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重要環境地質指標釋義

綜合前述各章的不同類型濕地退化環境地質指標,結合這些指標檢測與應用的難易程度,以清單的形式給出濕地退化的環境地質指標。

壹、濕地景觀

名稱:濕地景觀(Wetland Landscape)

簡介:濕地景觀格局是濕地中各種生態過程綜合作用的結果,並且對濕地功能和過程有著顯著的影響,是濕地演替監測中最為綜合的壹個指標。濕地景觀指標包括:濕地面積,各景觀類型面積,景觀結構,景觀破碎化程度等。其中,濕地面積是濕地景觀中最重要和最直觀的指標。

據估計,自1900年以來,地球上已消失了將近約壹半面積的濕地。20世紀80年代以來,隨著人類對濕地景觀價值的認識不斷提高,國際上開始熱衷於濕地景觀面積變化研究。對濕地面積進行觀測,首先要界定濕地的邊界,而濕地的界限並不是十分明顯的,因此對濕地面積的觀測要通過其他指標來體現。濕地面積觀測指標主要包括直接指標和間接指標;其中直接指標是指濕地水面面積的變化,由於水文要素是濕地形成和演化的主要因子,因此通過濕地水面面積的變化可以直接反映濕地面積的變化。間接指標包括濕地生境和景觀變化指標,或從影響濕地變化的因素中間接獲得。濕地不同生境的變化主要包括季節性沼澤地、瀉湖、濕草甸等生境的變化,利用生境變化來描述濕地面積以及濕地類型的改變;景觀變化包括景觀結構、每種景觀的面積、景觀破碎化程度以及觀測區河流的長度等指標,它們是濕地面積變化的定量指標。對濕地面積的觀測還可以通過影響濕地變化的因素中獲得,例如土地利用的變化、河道溝渠化、岸堤修建、河流侵蝕與沈積速率等。

意義:當前中國開墾濕地的現象相當嚴重,導致濕地景觀破壞、濕地面積減少、濕地功能下降的趨勢不斷加劇。從濕地生態系統現狀來看,濕地退化的根本原因是嚴重的人為幹擾所致,其最為直觀的指標是濕地面積的變化以及相關景觀格局的變化。因此,濕地景觀,尤其濕地面積變化是濕地退化的壹個重要指標,對其觀測分析是十分必要的。

人為或自然原因:濕地景觀變化、濕地面積萎縮是濕地演化過程中的壹個必經階段,但在自然條件下,這個過程常常要經歷幾千到幾十萬年的漫長周期。目前,由於人類活動的幹擾,濕地退化過程加速,景觀和面積的變化十分迅速。

運行環境:各類型濕地本身。

監測場地類型:由於濕地景觀的觀測是利用遙感影像和航空照片,其監測場地類型不予考慮。

測量方法:主要借助於航天遙感、航空相片,同時需布設野外觀測樣點進行相互檢驗或作為遙感解譯的控制點。遙感數據可利用ERDAS IMAGINE、ENVI等遙感圖像處理軟件進行解譯和分類,在此基礎上利用FRAGSTAT、Patch Analysis等景觀分析軟件進行景觀格局的分析和各類景觀指數的計算。目前,大範圍以及對觀測精度要求不高的觀測可以利用航天遙感影像解譯獲得;對於高精度的觀測仍要利用航空相片;雷達遙感的利用也比較廣泛,它的應用使觀測的結果更加趨於準確。GIS的應用,使觀測的數據便於儲存、管理和分析,這對於龐大而復雜的觀測結果來說,提供了壹個十分方便快捷的平臺。

測量頻率:濕地景觀變化趨勢可以通過不同年度之間的觀測指標比較得到,壹般的觀測頻率為5~10年壹次。

數據和監測的局限性:濕地邊界的界定是濕地面積觀測的首要問題。目前眾多的測量手段在獲取數據方面各有優缺點,如光學傳感器有較好的時間分辨率,但是由於雲層的阻擋不能探測雲層下選定的地點;高光譜資料最有能力識別各種濕地要素,但是費用過高,使它僅限於全球性的觀測。

過去與未來的應用:通過遙感影像和航空照片的對比分析,可直觀地獲得濕地退化的動態過程,並預測未來濕地變化的趨勢。

可能的臨界值:無。

主要參考文獻:

