⑴ 石家庄滹沱河地下水源污染经济损失恢复费用法评估
一、恢复费用法基本原理[130]
根据环境经济学原理[65]和自然资源价值理论[5],可以把恢复或防护免受污染所需要的费用作为环境资源被破坏带来的经济损失,这种环境污染与破坏造成的损失的评估方法称为恢复费用法。其计算公式如下:
城市地质环境风险经济学评价
式(6-2-1)中:S1为防治环境污染或破坏的费用;F1为防护、恢复其原有环境功能的单位费用;Q为受到污染、破坏或者将要受到污染、破坏的某种环境质量或环境物品的总量。这里指污染的地下水量。
恢复费用法适用于因环境污染所造成的经济损失的估算。包括:①因水处理而增加的费用;②因建筑物材料腐蚀与损坏而造成的经济损失;③因防治地下水污染而增加的额外费用;④航运河道泥沙淤积而造成的损失。
由于对污染地下水进行处理或者修复,可供选用的方法比较多,如微生物原位修复法,抽出—处理系统法等,不同的方法所用的处理或恢复费用有差异,而同一种方法由于技术水平不同,所需费用也不一样,有时差异还很大。因此,在使用恢复费用法计算污染地下水造成的经济损失时,应根据具体情况,选用成本低的方法,或选用费用都较低的几种方法同时进行评估,应以费用最低的那种作为最终评估结果。
本节选用将污染了的地下水抽出并“输入城市污水处理厂处理”和“近地建厂处理”两种方法[131]计算其恢复费用。
二、“输入城市污水处理厂处理”和“近地建厂处理”两种方法原理
1.输入城市污水处理厂处理
将污染了的地下水开采出来,输入到已建成的城市污水处理厂处理,费用按下式计算:
城市地质环境风险经济学评价
式(6-2-2)中,F输为输入城市污水处理厂处理的总费用;F开为地下水开采费用;F送为污水输送费用;F处为水处理费用。
2.近地建厂处理
近地建厂处理总费用(F总)由地下水开采费用(F开采)、污水输送费用(F输送)、建厂费用(F建厂)、水处理厂运转费用(F运转)四大部分构成,即计算公式为
城市地质环境风险经济学评价
式(6-2-2)和(6-2-3)中的几项费用,均涉及污染地下水总量的计算,准确计算污染地下水量和范围成为恢复费用法计算污染地下水经济损失的关键。
石家庄滹沱河地下水源污染水量已在上节计算出。
三、处理工程费用计算
1.输入城市污水处理厂处理费用(F输)
按(6-2-2)式计算输入城市污水处理厂处理费用,需要分别计算出地下水开采费用、输入污水处理厂费用及水处理费用。
1.1地下水开采费用(F开)
上述两个污染源污染地下水量即拟抽出的地下水量为Q=1.2957×108m3。开发总成本由两个污染源所污染的地下水开采成本组成。可分解为打井费、材料费、抽水费等。经计算,污染地下水开采总费用为:F开=B1+B2+B3=245480元+132556.3元+10487205元=1086.52万元。各项计算如表6-2-1所示。
表6-2-1 地下水开采费用表
续表
1.2 输入污水处理厂的输送费用F送
输入污水处理厂的输送费用F送由储水池及扬水费用A1、管道铺设费用A2组成。
F送=A1+A2=190.785万元+1541.4万元=1732.17万元。各项计算如表6-2-2所示。
表6-2-2 输入污水处理厂的输水费用计算表
1.3 水处理费用F处
进入城市污水处理厂后,水处理厂将按输入水的水质状况和处理要求进行收费。该地下水只是硝酸根离子超标,浓度平均为40mg/L。如此浓度的水要处理到硝酸根离子小于2.5mg/L,其水处理单价为0.55元/m3(王浩等,2004)。需要处理的污水水量Q=1.2727×108m3,所以水费用为
C=0.55元/m3×(2.245×107+1.0507×108)m3=7013.60万元
因此,将污染地下水输入城市污水处理厂处理所需要的总费用为
F输=F开+F送+F处=338.4448万元+1732.17万元+7013.60万元=9084.2139万元
2.近地建厂处理费用F建
采用(6-2-3)式计算近地建厂处理费用(F总),费用由地下水开采费用(F开采)、输水费用(F输送)、建厂费用(F建厂)、水处理厂运转费用(F运转)等四大部分组成。
2.1 地下水开采费用(F开采):
已由上述计算得到,为
F开采=10865241.3元
2.2 污水输送费用(F输送)
即抽出的地下水输入污水处理厂的费用,由储水池费用A1、管道铺设费用A2组成。
(1)储水池费用A1:
A1=20000元;
(2)管道铺设费用A2:A2即从井到储水池的管道铺设费用。选用dm800管径的管道排水,价格为432.34元/m,距离为17000m,管道铺设费用A2=432.34×17000=7349780元。
所以,F输送=B1+B2=20000元+7349780元=7369780元
2.3 近地建厂费用(F建厂)
利用简便的工艺,化学法废水处理设备等建设污水处理厂。其费用构成包括一次性投资建厂费用、工厂运转费用组成。一次性投资建厂费用F建厂。
按照每天处理72000立方水的规模,就地建造污水处理厂,建厂成本约为300元/m3,即一次性投资建厂费用F建厂为
F建厂=300元/m3×7200m3/d×10口=21600000元
2.4 处理厂运转费用(F运转)
污水处理运转费用按水处理单价为0.2元/m3计算,则运转费用C2为
C2=0.2元/m3×(2.245×107+1.0507×108)m3=25504000元所以,近地建厂处理总费用F总为
F总=F开采+F输送+F建厂+F运转=1086.524万元+736.978万元+2160万元+2550.4万元=6533.902万元
四、讨论
(1)用恢复费用法评估地下水污染经济损失,符合环境与自然资源经济学原理。评价过程与结果表明,这种方法可行。
(2)地下水污染的恢复或处理的方法很多,各种评估方法的结果可能有差异,有的相差还十分悬殊,如上述两种评估结果相差(3533.80万-6533.902万=-3000.1万)3000.1万。在方法的选用上,应选择技术先进、工程设计合理、成本最低的那种方法,其评价结果作为地下水污染的经济损失值才合理。
(3)无论选用哪种技术恢复地下水,在计算费用时必须计算被污染的地下水量,而污染地下水量的计算有赖于对水文地质条件的把握和水质参数、水文地质参数的准确求取。因此,在采用恢复费用法评估污染地下水经济损失时,地质调查研究仍是重要的基础工作。
⑵ 补偿额度估算方法
在治理区,水土保持生态补偿额度最低不得低于当地水土保持生态建设的投入成本,但也不应高于应为水土保持生态效益价值。如下图所示,治理区水土保持生态补偿下线为水土保持生态建设的投入成本,上限为水土保持生态价值。
图11-1治理区水土保持生态补偿额度的取值范围
一、水土保持生态建设投入成本
水土保持生态建设主要包括工程措施、生物措施。其成本为各单项措施成本的算数加和。各单项措施成本为各单项措施量乘以生产建设当期物质资料(或)价格(劳务费)的值。
水土保持生态补偿研究
式中:C为预防保护区开展水土保持生态建设的投入成本;Ki为单项工程措施量,Pi为生产建设活动当期单项工程措施价格;Tj为单项生物措施量,Pj为生产建设活动当期单项生物措施价格。
二、水土保持生态价值
