基于GIS的造纸企业生态风险评价初探.pdf

基于 GIS 的造纸企业生态风险评价初探 ＊ 丰江帆 1 滕学伟 1 伍耀东 2 孙保华 3 1.南京师范大学GIS 江苏省重点实验室, 江苏 210097; 2.江苏省环境监测中心, 南京 210036; 3.华中科技大学土地管理系, 湖北 武汉 430074 摘要 造纸企业的生态危害问题是环保工作的热点, 生态风险评价成为辅助决策过程的重要工具之一。 本文应用 GIS 技术与层次分析法, 以江苏省为研究区, 对生态风险进行了定量综合评价和空间格局分析。 结果为反映生态风险 状况, 优化防御措施以及进行预警决策提供了依据。 关键词 GIS 生态风险评价 层次分析法 ＊国家“863”计划资助项目 2003AA131060 0 引言 我国是个造纸大国,造纸企业的生态环境危害已 成为国家和地方环保部门关注的焦点之一。 因此,采用 有效的手段对造纸企业进行生态风险评价,为危害的 预测和风险管理提供有效手段,具有重要的现实意义。 随着地理信息系统 GIS 的发展, 其理论和技术在 环境科学领域的应用日益成熟 ,在生态风险评价中应 用也取得了一定的经验。本文以江苏省为研究区,对 造纸企业的危险性和风险性进行多目标、多层次的集 成分析和评价,这是对行业生态风险评价的一种尝试。 1 生态风险评价概述 简单地说, 生态风险是生态系统及其组成部分所 承受的风险。它指在一定区域内, 具有不定性的事故 或灾害对生态系统及其组分可能产生的不利作用 包 括对生态系统结构和功能的危害 , 从而危及生态系 统的安全和健康 [ 1] 。生态风险评价 Ecological Risk Assessment ,ERA 是环境风险评价的重要组成部分。 它区别于一般环境影响评价的重要特征在于强调不 确定性因素的作用, 在整个分析过程中要求对不确定 性因素进行定性和定量化的描述, 并在评价结果中体 现风险程度 [ 2,3] 。从方法学角度来看 ,生态风险评价 可以被视为一种解决环境问题的实践和哲学方法 ,或 被看作收集 、 整理、表达科学信息以服务于管理决策 的过程。 2 评价框架 2. 1 评价指标 根据造纸企业环境事故排放有毒化学污染物质 对生态环境的危害性, 并结合评价区域生态环境特 征、 相关标准以及我国现行的调查统计体系 ,选择以 下几个方面建立评价指标体系 ① 对区域环境质量的 影响, 包括浅层地下水和地表水资源等 ; ②对陆生生 物的影响, 包括鸟类及其它哺乳动物 、 土壤蚯蚓、 蜜蜂 及其它有益昆虫 ; ③对水生生物及生态系统的影响, 包括鱼 、 贝类 、 藻类等; ④对人体健康的影响 ,包括通 过饮食 、 呼吸和皮肤接触进入人体, 以及通过食物链 对人体产生影响 。同时, 鉴于大部分造纸企业的监测 数据统计资料均以县 市 级行政区作为基本统计单 元,所以将县级行政区作为风险评价的基本单元。 2. 2 数据处理 [ 4] 进行造纸企业生态环境评价 ,要综合考虑人口、 资源、生态环境等众多因素之间的相互关系 ,涉及到 多方面的数据、图件及文字资料。由于各项指标数据 包括属性数据与空间数据 ,而属性数据具有自身的量 纲与分布区间, 无法直接进行计算 、 比较 。为了使各 数据间具有可比性, 须对原始数据进行标准化处理 。 Xi′ Xi-Ximin Ximax-Ximin 100 式中 i 各评价单元的序号 ; Xi 第 i 个评价单元某个指标的原始值 ; Ximax和 Ximin 该评价指标的最大和最小值。 为便于计算和结果的判别 ,将值扩大 100 倍。 2. 3 评价权重 由于不同的要素对生态环境的影响程度是不一 样的,因此需要对参评指标进行权重系数测定。为 此,在专家评估系统的基础上 ,采用层次分析法 AHP 法 确定因子权重。AHP 法是一种定性与定量相结 合的决策分析方法 ,也是一种综合信息处理技术, 它 使用相对比较的方法来较为客观地确定优先权和权 重,从而使互相之间没有定量关系的因素综合为单一 72 环 境 工 程 2006年 10 月第 24卷第 5 期 的定量化属性。将决策者对复杂系统的决策思维过 程模型化 、 数量化。 每个层次、每个要素指标的权重 表 1 如区域环 境影响、 陆生生物、 水生生物、人体影响的权重依次为 0. 40、 0. 14、0. 13、0. 33 。经层次总排序一致性检验, CR CI RI 0. 0086 0. 10 ,指标体系的权重判断矩 阵具有较满意的一致性。限于篇幅 ,评估过程就不赘 述,可参阅相关文档 。 表 1 造纸企业生态风险综合评价指标体系及其权重 区域环境影响陆生生物影响水生生物影响人体影响 指标因子指标权重指标因子指标权重指标因子指标权重指标因子指标权重 地表水0. 12鸟类 0 . 03鱼 0. 04饮食 0. 14 地下水0. 10哺乳动物0 . 04贝类0. 02呼吸 0. 11 土壤 0. 07蚯蚓 0 . 02藻类0. 03人体接触0. 08 空气 0. 11蜜蜂 0 . 02其他0. 04 其他昆虫0 . 03 3 评价过程 3. 1 评价指标与空间数据集成 基于上述指标体系分析, 结合GIS 技术进行评价 所要求的因子容量 ,重点选择了区域环境影响指标、 陆生生物指标、水生生物指标 、人为活动指标。这些 因子的空间数据主要包括 1∶ 25 万自然环境系列图、 江苏省行政区划分图 、 江苏省各县 市 人口密度分布 图、 土地利用图和水系分布图 。 3. 2 评价指标计算 首先建立每个评价单元的属性数据库,根据各指 标的权重值 ,在 Arc GIS 9. 0 中自动计算每个评价单 元的生态环境综合指数 。