王艷分,倪兆奎,李曉秀,王圣瑞*

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洞庭湖生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及階段性特征

王艷分1,2,3,倪兆奎2,3,李曉秀1*,王圣瑞2,3*

(1.北京師范大學(xué)水科學(xué)研究院,北京 100875；2.首都師范大學(xué)資源環(huán)境與旅游學(xué)院,北京 100048；3.中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院,北京 100012)

采用“壓力－響應(yīng)”模式,按3個(gè)階段評(píng)價(jià)了洞庭湖1991~2015年生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)狀況,并識(shí)別了不同階段的主要壓力源、脅迫因子及受影響較大的生態(tài)系統(tǒng)指標(biāo)與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù).結(jié)果表明:(1)1991~2015年,洞庭湖生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)總體呈不斷增加趨勢(shì),期間造成洞庭湖生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)增加的主要壓力源發(fā)生了較大變化;主要脅迫因子和受影響大的生態(tài)系統(tǒng)指標(biāo)也變化明顯,而受影響較大的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能無(wú)明顯變化.(2)不同階段,洞庭湖生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)影響因素不同,其中1991~2002年,受自然源和人為源共同影響;2003~2010年,自然源影響明顯減弱,而人為源影響逐步增加;2011~2015年,自然源影響繼續(xù)降低,而人為源的影響則進(jìn)一步增加;(3)近年來(lái)洞庭湖生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)增速雖有所減緩,但生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)增加趨勢(shì)尚未根本性改變,仍需加強(qiáng)洞庭湖保護(hù)治理,重點(diǎn)是進(jìn)一步加強(qiáng)流域人為源的污染控制,同時(shí)密切關(guān)注自然源影響,尤其是水文情勢(shì)變化所引起的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)增加問(wèn)題.

洞庭湖；生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)；評(píng)價(jià)；階段性特征

生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)是指生態(tài)系統(tǒng)及組分所承受的風(fēng)險(xiǎn)[1].作為國(guó)際生態(tài)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)管控重要手段的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)得以快速發(fā)展,它通過(guò)分析生態(tài)系統(tǒng)及組分,評(píng)估其可能遭遇的風(fēng)險(xiǎn),量化其可能受到的生態(tài)威脅,確定生態(tài)系統(tǒng)抵御風(fēng)險(xiǎn)的能力,從而提出科學(xué)的風(fēng)險(xiǎn)管理對(duì)策[2-6].我國(guó)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)起步較晚,20世紀(jì)80年代以來(lái),水環(huán)境生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)作為一項(xiàng)新技術(shù)逐漸發(fā)展,并成為現(xiàn)代環(huán)境管理的基礎(chǔ)及重要支撐.

針對(duì)湖泊開(kāi)展的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)側(cè)重于重金屬和難降解有機(jī)毒物污染等方面[7-12],而綜合考慮流域演變及人類(lèi)活動(dòng)影響等因素的湖泊生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)尚處于探索階段[13-16].考慮湖泊流域生態(tài)系統(tǒng)的整體性和內(nèi)部復(fù)雜性,應(yīng)以此為切入點(diǎn),耦合社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和生態(tài)系統(tǒng),在系統(tǒng)水平對(duì)大流域范圍內(nèi)的相對(duì)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)展開(kāi)研究.趙鐘楠等[17]以生態(tài)服務(wù)作為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)終點(diǎn),通過(guò)量化外界壓力與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的“壓力-響應(yīng)”過(guò)程,建立了系統(tǒng)尺度上的流域生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法.韓茹茹等[18]以此為基礎(chǔ)對(duì)太湖流域進(jìn)行了生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià).沈新平等[19]用此方法評(píng)價(jià)了外界壓力源對(duì)洞庭湖生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)影響.

作為我國(guó)第二大淡水湖的洞庭湖,近年來(lái),其江湖關(guān)系及流域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展發(fā)生了較大變化,尤其是江湖關(guān)系變化對(duì)流域水文、水質(zhì)、水環(huán)境容量和營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)等影響導(dǎo)致洞庭湖生態(tài)環(huán)境進(jìn)一步惡化[20-21].目前,洞庭湖面臨較為嚴(yán)峻的低枯水位、水質(zhì)下降、濕地退化及生物多樣性下降等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn).為更加有效地保護(hù)治理洞庭湖,急需從長(zhǎng)時(shí)間尺度定量評(píng)價(jià)其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)狀況及變化.因此,本研究針對(duì)洞庭湖面臨的主要生態(tài)環(huán)境問(wèn)題,選用“壓力-響應(yīng)”模式,構(gòu)建了洞庭湖生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,定量評(píng)價(jià)洞庭湖1991~2015年間生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)狀況,并揭示其變化趨勢(shì),以期為洞庭湖保護(hù)治理提供科學(xué)基礎(chǔ).

