生態(tài)管理及生態(tài)監(jiān)測

生態(tài)管理及生態(tài)監(jiān)測第1頁/共45頁

環(huán)境污染環(huán)境污染（environmentalpollution）是指人類活動使環(huán)境要素或其狀態(tài)發(fā)生了變化，從而使環(huán)境質(zhì)量惡化，擾亂和破壞了生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及人類的正常生活條件的現(xiàn)象。常見的環(huán)境污染有：空氣污染(airpollution)酸雨(acidrain)水污染(waterpollution)土壤污染第2頁/共45頁空氣污染(airpollution)空氣污染是由人類活動直接或間接引起天然與合成有害物質(zhì)向大氣的排放。污染物直接排放到大氣中稱初級污染物，在太陽電磁輻射的影響下，在空氣中由其他污染物制造出來，稱次級污染物。主要的空氣污染物有：二氧化硫、固體顆粒、二氧化氮、碳氫化合物、一氧化碳、臭氧、硫化氫、氟化物、一氧化氮、鉛、汞?？諝馕廴疚飳θ思罢麄€自然界有重要的影響。造成環(huán)境不舒適，腐蝕雕塑，破壞公共設(shè)施；防礙人類和其他生物的健康，同時改變氣候以及土壤、湖泊和河流的化學(xué)性質(zhì)。第3頁/共45頁酸雨(acidrain)酸雨(acidrain)和酸沉降(aciddeposition):酸雨（1972，英國化學(xué)家R.A.Smith提出）是指雨水中含有一定數(shù)量本性物質(zhì)(硫酸、硝酸、鹽酸等)的自然降水現(xiàn)象。大氣中形成酸的物質(zhì)以雨、雪、雹和霧等形式從空氣中沉降下來，其pH值一般都小于5.6，這種現(xiàn)象稱酸沉降。酸沉降對動物、植物以及森林有明顯的損害；改變了土壤和湖泊的pH值，同時本酸化會導(dǎo)致有毒金屬（汞和鋁等）從土壤和沉積物中釋放出來。第4頁/共45頁水污染(waterpollution)水污染是指由于人類活動而排放的污染物進入水體，使水體及其底泥的物理、化學(xué)性質(zhì)或生物化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了變化，從而防礙了對水體的利用，這種現(xiàn)象稱水污染。水體污染物可分為生物體、可溶性化學(xué)物質(zhì)、不溶性化學(xué)物質(zhì)和熱四類。水污染危害：有毒物對生物的直接毒害，不溶性固體降低水的質(zhì)量；水中有害生物導(dǎo)致水傳播疾病的流行；水中有機質(zhì)引起水體的富營養(yǎng)化，引起水體生物耗氧（BOD）和化學(xué)耗氧量（COD）增加；水中有毒物質(zhì)如重多屬和多氯聯(lián)苯等在食物鏈上的生物放大作用，使生物體的酶活性受影響；工業(yè)余熱通過多種途徑影響水生生物。第5頁/共45頁富營養(yǎng)化（eutrophication）富營養(yǎng)化是指在人類活動的影響下，生物所需的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)大量進入湖泊、河口、海灣等緩流水體，引起藻類及其他浮游生物迅速繁殖，水體溶解氧量下降，水質(zhì)惡化，魚類及其他生物大量死亡的現(xiàn)象。水體出現(xiàn)富營養(yǎng)化情況下，浮游藻類大量繁殖，形成水華，因占優(yōu)勢的浮游藻類的顏色不同，水面出現(xiàn)各種顏色，這種現(xiàn)象在海洋中叫赤潮。多數(shù)學(xué)者認為氮和磷等營養(yǎng)物質(zhì)濃度的升高是藻類大量繁殖的原因，由于磷通常是水生生物生長的限制性營養(yǎng)物，因此是引起水體富營養(yǎng)化的主要物質(zhì)。第6頁/共45頁土壤污染土壤污染是指人類活動所產(chǎn)生的物質(zhì)通過多種途徑進入土壤，其數(shù)量特征和速度超過了土壤容納的能力和土壤凈化速度的現(xiàn)象。