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有關的環境與地質問題:引起濕地景觀變化的原因有很多,包括氣候幹旱、水量減少、農用地開墾、改變天然濕地用途、城市化發展占用天然濕地和自然災害等。

總體評價:濕地景觀的變化是濕地退化最直觀的指標,對濕地面積的觀測能很好地預測其發展趨勢,為濕地保護提供決策依據。

二、濕地水文地球化學

名稱:濕地水文地球化學(Wetland Hydrogeochemistry)

簡介:自然和人為導致濕地水質的惡化,是中國濕地生態系統退化的最主要原因之壹。壹般來說,濕地水要素是濕地形成、發育的決定性因子。濕地的水質是由土壤、搬運物質(有機質、沈積物)、巖石、地下水和大氣之間相互作用決定的。濕地水質也受農業、工業、采礦業、能源開發、城市和大氣輸入等人類活動的影響。地表水中大多數溶質來源於土壤與地下水基流,此處水巖相互作用的影響是非常重要的。濕地水質監測指標的選擇是壹個復雜的問題,因為有太多的指標可供監測,這些指標在不同領域中都有各自重要的地位。從環境地質指標出發,選取以下指標:

(1)基本指標:

金屬元素和示蹤元素:Al、Sb、As、Cd、Cr、Cu、Pb、Hg、Se、Ag、Zn。

營養物質:銨、硝酸鹽、亞硝酸鹽、總氮、正磷酸鹽、總磷。

主要成分和溶解固體:Ca、Mg、Na、Cl、SO4、HCO3、TDS。

直接現場測量:酸度、堿度、溶解氧、pH、溫度、底泥厚度。

有機化合物:2,4-D、2,4,5-T、苯酚、氯酚、甲酚、莠去津、百草枯、對二氨基聯苯、DDT。

(2)附加指標:

人體健康重要元素:Ba、Be、F、Mo、Ni、V、放射性元素。

農業重要元素:B。

熱汙染的問題:隨著地熱開發和工業熱水排放,可能出現熱汙染問題,造成泥炭濕地中被固定的CO2的釋放,因此在涉及熱汙染的地區,需對水溫進行長期監測。

意義:濕地水體水質是濕地生物生境的決定要素。濕地水質的好壞程度會影響土壤的物理化學性質。因此,加強濕地水體水質的觀測和分析,是進壹步研究濕地生態系統退化的前提條件。此外,水質監測對於濕地生物保護、濕地汙染的綜合治理等同樣具有重要意義。

人為或自然原因:在水量得到保證的情況下,濕地能通過壹系列的物理、化學、生物作用,消納壹定量的汙染物,但是由於工業、農業、城市等汙染物排放量過高,超過濕地的自凈能力,使濕地生態系統機能受損,導致濕地生態系統退化,常表現為湖泊濕地的富營養化。

運行環境:各類型濕地本身,尤其是作為水源、淡水養殖、敏感水生環境的濕地。

監測場地類型:監測場地取決於當地已知的汙染源,采樣地點方便與否。河流、湖泊濕地水質的采樣應該在徑流量器觀測站或其附近進行。

測量方法:水質采樣和分析隨場地條件和測量要素而變。收集的樣品能在橫向和縱向上體現水體水質的變化,並且要有足夠數量以便對照分析。具體的采樣和測量方法可參考各類國家標準(GB/T 6920—1986、GB/T 7477—1987、GB/T 7480—1987、GB/T 11914—1989、GB/T 1189X—1989、GB/T 1190X—1989、GB/T 13196—1991、GB/T 13580.X—1992、GB/T 853X—1995等)。

測量頻率:水體水質的變化可以是很迅速的(例如,受天氣變化和洪水的影響)。因此,連續實時的監測系統能提供最全面的信息。然而,水質監測的全面分析十分昂貴。對於大多數指標,通常采用特定時間間隔采樣和分析的方法,每年測量4~6次,而放射性核與有機化學品則只需每年測量兩次。

數據和監測的局限性:水體水質關鍵指標的長期記錄對預測環境質量趨勢是很有價值的,但是這些指標的準確度可能由於分析取樣方法或人為原因而降低。

可能的臨界值:根據不同濕地水體的使用目的,由國家和國際組織確定各指標的臨界值。

主要參考文獻:

