孫金玉，卜慶偉,*，吳東奎，劉云，姜巍巍

1. 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，北京 100083 2. 上海城市水資源開發(fā)利用國(guó)家工程中心有限公司，上海 200082

累積效應(yīng)的研究強(qiáng)調(diào)多項(xiàng)活動(dòng)或多次重復(fù)活動(dòng)在長(zhǎng)時(shí)間和較大空間范圍內(nèi)對(duì)環(huán)境的疊加累積性影響[1]。自從“生態(tài)累積效應(yīng)”概念提出以來，在礦產(chǎn)資源開發(fā)影響區(qū)域[1]、人工綠洲[2]等相關(guān)領(lǐng)域的生態(tài)累積效應(yīng)評(píng)估方面均有一定程度的應(yīng)用，起到了協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的重要作用。

煤炭在我國(guó)能源消費(fèi)構(gòu)成中占有重要比例。在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)能源需求日益提高的背景下，煤炭資源的開采力度也日益加大。煤炭資源的大規(guī)模開采必然對(duì)煤礦區(qū)周邊的土地資源和生態(tài)環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅。當(dāng)前研究主要集中在煤炭開采對(duì)各生態(tài)要素的負(fù)面生態(tài)效應(yīng)評(píng)估方面，為煤礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供了一定的科學(xué)基礎(chǔ)[3-6]。但是，由于煤炭開采活動(dòng)具有開發(fā)強(qiáng)度大、周期長(zhǎng)和空間擴(kuò)展性等特點(diǎn)[7]，已有的針對(duì)生態(tài)系統(tǒng)中各單一要素、固定時(shí)間點(diǎn)的評(píng)價(jià)研究難以準(zhǔn)確地反映整個(gè)煤炭開采過程對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。因此，開展煤礦區(qū)生態(tài)累積效應(yīng)評(píng)價(jià)顯得尤為重要，這也是客觀評(píng)價(jià)煤炭開采所導(dǎo)致的負(fù)面生態(tài)環(huán)境效應(yīng)的重要手段。

本研究在梳理生態(tài)累積效應(yīng)概念的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)剖析了煤礦區(qū)生態(tài)累積效應(yīng)的影響源、途徑、效應(yīng)及表現(xiàn)形式等。結(jié)合目前國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，綜述了煤礦區(qū)生態(tài)累積效應(yīng)評(píng)價(jià)的相關(guān)進(jìn)展，并在此基礎(chǔ)上對(duì)今后的研究方向進(jìn)行了展望。

1 生態(tài)累積效應(yīng)的概念與特征(The concept and characteristics of ecological cumulative effect)

生態(tài)累積效應(yīng)的概念是在20世紀(jì)70年代由美國(guó)科學(xué)家首次提出的[8]，是指當(dāng)一項(xiàng)活動(dòng)與過去、現(xiàn)在以及可合理預(yù)見的將來活動(dòng)疊加在一起時(shí)，所產(chǎn)生的對(duì)生態(tài)環(huán)境的累積影響[9]。生態(tài)累積效應(yīng)是由人類活動(dòng)對(duì)環(huán)境引起的具有附加性與交互性的影響，在時(shí)間尺度上重復(fù)推移并分散在空間上，是對(duì)生態(tài)環(huán)境在空間和時(shí)間尺度上通過疊加與交互作用而產(chǎn)生的長(zhǎng)遠(yuǎn)的影響效應(yīng)[8]。

根據(jù)上述概念不難看出，累積效應(yīng)具有時(shí)間和空間累積特性等特征，據(jù)文獻(xiàn)可以總結(jié)為以下3點(diǎn)[1，10-11]。

(1)時(shí)間累積性。累積效應(yīng)的時(shí)間累積性是指當(dāng)擾動(dòng)之間的時(shí)間間隔小于環(huán)境修復(fù)所需時(shí)間時(shí)，在時(shí)間尺度上產(chǎn)生的累積現(xiàn)象。生態(tài)累積效應(yīng)的累積速率可以是連續(xù)的、周期性的或不規(guī)則的，并且在環(huán)境中發(fā)生的時(shí)間可長(zhǎng)可短。時(shí)間累積性可以用累積頻率表示，其概念為“某個(gè)區(qū)域在某段時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)累積效應(yīng)或累積影響的時(shí)間比率”，可用公式表示如下[12]：