治理区水土保持生态价值主要考虑水土保持工程措施与生物措施的拦泥蓄水效益,测算如下式:
水土保持生态补偿研究
式中:P为水土保持工程措施与生物措施的拦泥蓄水总效益;P为水土保持工程措施拦泥蓄水效益,为各类单项工程措施效益之和;Pp为水土保持生物措施拦泥蓄水效益,为各类单项生物措施效益之和;Ei为单项工程措施量,Pi为其相应价值;Mj为单项工程措施量,Pj为其相应价值。
(一)水土保持工程措施价值
1.坡改梯工程
(1)蓄水、保土量
根据《水土保持综合治理效益计算》(GB/T 15774—1995)规范,梯田的蓄水保土效益可以通过梯田的减流、减蚀有效面积Fe(hm2)与相应的减流、减蚀模数相乘而得,其计算式如下:
水土保持生态补偿研究
式中:ΔW为某项措施的减流总量,m3;ΔS为某项措施的减蚀总量,t;Fe为某项措施的有效面积,hm2;ΔWm为减少径流模数,m3/hm2;ΔSm为减少侵蚀模数,t/hm2。
ΔWm和ΔSm的计算公式用有措施(梯田)坡面的径流模数、侵蚀模数与无措施(坡耕地、荒坡)坡面的相应模数对比而得,其计算式如下:
水土保持生态补偿研究
式中:ΔWmb为治理前(无措施)径流模数,m3/hm2;ΔWma为治理后(有措施)径流模数,m3/hm2;ΔSmb为治理前(无措施)侵蚀模数,t/hm2;ΔSma为治理后(有措施)侵蚀模数,t/hm2。
《水土保持综合治理效益计算》(GB/T 15774—1995)规范中指出:计算减流模数(ΔWm)与减蚀模数(ΔSm)注意:
① 当治理前、后的径流模数(WWmb与WWma)和侵蚀模数(Smb与Sma)是从20m(或其他长度)小区观测得来时,与自然坡长相差很大,必须考虑坡长因素影响治理前侵蚀模数的观测值偏小;
② 一般小区上的治理措施比大面上完好,这一因素影响治理后减蚀模数的观测值偏大;
③ 二者都需采取辅助性全坡长观测和面上措施情况的调查研究,取得科学资料,进行分析,予以适当修正。
关于减流、减蚀有效面积(Fe)的确定,《水土保持综合治理效益计算》(GB/T 15774—1995)规范中有如下规定:
① 根据计算时段内(例如10年)各项措施实施后减流、减蚀生效所需时间(年),扣除本时段内未生效时间(年)的措施面积,求得减流、减蚀有效面积。
② 一般情况下,梯田(梯地)、保土耕作、淤地坝等当年实施当年有效;造林有整地工程的当年有效,没有整地工程的,灌木需3年以上,乔木需5年以上有效;种草第二年有效。
③ 保土耕作当年有减流、减蚀作用,可以计算;但其实施面积不能保留,不能累计;当年实施当年有效,第二年不再实施,原有实施面积不复存在,不能再计算其减流、减蚀作用。
④ 一个时段(例如10年)的治理措施,如是逐年均匀增加,则此时段的年均有效面积按下式计算:
水土保持生态补偿研究
式中:Fea为时段年均有效面积,hm2;Feb为时段初有效面积,hm2;Fee为时段末有效面积,hm2。
(2)蓄水、保土经济价值
坡改梯工程蓄水拦泥价值可以参考监督区水土流失损失蓄水拦泥价值的计算方法。即根据已经计算出的蓄水拦泥量方,参考生产建设期价格水平和治理区价格水平来测算出相应价值。
2.淤地坝工程
我国学者冉大川、罗全华在《黄河中游地区淤地坝减洪减沙及减蚀作用研究》一文中对淤地坝的减洪、减沙效益进行了较为系统的分析,并给出了较为合理的可操作的计算方法。在《黄河中游地区淤地坝减洪减沙及减蚀作用研究》一文中,文章作者认为:淤地坝的减沙量包括淤地坝的拦泥量、减轻沟蚀量(以下简称减蚀量),以及由于坝地滞洪和流速减小而对坝下沟道侵蚀的减少量。而目前只有拦泥量、减蚀量可以通过一定的方法进行计算,而消峰滞洪对下游沟道侵蚀的减少量还难以准确计算。因此,本书也仅对淤地坝工程措施的拦泥量和减蚀量的测算方法进行介绍。
(1)拦泥量计算
淤地坝总拦泥量的计算分两部分:
第一部分是目前已淤成坝地的拦泥量,计算公式如下:
水土保持生态补偿研究
式中:Wsg1为已淤成坝地的拦泥量,万t;f为坝地的累积面积,hm2;Ms为不同流域内坝地拦泥定额,即单位面积坝地的拦泥量,万t/hm2;a1为人工填垫及坝地两岸坍塌所形成的坝地面积占坝地总面积的比例,黄河中游地区取a1=0.1~0.2;a:为推移质在坝地拦泥量中所占的比例系数,黄河中游地区取a2=0.1。
第二部分是未淤成坝地的拦泥量。根据实地调查资料分析,淤地坝的拦泥年限一般在13年左右,因而采用了淤积年限n(n=13)这一指标,并根据坝地历年累积面积的变化趋势,将未淤满的坝地进行“淤成”预测,以此求得未淤成坝地部分的拦泥量。计算公式如下:
水土保持生态补偿研究
式中:Wsg2为未淤成坝地部分的拦泥量;fi为预测年“淤成”的坝地面积,hm2;Ms、a1、a2的意义同前。
在此基础上,可得出淤地坝工程措施的总拦泥量为:
水土保持生态补偿研究
(2)减蚀量计算
淤地坝的减蚀作用在沟道建坝后即行开始。其减蚀量一般与沟壑密度、沟道比降及沟谷侵蚀模数等因素有关,其数量包括被坝内泥沙淤积物覆盖下的原沟谷侵蚀量和波及影响的淤泥面以上沟道侵蚀的减少量。后一部分的数量较难确定,通常是在计算前一部分的基础上乘以一个扩大系数。减蚀量的计算公式如下:
水土保持生态补偿研究
式中:ΔWsj为计算年淤地坝的减蚀量,万t;F为计算年淤地坝的面积;Wsj为计算年内流域的侵蚀模数,t/km2;按各控制区的年输沙模数扩大1.15倍而得;k1为沟谷侵蚀量与流域平均侵蚀量之比。根据黄河水利委员会西峰水土保持科学试验站对南小河沟流域多年小区及小流域的观测资料,多年平均侵蚀模数为6870t/km2·a,沟谷地侵蚀模数为15200t/km2·a,按此推算,黄土高原沟壑区的k1=2.20,黄河中游黄土丘陵沟壑区取k1=1.75。k2为坝地以上沟谷侵蚀的影响系数。
在淤地坝中还有一部分是修建在沟道比较平缓、沟床已不再继续下切、沟坡多年来比较稳定、沟谷侵蚀已达到相对稳定程度的流域内,当坝建成后基本无减蚀作用,在计算减蚀量时还应扣除这一部分。由于目前对这一部分不减蚀坝地还没有更好的办法来分割,但又确实存在,研究中假设这一部分未扣除的减蚀量和对坝地以上沟谷侵蚀的减少量相互抵消,即取k2=1.0。淤地坝的总减沙量ΔWs坝为:
水土保持生态补偿研究
(3)减洪量计算
淤地坝的减洪量计算包括两部分:一部分是计算已经淤平后作为农地利用的坝地减洪量;另一部分是计算仍在拦洪时期的淤地坝减洪量。淤地坝淤平后,坝地已被利用,其减洪作用就与有埂的水平梯田一样。仍在拦洪时期的淤地坝,其拦泥和拦洪是同时进行的,拦洪的目的是拦泥,泥中有水。淤泥中所含的水分,有一大部分将耗干蒸发,另有一小部分渗入地下后又流入河中。据此分析,计算这部分减洪量时不能考虑其蓄水量,只能计算淤泥中所含的水量。
已淤平坝地减洪量的计算公式为:
水土保持生态补偿研究
式中:ΔW1为已淤平坝地的减洪量,万m3;fi为计算年流域坝地的面积,km2;Wi为计算年流域天然状况下的产洪模数,可以根据流域水量平衡原理通过试算确定,m3/km2;η为减洪系数,以有埂水平梯田看待,取η=1.0。
其减洪量可根据淤地坝的总拦泥量反推,计算公式为:
水土保持生态补偿研究