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有關的環境與地質問題:引起濕地水體水質變化的原因有很多,包括酸沈降、城市化、采礦、農業發展、土地利用、砍伐森林等。

總體評價:濕地水體水質是最基礎和最重要的濕地監測指標。當執行修復措施時,水文地球化學也是濕地短期內進化或退化的有價值的指標之壹。

三、濕地生物

名稱:濕地生物(Wetland Biology)

簡介:由於地質、氣候、環境等不同,濕地生物在生態系統、物種、遺傳和景觀上具有豐富的多樣性,並且隨濕地生態系統的演替,其物種組成和生物多樣性會產生較為明顯的改變,可指示濕地的演替方向、過程和速度。常見的濕地生物監測指標有:

(1)濕地植物及其群落。主要包括:濕地植被的類型、面積與分布、蓋度、多樣性(物種多度、豐度)、生物量;挺水植物、沈水植物和漂浮植物的種類與分布;指示種;藻類的種類及生物量;植物體內有毒物質含量。

(2)濕地野生動物。主要是在濕地生境中生存的脊椎動物和該濕地內占優勢或數量很大的某些無脊椎動物,包括水鳥、兩棲類、爬行類、獸類、魚類、貝類、蝦類以及壹些底棲動物等。另外,許多研究還經常監測動物體內有毒物質含量。

(3)外來物種。是指那些出現在其過去或現在的自然分布範圍及擴散潛力以外的物種、亞種或以下的分類單元,包括所有可能存活、繼而繁殖的部分、配子或繁殖體。

意義:濕地生物多樣性資源在生產、生活以及環境功能當中具有不可替代的作用,自有史以來人們就對其大規模的開發和利用,結果超出了生物多樣性資源自我恢復的能力界限,造成有些生態系統的破壞、物種瀕危和遺傳多樣性的消失等。因此,為了保護濕地生物多樣性,濕地生物的監測是十分必要的。

人為或自然原因:濕地生物多樣性是隨著濕地生態系統演化而變化的,其過程壹般是緩慢,漸變的。但由於人類不合理地開發濕地資源,造成生物多樣性在短期內嚴重破壞。因此,人類活動是其破壞的主要原因。

運行環境:各類型濕地本身。

監測場地類型:濕地植物群落調查的固定樣地應該具有該植物群落的典型特征,樣方要布設在能夠代表該植物群落典型特征的地段上。調查監測的濕地植物樣地分布面積太大,工作量太大,不易操作;但面積過小,不能全面反映該群落的特征。因此推薦濕地固定樣地設置的面積不要小於10hm2,同時監測位點面積不小於1hm2。動物的分布區通常很大。因此對所有分布區進行調查是不可能的,即使調查某壹區域的動物數量也很難。壹般根據動物的習性和統計學原理,有選擇地設置若幹典型樣地,通過調查樣地內的動物種類和數量,來估計整個區域動物的種類和數量。

測量方法:在野外進行濕地植物及其群落監測時,為了獲取準確的定性和定量數據,進而對整個群落特征做出判斷,必須進行樣方調查。水鳥數量監測方法采用直接計數法,重要濕地應根據本地的物候特點確定最佳水鳥監測時間。獸類監測可采用樣帶法和樣方法進行監測其種類、數量和分布。對外來物種的監測采用直接調查法,監測外來物種的種類、數量、分布、危害。

測量頻率:考慮到動植物的生活史特點及季節性,每年至少調查4次,即春、夏、秋、冬各進行壹次,4次調查數據的平均值為平均數據,它具有較好的代表性。水鳥監測分繁殖季和越冬季兩次進行。

數據的監測的局限性:樣地要具有較好的代表性,若在兩個植物群落的過渡帶上設置樣方,就會影響調查數據的準確性。同時考慮地形地貌,要選取地勢開闊,土壤、植被分布相對均壹的場所,選擇人為幹擾相對較少的地段。

可能的臨界值:無。

主要參考文獻:

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有關的環境與地質問題:引起生物多樣性消失的原因有很多,包括城市化,農業發展,濫捕亂獵,采礦,環境汙染,土地利用等。