F=Td/Ts

式中：F為某個(gè)區(qū)域內(nèi)累積效應(yīng)或累積影響出現(xiàn)的頻率；Td為累積效應(yīng)或累積影響持續(xù)的時(shí)間；Ts為選擇的時(shí)間尺度。

(2)空間累積性。累積效應(yīng)的空間累積性是指擾動(dòng)因素之間的空間接近度小于去除或分散每個(gè)擾動(dòng)所需的距離時(shí)，在空間尺度上產(chǎn)生的累積現(xiàn)象。空間累積可以通過空間尺度(局部、區(qū)域和全球)、密度(聚集、分散)和構(gòu)型(點(diǎn)、線性和區(qū)域)來表征?？臻g累積性可以用累積度表示，體現(xiàn)累積影響在一定區(qū)域內(nèi)的累積程度，其表達(dá)公式如下[12]：

D=C/P

式中：D為區(qū)域內(nèi)某個(gè)累積影響區(qū)的累積度；C為累積變化值；P為環(huán)境閾值或臨界值。

(3)人類活動(dòng)干擾性。人類的活動(dòng)或擾動(dòng)也會(huì)影響環(huán)境變化的積累，環(huán)境變化的累積程度可能因人類活動(dòng)的數(shù)量、類型和規(guī)模而異。

上述累積效應(yīng)的特征并不是獨(dú)立的，而是具有緊密的相互關(guān)聯(lián)性。在對(duì)環(huán)境累積變化的研究過程中，對(duì)其特征的歸納分析有利于對(duì)環(huán)境累積效應(yīng)變化的研究[11]。

2 煤礦區(qū)生態(tài)累積效應(yīng)的影響源、途徑、效應(yīng)及表現(xiàn)(Sources, pathways, effects and manifestations of ecological cumulative effects in coal mining areas)

煤炭開采方式包括井工和露天2種，不同的開采方式均會(huì)對(duì)礦區(qū)內(nèi)生態(tài)環(huán)境各要素產(chǎn)生累積影響，但2種開采方式對(duì)生態(tài)環(huán)境造成累積影響的途徑略有差異。圖1對(duì)煤礦區(qū)生態(tài)累積效應(yīng)的影響源、途徑、效應(yīng)及表現(xiàn)形式等進(jìn)行了匯總，下文將逐一闡述。

2.1 影響源

煤礦區(qū)生態(tài)累積效應(yīng)的影響源涵蓋礦區(qū)范圍內(nèi)的一切人類活動(dòng)，包括生產(chǎn)與生活活動(dòng)，可以是礦區(qū)單個(gè)項(xiàng)目或是多個(gè)項(xiàng)目[7]。開采規(guī)模的擴(kuò)大、開采速度變化以及礦區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，均是造成煤礦區(qū)生態(tài)累積效應(yīng)的影響源。

2.2 影響途徑

露天開采過程中，隨著地上開采活動(dòng)的進(jìn)行，對(duì)地表的大規(guī)模挖掘造成大面積的礦坑，是破壞地形地貌以及地表植被的主要途徑；井工開采過程中，隨著煤礦開采活動(dòng)的進(jìn)行，礦井?dāng)?shù)量的增多，是造成開采區(qū)大面積的采空區(qū)域以及入地塌陷區(qū)的主要原因。露天開采方式中，礦坑廢水的排放是污染煤礦開采區(qū)水環(huán)境的重要途徑，同時(shí)開采過程對(duì)巖層以及含水層的破壞，會(huì)影響地下徑流以及地表徑流；井工開采過程的礦井廢水的排放，可能會(huì)導(dǎo)致更大范圍內(nèi)的地下及地表水環(huán)境受到污染破壞。在煤礦開采區(qū)域內(nèi)的生產(chǎn)、生活過程中排放的污水均可能對(duì)地下及地表水環(huán)境造成污染，同時(shí)還可對(duì)土壤環(huán)境造成潛在的影響。此外，氣態(tài)或顆粒態(tài)污染物(如粉塵、甲烷等)則主要通過礦區(qū)煤矸石的堆放、自燃等途徑進(jìn)入大氣。

