(tài)緩沖容量等。,,Dalsgaard (1995, 1996)：農業(yè)生態(tài)系統健康指標：生物量, 收成, N 通量, 系統管理費用, P/B, H/E, 效率,

5、Shinn 指數, Finn 循環(huán)指數, 優(yōu)勢度, Ex, Exst及生態(tài)緩沖容量。,,Xu等 (1999，2001)：湖泊生態(tài)系統健康生態(tài)指標體系，包括生態(tài)結構指標、生態(tài)功能指標及生態(tài)系統指標。脅迫指標和響應指標。,研究現狀—— 診斷指標〔2〕,研究現狀,——,,進展與問題,,近年來，在可持續(xù)開展思想的推動下，生態(tài)系統健康研究已成為國際生態(tài)環(huán)境領域新的研究熱點和聯系地球科學、環(huán)境科學、生態(tài)學、經濟學及社會科學等學科的橋梁。,,在北美, 生態(tài)系統健康學已成為環(huán)境、生態(tài)、公眾健康、醫(yī)學、獸醫(yī)等專業(yè)的一門課程,,研究對象單一：,單一生態(tài)系統,；,,研究內容不深入：,評價指標、評價方法,；,研究現狀

6、,——,國內研究現狀,起步晚，開展快,,相關文獻 - 中國期刊網,,檢索詞：生態(tài)健康 or,,生態(tài)系統健康,,主題：93年，第一篇,,篇名：99年，第一篇,,綜述文章 研究文章,,,305,173,II -,理論框架及其應用,湖泊生態(tài)健康指標,,,海灣生態(tài)健康指標,湖泊 生態(tài)系統,,指標,體系開發(fā),評價,方法,確定,定性定量,評價,,脅迫,因素識別,,生態(tài)系統,響應,分析,,,理 論 框 架 〔脅迫-響應關系〕,應 用,,,,,湖泊 生態(tài)系統,海灣 生態(tài)系統,富營養(yǎng)化,酸化,重金屬污染,殺蟲劑污染,油污染,湖泊生態(tài)結構、生態(tài)功能和系統水平的脅迫

7、效應,,,,,,湖泊化學污染,脅迫,效應的系統分析,,實測數據,:,富營養(yǎng)化,(,國內,30,個,+,國外,31,個,),,酸化,+,油污染,+,重金屬污染,+,殺蟲劑污染,(,數十個,),,,試驗數據,:,酸化,(4,個,)+,油污染,(2,個,)+,重金屬污染,(2,個,)+,殺蟲劑污染,(13,個,),,,,湖泊生態(tài)系統指標開發(fā),,湖泊對化學污染脅迫,的,響應,湖泊生態(tài)結構響應,,浮游植物細胞：變大,,浮游動物個體：變小,,浮游植物生物量〔BA)：增加,,浮游動物生物量(BZ)：減少,,小型浮游動物生物量(BZmicro): 增加,,大型浮游動物生物量(BZmacro): 減少,,種群多

8、樣性指數：減小,,BZ/BA比率: 減小,,(BZmacro)/BZmicro比率：減小,,湖泊生態(tài)功能響應,,浮游植物初級生產力：降低,,浮游植物碳吸收率：變小,,浮游動物碳吸收率：變小,,生態(tài)轉移效率：降低,,毛生產力／呼吸率：偏離,1,,,毛生產力／生物量：減小,,生物量／能流比率：減小,,湖泊生態(tài)系統響應,,生態(tài)緩沖容量：降低,,,(Exergy,),：降低,,,(Structural exergy,),：降低,,火,用,結構,火,用,隨脅迫加強,湖泊,生態(tài)系統健康定量表征 綜合指標體系,,,,Location,,Mainland China,海灣生態(tài)系統指標開發(fā)〔香港吐露港〕,,城市

9、化,,工業(yè)化,,農業(yè)發(fā)展,,資源開發(fā),物理 響應,化學 響應,生物 響應,系統水平 響應,生態(tài)服務功能響應,脅迫 指標,響應 指標,環(huán)境污染,,Land-locked,,,Length,:15 km,,,,Average depth,: 10-20 m,,Surface area,: 52 km2,,Velocity: 0.04 - 0.08 m/s,Three subzones: harbor, buffer,channelCurrent,,Seven sample sections,,,Two cities: Tai Po, Sha Tin,,Three Reservoirs:,Plove

