第7章生态系统服务评价及污染的生态防治.ppt

,7,生态系统服务及污染的生态防治,7,1,生态系统服务的概念及其性质,7,2,生态系统服务的内容,7,3,生态系统服务价值评价及其方法,7,4,各类生态系统服务价值比较,7,5,环境污染的概念及其防治措施,7,6,水体污染与废水处理的生物对策,7,7,大气污染及其防治,7,8,土壤的污染与防治,7,1,生态系统服务的概念及其性质,一、生态系统服务研究进展概况,Holdern,和,Ehrlich,于,1974,年首次提出了生态系统服务的概,念，,Cairns,、,Costanza,等先后发表文章加以论述。,国际科学联合委员会,1991,年组织了关于生物多样性与生态,系统服务功能以及生态系统服务功能经济评价的讨会,.,1998,年，世界千年生态系统评估,(Millennium ecosystem,Assessment,MA),管理委员会成立,.,其目的是通过对全球生,态系统的综合评估，为,21,世纪有效地管理地球生态系统提,供决策信,.,美国生态学会组织了以,Gretchen Daily,负责的研究小组，,对生态系统服务的功能进行了系统的研究。,近年来，以,Daliy,主编的,生态系统服务；人类社会对自然,生态系统的依赖性,一书为标志，一个研究生态系统服务,的热潮正在兴起。,二、生态系统服务的概念,Daliy(1997),定义生态系统服务是指自然生态系统 及其,物种所提供的能够满足和维持人类生活需要的条件和过,程。,该定义强调,3,点,:,生态系统服务对人类生存的支持,.,发,挥服务的主体是自然生态系统,.,自然生态系统通过状况和,过程发挥服务。,1999,年,Daily,等将生态系统服务的定义更加明确化表述为,:,Ecosvstem services refers to awide range of,onditions and processes through natu-ral,ecosystem and the species,that are part of,them,help sustain and fulfill human life,明确化的定义在前述,3,点的基础上强调了生态系统状,况和过程的广泛性、生物物种的生态系统性两个方而。,7,1,生态系统服务的概念及其性质,二、生态系统服务的概念,1999,年董全将生态系统服务定义为,:,“,自然生物过程产生,和维持的环境资源方面的条件和服务,”,.,。,欧阳志云、王如松将生态系统服务定义为生态系统与生态,过程所形成的及所维持的人类赖以生存的自然环境与效,用。,上述定义暗含了生态系统服务对人类生存的支持,.,同,时指出是自然过程产生和维持的,.,通过环境资源的条件和,服务对人类社会起作用。,7,1,生态系统服务的概念及其性质,三、自然生态系统服务的性质,自然生态系统,(,包括自然资本、功能、多样性和其它特征,人工生态系统,(,包括城市、农业、工业和水产养殖等,),影响,服务,热耗,自然生态系统服务,性能是客观存在的,系统服务性能与生,态过程密不可分地,结合在一起，它们,都是自然生态系统,的属性,自然作为进化的整,体，是生产服务功,能的源泉,自然生态系统是多,种性能的转换器,7,1,生态系统服务的概念及其性质,7,2,生态系统服务的内容,满足和支持人类生存和发展的自然生态系统状况和过程是多种多样的。,Costanza,等,把大,量,的、分散的研究,工作,加以总结，,把它们归纳为,17,类。,Dailv,将其归纳为,15,类。董全探讨分析为,11,类。,7,2,生态系统服务的内容,一、有机质的生产与生态系统产品,二、生物多样性的产生与维护,三、净化空气和调节气候,四、减缓干旱和洪涝灾害,五、维持土壤功能,六、传粉、传播种子,七、控制有害生物,八、保护和改善环境质量,九、休闲、娱乐,感官、心理和精神益处,十、精神文化的源泉,生态美的感受,是生态系统最显著的,特征之一,为人类提供几乎全部,的食品,许多植物是重要的药,物来源,是地球是显著的外部,特征,为是自然生态系统生,产和生态服务的基础,和源泉,是天然的过滤器,具有防风、增湿、调,温等多种功能。