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)域概況

洞庭湖地跨湖南、湖北兩省,長(zhǎng)江重要的調(diào)蓄湖泊和國(guó)際重要濕地,素有“魚(yú)米之鄉(xiāng)”和“天下糧倉(cāng)”的美譽(yù),擔(dān)負(fù)著長(zhǎng)江流域生態(tài)安全、水安全和國(guó)家糧食安全的重大責(zé)任.洞庭湖南納湘、資、沅、澧四水,北接松滋、太平、藕池、調(diào)弦四口來(lái)水,東由城陵磯注入長(zhǎng)江,具有保持江湖水域生態(tài)平衡的重要功能.

1.2 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法

1.2.1 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)框架 “壓力－響應(yīng)”模式是分析與量化外界壓力通過(guò)壓力源從生態(tài)系統(tǒng)外部施加的一種或多種脅迫因子對(duì)特定的生態(tài)系統(tǒng)及組分產(chǎn)生的不利作用,進(jìn)而通過(guò)生態(tài)系統(tǒng)要素間復(fù)雜多樣的聯(lián)系損害生態(tài)服務(wù)功能而產(chǎn)生的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的全過(guò)程[22-23].

圖1 生態(tài)系統(tǒng)水平的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析框架

a~d表示的是4種“影響過(guò)程”;a壓力源從生態(tài)系統(tǒng)外部釋放一種或多種脅迫因子;b脅迫因子給特定的生態(tài)系統(tǒng)要素帶來(lái)擾動(dòng);c 生態(tài)系統(tǒng)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)和過(guò)程要素會(huì)在外界擾動(dòng)和自身彈性的共同作用下離開(kāi)初始狀態(tài);d 生態(tài)系統(tǒng)指標(biāo)對(duì)應(yīng)要素的狀態(tài)改變?cè)斐闪嗽械纳鷳B(tài)服務(wù)改變,從而產(chǎn)生生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)

圖2 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)量化方式

湖泊流域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)框架如圖1所示,主要包括壓力源分析、生態(tài)系統(tǒng)刻畫(huà)、評(píng)估終點(diǎn)選擇及關(guān)聯(lián)分析.壓力源指各種自然和人為的活動(dòng);脅迫因子指壓力源對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的作用過(guò)程;評(píng)價(jià)終點(diǎn)即生態(tài)終點(diǎn),是指在不確定性的風(fēng)險(xiǎn)源的作用下,風(fēng)險(xiǎn)受體可能受到的損害,本文以“生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)”為生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的終點(diǎn)[18].

1.2.2 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)量化 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)量化方式如圖2所示[17],各風(fēng)險(xiǎn)組分之間的影響按圖3所示的方法打分賦值[17-18,24],分別得到壓力源－脅迫因子關(guān)系矩陣SSM、脅迫因子－生態(tài)系統(tǒng)指標(biāo)關(guān)系矩陣SEM、生態(tài)系統(tǒng)指標(biāo)相互關(guān)系矩陣AEM和生態(tài)系統(tǒng)指標(biāo)與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)矩陣EEM.

在對(duì)生態(tài)系統(tǒng)量化的基礎(chǔ)上,進(jìn)行壓力源對(duì)湖泊生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)服務(wù)影響程度的量化計(jì)算[20].

湖泊壓力源產(chǎn)生的脅迫因子程度:

CSS= ∑(SRM×SSM) (1)

式中:表示壓力源;表示脅迫因子;CSS表示湖泊所有的壓力源產(chǎn)生的第類(lèi)脅迫因子的累積影響.

脅迫因子對(duì)生態(tài)系統(tǒng)指標(biāo)的影響程度:

CESh= ∑(CSS×SEM) (2)

式中:表示生態(tài)系統(tǒng)指標(biāo);CES表示湖泊所有的脅迫因子對(duì)第類(lèi)生態(tài)系統(tǒng)指標(biāo)的累積影響.