圖1 煤礦區(qū)生態(tài)累積效應(yīng)的源、途徑、效應(yīng)及表現(xiàn)形式Fig. 1 Sources, pathways, effects and manifestation of ecological cumulative effects in coal mining areas

2.3 效應(yīng)及表現(xiàn)

在煤炭開采過程中，通過上述影響源及途徑對(duì)礦區(qū)造成的累積影響可簡(jiǎn)要概括如下[7,13-14]。

2.3.1 環(huán)境地質(zhì)效應(yīng)

在煤炭資源的開采過程中，地下開采、地上開采活動(dòng)均可帶來一定的環(huán)境地質(zhì)效應(yīng)。其中，在井工開采過程中，隨著開采規(guī)模的不斷擴(kuò)大、采空區(qū)的大量形成，可表現(xiàn)為形成大面積的地面塌陷區(qū)；無論井工或者露天開采，由于土地挖掘等活動(dòng)破壞土地原有的結(jié)構(gòu)，形成大面積的塌陷區(qū)以及礦坑，表現(xiàn)為煤礦區(qū)地形地貌的改變，礦井水、礦坑廢水等的排放還會(huì)加劇土壤侵蝕。

2.3.2 環(huán)境水文效應(yīng)

地下開采活動(dòng)、地上開采活動(dòng)均可導(dǎo)致一定程度的環(huán)境水文效應(yīng)。比如，地上或地下開采均會(huì)破壞地下含水層和地表徑流，打破原有的水動(dòng)力學(xué)平衡，破壞地表水與地下水之間的水循環(huán)過程；地下開采、地上開采等活動(dòng)可能會(huì)導(dǎo)致地下水位下降；在上述途徑的共同作用下，原有的地表水水系可能會(huì)遭受破壞，導(dǎo)致水流方向、流量等的改變，甚至還會(huì)導(dǎo)致水系退化。

2.3.3 環(huán)境污染效應(yīng)

地下開采、礦井水排放、生產(chǎn)生活污水排放、煤矸石堆積、礦坑廢水排放和地上開采等活動(dòng)都將伴隨著環(huán)境污染效應(yīng)的產(chǎn)生。例如，礦井水以及礦坑廢水的排放可能會(huì)污染地下水；生產(chǎn)生活污水的排放、煤矸石的淋濾可能會(huì)對(duì)地下水及地表水造成污染；采礦廢水的排放及煤矸石的堆積還會(huì)造成土壤環(huán)境污染，進(jìn)一步使土壤生產(chǎn)力降低；礦井廢氣及煤矸石自燃等過程會(huì)產(chǎn)生大量的硫氧化物、甲烷等污染性氣體，開采過程中產(chǎn)生的粉塵等將會(huì)污染大氣環(huán)境，加劇酸雨、溫室效應(yīng)等環(huán)境問題；基礎(chǔ)設(shè)備的運(yùn)行還會(huì)產(chǎn)生巨大的噪聲污染等。

2.3.4 資源消耗效應(yīng)

煤炭開采過程中會(huì)對(duì)礦產(chǎn)資源產(chǎn)生巨大的消耗；開采過程還會(huì)破壞大量的土地，消耗大量的土地資源及地表植被資源；煤矸石的堆積也會(huì)占據(jù)大量的土地資源；此外，地下開采、生產(chǎn)生活用水、礦坑廢水的產(chǎn)生和地上開采等活動(dòng)都伴隨著大量的水資源消耗。

2.3.5 生物效應(yīng)