常見的土壤污染物有：物理類、化學(xué)類、生物類等，其中以化學(xué)類最為普遍、嚴(yán)重和復(fù)雜。常見的化學(xué)污染物有：無機污染物包括：重金屬、放射物質(zhì)和營養(yǎng)物質(zhì)等，有機污染物是化學(xué)農(nóng)藥，如有機氯類、有機磷類、氨基甲酸酯類、苯酰胺類等；石油、多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯、甲烷等；多聚物如尼龍、塑料和橡膠等。物理污染物有工業(yè)廢渣、城市垃圾等；生物污染物有大腸肝菌、炭疽桿菌、蠕蟲類。第7頁/共45頁生態(tài)監(jiān)測的內(nèi)容及特點環(huán)境監(jiān)測(environmentalmonitoring):研究和監(jiān)測環(huán)境質(zhì)量。其手段有化學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)、生態(tài)學(xué)、地球物理、地球化學(xué)等，因此其內(nèi)容有化學(xué)監(jiān)測、物理監(jiān)測、生物監(jiān)測、生態(tài)監(jiān)測、地球物理化學(xué)監(jiān)測等。生態(tài)監(jiān)測(ecologicalmonitoring):利用生命系統(tǒng)各層次對自然或人為因素引起環(huán)境變化的反應(yīng)來判定環(huán)境質(zhì)量。生態(tài)監(jiān)測的特點：能綜合地反映環(huán)境質(zhì)量狀況；具有連續(xù)監(jiān)測的功能；具有多功能；監(jiān)測靈敏度高。第8頁/共45頁生態(tài)監(jiān)測的原理和方法生態(tài)監(jiān)測的原理生態(tài)監(jiān)測的方法第9頁/共45頁生態(tài)監(jiān)測的原理生物與環(huán)境之間相互依存、相互影響、協(xié)同進化。生物與環(huán)境相互補償、協(xié)同發(fā)展是在自然界長期發(fā)展過程中形成的，生物的變化是某一區(qū)域內(nèi)環(huán)境變化的一個組成部分，因此，生態(tài)學(xué)上個體、種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)各組織層次的生物變化可以作為環(huán)境改變的指示和象征。第10頁/共45頁生態(tài)監(jiān)測的方法個體和種群水平指示生物法（indicatororganism）群落和生態(tài)系統(tǒng)水平污水生物系統(tǒng)法（saprobiensystem）PFU(聚氨酯泡沫塑料塊)法(polyurethanefoamunit)生物測試（bioassay）第11頁/共45頁指示生物法指示生物法是指用指示生物來監(jiān)測環(huán)境狀況的一種方法。指示生物(indicatororganism)是一些對環(huán)境中的某些物質(zhì)，包括污染物的作用或環(huán)境條件的改變能較敏感和快速地產(chǎn)生明顯反應(yīng)的生物。通過其所作的反應(yīng)可了解環(huán)境的現(xiàn)狀和變化，起“預(yù)警”功能。指示生物的基本特征：對干擾作用反應(yīng)敏感且健康；具有代表性；對干擾作用的反應(yīng)個體間的差異小、重現(xiàn)性高；具有多功能。常用的指示生物：紫花苜蓿（SO2），地衣和苔蘚（SO2、氟化物），菜豆、煙草（O3）等。第12頁/共45頁污水生物系統(tǒng)法污水生物系統(tǒng)法是由Kolkwiz和Marsson1909年提出，后經(jīng)完善的一種用于河流污染、尤其是有機污染的一種監(jiān)測方法。由于河流受污染后，在污染源下游的一段流程里會發(fā)生自凈過程，即隨著河水污染程度的逐漸減輕，生物的種類組成也隨之發(fā)生變化，在不同的河段將出現(xiàn)不同的物種。根據(jù)生物種類組成將河流劃分為多污帶、α-污染帶、β-污染帶和寡污染帶。