生態(tài)系統(tǒng)對(duì)外界壓力的響應(yīng)程度:

ECES= ∑(CES×HRM) (3)

式中:ECES為考慮了生態(tài)系統(tǒng)彈性指數(shù)的CES.

圖3 層次打分法

生態(tài)系統(tǒng)某些指標(biāo)受影響后對(duì)其他指標(biāo)產(chǎn)生的間接影響:

TCES= ∑(ECES×AEM) (4)

式中:TCES為考慮了生態(tài)系統(tǒng)指標(biāo)之間互相關(guān)聯(lián)作用的ECESh.

湖泊所有脅迫因子,通過(guò)“壓力-響應(yīng)”模式對(duì)第類(lèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的累積影響Impacte,據(jù)此可以得出受影響較大的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù):

Impact= ∑(TCES×EEM) (5)

1.2.3 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系的構(gòu)建 基于數(shù)據(jù)支撐以及趨勢(shì)分析考慮,本研究選擇1991~2015年作為洞庭湖生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)區(qū)間,同時(shí),為定量化分析江湖關(guān)系及流域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展變化對(duì)洞庭湖生態(tài)環(huán)境影響,選擇2003年即三峽工程建設(shè)前后以及2011年即“十二五”規(guī)劃實(shí)施前后作為階段劃分點(diǎn),也就是對(duì)洞庭湖生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)分為3個(gè)階段,即1991~2002年、2003~2010年以及2011~ 2015年.

根據(jù)洞庭湖實(shí)際情況并參閱相關(guān)文獻(xiàn),篩選了9項(xiàng)壓力源指標(biāo),分別為區(qū)域發(fā)展、城鎮(zhèn)生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)、漁業(yè)、旅游業(yè)、氣候變化以及水文變化,與之對(duì)應(yīng)的脅迫因子為年地區(qū)生產(chǎn)總值、人口密度、第二產(chǎn)業(yè)增加值、第一產(chǎn)業(yè)增加值、化肥施用量、大牲畜頭數(shù)、水產(chǎn)品總產(chǎn)量、旅游業(yè)總收入、年平均降水量、徑流量和水位共11項(xiàng),具體如表1所示.

表1 洞庭湖壓力源數(shù)據(jù)

注:數(shù)值均為階段平均值.

表2 生態(tài)系統(tǒng)指標(biāo)數(shù)據(jù)

注:數(shù)值均為階段平均值.

目前,洞庭湖生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)中,最受關(guān)注的為水質(zhì)下降、藻類(lèi)水華以及濕地退化風(fēng)險(xiǎn)[25-26],因此生態(tài)系統(tǒng)指標(biāo)的選取著重考慮以上三個(gè)方面.根據(jù)實(shí)際情況,其生態(tài)系統(tǒng)指標(biāo)選擇水質(zhì)、富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)、生物多樣性以及生境變化4項(xiàng).因4項(xiàng)指標(biāo)為屬性層面,故選用物理、化學(xué)或生物度量層面指標(biāo)進(jìn)行定量表征,具體如表2所示.水質(zhì)指標(biāo)選用TN、TP、CODMn進(jìn)行度量,這是因?yàn)?TN和TP是引起洞庭湖水質(zhì)下降的主導(dǎo)因子[27],同時(shí),CODMn反映了水體受有機(jī)污染物和還原性無(wú)機(jī)物質(zhì)污染的程度.富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)選用葉綠素、透明度、浮游植物數(shù)量以及富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)進(jìn)行度量;生物多樣性選用總物種數(shù)和越冬鳥(niǎo)類(lèi)數(shù)量進(jìn)行度量;生境變化選用洲灘面積和最大植被覆蓋度進(jìn)行度量.

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)指標(biāo)為調(diào)節(jié)水文價(jià)值、凈化水質(zhì)價(jià)值、生物多樣性價(jià)值、調(diào)節(jié)氣候價(jià)值、土壤保持價(jià)值、旅游休閑價(jià)值.