煤炭開采過程中的地下開采、礦井水排放、生產(chǎn)生活污水排放、煤矸石堆積、礦坑廢水排放和地上開采等活動(dòng)均會(huì)產(chǎn)生一定的生物效應(yīng)。隨著煤炭資源開采規(guī)模的擴(kuò)大，礦區(qū)水文(地表水、地下水)環(huán)境、土壤結(jié)構(gòu)與地表生長(zhǎng)環(huán)境、地表植被等礦區(qū)環(huán)境的破壞也隨之加劇，引起礦區(qū)原有生境的破壞，致使區(qū)域生物多樣性及生物量發(fā)生改變，可能會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致礦區(qū)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)功能減弱及結(jié)構(gòu)的改變。

煤炭開采過程的特點(diǎn)決定了上述效應(yīng)并不會(huì)以單一形式存在，不同的活動(dòng)、效應(yīng)可以在時(shí)空尺度上通過加和、協(xié)同等交互共同作用對(duì)生態(tài)系統(tǒng)各要素產(chǎn)生累積影響。例如，煤炭開采造成的地表塌陷及生產(chǎn)生活污水的排放，兩者可協(xié)同導(dǎo)致土壤質(zhì)量進(jìn)一步下降；煤炭開采活動(dòng)所導(dǎo)致的地形地貌的改變與采礦廢水的排放造成的土壤污染，兩者協(xié)同作用導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)和性質(zhì)發(fā)生改變，導(dǎo)致土壤質(zhì)量和功能的進(jìn)一步衰退。

2.4 累積效應(yīng)的類型

生態(tài)累積效應(yīng)的類型多樣，并沒有形成一個(gè)統(tǒng)一的分類標(biāo)準(zhǔn)。如時(shí)間擁擠、空間擁擠和協(xié)同效應(yīng)，是依據(jù)累積的過程而劃分；蠶食效應(yīng)則依據(jù)累積效應(yīng)的形式和結(jié)果劃分；然而，閾值的劃分依據(jù)為指標(biāo)。盡管劃分依據(jù)不同，卻均是在時(shí)間與空間特征的基礎(chǔ)上進(jìn)行區(qū)分的，各類型之間緊密相連，共同服務(wù)于對(duì)累積效應(yīng)的研究與分析。通過文獻(xiàn)分析，對(duì)不同累積效應(yīng)類型總結(jié)如下[7,10,12]。

(1)時(shí)間擁擠。其產(chǎn)生原因是由于頻繁且重復(fù)的人類活動(dòng)導(dǎo)致的環(huán)境變化超過環(huán)境介質(zhì)吸收或恢復(fù)該變化的時(shí)間容量。比如煤礦區(qū)高頻率的重復(fù)采動(dòng)。

(2)空間擁擠。指的是密集的人類活動(dòng)發(fā)生在有限的空間內(nèi)，可以改變一個(gè)地區(qū)的空間格局或其空間過程。比如在煤礦區(qū)有限的單元空間內(nèi)進(jìn)行大規(guī)模、高強(qiáng)度的開采。

(3)協(xié)同效應(yīng)。當(dāng)2個(gè)或多個(gè)環(huán)境變化通過物理、化學(xué)等過程耦合促進(jìn)另一個(gè)環(huán)境變化產(chǎn)生時(shí)，其表現(xiàn)為復(fù)合或協(xié)同作用。比如，煤炭開采過程產(chǎn)生的甲烷與氮氧化物可產(chǎn)生光化學(xué)煙霧。

(4)時(shí)間滯后。擾動(dòng)產(chǎn)生一段時(shí)間后，系統(tǒng)才做出相應(yīng)的響應(yīng)，具有一定程度的時(shí)間延遲。比如井工開采引起的地表沉陷與裂縫發(fā)育。