根据评价指标从生态环境 专题数据库中提出需要的专题数据 ,进行空间数据与 属性数据的叠加及矢量栅格化等一系列的数据处理 加工 ,使得各专题数据满足评价模型的需要。通过对 专题数据进行标准化和量化处理, 采用多级加权求和 的方法来实现区域生态环境的定量化评价,其结果就 是环境评价综合指数 。加权求和的生态环境评价计 算公式为 ERI ∑ n i 1 u1w1 式中 ERI 各评价单元生态环境风险指数; u1 各指标的值; w1 各指标权重; n 指标总个数 i 1,2,3, n 。 3. 3 生态环境评价的分级 [ 5] 采用区域图层叠代综合评价法进行评价 ,该方法 虽然只能达到半定量的程度 , 但适合目前的研究深 度,且容易把握。实现上主要利用 Arc GIS 9. 0 提供 的叠合分析工具 ,应用GIS 分析将上述编制的多个空 间数字图层进行数据化和归一化处理, 即按 1、 2、 3 和 4 数值分别赋给每个评价单元, 并用不同色斑表示各 个风险等级的区域, 由此得到江苏省造纸企业生态风 险评价图 图 1 。因研究尚属起步阶段, 且监测数据 不充分,在此主要说明方法,结果不作为实证依据 。 图 1 江苏省造纸企业生态风险评价图 4 结语 应用GIS 与层次分析法结合开展造纸企业生态 风险评价研究, 实践证明 ,采用这种分析方法 ,充分发 挥了GIS 强大的空间分析能力和层次分析法善于多 要素综合评价的特点 ,为提高造纸企业生态风险评价 水平提供了新的思路 。但是由于生态系统的复杂性, 目前尚无一个可以准确描述生态系统健康状况的指 标体系。因此, 开发群落和生态系统以上层次生态风 险评价的指标体系 、 建立风险评价标准 , 发展各种定 量评价方法和技术是今后努力的方向。 参考文献 [ 1] 毛小苓, 倪晋仁. 生态风险评价研究述评. 北京大学学报 自然科 学版 , 2005, 41 4 646 -654. 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[ 5] 唐川, 朱大奎. 基于 GIS 技术的泥石流风险评价研究. 地理科学, 2002, 22 3 301 -304. 73 环 境 工 程 2006年 10 月第 24卷第 5 期 作者通讯处 丰江帆 210097 南京师范大学随园校区研究生公寓 0519 室 电话 025 83598339 转810 E -mail fengjiangfan163. com 2005- 11-30 收稿 高压输电线路环境影响评价模拟类比研究 ＊ 吴高强 1 程胜高 1 邬 雄 2 刘震环 2 郭 锋 1 1.中国地质大学环境评价研究所, 武汉 430074; 2.国家电网公司武汉高压研究所, 武汉 430074 摘要 本文按照规范对高压输电线路工程环境影响评价模拟类比的说明, 结合对输电线路下方形成的工频电磁场 和无线电干扰值的理论计算, 通过分析影响线路下方工频电磁场、无线电干扰强度及空间分布的因素, 总结出几点关 于类比线路选取方面的经验, 为今后电磁环评中模拟类比线路的选择提供依据和参考。 关键词 环境评价 输电线路 模拟类比 工频电磁场 无线电干扰 ＊湖北省电力公司资助项目 0 引言 目前 ,全国各大电网基本上都以 500 kV 线路为 骨干网架, 以 220 kV 线路为主体 ,并形成相互关联的 联合电网 。这对全国范围内电力资源的优化配置是 有利的,但与此同时日益密集的电网也引起了人们的 广泛关注,尤其是 110 kV 及以上高压输电线路穿越 城镇的情况经常出现 ,国家也加强了对电磁辐射建设 项目的环境监督管理 。为此, 对输变电工程环境影响 评价进一步提出了要求, 电压等级为 110 kV 及以上 的输电线路工程投产前必须进行环境影响评价。 1 理论计算模型 本研究输电线路地面产生的工频电场、 工频磁场 以及无线电干扰值均根据 HJ T24 -1998 500 kV 超 高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范中 的数学模型理论计算得到 [ 1] 。 1. 1 工频电场 高压送电线上的等效电荷是线电荷 ,由于导线半 径 r 远小于架设高度h ,因此等效电荷的位置可以认 为是在送电导线的几何中心。设送电线路无限长并 且平行于地面, 地面可视为良导体, 利用镜像法计算 送电线上的等效电荷 。 多导线线路中导线上的等效电荷计算的矩阵方 程为 U1 U2  Un λ 11λ12λ1n λ21λ22λ2n  λn1λn2λnn Q1 Q2  Qn 式中 Ui 各导线对地电压的单列矩阵 ; Qi 各导线上等效电荷的单列矩阵; λij 各导线的电位系数组成的 n 阶方阵 n 为导线数目 。 [ λ ] 矩阵由镜像原理求得。根据等效电荷量, 空 间任意一点的电场强度可根据叠加原理计算得出 ,在 x , y 点的电场强度分量 Ex和Ey可表示为 [ 1] Ex 1 2πε0 ∑ m i 1 Qi x -xi L 2 i -x -x i Li′ 2 Ey 1 2πε0 ∑ m i 1 Qi y -yi L 2 i -y -y i Li′ 2 式中 xi、yi 导线 i 的坐标 i 1、 2、m ; m 导线数目 ; Li、 Li′ 导线 i 及镜像到计算点的距离 。 1. 2 工频磁场 由于工频情况下电磁性能具有准静态特性,线路 的磁场仅由电流产生 。应用安培定律,将计算结果按 矢量叠加, 可得出导线周围的磁场强度。 