壓力源數(shù)據(jù)來(lái)源于國(guó)家圖書(shū)館統(tǒng)計(jì)年鑒館和湖南統(tǒng)計(jì)信息網(wǎng)(http://www.hntj.gov.cn/),其中水文數(shù)據(jù)來(lái)自湖南水文網(wǎng)(http://61.187.56.156/wap/ index_sq.asp)和水利部網(wǎng)站.

生態(tài)系統(tǒng)指標(biāo)數(shù)據(jù)中表征水質(zhì)的CODMn、TN、TP和表征富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)指標(biāo)的葉綠素、透明度和浮游植物數(shù)量來(lái)自國(guó)家環(huán)境保護(hù)洞庭湖科學(xué)觀測(cè)研究站;其他數(shù)據(jù)通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)獲得.

2 結(jié)果分析

2.1 洞庭湖生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)變化趨勢(shì)

根據(jù)圖4結(jié)果可明顯看出,自1991~2015年,洞庭湖生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)整體呈增加趨勢(shì),該變化與流域水文過(guò)程以及經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展有密切關(guān)系,這一結(jié)果在國(guó)內(nèi)外針對(duì)洞庭湖水質(zhì)、濕地及藻類(lèi)水華等方面的研究得到了證實(shí)[33-35].

圖4 洞庭湖生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果

不同階段,洞庭湖生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)呈不同的變化特點(diǎn).2003~2010年的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)得分與上一階段相比增加52.47%,增加明顯;而2011~2015年的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)得分與上一階段相比增加僅為2.09%,變化不大.

2.2 洞庭湖生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)各組分變化趨勢(shì)

根據(jù)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法,各組分風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果如圖5所示.1991~2015年,壓力源、脅迫因子、生態(tài)系統(tǒng)指標(biāo)以及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總的風(fēng)險(xiǎn)得分呈現(xiàn)增加的趨勢(shì).其中壓力源除畜牧業(yè)和氣候變化外,其他9項(xiàng)壓力源的風(fēng)險(xiǎn)得分均不斷上升,畜牧業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)得分先上升后下降,氣候變化的風(fēng)險(xiǎn)得分先下降后上升(圖5a).脅迫因子除第一產(chǎn)業(yè)增加值、水產(chǎn)品總產(chǎn)量外,其他10項(xiàng)脅迫因子的風(fēng)險(xiǎn)得分均不斷上升,水產(chǎn)品總產(chǎn)量的風(fēng)險(xiǎn)得分先上升后下降(圖5b).生態(tài)系統(tǒng)指標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)得分變化不一,CODMn、葉綠素、浮游植物數(shù)量以及營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)4項(xiàng)指標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)得分先上升后下降;TN、TP以及洲灘面積3項(xiàng)指標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)得分先下降后上升;透明度、總物種數(shù)、越冬鳥(niǎo)類(lèi)數(shù)量以及最大植被覆蓋度4項(xiàng)指標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)得分不斷上升(圖5c);生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的風(fēng)險(xiǎn)得分變化不一,凈化水質(zhì)價(jià)值、生物多樣性以及旅游休閑價(jià)值的風(fēng)險(xiǎn)得分不斷上升;調(diào)節(jié)氣候價(jià)值、土壤保持價(jià)值及調(diào)節(jié)水文價(jià)值風(fēng)險(xiǎn)得分先上升后下降(圖5d).造成洞庭湖生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的主要壓力源發(fā)生了化.1991~2002年,主要壓力源為氣候變化、水文變化、畜牧業(yè)、城鎮(zhèn)生活、農(nóng)業(yè),對(duì)風(fēng)險(xiǎn)得分的貢獻(xiàn)率分別為24.19%、24.06%、20.89%、11.71%、8.79%,總貢獻(xiàn)率達(dá)到89%以上;2003~2010年,主要壓力源為農(nóng)業(yè)、水文變化、城鎮(zhèn)生活、畜牧業(yè)、漁業(yè),對(duì)風(fēng)險(xiǎn)得分的貢獻(xiàn)率分別為26.32%、14.71%、13.96%、11.42%、8.65%,總占比達(dá)到75%以上;2011~2015年,主要壓力源為農(nóng)業(yè)、水文變化、城鎮(zhèn)生活、工業(yè)、區(qū)域發(fā)展,對(duì)風(fēng)險(xiǎn)得分的貢獻(xiàn)率分別為23.83%、15.89%、12.20%、11.67%、10.84%,總占比達(dá)到74%以上(圖5a).