式中:ΔW2为仍在拦洪时期淤地坝的减洪量,万m3;K为流域淤地坝拦洪时的洪沙比;γs为淤泥干容重,取γs=1.35t/m3。对于K值,根据黄委会绥德水土保持科学试验站对陕西绥德韭园沟实测资料的分析,黄丘区淤地坝拦洪时的洪沙体积重量比为1.977:1,即1.977m3的洪水携带lm3的淤泥;1991年黄委会绥德水土保持科学试验站对3次洪水后的10座淤地坝进行了典型调查,得出淤地坝拦泥后的洪沙体积重量比为1.797∶1。根据上述资料,最后综合确定河龙区间K=1.433~2.4;泾河、北洛河流域的值分别为2.462和2.652;渭河流域K=1.5~2.O。
在此基础上,可得出淤地坝工程措施的总减洪量ΔW坝为:
水土保持生态补偿研究
3.就地拦蓄工程
在《水土保持综合治理效益计算》(GB/T 15774—1995)规范中,将就地拦蓄工程措施解释为:就近拦蓄措施,包括水窖、蓄水池、截水沟、沉沙地、沟头防护、谷坊、塘坝、淤地坝、小水库和引洪漫地,其作用包括拦蓄暴雨的地表径流及其挟带的泥沙,在减轻水土流失的同时,还可供当地生产、生活中利用。《水土保持综合治理效益计算》(GB/T 15774—1995)规范中也对就地拦蓄工程措施的生态服务功能测算方法作了较为详细的规定。
计算项目包括两方面:一是减少的径流量(ΔVw),以m3计;二是减少的泥沙量(ΔVs),以t计。
计算方法:对不同特点的措施,分别采取不同的计算方法,主要有典型推算法和具体量算法两种。
典型推算法:对于数量较多而容量较小的水窖、涝池谷坊、塘坝、小型淤地坝等措施,采用此法。通过典型调查,求得有代表性的单个(座)拦蓄(径流、泥沙)量,再乘上该项措施的数量,即得总量。
具体量算法:对数量较少而容量较大的大型淤地坝、治沟骨干工程和小(二)型以上小水库等措施,应采用此法。其拦蓄(径流、泥沙)量必须到现场,逐座具体量算求得。
未淤满以前的小水库可计算其拦泥、蓄水作用;在淤满以后,如不加高,就不再计算此两项作用。淤满后的拦泥量按坝地面积折算,计算式为:
水土保持生态补偿研究
式中:ΔV为坝地拦泥总量,t;Δms为单位面积坝地的拦泥量,tFe为坝地拦泥的有效面积,hm2。
在一段时期内(例如n年)坝地的年均拦泥有效面积按下式计算:
水土保持生态补偿研究
式中:Fea为时段平均坝地拦泥的有效面积,hm2;Fee,为时段末坝地拦泥的有效面积,hm2;Feb为时段初坝地拦泥的有效面积,hm2。
4.沟谷治理工程
沟谷治理工程措施主要针对沟蚀而言,沟谷治理措施的生态服务功能测算方法在《水土保持综合治理效益计算》(GB/T 157741995)规范中有明确的介绍,可作为本课题的参考方法。
《水土保持综合治理效益计算》(GB/T 15774—1995)规范中认为,减轻沟蚀量(∑△G)包括4个方面,按下式计算:
水土保持生态补偿研究
式中:ΔG1为沟头防护工程制止沟头前进的保土量,m3;ΔG2为谷坊、淤地坝等制止沟底下切的保土量,m3;ΔG3为稳定沟坡制止沟岸扩张的保土量,m;ΔG4为塬面、坡面水不下沟(或少下沟)以后减轻沟蚀的保土量,m。
这4个方面的作用,分别采取不同的计算方法,算得保土量后都将m3折算为t。
制止沟头前进(ΔG1)对于治理后不再前进的沟头,应通过调查和量算,求得未治理前若干年内平均每年沟头前进的长度(m)和相应的宽度(m)与深度(m),从而算得治理前平均每年损失的土量(m3),即为治理后平均每年的减蚀量(或保土量)。
制止沟底下切(ΔG2)对于治理后不再下切的沟底,应通过调查和量算,求得在治理前若干年内每年沟底下切深度(m)和相应的长度(m)与宽度(m),从而算出治理前平均每年损失的土量(m3),即为治理后制止沟底下切的减蚀量(或保土量)。
制止沟岸扩张(ΔG3)对于治理后不再扩张的沟岸,应通过调查和量算,求得在治理前若干年内平均每年沟岸扩张的长度(顺沟方向,m)、高度(从岸边到沟底,m)、厚度(即对沟壑横断面加大的宽度,m),从而算得治理前平均每年损失的土量(m3),即为治理后平均每年的减蚀量(或保土量)。
水不下沟对减轻沟蚀(ΔG4)根据不同的资料情况,分别采取直接运用观测成果和流域减蚀总量反求两种不同的计算方法。
第一种算法:在布设了水平沟对减轻沟蚀试验观测的小流域,采取直接运用观测成果进行计算,但其计算成果,应与全流域减蚀总量的计算成果互相校核,取得协调。
第二种算法:在没有布设上述试验观测的小流域,可采用流域减蚀总量反求的方法,按下式计算:
水土保持生态补偿研究
式中:ΔG4为水不下沟减轻的沟蚀量,m;ΔS为流域出口处测得的减蚀总量,m3;∑ΔSi为流域内各项措施计算的减蚀量之和,m。
值得注意的是,采用上述关系式计算时,应符合以下条件:一是的观测和∑ΔSi的计算必须准确(误差不超过士20%);二是流域内没有较大的其他天然冲淤变化影响,或者虽有这样的变化,但已通过专门计算,消除了其影响。
4.工程措施水土保持生态价值
水土保持工程措施蓄水拦泥价值可以参考监督区水土流失损失蓄水拦泥价值的计算方法。即根据已经计算出的蓄水拦泥量方,参考生产建设期价格水平和治理区价格水平来测算出相应价值。
(二)水土保持生物措施价值
水土保持林草措施是我国水土保持措施的重要组成部分之一,其具有蓄水拦沙、保持土壤肥力、减轻风蚀、固碳供氧、净化空气以及保持生物多样性等多方面的生态服务功能。本书主要针对生物措施的蓄水拦沙测算方法进行介绍。
1.生物措施的蓄水拦泥量
对于生物措施的蓄水功能测算主要有以下3种方法:
(1)截留法
a.即认为林草措施的蓄水量等于林草植被的截流系数与降雨量、措施有效面积的乘积。
其数学公式可表达为:
水土保持生态补偿研究
式中:Ew为林草植被的蓄水量;θ为林草植被的截流系数;R为平均降雨量;A为措施有效面积。
b.也通过以下公式计算求得:
水土保持生态补偿研究
式中:Ew为林草植被的蓄水量,m3;Si为第类树种的面积,hm2;Hi、Ho分别为第i类树种和对照地(无措施区、裸地)的拦蓄降水能力,m3/hm2。
c.对于林业措施,还可以采取如下算法:林地蓄水能力主要表现在林冠截留、枯枝落叶层蓄水和林地土壤蓄水3个方面。其中,林冠截留率与植被类型、垂直层数有关,大致可占总降水量的12%~17%;枯枝落叶层含蓄量与厚度有关,大致可占降雨量的15%~20%;林地土壤蓄水量与土壤结构、土壤厚度有关,占总降水量的25%~30%。将这3项加起来,就可以得到林地的总蓄水量:
水土保持生态补偿研究
式中:Ew为林地总蓄水量,m;r1、r2、r3分别为树冠、落叶层、土壤的截留率;Ai为某块林地的降雨量,mm。
对于植草措施也可以采取类似的公式进行计算,对于草地一般可以考虑r1=0,r2、r3可以通过实测求得。
(2)水量平衡法
即认为林草措施的蓄水量(S)为林冠截留量(I)、枯落物持水量(K)和森林土壤非毛管空隙储水量(Q)之和,即:
水土保持生态补偿研究
这种方法主要是针对造林措施的蓄水量测算而提出,如果用于植草措施的蓄水量测算,则其第一项(I)可忽略不计。
(3)考虑减洪量的方法
林草措施的蓄水功能不仅仅在于其对地表径流的截流,林草措施在雨季对洪水的削减量也是其生态服务功能的重要组成部分之一。因此,可以认为,林草措施的蓄水量是雨季的减洪量和枯水季节的增加水资源量之和,即:
水土保持生态补偿研究
式中:V为林草措施的蓄水量,m3;V1为林草措施的防洪量,m3;V2为林草措施在枯水季节的增加水资源量,m3;Si为第i种植被类型面积,hm2;Hi为第i种植被类型的蓄洪能力,m3/hm2;H为无植被地的(即未采取措施区域)蓄洪能力,m3/hm2;M为林草措施在枯水季节的增加水资源量,m。
对于林草措施的拦沙功能测算目前主要有三类方法:
一是“以洪算沙”法。即通过林草措施的蓄水量除以水沙比求得,其具体公式如下:
水土保持生态补偿研究
式中:Es为林草措施的拦沙量,t;Ew为林草措施的蓄水量,m;ρ为干泥沙的密度,t/m3,一般取ρ=1.35t/m3;γ为水沙比,%。
二是直接计算法。林草措施也可以采用与农业措施相似的方法进行拦沙量的计算,即:
水土保持生态补偿研究
式中:Es为林草措施的拦沙量,t;Fe为林草措施的有效面积,km2;Sa为未实施林草措施时的土壤侵蚀模数,t/(km2·a);Sb为实施林草措施后的土壤侵蚀模数,t/(km2·a)。
三是美国农业部土壤侵蚀普适方程。对于林草措施的保土量,也可以通过美国农业部土壤侵蚀普适方程计算,其计算方法如下:
水土保持生态补偿研究
式中:Ac为林草措施的保土量;R为径流侵蚀因子;Ls为地形因子,取坡度二倍的正弦值;S为土壤抗蚀因子(一般取0.2);C为潜在侵蚀指数;Cr为现实侵蚀指数。
2.生物措施的蓄水拦泥量价值
水土保持生物措施蓄水拦泥价值可以参考监督区水土流失损失蓄水拦泥价值的计算方法。即根据已经计算出的蓄水拦泥方量,参考生产建设期价格水平和治理区价格水平来测算出相应价值。
⑶ 应用“浓度-价值损失率法”评估地下水源污染经济损失
一、地下水污染经济损失评估的意义
我国是一个水资源严重短缺的国家,不仅表现为资源性缺水,还突出地表现为水质性缺水,且地下水资源的污染也越来越严重,更加剧了我国水资源短缺的态势。水资源污染的主要原因之一,是人们长期以来,受到“环境资源无价值”错误观念的影响,把水这种资源当做无价值的资源开发利用,而不计入生产成本。事实上,环境资源是有价值的,世界上发达国家和地区,正在改革现行的国民经济核算体系,将环境资源经济损失纳入国民经济核算体系,以真实地反映国民经济的发展状况,准确指导经济建设,保证我国经济的可持续发展。地下水资源是国民经济建设中的极其重要的资源,把包括地下水污染在内的地下水资源消耗导致的经济损失计入经济建设成本,把地下水污染造成的经济损失纳入“绿色GDP”核算体系,对保护地质环境、节约地质资源和国民经济建设都有重大意义。
目前,水污染造成的经济损失评估,得到了广泛的重视,对地表水污染经济损失评估研究的成果也开始有所报道,但地下水污染所造成的经济损失评价成果却还没有。本文以石家庄滹沱河地下水污染造成的经济损失评估为例[93],探讨利用“浓度-价值损失率法”评估地下水污染造成的经济损失。
二、浓度-价值损失法原理与计算方法
浓度-价值损失法原理与计算方法可见第五章第三节。
三、石家庄滹沱河地下水污染经济损失计算
式(5-3-5)表明,石家庄地下水污染经济损失计算,必须计算地下水污染损失率R和未污染的地下水的总价值k。这两个参数的求取与石家庄地下水的水文地质条件、地下水总量、地下水污染状况等有关系。
1.石家庄滹沱河地下水源地情况
1.1 石家庄市的主要供水水源
长期以来,除滹沱河上游的岗南水库和黄壁庄水库,为石家庄市区供应了近10%用水外,其余90%的供水依赖滹沱河地下水源地,说明该地下水源在石家庄社会经济和环境建设中起着十分重要的作用。该水源地的分布范围及本项研究区如彩图1。
1.2 地下水源地受到的污染威胁
利用石家庄市环境监测中心1991~1997年间地下水质量监测资料,该地下水中不仅pH、总硬度、高锰酸甲指数、铵氮等成分超过了IV级标准,而且致癌物质亚硝酸根、硝酸根,剧毒物质酚、氰化物、砷、汞、镉、铅、铬(六价)等在滹沱河东古城、高营及石家庄市区南部西三教—东明渠一带的地下水中已超标。地下水污染后,天然净化要20年,人为修复费用是处理污染地表水的10多倍。造成水环境污染和破坏,引起的经济与生态损失十分巨大。
2.石家庄地下水源的水文地质条件
污染区位于滹沱河冲洪积扇中部地带,地下含水层厚度自西北向东南由薄变厚。
2.1 地下含水层情况
该区含水岩组可划分为三组:Q4-3潜水含水组、Q2承压含水层、Q1承压含水层。目前,污染源未进行防渗处理,渗漏严重,污染区的河床直接与Q4-3潜水含水组相通,所以Q4-3含水层是研究的目的层。底板埋深65m,含水厚度平均33m,含水层岩性为砂砾石,含砾粗砂、中砂,富水性及导水性均好,单位涌水量在冲洪积扇轴部地带大于70m3/h·m,向两翼减少到20~30m3/h·m,渗透系数100~200m/d。研究区含水层结构可概化为图6-1-1。
2.2 区域地下水补、径、排关系
研究区地下含水层为第四系山前冲洪积物组成,地下水补给由西部太行山出山口的地表水及大气降水组成。地下水流向总体上从西向东,局部因地下水开采形成降落漏斗而流向漏斗中心,见图6-1-1。地下水的排泄主要是人工开采和蒸发。径流则从地下含水层从东向西流动。
3.石家庄地下水污染损失率的计算
由于计算地下水污染造成的经济损失,需要解决许多计算参数问题,非常复杂,要对整个石家庄滹沱河地下水源污染带来的损失进行计算不现实,本文仅以石家庄正定大桥和藁城九门—南大章两个污染源对地下水的污染导致的经济损失进行评估。
为了确定正定大桥污染源和藁城九门—南大章污染源污染了该地下水,作者分别采集了两种污染源水样与附近地区地下水水样做了水质分析,结果是重金属等未检出,C6H5OH、氰化物(CN-)、H2S、HPO2-4、Cl-、SO2-4、NH+4、悬浮物、COD等均未超标,只是NO-3超出了饮用水质标准(表6-1-1)。
图6-1-1 研究区地层结构与地下含水层图
表6-1-1 污染源与其污染范围的地下水质量测试分析结果[93]
注:“未送检”表明污染源的水中此项污染物本来浓度很低,没有超过饮用水质标准,地下水中的此污染物的浓度与此污染源关系不大,所以没有必要送去检测。
表6-1-2显示,石家庄滹沱河地下水中只有NO-3含量超过地下水水质标准,为55.4mg/L,故C0=55.4mg/L;饮用水质标准的临界浓度是10mg/L(以N计),将其换算为NO-3,则NO-3临界浓度为4.5×10mg/L=45mg/L;因此,X=55.4/45=1.231。那么污染损失率为
4.石家庄滹沱河地下水源污染水量的计算
4.1 正定大桥和藁城九门—南大章污染源两个污染源概况
4.1.1 正定大桥污染源
该污染源位于正定滹沱河大桥东150m之多的滹沱河河床里,为一面积约3000m2,深约10m的采砂坑,地层为砂夹砾石(彩图2)。实验研究结果表明,此种地层对污染物几乎没有净化能力。污染物为一排污水管道输入的污水。
4.1.2 藁城九门—南大章污染源
该污染源主要是正定县城生活污水和部分工业污水管道输入周汉河的污水,加上沿途部分工业企业排放入周汉河的污水,一起汇入藁城九门滹沱河大桥处的滹沱河河床,并沿河床较低洼沟壑流入5km之远的藁城南大章,形成一面积约1.3km2,深约18m的采砂坑(彩图3),地层仍为砂夹砾石。