,植物的生长发育提供场所,为植物保存并提供养分,土壤在有机质的还原中起着关键作用,由有机质还原形成简单无机物最终作为营养特返回植物,土壤在氮、碳、硫等大量营养元素的循环中起着关键作用。,天敌在自然生态系统,中发挥着控制有害生,物、限制潜在有害生,物数量的作用,为人类进行生物防治,提供良好的服务功能,7,2,生态系统服务的内容,7,3,生态系统服务价值评价及方法,一、生态系统服务价值评价,直接价值,显著实物型直接价值,消耗性使用价值,生产性使用价值,非显著实物型直接价值,此类价值现在生物,多样性为人类所提供的,服务，虽然是无实物形,式，但仍然是可以感觉,且能够为个人直接消费,的价值。,是指没有经过市场而被当地居民直接消耗的生物资源产品的价值。消耗性利用价值很少在国家收益帐目上反映，但这并非办不到，可以通过市场价值机制来估计其假定市场上出售的价值。因而可以将其定为一定量的经济价值。,指经过市场交易的那部分生物资源产品的商品价值，如木材、药材、薪材及粮食、果品等，这些产品对国民经济具有重要影响。生产性使用价值可以反映在国家收益帐目上，这是反映生物资源价值的仅有途径，可通过测算消费者对消耗资源数量的意图而估算，亦可直接从市场对消耗资源的需求曲线而求得。,间接价值,间接价值主要指生态系统的功能价值，或环境的服务价,值，国外常称之为“环境的公益效能”。,选择价值,选择价值是指个人和社会对生物资源和生物多样性潜在,用途的将来利用，这种利用包括直接利用、间接利用、,选择利用和潜在利用。,遗产价值,遗产价值是指当代人为将来某种资源保护给子孙后代而,自愿支付的费用。,存在价值,存在价值亦被称为内在价值，是指人们为确保某种资源,继续存在（包括其知识存在）而自愿支付的费用。,一、生态系统服务价值评价,7,3,生态系统服务价值评价及方法,7,3,生态系统服务价值评价及方法,二、生态系统服务价值评价评估方法,二、生态系统服务价值评价评估方法,7,3,生态系统服务价值评价及方法,二、生态系统服务价值评价评估方法,替代市场技术,它是以,“,影子价格,”,和消费者剩余来表达生,态系统服务功能的价值。评价方法有多种，包括,费用支出法、市场价值法、机会成本法和享乐法,等。,模拟,市场技术,它是以支付意愿法和净支付意愿来表达，其,评价方法只有条件价值法一种。,7,3,生态系统服务价值评价及方法,三、生态系统服务价值评价评估意义,从理论上表明，生态系统众多的服务是永,远无法替代的，它提醒人们必须给产生这,些服务的自然存在量给予足够的重视。,反映生态系统的价值，即象资源一样，服,务也是有价值的。,是众多建设项目规划的依据，即要对因项,目因影响生态环境质量而减少的服务功能,要进行评价。,7,3,生态系统服务价值评价及方法,以海南岛为例,海南岛生态系统类型及生态功能评价指标体系,应用生态学报，,2004,：,15(8)1395-1492,3793,99726,501676,13548,36467,6744,628798,551355,8129,64555,6423,436662,1016524,面积,(hm2),7-3,生态系统服务,价值评价及方法,四、生态系统服务价值评价评估实例,1.,水分涵养,方法原理,地表覆盖层涵水量,地表凋落物涵水量,林冠截留降水量,可采用实测值或经验公式,林下土壤层涵水量,根据土壤孔隙度计算,土壤理论蓄水量,=,土壤层平均厚度,非毛细管孔隙度,根据土壤理化性质估算,(Rawlsetal,1982),式中：,M,地表凋落层持水量,(mm),W,地表凋落层现存量,(t/hm,2,),式中：,v,土壤水分体积百分率,Vsa,土壤含沙百分率,Vsi,土壤含泥百分率,Vcl,土壤含粘土百分率,Vor,土壤有机质百分率,b,土壤容重,a,b,c,d,e,f,为系数,，,其确定可参看,(Kern),四、生态系统服务价值评价评估实例,7-3,生态系统服务,价值评价及方法,1.,水分涵养,评价结果,采用替代工程以水库蓄水成本对该功能价值化,四、生态系统服务价值评价评估实例,7-3,生态系统服务,价值评价及方法,2.,保持土壤,生态系统保持土壤评价指标及其计量方法,四、生态系统服务价值评价评估实例,7-3,生态系统服务,价值评价及方法,2.,保持土壤,表土流失量减少或侵蚀模数变化量及其价值量化,土壤侵蚀量变化计算,通过比较森林与不同植被,(,一般用裸地作为对照,潜在,),的土壤侵蚀量,(,现实,),，其差值即为森林,减少土壤流失或侵蚀模数量的变化。