總體評價:濕地生物指標是從根本上反映濕地現狀和發展趨勢的指標,也是濕地自然因素的外在表現,是濕地生態系統的“指示劑”,能夠完全地、比較直觀地反映濕地生態系統的狀況,並預示其發展趨勢。因此,植物群落以及動物指標是濕地退化的重要指標之壹。

四、濕地資源開發

名稱:濕地資源開發(Wetland Exploitation)

簡介:濕地資源開發主要包括濕地土地利用和生物資源利用兩大類地。因人口壓力增大,土地資源日益變得相對稀缺,盲目地進行農用地開墾、改變天然濕地用途,及城市建設、旅遊業發展占用天然濕地,直接造成了我國天然濕地面積削減、功能下降。大型水利工程的建設也加劇了濕地的喪失速度。此外,由於生物資源的不合理利用,沿海濕地和內陸濕地都受到不同程度的破壞。

意義:人類活動是造成濕地退化的主要原因。人類對濕地的幹擾強度和對濕地資源的直接開發利用程度逐步加劇,造成了濕地生態系統的出現了各種程度的退化。因此,濕地資源開發狀況的監測,對濕地生態系統研究有著舉足輕重的作用。

運行環境:濕地資源開發監測僅限於濕地本身。

監測場地類型:無。

測量方法:濕地資源開發的監測指標可采用直接調查法、地方統計年鑒或從相關部門獲取有關數據,如環保、水產、水利等部門。

測量頻率:1次/5年或根據實際需要調整調查頻次。

數據的監測的局限性:壹般需要通過有關部門獲得,因此,數據收集有壹定困難;由於人類社會經濟活動影響指標不同於自然環境指標,在定量化上和可比性上也存在壹定困難。

可能的臨界值:無。

主要參考文獻:

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有關的環境與地質問題:濕地土地資源的開發利用可造成濕地面積的減小、濕地景觀的變化等;濕地生物資源的開發利用可造成濕地生物多樣性的降低;濕地其他資源(如礦產資源)的開發利用可造成濕地土壤、水質和水文條件的改變,導致濕地退化。

總體評價:濕地資源開發屬濕地退化的影響指標。在濕地退化的眾多影響指標中,濕地資源的開發利用是作用於濕地本身,直接造成濕地退化的指標,對濕地生態系統的影響也最為直觀和迅速。

五、汙染物排放

名稱:汙染物排放(Discharge of Pollutant)

簡介:排入濕地的汙染物類型包括生活汙水、工業汙水、旅遊業排汙、農業面源汙染、水產養殖業飼料投放、大氣汙染物沈降、底泥汙染物釋放等。汙染物排放指標有:汙染源排放口數量、汙染物種類、濃度和排放總量等。其中主要是監測汙染物排放總量。

近幾十年來,我國社會經濟快速發展,城市生活廢水、工業汙染和農業非點源汙染等各類汙染物的排放量迅猛增長,使得輸入濕地生態系統的有害物質不斷積累,導致濕地因水質惡化而退化,其中又以N、P汙染物排放量過高所引起的水體富營養化最為常見。

意義:汙染物排放是濕地水質型退化的主要原因,尤其是位於城市附近的濕地生態系統。通過對濕地汙染物排放的監測,可分析濕地水環境汙染的特征,研究水質汙染途徑和機制,進而提出有效防止濕地退化的調控措施及管理目標。

運行環境:汙染物排放指標的監測主要是在濕地周邊地區進行,因此應以濕地所屬的自然流域作為運行環境。

測量方法:主要從環保部門獲取數據,當資料不足時可進行直接調查。

測量頻率:由於汙染物排放與社會經濟的發展密切相關,具有平緩變化的特點,因此每年調查1次即可滿足濕地退化研究的需要。對於經濟發展較為緩慢或監測較為困難的地區,可每5年調查1次。

可能的臨界值:因不同濕地生態系統的生物、水文和地質性狀不同,對汙染物的凈化能力和環境容量存在差異,其臨界值應在計算濕地環境容量的基礎上確定。

主要參考文獻:

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張明祥,鮑達明.濕地資源監測的方法構想.林業資源管理,2002(2):19-22.