4.2 石家庄滹沱河地下水源总地下水污染水量的计算
4.2.1 污染地下水量的计算方法选定
地下水污染量Q污等于受污染的地下水含水层体积V含水层与其给水度μ的乘积:
城市地质环境风险经济学评价
假设被污染的地下水含水层是水平层状,且均质(污染范围内给水度μ都相同)、等厚,地下水含水层体积等于污染范围的面积S污染含水层,与含水厚度H含水层的乘积:
城市地质环境风险经济学评价
因此,污染地下水量计算公式为
城市地质环境风险经济学评价
由此公式可知,计算地下水污染量必须先计算地下含水层的厚度、污染范围与面积和含水层的给水度等这些参数。这些计算参数计算方法如下:
(1)污染物运移的距离计算:假设u为污染物运移速度,t为污染时间,则污染物运移的距离:
城市地质环境风险经济学评价
污染运移的速度计算:根据达西定律得出地下水的实际流速为
城市地质环境风险经济学评价
(2)污染的范围计算:研究区位于滹沱河冲洪积扇的轴部,主要是砂砾石,有效孔隙度为n,由于没有实测的弥散率,参考相近含水层特性的试验数据,纵向弥散速度与横向弥散速度之比为f,故横向距离为
城市地质环境风险经济学评价
所考虑条件为均质各向同性的介质,溶质运移扩散的情况包含两部分:一是溶质在水流方向的运移和扩散;二是与地下水流向垂直方向上的运移和扩散。前者主要是溶质在水流和溶质扩散的叠加。理论上,污染物在地下水中的运移扩散范围如图6-1-2。AB是垂向扩散的距离,因均质各向同性,故横向的扩散距离与之相同:AB=BC。所以OB=OC-BC是水流作用对溶质的影响距离。
计算模型:根据实际经验,选用伯努利双纽线模型(图6-1-3):
图6-1-2 点污染源的污染范围示意图
图6-1-3 伯努利双纽线模型
r2=a2cos2θ
污染面积:
城市地质环境风险经济学评价
污染地下水量的计算方法已经选定,关键是要求该计算方法所用的参数。
4.2.2 正定大桥污染源对地下水的污染水量计算
(1)基本参数的确定:通过物探及钻探的方法测出地层时代、含水层位置、厚度、岩性结构及埋藏深度等性质,用抽水试验尤其是试验性抽水试验取得水文地质参数,求取了渗透系数(k)、含水层厚度(h)、有效孔隙度(n)、给水度(μ)、水力梯度(I)等基本参数。研究区内正定大桥污染源及其可能污染区(称为A区)、藁城九门—南大章污染源及其可能污染区(称为B区)计算用水文地质等参数如表6-1-2。
表6-1-2 两计算区的水文地质参数表
(2)污染地下水量的计算结果:根据上述计算方法,用表6-1-2中的参数,对正定大桥污染源、藁城九门—南大章污染源的污染地下水量进行计算,结果如表6-1-3。
表6-1-3 两污染源可能的地下水污染量计算结果表
表6-1-3显示,正定大桥和藁城九门—南大章污染源污染地下水量分别为2.245×107m3、1.0507×108m3,总计为1.2957×108m3。
5.石家庄滹沱河被污染地下水源经济价值评估
(1)地下水资源总价值的计算:如前第四章第二节已计算出,所计算的地下水资源总价值k为3.5373×108元。
(2)地下水污染造成的经济损失S为
S=k×R=3.5373×108(元)×9.99%=3.5338×107(元)
四、对评估方法及结果的评述
地下水污染的浓度-价值损失率法依据污染物对地下水质量的损害程度,即损失率与未受污染的同一水体的总经济价值乘积来计算,符合环境经济学的原理,理论依据充分;将地下水水质的具体检测值与地下水质量的经济损失程度结合起来,使评价结果的意义更为明确、直观、合理。
浓度-价值损失率法评估地下水污染经济损失,其精度取决于地下水污染损失率R及未受污染的同一水体的总经济价值k的计算。前者的准确求取关键在于对地下水的准确检测,而后者的准确求取则取决于污染地下水量的准确计算及其经济价值的评估,涉及地质资源经济评价理论与方法,也要求准确把握地下水源地的水文地质条件和计算参数,否则,不可能对地下水污染的经济损失有准确的评估。
本文评估石家庄滹沱河地下水源的污染损失,只针对正定大桥污染源和藁城九门—南大章污染源两个污染源对地下水的污染所造成的经济损失,所掌握的资料详尽,取得的水文地质参数和水质监测数据准确。因此,我们认为污染损失评价结果是可信的。
⑷ 海洋生物资源受损量如何计算其中影响面积是怎么得来的
如果是珊瑚或海草,珊瑚的有reef check之类的标准,需要受训过的人,可以自由参加
海草则通常也是做line transect样线法 或belt transect
非常大面积的话,可以用卫星观察,飞机观察,通常用chlorophyll a 计算生物
也可以用镭射LIDAR survey,
或 Broad scale acoustic survey, 知道受损面积,但通常是用在观察如何减少破坏(海边、海上工程)
⑸ 地表植被生物损失量如何计算谢谢
先要进行生物量调查。
可以是现状监测调查,或者是类比调查。
单位面积生物量×面积
参考资料:《环境影响评价技术导则—非污染生态影响》
⑹ 怎样使用回归分析来计算水生生物的LC50
请参考:1.《昆虫知识》 2002年01期 EXCEL在毒力回归计算中的应用张志祥徐汉虹程东美【摘要】:本文介绍了应用EXCEL进行毒力回归分析、计算LC50 ,a,b,相关系数 ,以及SE ,LC50 的 95 %置信区间和共毒系数的方法。
⑺ 如何计算水资源消耗强度&定义
一、我国的水资源概况
1、水资源总量
我国水资源总量为2.8万亿立方米。其中地表水2.7万亿立方米,地下水0.83万亿立方米,由于地表水与地下水相互转换、互为补给,扣除两者重复计算量0.73万亿立方米,与河川径流不重复的地下水资源量约为0.1万亿立方米。按照国际公认的标准,人均水资源低于3000立方米为轻度缺水;人均水资源低于2000立方米为中度缺水;人均水资源低于1000立方米为重度缺水;人均水资源低于500立方米为极度缺水。我国目前有16个省(区、市)人均水资源量(不包括过境水)低于严重缺水线,有6个省、区(宁夏、河北、山东、河南、山西、江苏)人均水资源量低于500立方米。
2、我国水资源的主要特点
总量并不丰富,人均占有量更低。我国水资源总量居世界第六位,人均占有量为2240立方米,约为世界人均的1/4,在世界银行连续统计的153个国家中居第88位。
地区分布不均,水土资源不相匹配。长江流域及其以南地区国土面积只占全国的36.5%,其水资源量占全国的81%;淮河流域及其以北地区的国土面积占全国的63.5%,其水资源量仅占全国水资源总量的19%。
年内年际分配不匀,旱涝灾害频繁。大部分地区年内连续四个月降水量占全年的70%以上,连续丰水或连续枯水年较为常见。
二、我国水资源开发利用
1、水资源开发利用成就
中华民族5000年文明史也是与水旱灾害斗争的历史,新中国成立后,水利建设取得了举世瞩目的成就。到2000年,建成水库8.5万座,总库容5100亿立方米;发展灌溉面积8.2亿亩;修建堤防27万公里,初步控制了大江大河常遇洪水;治理水土流失面积80万平方公里;水电装机7680万千瓦,653个县实现了农村电气化。
2、水资源开发利用分析