各污染帶都有各自的物理、化學(xué)和生物的特征。亦可用群落中優(yōu)勢種群來劃分污染帶。第13頁/共45頁生態(tài)風(fēng)險評估生態(tài)風(fēng)險評估是利用生態(tài)學(xué)、環(huán)境化學(xué)及毒理學(xué)的知識，定量地確定環(huán)境危害對人類的負效應(yīng)的概率及其強度的過程。生態(tài)風(fēng)險評價的步驟第14頁/共45頁生態(tài)風(fēng)險評估的步驟生態(tài)風(fēng)險評估問題的形成分析過程風(fēng)險源評估效應(yīng)評估風(fēng)險特征化風(fēng)險管理第15頁/共45頁§2生物資源的管理生物多樣性及其保育生物資源管理人口管理第16頁/共45頁生物多樣性及其保育生物多樣性生物多樣性的價值生物多樣性的現(xiàn)狀生物多樣性喪失的原因生物多樣性的保育對策第17頁/共45頁生物多樣性生物多樣性(biodiversity):生物多樣性是生物及其與環(huán)境形成的生態(tài)復(fù)合體以及與此相關(guān)的各種生態(tài)過程的總和。它包括數(shù)以百萬計的動物、植物、微生物和它們所擁有的基因以及它們與生存環(huán)境形成的復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)。包括四個層次:遺傳多樣性（基因多樣性）物種多樣性生態(tài)系統(tǒng)多樣性景觀多樣性第18頁/共45頁遺傳多樣性指種內(nèi)基因的變化，包括種內(nèi)顯著不同的種群間和同一種群內(nèi)的遺傳變異。其測度包括三個方面，即染色體多態(tài)性、蛋白質(zhì)多態(tài)性和DNA多態(tài)性。第19頁/共45頁物種多樣性指物種水平的多樣性，即一個地區(qū)內(nèi)物種的多樣化，主要是從分類學(xué)、系統(tǒng)學(xué)和生物地理學(xué)角度對一定區(qū)域內(nèi)物種的狀況進行研究。第20頁/共45頁生態(tài)系統(tǒng)多樣性指生物圈內(nèi)生境、生物群落和生態(tài)過程的多樣化以及生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)生境差異、生態(tài)過程變化的多樣性。生態(tài)多樣性指數(shù)可分為:α多性指數(shù)β多樣性指數(shù)γ多樣性指數(shù)第21頁/共45頁景觀多樣性指不同類型的景觀要素或生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成的景觀在空間結(jié)構(gòu)、功能機制和時間動態(tài)方面的多樣化或變異性。第22頁/共45頁生物多樣性的價值直接價值：為人類提供了基本食物、纖維、藥物和燃料和建材等間接價值：表現(xiàn)在生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)，具體表現(xiàn)在以下幾個方面。能量固定；調(diào)節(jié)氣候；調(diào)節(jié)水文；保護土壤；貯存必須的營養(yǎng)元素，促進元素循環(huán)；維持進化過程；對污染物質(zhì)吸收和分解作用；娛樂－美學(xué)、社會文化、教育、精神及歷史方面具有重要價值。第23頁/共45頁生物多樣性的現(xiàn)狀生物多樣性的豐富程度：世界上的物種估計有500萬到3000萬種，已定名的為140－170萬種。中國是世界上物種最豐富的國這之一，中國的物種數(shù)約占世界物種總數(shù)的10％。中國的特有種十分豐富，以維管植物、哺乳類和鳥類計算，僅次于印度尼西亞，居亞洲第二。生物多樣性的受威脅現(xiàn)狀：Schopf認為生物物種的壽命是20萬年，地球上有4000種哺乳動物，如果以4000個哺乳動物種作為平衡點，那么每50年就有一個物種滅絕。二十世紀(jì)內(nèi)，每年滅絕0.27種哺乳動物，每4年有一個物種。滅絕速率為自然滅絕的近13倍。