(5)空間滯后。指的是導(dǎo)致的環(huán)境變化與影響源之間存在一定距離。典型的案例包括由煤炭開采造成的大氣污染現(xiàn)象以及酸雨等。

(6)觸發(fā)點(diǎn)和閾值。指在破壞環(huán)境過程中，超過某個(gè)極限將從根本上改變系統(tǒng)。比如礦區(qū)土地利用類型的改變。

(7)間接效應(yīng)。指的是因主要活動(dòng)發(fā)展所帶來的次生影響或者主要活動(dòng)通過復(fù)雜路徑產(chǎn)生更高階環(huán)境變化。例如，開采活動(dòng)導(dǎo)致礦區(qū)的人口增長(zhǎng)，進(jìn)一步導(dǎo)致配套設(shè)施的發(fā)展而帶來的環(huán)境污染和生態(tài)破壞等現(xiàn)象。

(8)蠶食效應(yīng)。指多個(gè)分散的重復(fù)干擾行為對(duì)某一區(qū)域或空間內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的累積影響，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)的割裂和破碎化。例如，多個(gè)分散開采點(diǎn)導(dǎo)致的植被的破碎化和土地沉陷成片狀分布。

3 研究案例分析(Review of case study)

如前文所述，生態(tài)累積效應(yīng)的概念由來已久，在不同的領(lǐng)域也得到了較為廣泛的應(yīng)用，如水電開發(fā)[15-20]、鐵路及公路建設(shè)[21-25]、綠洲開發(fā)[26]、濕地開發(fā)[27-29]和流域管理[30]等，但有關(guān)煤礦區(qū)生態(tài)累積效應(yīng)評(píng)價(jià)的研究仍十分有限，國(guó)外僅有零星研究[31-32]。如Merriam等[31]通過構(gòu)建累積效應(yīng)線性評(píng)價(jià)模型評(píng)價(jià)了采煤活動(dòng)對(duì)美國(guó)西弗吉尼亞阿巴拉契亞流域生態(tài)環(huán)境的累積影響。研究表明，區(qū)域的河流退化是地表開采、地下開采和住宅開發(fā)等復(fù)雜問題相互疊加、相互作用的結(jié)果。

在我國(guó)，由于煤炭資源在能源消耗構(gòu)成中的巨大占比，相關(guān)研究較國(guó)際上略多。如中國(guó)科學(xué)院、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)、國(guó)土環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測(cè)國(guó)家測(cè)繪局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等單位均開展了相關(guān)案例研究[14,33～38]。例如韓林桅等[14]針對(duì)煤電一體化開發(fā)建設(shè)活動(dòng)，從建設(shè)活動(dòng)、土壤環(huán)境、水資源、大氣環(huán)境、生物、景觀和生態(tài)7個(gè)方面篩選出29個(gè)生態(tài)環(huán)境因子，運(yùn)用解釋結(jié)構(gòu)模型(interpretation structure modeling, ISM)對(duì)煤電一體化開發(fā)的生態(tài)累積效應(yīng)因子之間進(jìn)行關(guān)聯(lián)與層次分析，揭示了煤電一體化開發(fā)產(chǎn)生生態(tài)累積效應(yīng)的方式和途徑，并分析煤電開發(fā)過程中不同開發(fā)建設(shè)活動(dòng)產(chǎn)生的累積效應(yīng)。結(jié)果表明，煤電建設(shè)活動(dòng)會(huì)造成多種生態(tài)環(huán)境影響，并且所引發(fā)的環(huán)境效應(yīng)可以相互疊加、傳遞和累積。王行風(fēng)等[35]以地理信息系統(tǒng)(GIS)為基礎(chǔ)平臺(tái)，結(jié)合系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)(SD)及元胞自動(dòng)機(jī)(CA)，建立SD-CA-GIS模型，對(duì)山西潞安礦區(qū)的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)與環(huán)境因素進(jìn)行時(shí)間及空間累積效應(yīng)分析，對(duì)礦區(qū)在一定時(shí)間范圍內(nèi)土地利用變化的累積狀況進(jìn)行了評(píng)估。結(jié)果表明，隨煤炭開采活動(dòng)的進(jìn)行，礦區(qū)內(nèi)工礦用地等呈現(xiàn)累積性增加，其他土地類型呈累積性減少。該研究團(tuán)隊(duì)[38]通過構(gòu)建基于景觀演變的生態(tài)累積效應(yīng)表征模型，利用遙感技術(shù)對(duì)礦區(qū)景觀變化進(jìn)行分析，探討礦區(qū)煤炭開采活動(dòng)對(duì)土地利用變化類型以及礦區(qū)景觀生態(tài)的累積影響。結(jié)果表明，礦區(qū)景觀空間累積負(fù)荷顯著增強(qiáng)，同時(shí)還具有向外擴(kuò)張趨勢(shì)。此外，由于不同分區(qū)的人類活動(dòng)的干擾強(qiáng)度具有差異，礦區(qū)的不同分區(qū)內(nèi)也會(huì)表現(xiàn)出不同累積程度。連達(dá)軍和汪云甲[36]基于場(chǎng)論與GIS技術(shù)，結(jié)合生態(tài)場(chǎng)理論構(gòu)建了生態(tài)位元素體系，描述了采動(dòng)生態(tài)勢(shì)的確定方法以及生態(tài)環(huán)境采動(dòng)累積效應(yīng)的分析方法，并針對(duì)山西潞安礦區(qū)某開采沉陷區(qū)進(jìn)行分析，得到該礦區(qū)主要生態(tài)位元素的采動(dòng)累積效應(yīng)規(guī)律，探究了礦區(qū)土壤覆蓋、土壤侵蝕以及植被覆蓋的煤炭采動(dòng)累積效應(yīng)變化，得出開采沉陷是造成礦區(qū)環(huán)境災(zāi)害的直接根源。