2000年全国用水总量5498亿立方米,其中农业3784亿立方米,占68.8%,工业1139亿立方米,占20.7%,生活用水575亿立方米,占10.5%。从开发利用程度分析,全国水资源开发利用率达到20%,水资源开发利用程度最高的海河流域地表水控制利用率达到94%,平原区浅层地下水开采率为100%,水资源总量消耗率达到96%。从用水指标分析,全国人均用水量430立方米,万元GDP用水量610立方米,万元工业产值用水量78立方米,农田灌溉亩均用水量479立方米,城镇生活人均用水量为每日219升,农村生活人均用水量为每日89升。
3、水资源开发利用中存在的主要问题
(1)供需矛盾日益加剧
首先是农业干旱缺水。随着经济的发展和气候的变化,我国农业,特别是北方地区农业干旱缺水状况加重。目前,全国仅灌区每年就缺水300亿立方米左右。上世纪90年代年均农田受旱面积2667万公顷,干旱缺水成为影响农业发展和粮食安全的主要制约因素;全国农村有2000多万人口和数千万头牲畜饮水困难,1/4人口的饮用水不符合卫生标准。
其次是城市缺水。我国城市缺水现象始于70年代,以后逐年扩大,特别是改革开放以来,城市缺水愈来愈严重。据统计,在全国663个建制市中,有400个城市供水不足,其中110个严重缺水,年缺水约100亿立方米,每年影响工业产值约2000亿元。
(2)用水效率不高
目前,全国农业灌溉年用水量约3800亿立方米,占全国总用水量近70%。全国农业灌溉用水利用系数大多只有0.3-0.4左右。发达国家早在40-50年代就开始采用节水灌溉,现在,很多国家实现了输水渠道防渗化、管道化,大田喷灌、滴灌化,灌溉科学化、自动化,灌溉水的利用系数达到0.7~0.8。
其次,工业用水浪费也十分严重。目前我国工业万元产值用水量约80亿立方米,是发达国家的10~20倍;我国水的重复利用率为40%左右,而发达国家为75~85%。
我国城市生活用水浪费也十分严重。据统计,全国多数城市自来水管网仅跑、冒、滴、漏损失率为15%-20%。
(3)水环境恶化
2000年污水排放总量620亿吨,约80%未经任何处理直接排入江河湖库,90%以上的城市地表水体,97%的城市地下含水层受到污染。由于部分地区地下水开采量超过补给量,全国已出现地下水超采区164片,总面积18万平方公里,并引发了地面沉降、海水入侵等一系列生态问题。
(4)水资源缺乏合理配置
华北地区水资源开发程度已经很高,缺水对生态环境己造成了影响。目前黄河断流日益严重,却每年调出90亿立方米水量接济淮河与海河,因此,对水资源的合理配置和布局,区域间的水资源的调配要依靠包括调水工程在内的统一规划和合理布局。
(5)经济发展与生产力布局考虑水资源条件不够
⑻ 什么是渔业水域渔业水域现状如何
(1)渔业水域渔业水域泛指供发展渔业和水产养殖业使用的水域。根据我国《渔业法实施细则》的规定,渔业水域是指中华人民共和国管辖水域中鱼、虾、蟹、贝类的产卵场、索饵场、越冬场、洄游通道和鱼、虾、蟹、贝、藻类及其他水生动植物的养殖场所。
(2)渔业水域的现状渔业水域是渔业发展的自然基础,水域环境是决定渔业发展质量的一个重要因素。目前,随着经济社会的快速发展,不断增加的工农业污染、生活废水排放导致水域生态环境持续恶化,重特大渔业水域污染事故频繁发生,给水生生物资源、渔业生态环境和水产养殖生产造成较大损失。
根据农业部和环境保护部联合发布2010年度《中国渔业生态环境状况公报》显示:2010年,中国渔业生态环境状况总体保持稳定,局部渔业水域污染仍比较严重,主要污染物为氮、磷、石油类和铜。据不完全统计,2010年全国共发生渔业水域污染事故933次,造成直接经济损失约3.82亿元。因环境变化造成可测算天然渔业资源经济损失56.93亿元,其中内陆水域天然渔业资源经济损失为12.62亿元,海洋天然渔业资源经济损失为44.31亿元。可见,加强渔业水域污染的综合防治及生态环境保护,事关人民群众的切身利益,事关改革、发展和稳定,已成为面临的一项重要而紧迫的任务。
本条内容来源于:中国农业出版社《中国土种志》
⑼ 地球的石油资源、水资源、森林资源、生物资源、大气资源的具体数据有哪些
现代人已经有了相当大的改变自然环境的能力。不过人类在享受科技进步营造的舒适生活环境时,并没有及时意识到所付出的生态代价,结果是人类被迫面对日趋严重的环境污染和地球生态危机。人与自然环境之间应该是怎样一种关系?人类能把自然看作自己的附属品吗?对环境与人类之间关系的重新考虑是本世纪人类文明最重要的发现之一。
本期动态将从五个不同的方面, 谈谈人类面临的几个重大的环境问题。
人口:地球难以承受之重
现在,每掀开一张日历,就有20多万个婴儿降生在地球上。1999年10月12日,世界第60亿公民在波黑呱呱落地。
60余亿人口----这是目前人类的总和。而与此相对照,空气、水、森林、耕地、矿藏......几乎所有生存资源的平均数都在因分母的不断膨胀而日益缩小。
人口问题在远比以往更为深广的背景下凸显于世人面前。国际人口科学联盟副主席卡瓦胡先生指出,当一个国家人口增长率达到4%时,就会给这个国家的可持续发展带来一定的问题。联合国人口基金执行主任萨迪克博士则强调:人口稳定对于实现可持续发展必不可少,是一个关键的重要目标。国际人口科学联盟理事蒋正华说,中国是真正对可持续发展和提高计划生育服务水平实现了政府承诺的国家,充分了解中国的人口政策是经过严格论证的,目标是合理的,工作方法也是在不断改进的。人口问题从本质上讲是发展问题,摆脱贫困落后、提高教育水平、保护妇女健康、追求生活质量......几乎没有社会生活的哪个方面,不需要从人口角度加以权衡。
瞩目现实,人口过快增长的警钟确实在鸣响:1830年世界人口还只有10亿,100年后增加到20亿,以后分别只有30年、15年和12年的时间,世界人口总数就增加到30亿、40亿、50亿。现在,全球每年净增人口在8600万以上,却有1700万公顷森林消失,600万公顷土地沙漠化,贫困人口不断上升,并引发诸如白发浪潮、城市化所产生的各种都市症等社会问题。
20世纪以前,人口科学作为一门科学还鲜为人知,但进入20世纪特别是二战以后,得到了空前的繁荣和发展。它在20世纪对人类作出的历史性贡献,是对人口剧增提出了预警性的分析,使人类能及时认识到控制人口增长的重要性和紧迫性,采取了相应措施并取得了显着成效。尽管各国经济发展和文化背景各异,所面临的人口问题也不尽相同,但寻求最佳的人口规模和人口结构,努力实现人口与经济、社会、资源、环境协调发展和可持续发展,不应仅是国际人口科学讲坛上的呼吁,而应是各国政府的认同,因为这其实是民众的需要。
曾几何时,"计划生育"似乎是一个中国味十足的专有名词。而今,即使是远离经济发展快车道的国家,降低妇女总和生育率的进展都很显着。生育革命,正成为人类跨世纪的选择。
这场革命的内容当然不仅是人口数量的减少。我国实行计划生育就是要通过少生来促进优生优育优教,促进妇女的健康和妇女的解放,促进计划生育户生活水平的提高和生活质量的改善。
作为最大的发展中国家,中国在世界人口的天平上占五分之一强。只要简单地设想一下,如果中国人口盲目增长,资源破坏,环境恶化,将会产生什么样的后果?