造成洞庭湖生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的主要脅迫因子變化明顯.1991~2002年,主要脅迫因子為徑流量、地區(qū)生產(chǎn)總值、水產(chǎn)品、人口密度、大牲畜頭數(shù),對(duì)風(fēng)險(xiǎn)得分的貢獻(xiàn)率分別為14.25%、12.24%、10.78%、9.45%以及8.82%,總貢獻(xiàn)率達(dá)到55%以上;2003~2010年,主要脅迫因子為第一產(chǎn)業(yè)增加值、水產(chǎn)品、大牲畜頭數(shù)、人口密度、化肥施用量,對(duì)風(fēng)險(xiǎn)得分的貢獻(xiàn)率分別為15.92%、14.40%、12.77%、9.68%以及7.17%,總貢獻(xiàn)率達(dá)到59%以上;2011~2015年,脅迫因子排在前兩位的是大牲畜頭數(shù)、水產(chǎn)品總量,對(duì)風(fēng)險(xiǎn)得分的貢獻(xiàn)率分別為16.37%、9.30%,剩余9項(xiàng)脅迫因子對(duì)風(fēng)險(xiǎn)得分的貢獻(xiàn)率相同,均為8.26% (圖5b).

受影響大的生態(tài)系統(tǒng)指標(biāo)變化明顯.1991~2002年,受影響大的生態(tài)系統(tǒng)指標(biāo)為營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)、洲灘面積、CODMn、TN、浮游植物數(shù)量,占比分別為21.53%、19.75%、15.86%、10.27%以及9.08%,總占比達(dá)到76% 以上;2003~2010年,受影響大的生態(tài)系統(tǒng)指標(biāo)為營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)、浮游植物數(shù)量、葉綠素、CODMn以及越冬鳥(niǎo)類(lèi)數(shù)量,占比分別為21.92%、16.95%、16.50%、11.21%以及6.25%,總占比達(dá)到72%以上;2011~2015年受影響大的生態(tài)系統(tǒng)指標(biāo)為T(mén)P、越冬鳥(niǎo)類(lèi)數(shù)量、浮游植物數(shù)量、TN以及洲灘面積,占比分別為13.24%、13.24%、13.12%、9.93%以及9.93%,總占比達(dá)到59%以上(圖5c).

受影響大的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)基本無(wú)變化.1991~ 2015年,受影響大的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)均為生物多樣性價(jià)值、凈化水質(zhì)價(jià)值以及旅游休閑價(jià)值(圖5d).

圖5 風(fēng)險(xiǎn)組分評(píng)價(jià)結(jié)果

a,針對(duì)壓力源;b,針對(duì)脅迫因子;c,針對(duì)生態(tài)系統(tǒng)指標(biāo);d,針對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)

3 討論

3.1 洞庭湖生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)階段性變化特征及驅(qū)動(dòng)因素

整體而言,洞庭湖區(qū)域面臨的風(fēng)險(xiǎn)主要由人為源和自然源引起.其中人為源包括區(qū)域發(fā)展、城鎮(zhèn)生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)、漁業(yè)以及旅游業(yè),自然源包括氣候變化和水文變化.不同階段,洞庭湖生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的影響因素也不同.

1991~2002年,主要壓力源為氣候變化、水文變化、畜牧業(yè)、區(qū)域發(fā)展以及農(nóng)業(yè),此階段自然源和人為源共同影響,且自然源與人為源對(duì)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的貢獻(xiàn)比例相當(dāng)(圖6).盧宏偉等人將洞庭湖風(fēng)險(xiǎn)源分為洪澇災(zāi)害、工業(yè)污染、血防污染以及農(nóng)業(yè)污染4類(lèi),評(píng)價(jià)結(jié)果表明洞庭湖流域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的最大制約因素仍為洪澇災(zāi)害,緊隨其后的是污染物特別是磷的排入[36].而洪澇災(zāi)害屬于自然源,污染物的排放屬于人為源.本文中自然源包括氣候變化和水文變化,氣候變化通過(guò)年平均降水量進(jìn)行表征,水文變化通過(guò)徑流量和水文進(jìn)行表征,這與選擇洪澇災(zāi)害作為風(fēng)險(xiǎn)源有相似之處.