,采用减少土地废弃价值估算,根据土壤保持量和土壤表土平均厚度,0.6,来,推算因土壤侵蚀而造成的废弃土地面积,再用,机,会成本法,计算得因土地废弃而失去的年经济价值,式中,为减少土地废弃的经济效益,(,元,年,-1,),为土壤保持量,(,年,-1,),i,P,i,为第,i,类生态系统林业年均收益,(,元,-2,),为土壤容重,(,-3,),四、生态系统服务价值评价评估实例,7-3,生态系统服务,价值评价及方法,2.,保持土壤,防止养分流失,养分含量计算,测定土壤表土的养分含量，然后根据不同的侵蚀,强度，计算出不同强度的养分流失量。,采用,影子价格,进行经济量化,式中,：,为保护土壤肥力的经济效益,(,元,年,-1,),为土壤保持量,(,年,-1,),为土壤中氮、磷、钾的纯含量,为化肥平均价格,(,元,),四、生态系统服务价值评价评估实例,7-3,生态系统服务,价值评价及方法,2.,保持土壤,防止水库等泥沙淤积,计算水库等泥沙淤积量,统计区域内水库,(,湖泊、河渠等,),泥沙淤积量,(,经,调查与统计,，该区域为,24%),功能经济量化,(,采用替代工程法,),式中：,为减轻泥沙淤积的经济效益,(,元,年,-1,),为土壤保持量,(,年,-1,),为水库工程费用,(,元,-3,),为土壤容重,(,-3,),四、生态系统服务价值评价评估实例,7-3,生态系统服务,价值评价及方法,2.,保持土壤,评价结果,四、生态系统服务价值评价评估实例,7-3,生态系统服务,价值评价及方法,方法原理,循环物质量的计算,采用土壤库养分持留,法,，,从物质量的角度,定量评价生态系统中,全氮、有效磷、有效,钾等常量营物质的循,环功能,。,价值量化,运用影子价格法将生,态系统土壤库养分持,留量价值化,。,3.,维持物质循环功能,评价结果,四、生态系统服务价值评价评估实例,7-3,生态系统服务,价值评价及方法,4.,固定,CO,2,功能,方法原理,基本原理,绿色植物吸收,CO,2,，进行光合作用，同时释放出,O,2,。,评价方法,在评价过程中,，,首先根据相关资料统计各类生态系统,的净初级生长量,，进,而根据生态系统每生产,100,植物,干物质能固定,1.63,2,进行评定,。,植物生物量的计算可采用以下公式,:,可根据植被的蓄,C,量计算所固定的,CO,2,或释放的,O,2,44g,32g,式中,：,为生物量,为森林类型的年蓄积量,和,为各树种的常数,式中,：,为农作物生物量,为经济产量,为经济产量含水率,为经济系数,式中,：,为草原的年净生产量,为鲜草含水量,为草地年单位面积产鲜草量,为面积,为茎根比,四、生态系统服务价值评价评估实例,7-3,生态系统服务,价值评价及方法,4.,固定,CO,2,功能,方法原理,价值量化,采用规划工程法,-,造林成本价,(260,元,C,-1,),碳税法,(,瑞典碳税计算，,150,美元,C,-1,),平均值,评价结果,四、生态系统服务价值评价评估实例,7-3,生态系统服务,价值评价及方法,5.,抗逆与减灾功能,方法原理,抗逆与减灾作用的计算,该作用主要是针对森林生态系统，尤其是防护林。其指标主要有降低风速、减少害天数等。可根据森林覆盖率与自然灾害发生的类型、程度、数量,(,天数,),或频率等的历史相关资料，进行统计分析，得到森林抗逆与减灾功能大小。,价值化,根据减少了得灾害类型、面积等，一般采用影子价格,(,市场价值,),进行价值量化。,评价结果,在本例中，根据中国沿海,1.8,10,4,的海岸线上已营造防护,林,1,10,4,，,据研究每年可为沿海地区减少因台风带来的经济损,失约,9,10,8,12,10,8,元,。,海南岛已有海岸防护林带,1500,，,按,比例估算,，,其防护功能的价值为,1.35,10,8,1.80,10,8,元,。