事实上,自20世纪70年代全面推行计划生育以来,中国人口控制已取得巨大的成就。按70年代的生育率计算,中国实行计划生育20多年来共少出生了3亿人,将中国11亿人口日推迟了四年,将亚洲30亿人口日推迟了三年,将世界50亿人口日推迟了两年。中国计划生育,是事关中华民族的大事,也是事关整个世界的大事。
自然资源:取之不竭吗?
由于人口膨胀和经济的迅速发展,人类对地球影响规模空前加大,人口、资源、环境与发展的矛盾愈来愈突出,引起了全世界的忧虑和不安。了解和认识全球资源态势,研究与资源开发相关的全球环境问题,对于实现世界各国共同追求的可持续发展的目标,有着十分重要的意义。
自然界的土地、水、矿物、空气、森林和草地等,是在人类出现之前就存在于地球上的自然物,在没有人类干预前,它们按照自身的规律运动、变化着,只是在人类出现之后,被人类利用,并给人类带来效益,才被人类称为自然资源,简称为资源。
地球表面积5.1亿平方公里,70%以上为广阔的海洋所覆盖,陆地面积仅占29%,约1.5亿平方公里。陆地本身是一个极其复杂的生态系统,除了沙漠、冰川、冻土、不宜开垦的山地和土质极差土地外,只有约30%可以耕种。据联合国粮农组织1989年统计,全球土地面积为1306925万公顷,约占全球总面积的¼,在全球土地面积中,耕地占11.29%,草地占24.58%,森林及林地占30.98%,其它土地占33.15%。
水是地球上一切生命发生和存在的最重要的物质基础。地球上大约有14亿立方公里的水,其中不适宜人类饮用的海水占97%以上,淡水只占3%;淡水中有77.2%和22.4%分别被储藏在冰川和地下,可以利用的地表水仅占0.35%,主要蕴藏在湖泊、沼泽和河流中,其中河水储藏不及0.01%。据估计,地球上有1000万个动植物物种,其中被分类和命名的物种资源约160万个。森林资源是地球上最大的陆地生态系统,全球森林面积45.01公顷,它不仅为人类提供了木材资源,而且对全球物质、能量循环起着巨大的作用,同时,还是巨大的基因库。草地作为一种可再生资源,为动物和人类的生存与发展提供了巨大的物质财富,全球草地面积占地球陆地总面积的将近一半。上述土地、森林、草原均是可以更新和重复利用的资源,被称为可再生资源。
与上述可再生资源相区别的矿产资源不能再生和重复利用,被称为非再生资源。随着生产力的发展,科学技术的进步,人类利用矿产资源的种类和数量越来越多。到目前为止,人类已发现的矿物有3300多种,其中有工业意义的1000多种,被列为矿产资源的有160多个矿种,对人类经济有重要价值的有煤、石油、天然气、铁、铜、铝、铅、锌、金、银、磷、硫,盐等40多种。
此外,海洋既是一个复杂的生态系统,又是一个巨大的资源库,它包括海水、海洋生物、海底矿产等多种资源,是人类未来发展的主要空间。
全球资源有以下几个特征:
一,资源系统的整体性和各种资源的相关性。自然资源是一个相互联系、相互作用、相互依存的整体,各种资源在生物圈中相互作用、相互制约,构成完整的资源生态系统。一种资源的开发,会影响其它相关的资源,一种资源的变迁会诱发其它资源的演变。
二,资源的有限性。任何资源都不是取之不尽,用之不竭的,矿产资源是非再生资源,用一点就少一点,土地、水、生物等再生资源也是有限的,不合理利用也会引起水质污染、水土流失、森林急剧减少、草地退化等不良后果,能被人类利用的资源就会越来越少。
三,资源分布的不均衡性。无论是可再生资源,还是非再生资源,在全球的分布都是不均衡的。以森林资源为例,南美洲森林面积最大,覆盖率最高,为51.4%,其它各洲的森林覆盖率依次是北美洲36.6%、欧洲30.5%、非洲24.5%、亚洲22.0%、大洋洲18.9%。再以石油资源为例,全球石油可采储量为3113亿吨,其中中东地区占41.9%,北美地区占17.8%、独联体各国及东欧地区占13.4%、南美洲占8.6%、亚太地区占7.1%、西欧占3.2%。
四,资源系统的演变性。全球资源系统和人类社会系统存在着永恒的矛盾,由于自然界本身的演变规律和人类对资源的干预,引起资源种类、数量、质量、分布的演变,如人口增长,人类生活水平不断提高,人均资源需求量增加,引起资源消耗量的增长;由于人类活动的影响,作为资源载体的环境质量下降。造成资源再生能力的降低和部分消失,从而使资源数量和质量下降。又如人类社会进步,科学技术水平不断提高、原有类型资源数量和品种增加,同时人类发现新类型、新物种、新领域资源,资源利用新途径的出现,使资源种类增加,数量上升,质量提高。
近百年来,特别是二战后的几十年里,人类开发资源手段之先进,能力之巨大,是前所未有的。当今人类已经成为一种超越自然的巨大力量,开发利用自然资源的范围,由地表向地球深层和太空扩展,由陆地向近海和远洋扩展。现在全球每年开采各种矿产150亿吨以上,包括废石约1000亿吨;人类的农业活动每年可移动3000立方公里的物质,农业用水22901亿立方米,占总用水量的80%;人类每年从海洋中的捕鱼量约1亿吨。
由于人口的不断增加,资源消耗量的不断增大,加上交通、通信事业的飞速发展,宇宙空间相对缩小,人类生产活动和社会活动的范围不断扩大,因此,资源开发利用突破了区域界限和国界,资源配置向国际化和全球性发展。由此而引起了一系列的全球性问题:
一是全球性环境问题。由于人类活动的影响,特别是人类活动与地球各个圈层(大气圈、水圈、生物圈)相互作用而产生的影响整个地球表层的环境问题,如由于化石燃料的大量消耗而导致的温室效应所引起的全球变暖,会使极地的冰盖融化,导致海平面上升,使得一些海拔较低,土地肥沃的河流三角洲被水淹没,同时还会引起海水倒港灌,污染地下水源。与温室气体增加相关的还有臭氧层的破坏等。
二是全球普遍存在的区域环境问题。由于资源的不合理利用所造成的土地退化、森林滥伐、生物多样性的损失等,它们的累计效应足以影响全球。如由于土地不合理利用而造成受沙化影响的土地总面积20亿公顷;全球受水土流失和干旱危害的土地达26亿公顷;人类对森林的乱砍滥伐导致大量的物种绝灭,仅在热带森林中每天至少就有一种物种正在消失。
三是点多面广的工业污染问题。由于工业"三废"(废渣、废水、废气)所造成的土质、水质和大气污染,其累计效应也会影响全球。近几十年来,由于世界各国排入大气中的废气愈来愈多,酸雨已成为一个世界性的环境污染问题。
四是重大自然灾害造成的环境问题。由于地球内部和星球之间的运动所造成的个别突发事件,如火山爆发、特大地震、山体滑坡等,其影响经过多级反馈,逐级放大,最终也影响全球环境。
