河口生态系统健康与水环境风险评价理论方法研究

论文摘要

生态系统健康是环境管理与生态管理的目标,生态系统健康评价与风险评价是构建生态安全的重要支撑。本文基于国际上先进的生态系统管理理念与方法,通过对河口生态系统水文、水质、沉积物质量、浮游生物、底栖生物等特征及其与河口健康状况关系的研究,同时应用不确定性分析理论,深入探讨了水环境风险的组成、量化方法及风险决策等问题,在探索河口生态系统健康与水环境风险评价的理论方法及应用方面取得了如下成果:⑴建立了河口生态系统健康评价理论与方法体系。引入复合生态系统理论,提出了河口复合生态系统概念;界定了河口复合生态系统健康的内涵,提出基于“压力-状态-响应（PSR）”框架的河口生态系统健康概念;构建了河口生态系统健康评价体系;把基于智能算法的多属性评价方法引入到河口生态系统健康评价中,建立了基于最大熵的河口生态系统健康模糊评价模型（FAME）、基于集对分析的生态系统健康评价模型（SPAM）和基于投影寻踪的河口生态系统健康评价（PPEH）模型,有效地解决了河口生态系统健康评价指标具有的随机性、模糊性、灰色性、不完全性、不相容性等不确定性特征问题,实现了河口健康状况的现状评价和趋势分析,为河口环境管理和生态管理提供决策依据。⑵以长江口为例,建立了不同尺度的健康评价体系。提出以河口沉积物污染程度、沉积物毒性和底层溶解氧作为确定参照点的依据;构建由多样性指数、种类数、总密度、总生物量、甲壳类的密度百分比和棘皮动物的密度百分比等6个生物参数组成的长江口底栖生物完整性指数指标体系,研究并确定了评价标准,从生物群落评价了河口的健康状态。构建了由年径流量波动比、年泥沙量波动比、入海段面CODMn、DO超标率、COD超标率、DIN超标率、DIP超标率、底栖动物多样性指数、浮游动物桡足类密度比例、浮游植物甲藻种类比例、类大肠菌群超标率等22个敏感指标构成的评价指标体系,并比较科学地建立了5个等级的评价标准,为从复合生态系统对河口健康状态进行评价奠定了基础;运用FAME模型和SPAM模型分别对长江口生态系统健康现状、变化趋势进行评价分析,并用PPEH模型进行验证分析;长江口目前处于亚健康状态,为长江口综合整治及其他河口同类生态建设工程提供理论与方法储备。⑶提出了水环境风险评价和多判据决策模型。把三角模糊数引入水环境沉积物污染的研究,建立生态风险的模糊评价模型（FAER）,为水环境沉积物污染的风险评价研究提供一种新思路、新方法。建立基于逼近理想解排序法的多判据决策模型（MCDM）,解决了多种方法评价结果不相容的问题。为耦合量化富营养化水体的随机不确定性和模糊不确定性,评价水源污染的环境风险、健康风险和生态风险,以蓝藻毒素-微囊藻毒素为风险指示物,建立了模糊-随机风险评价模型（IFSRA）,为不同类型不确定性的整体处理提供了一种有效的方法,并进行了长江下游典型湖泊的风险评价。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题思想及研究意义
• 1.1.1 河口面临严重的生态环境问题
• 1.1.2 生态系统管理与河口生态系统健康
• 1.1.3 水环境风险管理
• 1.2 国内外研究进展及主要理论基础
• 1.2.1 生态系统健康研究进展
• 1.2.2 水环境风险评价研究进展
• 1.2.3 需要进一步研究的方向
• 1.3 本文研究的主要内容和章节安排
• 第二章 河口生态系统健康评价理论方法研究
• 2.1 河口复合生态系统的系统分析
• 2.1.1 河口复合生态系统的概念
• 2.1.2 河口生态系统的结构、功能及特征
• 2.1.3 河口生态系统的胁迫分析
• 2.2 河口生态系统健康与生态环境可持续性管理