圖6 洞庭湖生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)壓力源占比

2003~2010年,主要壓力源為農(nóng)業(yè)、水文變化、區(qū)域發(fā)展、畜牧業(yè)、漁業(yè),此階段自然源的影響明顯減弱,人為源的影響逐步凸現(xiàn)(圖6).根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料,與上一階段相比,人為源產(chǎn)生的脅迫因子波動(dòng)幅度較大,如第一產(chǎn)業(yè)增加值增加了1.55倍,地區(qū)生產(chǎn)總值增加了2.36倍,第二產(chǎn)業(yè)增加值增加了3.06倍;相較而言,自然源產(chǎn)生的脅迫因子變化幅度較小(表3).此變化有兩方面的原因,一方面城市工業(yè)污染和農(nóng)業(yè)面源污染加重[36];另一方面三峽工程運(yùn)行后,洞庭湖入口來(lái)水來(lái)沙量明顯減小,洞庭湖水位降低,換水周期變長(zhǎng),湖泊水體交換不暢,削弱了湖泊水體對(duì)污染物的凈化能力[37].

2011~2015年,主要壓力源為農(nóng)業(yè)、水文變化、區(qū)域發(fā)展、工業(yè)、城鎮(zhèn)生活,此階段自然源的影響繼續(xù)減小,人為源的影響進(jìn)一步增加(圖6).根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料,與上一階段相比,人為源產(chǎn)生的脅迫因子變化幅度有所下降,自然源產(chǎn)生的脅迫因子變化幅度同樣減少,整體而言,仍舊是人為源占據(jù)優(yōu)勢(shì)(表3).此階段人為源來(lái)自3個(gè)方面:一是入湖流域上游各大工業(yè)城市排放的工業(yè)廢水,據(jù)調(diào)查,西洞庭湖周?chē)I(yè)廢水年排放量近億t,主要是造紙和化肥行業(yè)[38];二是入湖流域所經(jīng)城鎮(zhèn)排放的生活污水.據(jù)計(jì)算,每日流入湖生活污水量大,相當(dāng)于每日入洞庭湖純氮10余t,純磷1t[26].三是大面積農(nóng)業(yè)種植和養(yǎng)殖,大量農(nóng)藥化肥及畜禽糞便的流失,造成了流域內(nèi)土壤污染,也間接導(dǎo)致了湖區(qū)內(nèi)各河流污染[39-40].

表3　脅迫因子變化

3.2 基于生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)防控的洞庭湖保護(hù)治理建議

1991~2015年,洞庭湖生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)不斷增加,造成洞庭湖生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的主要壓力源也發(fā)生了變化.但就整體而言,流域面源污染、工業(yè)點(diǎn)源污染以及水文情勢(shì)變化仍然是洞庭湖生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的主要來(lái)源.針對(duì)洞庭湖目前面臨的生態(tài)問(wèn)題,從生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)防控的角度提出洞庭湖保護(hù)治理的建議:

3.2.1 繼續(xù)加強(qiáng)流域人為源污染的控制

(1)加強(qiáng)面源污染治理.繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染的治理.減少化肥和農(nóng)藥使用量,推進(jìn)畜禽糞便、農(nóng)作物秸稈、農(nóng)膜等農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用.

(2)加強(qiáng)點(diǎn)源污染治理.加快推進(jìn)工業(yè)點(diǎn)源污染治理工程.推進(jìn)工業(yè)園區(qū)水污染集中治理,建成污水集中處理設(shè)施,安裝自動(dòng)在線監(jiān)控裝置.

(3)不斷推進(jìn)城鄉(xiāng)生活污水與垃圾治理工程.梯次推進(jìn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水治理,完善湖面內(nèi)源污染治理體系.

(4)持續(xù)加強(qiáng)對(duì)特殊水域與濕地的保護(hù).對(duì)區(qū)域內(nèi)面積1km2以上的百余湖泊生態(tài)環(huán)境進(jìn)行修復(fù).對(duì)珍稀濕地動(dòng)物的棲息地和重要漁業(yè)水域等生態(tài)敏感區(qū)域進(jìn)行修復(fù)和保護(hù).

3.2.2 密切關(guān)注自然源,尤其是水文情勢(shì)變化影響 自然源對(duì)洞庭湖生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的影響雖有所減弱,但仍需要繼續(xù)關(guān)注.應(yīng)加快實(shí)施洞庭湖四口水系綜合整治工程、西水東調(diào)工程以及河湖連通工程.