不考虑导线 i 的镜像, 空间上 A 点处的磁场强 度为 H 1 2πh 2 L 2 74 环 境 工 程 2006年 10 月第 24卷第 5 期 Keywords wet crushing, discarded printed circuit boards, application, reuse of resources and secondary pollution NEW PROCESS OF MAKING FERTILIZER BY FAST DRYING AND INCINERATING OF SLUDGE FROM A SEWAGE TREATMENT PLANTLuo Baihua Gao Guangzhong 64 Abstract In order to solve the sludge risk by sewage treatment plants, it is expounded a process of making a fertilizer, by which the organic sludge from urban sewage treatment plant can be mixedwith dried sludge and aided materials, and then pelletized by a special pelleter, and finally is dried by a drier. A composite fertilizer meeting national standard can be produced, which can be used for parks and grassplots. Keywords sludge, composite fertilizer, incineration of sludge, sewage treatment plant, secondary pollution and dry DEVELOPMENT AND USE OF SAMPLER FOR RESUSPENDED PARTICULATES Chen Kui Bai Zhipeng 67 Abstract A sampler for resuspended particulates has been developed. The working principle and structure of the sampler are described. PM10and PM2, 5-collecting efficiency and sampling time of the sampler are studied, finally the suitable sampling time of the sampler is also selected. Keywords open source, sampler for resuspended particulates, collection efficiency and sampling time APPLICATION OFATTRIBUTE RECOGNITION MODELBASED ON COEFFICIENTOF ENTROPY TO UATING EUTROPHICATION OF WATER IN A LAKEWang Liqiong 69 Abstract Considering the difficulties of calculation using fuzzy synthetic uation and the relationship among uators being ignored, a new weight uation process using entropy was established. Aiming at the water quality assessment on Shanzi Reservoir, the differences of entropy and the traditional were compared in the weight calculation of uating indicators using the fuzzy mathematics. This model provides a simple and pracical for uating eutrophication of water in lakes. Keywords attribute recognition model,water quality uation, entropy and weight of uating indicator THE INITIAL STUDY ON ECOLOGICAL RISK ASSESSMENT ON PAPER MAKING FACTORIES BASED UPON GISFeng Jiangfan Teng Xuewei Wu Yaodong et al 72 Abstract The ecological risk of paper making factories is the hot issue of the state and local environmental department, ecological risk assessment is one of the toolsfor helping the decision -making process. In order to analyze and uate the ecological