10、r Cove, Shing Mun, Lower Shing Mun,,,,,,,,Urbanization,,1971,2001,Area: 21.1 → 28.3 km,2,,Population: 24,000 → 625,000,Stresses -,Sha Tin New Town,,1971,2001,Tai Po New Town,,Area: 1.5 → 5 km,2,,Population: 21,000 → 321,000,Urbanization,Stresses -,Industrialization,,1971:,,,,isolated small factories

11、,,,,,1989,:,,,,seven,industry regions,,with total area of more,,then 200 ha,,,,,1989,Stresses -,,Agricultural development,Livestock breeding,圖,3-6,香港,1963,年,-1999,年飼養(yǎng)豬和雞的數量,,1965 → 1989,,,Pigs,: 3,000,→,,,6,000 heads,,,Chickens,:,,5,000,000,→,,,15,000,000 heads,,,,Stresses -,Water resource explorati

12、on,,,Make a dam,,,Pump sea water,,Stresses -,200,Fishy resource exploration,Stresses -,Area & production:,,30 %,of the total,,Mariculture Fish in Tolu Harbor,Four mariculture fish zones,Ore mine exploration,,Ma An Shan Ore Mine,,,Only one in Hong Kong,Duration,:,1906 - 1976,,Outputs,:,900 - 170,000

13、tons per acre,,120,000 (average),Stresses -,Pollution loading,14716,4745,800,6000,1986,Stresses -,Physical responses,Ecosystem responses,,1936,1965,1968,1973,196,88,138.5 km,2,65.3,,km,2,3.5 m,2 m,53%,65%,Ecosystem responses,,Chemical responses,,,BOD,5,TN,TP,Faecal coli.,,Biological responses,Ecosys

14、tem responses,Red tides occurrence,in Tolo Harbour,43,4,Biological responses,Ecosystem responses,Ecosystem-serve-function responses,,,,,,Ecosystem responses,,海灣 生態(tài)系統健康定量表征 綜合指標體系,III -,評價方法及其應用,直接監(jiān)測評價法(相比照較法)〔DMM〕,,生態(tài)系統健康指數法〔EHIM〕,,生態(tài)模型法 〔EMM),Procedure,Select,indicators,Measure,directly or,calculat

15、e,indirectly indicator values,Assess,lake ecosystem health,,,,直接監(jiān)測評價法〔DMM〕及其應用實例,Case study,,：,Lake Chao,(Indicators &,Data,),直接監(jiān)測評價法〔DMM〕及其應用實例,Case study,,：,Lake Chao,(Results,),,直接監(jiān)測評價法〔DMM〕及其應用實例,Bad ——>Good:,,Aug. – Oct (C),,Apr. – May (A),,Jun. – Jul. (B),,Nov. – Dec. (D),,Jan. – Mar. (E),,,To

16、lu Harbor,生態(tài)系統健康評價,,(indicators and data),,,Tolu Harbor,生態(tài)系統健康評價,(Results),生態(tài)健康指數法〔EHIM〕及其應用,EHI,設 計,步 驟,生態(tài)健康指數法〔EHIM〕及其應用,計算公式,,EHI - synthetic ecosystem health index,,EHI,i,- the i-th ecosystem health index for the i-th indicator,,ω,i,- the weighting factor for the i-th indicator,生態(tài)健康指數法〔EHIM

17、〕及其應用,計算方程,for EHI(BA), EHI(BZ) , EHI(BZ/BA), EHI(Ex) & EHI(Exst),30,個意大利湖泊生態(tài)系統健康狀態(tài)定量診斷結果,,,Case study:,Italy Lakes(Discussion,：,EHI - TSI,Relations,),Indicators for,EHI,Calculations:,,BA, BZ, BZ/BA, Ex, Exst,Indicators for,TSI,Calculations:,,TP, SD , Chl-a,30 Italy Lakes,生態(tài)健康指數法〔EHIM〕及其應用,,,分 析 湖