• 2.2.1 河口生态系统健康的内涵
• 2.2.2 基于 PSR 框架的“河口生态系统健康”概念
• 2.2.3 河口生态系统健康与生态环境可持续性管理
• 2.3 河口生态系统健康评价指标体系的构建
• 2.3.1 指标体系构建的理论依据
• 2.3.2 评价指标体系构建的原则
• 2.3.3 评价指标体系的构建
• 2.3.4 确定评价指标标准的方法
• 2.3.5 评价指标权重的确定方法
• 2.4 河口生态系统健康综合评价模型
• 2.4.1 多属性评价概述
• 2.4.2 智能算法在生态系统健康评价中的应用
• 2.4.3 基于最大熵的河口生态系统健康模糊评价模型
• 2.4.4 基于集对分析的河口生态系统健康评价模型
• 2.4.5 基于投影寻踪的河口生态系统健康评价模型
• 2.5 本章结语
• 第三章 基于底栖动物完整性指数的河口健康评价研究
• 3.1 引言
• 3.2 河口底栖动物完整性评价方法
• 3.2.1 生物完整性指数概念及研究进展
• 3.2.2 IBI 水生态系统健康评价原理
• 3.3 河口沉积物生态环境质量评价方法研究
• 3.3.1 沉积物生态环境质量评价方法
• 3.3.2 长江口及毗邻海域沉积物生态环境质量评价
• 3.4 参照点的确定
• 3.4.1 采样与分析方法
• 3.4.2 站位划分标准
• 3.5 长江口及毗邻海域底栖动物完整性评价指标与标准
• 3.5.1 B-IBI 指数构建
• 3.5.2 健康评价标准
• 3.5.3 B-IBI 评价结果分析
• 3.5.4 BI-IBI 评价结果验证
• 3.5.5 B-IBI 与其它因子之间的相关性分析
• 3.6 本章结语
• 第四章 实证分析—长江口及毗邻海域生态系统健康评价
• 4.1 长江口及毗邻海域概况
• 4.2 长江口及毗邻海域生态系统健康评价
• 4.2.1 评价指标体系
• 4.2.2 权重
• 4.2.3 评价等级及标准
• 4.2.4 长江口及毗邻海域生态系统分区
• 4.2.5 生态系统健康现状评价
• 4.2.6 生态系统健康发展趋势分析
• 4.3 长江口及毗邻海域生态系统健康诊断
• 4.4 长江口及毗邻海域生态系统健康管理建议与调控措施
• 4.5 结论与建议
• 第五章 水环境风险评价方法研究
• 5.1 水环境风险分析
• 5.1.1 水环境系统的不确定性分析
• 5.1.2 水环境系统的不确定性信息处理方法
• 5.2 饮用水水源地健康风险评价研究
• 5.2.1 健康风险评价方法
• 5.2.2 饮用水水源地健康风险评价
• 5.2.3 本节小结
• 5.3 基于三角模糊数的沉积物污染生态风险评价研究
• 5.3.1 生态风险的模糊评价模型
• 5.3.2 实例应用
• 5.4 本章结语
• 第六章 水体富营养化的风险评价与管理研究
• 6.1 引言
• 6.2 水体营养状态评价
• 6.2.1 水体营养状态的最大熵模糊评价模型
• 6.2.2 模型验证
• 6.3 基于多判据决策的水体营养状态评价
• 6.3.1 单一评价法存在的问题
• 6.3.2 基于多判据的决策模型
• 6.3.3 算例分析
• 6.4 饮用水源污染风险管理
• 6.4.1 水污染风险评价的模糊-随机模型
• 6.4.2 综合风险水平和风险管理准则
• 6.4.3 实例研究
• 6.5 结论与建议
• 第七章 总结与展望
• 7.1 河口生态系统健康评价理论方法及应用研究
• 7.2 水环境风险评价研究
• 7.3 主要创新点
• 7.4 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读博士学位期间发表的学术论文
• 攻读博士学位期间参加的科研工作