為更加深入分析與對(duì)比當(dāng)前已有研究案例，以便為今后的研究提供參考，我們將不同案例研究的評(píng)價(jià)指標(biāo)、評(píng)價(jià)方法等進(jìn)行了梳理(表1)，總結(jié)了相關(guān)研究的異同并簡(jiǎn)要分析如下。首先，當(dāng)前研究局限于少數(shù)的礦區(qū)，對(duì)于不同區(qū)域、不同開采規(guī)模和不同開采方式下的研究相對(duì)較少。如針對(duì)國(guó)內(nèi)礦區(qū)的研究?jī)H集中在山西潞安煤礦[35-38]、淮南煤礦[33]、內(nèi)蒙古錫林郭勒盟煤電基地[34]，而國(guó)外相關(guān)研究則更少，僅美國(guó)[31]、印度[32]有少量相關(guān)報(bào)道。其次，目前在生態(tài)累積效應(yīng)評(píng)價(jià)的指標(biāo)選擇上缺乏共識(shí)。現(xiàn)有研究多數(shù)基于專家判斷來確定相應(yīng)的指標(biāo)，具有一定的主觀性。此外，不同研究之間所選取指標(biāo)代表的生態(tài)要素層次不同，如部分研究選取景觀水平的指標(biāo)(如景觀類型結(jié)構(gòu)偏離累積度[38]、景觀格局干擾累積度[38]、覆被態(tài)指數(shù)[36]等)，而部分研究則選取環(huán)境質(zhì)量水平的指標(biāo)(如大氣污染、水污染等[31-32]以及土地破壞[36-37])。此外，目前在煤礦區(qū)生態(tài)累積效應(yīng)評(píng)價(jià)的方法學(xué)方面仍處于探索階段，缺乏統(tǒng)一的評(píng)價(jià)方法體系。多數(shù)方法學(xué)研究仍然停留在概念解釋或者原則性指導(dǎo)框架研究層面[10,39]。定性的方法(如解釋結(jié)構(gòu)模型[14]、DPSIR模型[34]、源-路徑-效應(yīng)分析[40]等)可以較好地描述煤礦區(qū)系統(tǒng)內(nèi)部各活動(dòng)和影響的作用機(jī)理及因果關(guān)系，有助于梳理復(fù)雜系統(tǒng)中各活動(dòng)的相互關(guān)聯(lián)和層次關(guān)系，幫助研究者理清效應(yīng)產(chǎn)生的原因，并提出相應(yīng)的解決思路。然而，其弊端在于無法衡量累積效應(yīng)的強(qiáng)度或大小。定量方法(如廣義線性累積效應(yīng)評(píng)價(jià)模型[31]、層次分析[32]、模糊多層次綜合評(píng)價(jià)[33]、SD-CA-GIS模型[35]、場(chǎng)論和GIS技術(shù)[36]、概率積分、胡克定律和莫爾-庫(kù)倫破壞準(zhǔn)則方法[37]、景觀分析[38])可以克服上述弊端，也是目前研究者更加青睞的手段，但其往往選取代表某一特定生態(tài)要素層次的指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，在因果關(guān)系探討方面仍面臨巨大挑戰(zhàn)。