第24頁/共45頁生物多樣性喪失的原因引起生物多樣性喪失的主要原因有：棲息地喪失和片斷化；掠奪式的過度利用；環(huán)境污染；工業(yè)化的農(nóng)業(yè)和林業(yè)；外來種的引入；全球氣候變化。第25頁/共45頁生物多樣性的保育對策保護公約和立法建立自然保護區(qū)和國家公園遷地保護種子庫和基因資源庫退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)生物多樣性的監(jiān)測第26頁/共45頁保護公約國際生物多樣性保護公約：1992年6月在巴西首都里約熱內(nèi)盧召開了地球最高級會議，聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會，通過了國際生物多樣性公約，確立了生物多樣性保護的重要地位，152個國家在公約上簽字。5月22日世界生物多樣性日。保育對策應(yīng)該包括全球、國家、地區(qū)和地方的一系列不同層次。國際級對策保護全球受威脅生態(tài)系統(tǒng)，由IUCN(InternationalUnionforConservationofNature)牽頭。成功的措施是瀕危野生動植物物種國際貿(mào)易公約（CITES）以及南極協(xié)議（AntarcticTreaty,1992）。國家級對策由政府組織安排和通過立法執(zhí)行，如保護區(qū)的建立。第27頁/共45頁生物資源管理有益生物種群的產(chǎn)量有害生物的防治與管理第28頁/共45頁有益生物種群的產(chǎn)量最大持續(xù)產(chǎn)量原理：

dN/dt=rN(K-N)K

當(dāng)N＝K／2時，dN/dt最大，

d(K/2)/dt=rK/4Graham(1935)認為：在漁業(yè)生產(chǎn)中，dN/dt可以看成是可供捕撈而不影響資源種群大小的“剩余生產(chǎn)”。要使種群維持最大的產(chǎn)量（MSY），就應(yīng)該使資源種群保持在N＝K／2的水平。此時,MSY＝rK/4。最大持續(xù)生產(chǎn)量在生產(chǎn)實踐具有重要的意義

第29頁/共45頁最大持續(xù)產(chǎn)量原理K／2K／2BAbaNKNdN／dtMSYMSYdN／dt●●●●NMSY●●●●第30頁/共45頁最大持續(xù)生產(chǎn)量的生產(chǎn)實踐意義假如一個未受人類利用的資源種群數(shù)量是穩(wěn)定的，那么在按最大持續(xù)產(chǎn)量的策略進行捕獵前，首先要將種群的數(shù)量降低，降低以后才能使種群增長率提高，才能有持續(xù)產(chǎn)量；種群數(shù)量降低到每一水平，都有一個相應(yīng)的持續(xù)產(chǎn)量，這個持續(xù)產(chǎn)量等于該數(shù)量水平（N）下的增加量dN/dt;每一個持續(xù)產(chǎn)量都有相應(yīng)的兩個種群數(shù)量能提供這個持續(xù)產(chǎn)量；只有在一個種群數(shù)量水平下，才能有最大持續(xù)產(chǎn)量，理論上講，這個數(shù)量是N=K/2水平；按邏輯斯諦增長數(shù)學(xué)模型的原理，最大持續(xù)產(chǎn)量MYS=rK/4,而能提供最大持續(xù)產(chǎn)量的種群數(shù)量NMYS＝K／2。第31頁/共45頁有害生物的防治與管理有害生物(pest)：與人類競爭食物或遮蔽所、傳播病原體、以人類為食或用不同的方法威脅人類健康、舒適或安寧的生物。防治的原理：防治有害生物的過程往往成為一個獵取“持續(xù)產(chǎn)量”的過程，因此，如果每年去除一個“最大待續(xù)產(chǎn)量”，那么既不能將危害動物種群消來掉，也不能把它的數(shù)量壓到K／2的水平以下，所以，只有當(dāng)每年的去除數(shù)量大于“最大持續(xù)產(chǎn)量”，才能使種群趨向滅亡。防治目標(biāo)：降低有害生物到某一水平，在這個水平上進一步降低是無利可圖的。