4 結(jié)論

4.1 1991~2015年,洞庭湖生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)不斷增加.造成洞庭湖生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的主要壓力源發(fā)生了較大變化, 1991~2002年為氣候變化、水文變化、畜牧業(yè)、城鎮(zhèn)生活、農(nóng)業(yè)變化,而2011~2015年為農(nóng)業(yè)、水文變化、城鎮(zhèn)生活、工業(yè)、區(qū)域發(fā)展;主要脅迫因子變化明顯,1991~2002年為徑流量、地區(qū)生產(chǎn)總值、水產(chǎn)品、人口密度、大牲畜頭數(shù),而2011~2015年,脅迫因子排在前兩位的是大牲畜頭數(shù)、水產(chǎn)品總量;受影響大的生態(tài)系統(tǒng)指標(biāo)變化明顯,1991~2002年為營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)、洲灘面積、CODMn、TN、浮游植物數(shù)量,而2011~2015年為T(mén)P、越冬鳥(niǎo)類(lèi)數(shù)量、浮游植物數(shù)量、TN以及洲灘面積;受影響大的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)基本無(wú)變化,均為生物多樣性價(jià)值、凈化水質(zhì)價(jià)值以及旅游休閑價(jià)值.

4.2 不同階段,洞庭湖生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的影響因素不同,其中1991~2002年,受自然源和人為源的共同影響; 2003~2010年,自然源的影響明顯減弱,而人為源的影響逐步凸現(xiàn);2011~2015年,自然源的影響繼續(xù)降低,而人為源的影響進(jìn)一步增加.

4.3 近年來(lái)洞庭湖生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)增速雖有所減緩,但生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)總體為不斷增加趨勢(shì),仍需要加強(qiáng)保護(hù)治理,特別是要繼續(xù)加強(qiáng)流域人為源污染控制,同時(shí)需密切關(guān)注自然源尤其是水文情勢(shì)變化導(dǎo)致的洞庭湖生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題.

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The ecological risk assessment and stage characteristics of Dongting Lake.

WANG Yan-fen1,2,3, Ni Zhao-kui2,3, LI Xiao-xiu1*, WANG Sheng-rui2,3*

(1.College of Water Sciences, Beijing Normal University, Beijing 100875, China；2.College of Resource Environment and Tourism, Capital Normal University, Beijing 100048, China；3.Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China)., 2019,39(1)：321~329

To protect Dongting Lake more effectively, it is very important to evaluate the ecological risk of Dongting Lake quantitatively. In this paper, the "Pressure-Response" model was adopted to evaluate the ecological risk status of Dongting Lake from the viewpoint of three stages from 1991 to 2015 and identify the main pressure source, stress factors and the main affected ecosystem indicators, ecosystem services of different stages. The results showed that (1) the ecological risk of Dongting Lake increased continuously from 1991 to 2015, and its main pressure source changed greatly. The main stress factors and the main affected ecosystem indicators were also changed obviously, but the main ecosystem services had no significant change. (2) The ecological risk factors of Dongting Lake were different at different stages. From 1991 to 2002, the ecological risk was influenced by both natural and social sources; From 2003 to 2010, the influence of natural sources was weakened, the influence of social sources began to emerge. From 2011 to 2015, the influence of natural sources was relatively small, and the influence of social sources was big. (3)Although the growth trend of ecological risks has slowed down in recent years, but which was still needed to strengthen protection and governance. It was to strengthen the pollution control of social sources continually in the basin, and to pay close attention to the changes of natural sources, especially the increasing of the ecological risk caused by the changes in hydrological conditions.

Dongting Lake；ecological risk；assessment；stage characteristics

X524

A

1000-6923(2019)01-0321-09

王艷分(1987-),女,河南安陽(yáng)人,碩士,主要從事水污染防治方面的研究.發(fā)表論文1篇.

2018-05-24

國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2014BAC09B02);萬(wàn)人計(jì)劃資助項(xiàng)目(312232102)

* 責(zé)任作者, 王圣瑞, 研究員, wangsr@bnu.edu.cn; 李曉秀, 副教授, lixiaoxiu0548@sina.com