18、泊 生 態(tài) 結 構,模 型 驗 證,計 算 生 態(tài) 指 標 值,評 價 湖 泊 生 態(tài) 健 康 狀 態(tài),確定指標,,滿 意,?,YES,NO,概 念 框 圖,模 型 方 程,模 型 參 數,構 建 湖 泊 模 型,,,,,,,生態(tài)模型法〔EMM〕及其應用－ 根本流程,,,火,用,生態(tài)模型法〔EMM〕及其應用－巢湖磷循環(huán)模型,生態(tài)健康指標,Exergy,,Str. Exergy,Calibrations,生態(tài)模型法〔EMM〕及其應用－巢湖磷循環(huán)模型,,,,,Calibrations,生態(tài)模型法〔EMM〕及其應用－巢湖磷循環(huán)模型,,,,,Calculation & Assessment,生態(tài)模型法

19、〔EMM〕及其應用－巢湖磷循環(huán)模型,,Results from,,EMM & DMM,,(Bad - Good):,,Aug. – Oct (C),,Apr. – May (A),,Jun. – Jul. (B),,Nov. – Dec. (D),,Jan. – Mar. (E),,A,B,C,D,E,Discussion,－評價結果,生態(tài)模型法〔EMM〕及其應用－巢湖磷循環(huán)模型,IV,,- Conclusions,(1) A,theoretical frame,for aquatic ecosystem health assessment was proposed,,(3) A,proced

20、ure,with five steps for assessing ecosystem health,,(3) A set of,indicators,,including structural, functional & system-level aspects,for,lake,ecosystem health assessment were proposed.,,(4) A set of,indicators,,including stress indicators and response indicators (physical, chemical, biological, syst

21、em-level & ecosystem-serves-function aspects),for,marine,coastal ecosystem health assessment were recommended.,,(5) Three,methods,(DMM, EMM, EHIM) were introduced & applied to some cases with satisfactory results.,,DMM for the assessment with poor data,,EHIM for the assessment with systematic data,

22、,EMM for the assessment with the ecological model developed.,,Jorgensen S.E., Xu F.-L. Constansan R., “Handbook of Ecological Indicators for Assessment of Ecosystem Health〞. CRC Press, 2005.3, pp. 439. 2021，第二版,,Xu, F.L., et al. (2006). Restorating marine coastal ecosystem health as a new goal for i

23、ntegrated catchment management in Tolo Harbour, Hong Kong, China. Environmental Management 37(4): 540-552. (SCI),,Xu, F.L. et al. An Ecosystem Health Index Methodology (EHIM) for Lake Ecosystem Health Assessment. Ecol. Model., 2005, 188 (2-4): 327-339. (SCI),,Xu, F.L. et al.(2004). Marine Coastal Ec

24、osystem Health Assessment: a case study of Tolo Harbour, Hong Kong, China. Ecological Modelling 173(4): 355-370. (SCI),,Xu, F.L. et al.(2004). The Long-term Temporal-spatial Dynamics of Marine Coastal Water Quality in the Tolo Harbour, Hong Kong, China. J. Environ. Sci. (China), 169(1): 161-166. (S

25、CI),,Xu, F.L. et al. System-level responses of lake ecosystems to chemical stresses using exergy and structural exergy as ecological indicators. Chemosphere, 2002, 46 (2): 173-185. (SCI),,Xu, F.L. et al. Lake ecosystem health assessment: indicators and methods. Water Research，2001, 35(13): 3157-3167

26、. (SCI),,Xu, F.L. et al. A method for lake ecosystem health assessment: an Ecological Modeling Method and its application. Hydrobiologica，2001, 443 (1-3): 159-175. (SCI),,Xu, F.L., et al. Modellig the effects of ecological engineering on ecosystem health of the Lake Chao. Ecol Model., 1999, 117〔2-3〕: 239-260. (SCI),,Xu, F.L.. Exergy & structural exergy as ecological indicators for the development state of Lake Chao ecosystems. Ecol. Model., 1997, 99(1): 41-49. (SCI),有關論著,Thank you for your attentions,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,