防治類型：化學(xué)防治、生物防治、基因防治、物理防治、綜合防治。第32頁/共45頁有害生物防治的利益和代價模型成本或價值有害生物密度防治成本作物價值防治利益第33頁/共45頁§3生態(tài)環(huán)境規(guī)劃與管理環(huán)境規(guī)劃生態(tài)規(guī)劃生態(tài)環(huán)境治理第34頁/共45頁環(huán)境規(guī)劃環(huán)境規(guī)劃也稱環(huán)境保護規(guī)劃，強調(diào)規(guī)劃區(qū)域內(nèi)大氣水體、噪聲及固廢等環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)測、評價和調(diào)控管理。第35頁/共45頁生態(tài)規(guī)劃生態(tài)規(guī)劃的概念生態(tài)規(guī)劃的原則生態(tài)規(guī)劃的內(nèi)容生態(tài)規(guī)劃的步驟第36頁/共45頁生態(tài)規(guī)劃的概念生態(tài)規(guī)劃：強調(diào)運用生態(tài)系統(tǒng)整體優(yōu)化觀點，對規(guī)劃區(qū)域內(nèi)城鄉(xiāng)生態(tài)系統(tǒng)的人工生態(tài)因子（如土地利用狀況、產(chǎn)業(yè)布局狀況、環(huán)境污染狀況、人口密度和分布以及建筑、橋梁、道路、城市管線基礎(chǔ)設(shè)施分布等）和自然生態(tài)因子（氣候、水系、地形地貌、生物多樣性、資源狀況等）的動態(tài)變化過程和相互作用特征都應(yīng)給予相當(dāng)?shù)闹匾暎芯课镔|(zhì)循環(huán)和能量流動的途徑，進而提出資源合理開發(fā)利用，環(huán)境保護和生態(tài)建設(shè)的規(guī)劃對策。其目的在于區(qū)域與城市生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)，保持人與自然、人與環(huán)境關(guān)系的持續(xù)共生，協(xié)調(diào)發(fā)展，追求社會的文明、經(jīng)濟的高效和生態(tài)環(huán)境的和諧。第37頁/共45頁

生態(tài)規(guī)劃的原則整體優(yōu)化原則趨適開拓原則協(xié)調(diào)共生原則區(qū)域分異原則生態(tài)平衡原則高效和諧原則可待續(xù)發(fā)展原則第38頁/共45頁生態(tài)規(guī)劃的內(nèi)容生態(tài)要素的調(diào)查與評價環(huán)境容量和生態(tài)適宜度分析評價指標(biāo)體系的建立及規(guī)劃目標(biāo)的研究生態(tài)功能區(qū)劃與土地利用布局環(huán)境保護規(guī)劃人口適宜容量規(guī)劃產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與布局調(diào)整規(guī)劃園林綠地系統(tǒng)規(guī)劃資源利用與保護規(guī)劃生態(tài)規(guī)劃管理對策第39頁/共45頁生態(tài)規(guī)劃的步驟－－國外生態(tài)規(guī)劃的技術(shù)路線資源管理生態(tài)規(guī)劃(F.Steiner,1960’s):①確定規(guī)劃目標(biāo)→②資源數(shù)據(jù)清單和分析→③區(qū)域適宜度分析→④方案選擇→⑤規(guī)劃方案實施→⑥規(guī)劃執(zhí)行→⑦方案評價。McHarg生態(tài)規(guī)劃法（I.L.McHarg,1969）：①確定規(guī)劃范圍和規(guī)劃目標(biāo)→②廣泛搜集規(guī)劃區(qū)域的自然與人文資料（包括地理、地質(zhì)、氣候、土壤、野生動物、自然景觀、土地利用、人口、交通、文化、人的價值觀調(diào)查），并分別描繪在地圖上→③根據(jù)規(guī)劃目標(biāo)綜合分析，提取在第二步所收集的資料→④對各主要因素及各種資源開發(fā)（利