risk in Jiangsu Province, this research used the combination of geographical ination system GISwith AHP, and the result of uation should reflect the spatial pattern of regional ecological risk. The proposed for risk assessment isone of the important s to reflect the condition of ecological risk, optimize recovery measure, and control measures. Keywords GIS, ecological risk assessment and AHP RESEARCH ON SIMULATION AND ANALOGY OF INVIRONMENTAL IMPACT ASSESSMENT ON TRANSMISSION LINEWu Gaoqiang Cheng Shenggao Wu Xiong et al 74 Abstract According to the instruction of “ Technical Code” to the simulation and analogy of environmental impact assessment on transmission line engineering, integrating the theoretical calculation of the power -frequency electromagnetic field intensity and radio interference intensity under transmission line and analyzing the factorswhich influence the value and distribution of the electromagnetic field, radio interference under transmission line, it has been summarized some experience in the selection of analogy line, which can provide a basis and reference for the selection of analogy line of other environmental assessment on electromagnetism in the future. Keywords environmental assessment, transmission line, simulation andanalogy, power -frequency electromagnetic field and radio interference IDENTIFICATION OF WEIGHTING PARAMETERS FOR WATER QUALITY FUZZY NEARNESS MODEL BY GENETIC ALGORITHMMa Tailing Chaolunbagen Gao Ruizhong et al 77 Abstract According to the principle of minimizing nearness, genetic algorithm GAis employed to optimise the weighting parameters for water quality fuzzy model. A case study is carried out and its results are compared with those from other models. The results show that fuzzy nearness based on GA to optimise the weighting parameters could get better agreement with practical water environmental quality. Keywords genetic algorithm, weighting parameters and fuzzy nearness PRACTICE OF TREATING WASTEWATER CONTAINING ARSINE Luo Guogen Xu Shiguo Weng Huili 80 Abstract It was introduced the practice of treating wastewater containing arsine using Fenton reagent oxidation and ferric salt neutralization deposition by lime, which has a certain practical value. Keywords arsine, Fenton reagent, neutralization and deposition 5 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 24, No. 5,Oct. , 2006