,四、生态系统服务价值评价评估实例,7-3,生态系统服务,价值评价及方法,6.,生物生产功能,方法原理,生态系统产品价值是指生态系统为人类提供的产品或服务的价,值,，,主要包括,：,农业产品及其价值,，,包括种植业、林业、牧业和渔业等,。,其价值根,据统计资料以年农业净产值表示生态系统在一定时期内给人类提供,的农业服务价值,。,森林木材价值,，一般,用森林活立木价值表示森林木材价值,。一般是,根据森林资源清查资料,，,统计得出森林生态系统林分各龄组的年净,生长蓄积量,，,乘以活立木林价,即得到森林生态系统各林分木材价,值,。,评价结果,对于本例，以,2002,年计算,，,海南生态系统产品价值,为,25406,10,8,元,，,其中农业净产值,22923,10,8,元，,森林木材价值,2483,10,8,元,。,四、生态系统服务价值评价评估实例,7-3,生态系统服务,价值评价及方法,生态系统生态服务功能综合评价结果,结果表明,：,2002,年海南岛生态系统所提供的生态系统产品价值为,25406,10,8,元,，,而生态调节功能的价值为,203588,10,8,215339,10,8,元,，,是其产品价值的,8,倍多,。,四、生态系统服务价值评价评估实例,7-3,生态系统服务,价值评价及方法,7,4,各类生态系统服务价值比较,一、全球生态系统服务的价值,二、中国生态系统服务的价值,7,4,各类生态系统服务价值比较,二、中国生态系统服务的价值,7,4,各类生态系统服务价值比较,一、环境污染的概念,7,5,环境污染的概念及其防治措施,环境污染（,environmental pollution,）,环境污染是指人类活动使环境要素或其状态发生变化，环境质量恶化，扰乱和破坏了生态系统的稳定性及人类的正常生活条件的现象。简言之，环境因受人类活动影响而改变了原有性质或状态的现象称为环境污染。,环境污染物的来源：一方面是来自人类的生产活动；另一方面是来自人类的生活活动,.,二、环境污染的防治对策,7,5,环境污染的概念及其防治措施,防治对策,环境污染的防治主要是解决从污染产生、发展，直至消除的全过程中存在的有关问题和采取防治的种种措施，其最终目的是保护和改善人类生存的生态环境。,本章将重点介绍生物防治法和生化防治法。,一、水体污染与水体自净,7,6,水体污染与废水处理的生物对策,水体污染（,water pollution,）,由于人类活动而排放的污染物进入水体，使水体和水体底泥的物理、化学性质或生物化学性质发生变化，从而降低了水体的使用价值，这种现象称为水体污染。,废水中的污染物种类极多，按其种类和性质，一般可分为四大类，即无机无毒物、无机有毒物、有机无毒物和有机有毒物。此外，对水体造成污染的还有放射性物质、生物污染物质和热污染等。,一、水体污染与水体自净,7,6,水体污染与废水处理的生物对策,水体自净（,self-purification of water body,）,水体自净是指受污染的水体由于物理、化学、生物等方面的作用，使污染物浓度逐渐降低，经过一段时间后恢复到受污染前状态的过程。,水体自净能力除与水体本身因素有关外，还与有机污染物的数量和性质有关。,水质标准（,water quality standard,）,为了防止工业废水与生活污水对环境的污染，保持水体达到一定的水质标准，必须对排入水体的污染物种类和数量进行严格控制。因此，需要制定严格的排水水质标准。,二、废水处理的基本方法,7,6,水体污染与废水处理的生物对策,活性污泥法,机理：活性污泥法是利用人工培养和驯化的微生物群体去分解废水中可供生物降解的有机物，通过生物化学反应，改变这些有机物的性质，再把它们从废水中分离出来，从而使废水得到净化的方法。,活性污泥是微生物群体及它们所吸附的有机物质和无机物质的总称。,生物膜法,生物膜法和活性污泥法一样都是利用微生物来去除废水中有机物的方法。,生物膜中的微生物则附着生长在某些固体物的表面，所以生物膜处理系统又称为附着生长系统。,二、废水处理的基本方法,7,6,水体污染与废水处理的生物对策,厌氧生物处理法,厌氧生物处理法是利用兼性厌氧菌和专性厌氧菌来降解有机物的，大分子的有机物首先被水解成低分子化合物，然后被转化成甲烷和二氧化碳等。