張明祥,張建軍.中國國際重要濕地監測的指標與方法.濕地科學,2007,5(1):1-6.

有關的環境與地質問題:汙染物質的排放,往往使濕地水體中營養物質劇增,導致濕地水體富營養化,浮遊藻類爆發,水生動植物消亡,最後濕地功能損壞,濕地退化。

總體評價:汙染物排放屬濕地退化的影響指標,是濕地水質型退化的最主要的原因。與濕地資源的開發利用不同,汙染物的排放壹般不是直接作用於濕地本身,而是在濕地周邊陸地產生,然後隨水、土遷移進入濕地。因此,汙染物排放的監測應在流域範圍內進行,並且它對濕地的影響程度與流域水文密切相關。

六、地質災害

名稱:地質災害(Geologic Hazard)

簡介:濕地災害包括:水土流失,海岸侵蝕,海平面上升,海水入侵。下面分別簡述其內容和含義:

(1)水土流失是指在水流作用下,土壤被侵蝕、搬運和沈澱的整個過程。在自然狀態下,純粹由自然因素引起的地表侵蝕過程非常緩慢。這種侵蝕稱為自然侵蝕。在人類活動影響下,由自然因素引起的地表土壤破壞和土地物質的移動,流失過程加速,即發生水土流失。目前,我國內陸濕地的泥沙淤積速度已遠遠超過了其自然的演替過程,導致濕地面積不斷減小,成為導致濕地退化的重要原因。

(2)海岸侵蝕是全球性的自然災害,全球氣候變暖以及人類活動的影響使海岸淹沒和侵蝕範圍不斷擴大,程度日益加劇,海岸侵蝕使得濱海濕地環境向深海環境轉變,直接導致濱海濕地面積的損失。

(3)隨著地球溫度的升高,海平面也在不斷上升,海平面上升造成的後果是鹽水入侵,水質惡化,地下水位上升,海岸濕地生態環境和資源遭到破壞。海平面的上升主要影響著三角洲濕地和紅樹林濕地。

(4)在沿海地區,由於大量開采地下水導致地下水位大幅度下降,海水侵入沿岸含水層並逐漸向內陸滲透,這種現象被稱為海水入侵。海水入侵的直接後果是地下淡水受到海水的汙染、沿岸土地鹽堿化、海岸濕地受到破壞。海水入侵是發生在濱海地區生態環境脆弱帶壹個極其敏感的資源環境問題,同時又是壹種人類活動引發和加劇的自然現象。

意義:在上述地質災害中,水土流失所造成的濕地退化具有普遍性,是目前我國湖泊濕地面臨的最主要的問題之壹;其他三種地質災害雖然具有地域性,只分布在沿海地區,可壹旦發生,對濕地的影響往往是毀滅性的,要恢復其原貌十分困難,並且其破壞對象是具有不可替代性的紅樹林濕地。對濕地退化地質災害指標的調查能探明上述的濕地退化機理,為濕地退化的預測預警和治理對策的提出提供依據。

人為或自然原因:地質災害往往是自然與人為***同作用而激發的。而由人類活動導致的濕地地質災害日益增多,後果日益嚴重。

運行環境:水土流失壹般用於內陸濕地監測;海岸侵蝕、海平面上升和海水入侵指標則用於海岸濕地,如紅樹林濕地。

測量方法:采用直接調查法或從相關部門獲取資料。

測量頻率:1次/5年或根據實際需要調整調查頻率。

數據和監測的局限性:由於地質災害發生具有不確定性和長期性,需要實時的系統監測,因此監測難度和費用較大。

可能的臨界值:無。

主要參考文獻:

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有關的環境與地質問題:全球氣候變化可能導致局部水量的失衡,引起:水土流失,海岸侵蝕,海平面上升的發生。濫伐森林、不合理開采地下水等人類活動,則會加劇水土流失、海水入侵的發生。

總體評價:地質災害屬濕地退化的影響指標。通常情況下,地質災害對濕地的影響是不可逆的。在與濕地退化相關的四類地質災害中,水土流失分布最廣,是造成濕地陸地化的主要原因;海水入侵、海平面上升和海岸侵蝕為海岸濕地或三角洲濕地所獨有的影響因素,與全球氣候變化及區域地下水資源的開采密切相關。

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