4 結(jié)論與展望(Conclusions and perspectives)

煤礦區(qū)煤炭開采活動(dòng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響具有范圍廣、程度深和周期長(zhǎng)等特點(diǎn)，評(píng)價(jià)其生態(tài)累積效應(yīng)具有必要性及緊迫性。因此，加強(qiáng)煤礦區(qū)煤炭開采活動(dòng)生態(tài)累積效應(yīng)評(píng)價(jià)的相關(guān)研究具有重要科學(xué)和現(xiàn)實(shí)意義。近些年來，有關(guān)煤礦區(qū)生態(tài)累積效應(yīng)評(píng)價(jià)的研究逐漸增多，取得了一些進(jìn)展。但是，有關(guān)煤礦區(qū)生態(tài)累積效應(yīng)評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系構(gòu)建、評(píng)價(jià)方法學(xué)以及生態(tài)累積效應(yīng)“源-效應(yīng)”之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)及機(jī)理等方面仍需進(jìn)一步深入研究。第一，亟需加強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)不同層次指標(biāo)間的因果關(guān)系研究，以便于建立更加全面客觀的生態(tài)累積效應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。針對(duì)不同環(huán)境要素選擇相應(yīng)的指標(biāo)便于監(jiān)測(cè)和管理，但是其與生態(tài)系統(tǒng)功能和結(jié)構(gòu)改變之間的因果關(guān)系尚不明晰，需要進(jìn)一步加強(qiáng)研究；景觀或者高層次的指標(biāo)更貼近生態(tài)系統(tǒng)的真實(shí)狀況，但其與某項(xiàng)具體的人為擾動(dòng)或活動(dòng)的關(guān)聯(lián)較為模糊。開展評(píng)價(jià)指標(biāo)之間因果關(guān)系或關(guān)聯(lián)度研究，是解決上述問題的重要基礎(chǔ)問題。第二，如前文所述，目前關(guān)于煤礦區(qū)生態(tài)累積效應(yīng)評(píng)價(jià)的方法學(xué)研究仍存在較大爭(zhēng)議。如何加強(qiáng)定性與定量方法的結(jié)合，特別是與遙感、地理信息系統(tǒng)等定量工具的結(jié)合[7,41-42]，應(yīng)該是未來進(jìn)一步研究的方向。第三，煤炭開采活動(dòng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生影響的路徑復(fù)雜，加之生態(tài)累積效應(yīng)的非線性特征顯著，機(jī)制極其復(fù)雜，闡明影響源與效應(yīng)(表現(xiàn))之間的關(guān)系及內(nèi)在機(jī)理，是近期內(nèi)應(yīng)加強(qiáng)的重要研究方向之一，這也依賴于生態(tài)、環(huán)境等相關(guān)學(xué)科的同步發(fā)展。最后，加強(qiáng)管理規(guī)劃和應(yīng)對(duì)機(jī)制也是有待開展的研究方向之一[39,43]，可為科學(xué)的管理和減緩煤炭開采活動(dòng)所致的生態(tài)累積效應(yīng)提供有力的手段。

表1 煤礦區(qū)生態(tài)累積效應(yīng)評(píng)價(jià)研究匯總Table 1 Summary of assessment of ecological cumulative effects in coal mining areas