,机理：其有机物的分解过程可分为酸性（酸化）和碱性（甲烷化）阶段,厌氧处理的应用：主要用于居住房屋和公用建筑的生活污水的处理,污水处理塘,生物塘,污水处理塘是一些适宜的自然池塘、经人工改造的自然池塘，或是人工修建的池塘。,根据污水处理塘的净化机理，大致可分为好氧塘、厌氧塘、兼性塘、曝气氧化塘、塘田和鱼塘等。,三、水体的富营养化及其生物防治,7,6,水体污染与废水处理的生物对策,水体富营养化的机理,水体富营养化（,eutrophication,）是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。,营养物质的来源：水体中过量的氮、磷等营养物质主要来自未加处理或处理不完全的工业废水和生活污水、有机垃圾和家畜家禽粪便以及农施化肥，其中最大的来源是农田上施用的大量化肥。,三、水体的富营养化及其生物防治,7,6,水体污染与废水处理的生物对策,水体富营养化的危害,富营养化会影响水体的水质，会造成水的透明度降低，使得阳光难以穿透水层，从而影响水中植物的光合作用，可能造成溶解氧的过饱和状态。溶解氧的过饱和以及水中溶解氧少，都对水生动物有害，造成鱼类大量死亡。,水体富营养化的防治对策,控制外源性营养物质输入,减少内源性营养物质负荷,一、大气污染和大气污染物,7,7,大气污染及其防治,大气污染,大气污染系指大气成分的性质和数量的改变。,大气污染物,大气污染物系指人类活动或自然过程排入大气，并对人或环境产生有害影响的那些物质。,二、大气污染的综合防治对策,7,7,大气污染及其防治,大气环境质量标准,大气环境质量标准是以保障人体健康和生态系统不受破坏为目标，对大气环境中多种污染物所规定的含量限度。,大气环境质量区的划分及执行标准的级别,一类区：为国家规定的自然保护区、风景游览区、名胜古迹和疗养地等；,二类区：为城市规划中确定的居民区、商业交通居民混合区、文化区、名胜古迹和广大农村等；,三类区：为大气污染程度比较重的城镇和工业区以及城市交通枢纽、干线等。,二、大气污染的综合防治对策,7,7,大气污染及其防治,大气污染的综合防治对策,制订合理的环境规划,利用大气的自净能力,减少污染物排放总量,治理主要污染物,绿色植物对大气污染物的净化作用,绿色植物对有害气体的吸收作用,绿色植物的减尘作用,绿色植物的杀菌作用,绿色植物吸收二氧化碳放出氧气的作用,森林对大气污染防治的作用,一、土壤的污染与净化,7,8,土壤的污染与防治,土壤污染的基本概念,土壤污染是指人类活动所产生的物质（污染物），通过多种途径进入土壤，其数量和速度超过了土壤容纳能力和土壤净化速度的现象。,土壤背景值（或本底值）,生物指标,土壤中污染物质的来源和种类,来源：人为污染源；自然污染源,种类：化学污染物（有机和无机）；物理污染物；生物污染物；放射性污染物。,一、土壤的污染与净化,7,8,土壤的污染与防治,土壤污染的主要发生途径,大气污染型,水污染型,固体废弃物污染型,农业污染型,农药和化肥污染土壤的机理,农药在土壤环境中的吸附与降解,化学肥料在土壤中的转化,二、土壤净化与土壤防治,7,8,土壤的污染与防治,土壤净化,广义上是指污染物质进入土壤后，经生物和化学降解变为无毒害物质，以及通过化学沉淀、络合和螯合作用、氧化还原作用变为不溶性化合物，或是为土壤胶体牢固地吸附，植物难以利用而暂时退出生物小循环、脱离食物链或被排出土壤之外的作用。,狭义的土壤自净，主要是指微生物对有机污染物质的降解作用，以及使污染化合物转变为难溶性化合物的作用。,二、土壤净化与土壤防治,7,8,土壤的污染与防治,控制和消除外排污染源,土地处理系统,土地处理系统是利用土壤以及其中的微生物和植物对污染物进行综合净化作用的。,土地处理系统的处理方式主要有：漫流或溢流、灌溉、渗流或渗漏等。,土壤污染治理的生态对策,控制农药污染的生态措施,控制土壤受重金属污染的生态对策,本章思考题,生态系统服务,水体自净,富营养化,土壤净化,一、名词解释,二、问答题,1.,生态系统服务有哪些主要内容？,2.,生态系统服务功能有哪些价值类型？,3.,生态系统服务价值评估主要有哪些方法？,4.,试简述生态系统服务价值评估的意义？,5.,绿色植物对大气污染物的净化作用,