臭氧层:人类的保护层
众所周知,地球被一层大气紧紧围裹着,从地面算起,从下而上可分为五层:对流层、平流层、中间层、电离层和散逸层。离地面最近的对流层与人类最为密切,给人类带来了云、雨、雾、风、霜、雪等复杂的天气现象;而对流层上方的平流层中有一臭氧层,其浓度为10%,厚度为30公里,能大量吸收来自宇宙的辐射,特别是可以吸收掉99%的太阳辐射到地球的紫外线,从而使地球上的生物免受伤害。所以,臭氧层被誉为"人类的保护伞",如失去了这个"保护伞",地球将受到紫外线强烈辐射,物种将难以生存,人类的健康将受到极大的威胁。
这不是耸人听闻,而是正在发生的活生生的事实,许多地方已经出现了种种不祥的征兆。先看看南极臭氧洞之下的地面生物。在智利南端濒临麦哲伦海峡的地区,河里本来有许多欢蹦活跃的鱼类,今天成了呆木乱撞的"盲鱼";喜欢游荡的羊群因患了白内障而变为"盲羊",整天闷闷不乐;连蹦带跳的兔子变成了"盲兔",猎人可轻而易举地将它们抓获;自由飞翔的野鸟因双目失明而迷失方向,撞进了居民的院宅......这是一种多么令人悲哀又发人深思的景象。
谁能想到,臭氧空洞的罪魁祸首是在工业和生活中使用频繁的制冷剂氯氟烃。夏天喝冰镇饮料曾经是古代帝王专享的权利,近半个世纪以来,由于工业的发展,人们越来越广泛地使用性质比较稳定、不易燃烧、易于贮存、价格又比较便宜的氯氟烃类物质来做致冷剂、喷雾剂、发泡剂及清洗剂。这些物质可以在大气中长期存在并破坏臭氧层,从而危害人类的身体健康和影响生物生长。
厄尔尼诺
1997到1998年,似乎整个世界都在遭受恶劣气候的折磨。连续的高温使全球森林火灾发作得格外频繁。干旱袭击了澳大利亚、智利等国家,使农作物严重减产。燃烧了近一年的印尼森林大火,几乎把整个东南亚都淹没在浓烟里。
看样子地球气候是出了大问题。而事实上,这只是周期性的自然现象。我们只有竭力在它们变幻莫测的脚步中摸出规律,才能更好地面对这两个淘气的孩子:厄尔尼诺和拉尼娜。厄尔尼诺在西班牙语里的意思是"圣婴",其特征是东太平洋局部海水温度异常上升。与之相对,"圣女"拉尼娜则是指东太平洋水温异常下降。这两种气候现象对地球环境的影响,已经超过了温室气体排放,成为导致气候异常的首要因素。厄尔尼诺和拉尼娜一直悄无声息地伴随着地球的历史。
科学家声称厄尔尼诺在1万5千年前就曾给地球气候造成破坏性影响。但人类认识厄尔尼诺和拉尼娜的历史非常短暂。19世纪后半叶,气象学家观察到一种奇怪现象。当西太平洋上空的气压高于正常标准时,太平洋东侧的气压就低于正常值,反之亦然。看一看太平洋长期以来的气候记录,就可以发现,东西太平洋气压呈现一种跷跷板式的关系。这种现象被称为南方涛动。气压的反常引起了气温和降水的异常,对人类社会和经济造成了很大的破坏。8年成为100年来最热的一年。全世界的农、牧、渔业因此遭受了巨大的打击。由于东太平洋海水温度升高,造成鱼类大量死亡。1970年秘鲁的鱼捕获量达1200万吨,而经过1972年的强厄尔尼诺,1973年陡降至200万吨以下。1997至1998年的厄尔尼诺现象,又使秘鲁鱼产量减少为正常年份的38%。海水升温还使世界大面积海域里的珊瑚死亡。印度洋、太平洋、红海的珊瑚都受到了严重威胁。
在厄尔尼诺年份与灾难性的森林大火频繁发生的年份之间,有非常密切的联系。1994年悉尼附近的森林发生大火时,正值厄尔尼诺周期。历史上,本世纪发生的许多火灾也是如此。
1997到1998年,似乎整个世界都在遭受恶劣气候的折磨。连续的高温使全球森林火灾发作得格外频繁。干旱袭击了澳大利亚、智利等国家,使农作物严重减产。燃烧了近一年的印尼森林大火,几乎把整个东南亚都淹没在浓烟里。
现在对厄尔尼诺的成因还没有定论,人们还不知道它是天灾还是人祸。通常情况下,太平洋西部有一个海洋表面温度较高的区域,被称为赤道暖池。这个热发动机把绵延数十公里的巨大云团送进大气层。暖气流越过太平洋,穿过赤道,最后在太平洋东部的阴冷海面上空下沉。暖空气在信风的作用下转而向西流动,形成所谓的沃克环流。在信风减弱的年份,赤道暖池就会东移,使沃克环流区域集中在东太平洋上空。于是,澳大利亚北部的空气变得干燥起来,而南美沿岸的大气更加湿润。这可能是厄尔尼诺即将来临的征兆。这就像是看到天空中密布的阴云,你就知道暴风雨要到来。在某种程度上,我们也能预测厄尔尼诺和拉尼娜。世界许多国家都建立了厄尔尼诺和拉尼娜监测系统,密切关注热带太平洋水温的细微变化。因为这些变化可能是圣婴兄妹到来的先兆。
救救森林
很多年前曾看过一副含义深远的漫画:生活在"水泥森林"里的城市人排着长队等候进入博物馆观看地球上已很难看到的稀有物种----活着的树。漫画家通过形象和夸张的手法发出了"惊世骇俗"的呼号:救救森林!
森林是"地球之肺",这恐怕是人人皆知的道理。然而人类保护森林的措施却远远跟不上无情的利斧。据世界观察研究所1999年初发表的一份报告透露,世界森林正在以每年1600万公顷的速度消亡,差不多是一个英国或半个德国的面积。迄今,森林已消失了一半。如果森林继续按这个速度消失,总有一天地球有可能被砍成"光头"。
人类年年呼吁保护森林,然而森林面积年年锐减。这看似矛盾,但实则有因果联系。我们需要森林的庇护,但更需要森林的付出。人类在寻求社会进步和经济发展,这本来无可厚非。然而为了达到这一目的,有的人往往为了眼前的利益而向森林肆意索取。专家警告说,在人类仍被这种不负责任的态度和功利心所驱使的情况下,森林就难以摆脱目前的厄运。
森林是地球的宝藏。正因为如此,砍伐森林成了一些人发财致富的捷径。当耕地和牧场不够用时,有人便向森林索取;当需要外汇时,一些国家不惜对森林乱砍乱伐;当市场上稀有木材家具行情看涨时,森林"家族"中的部分"成员"便要大祸临头。有关数字显示,最近30年,这种类型的砍伐树木活动增长了3倍。
社会和经济的发展对森林的需求也在年年增长,它象一张大口吞噬着日益减少的森林。以造纸业为例。世界观察研究所的报告指出,造纸工业迅猛发展是世界森林的一大威胁。90年代每年用于造纸的木材消费比1950年增长了两倍,到2013年纸的消费量还将倍增。目前,世界被砍伐的树木有百分之四进了工业国家的造纸厂。美国是纸消费的第一大国,每年人均消费341公斤;其次是日本和德国。美国、日本和欧洲国家人口只占世界人口的三分之一,但纸制品消费却占世界的三分之二,这些国家的木材几乎全是从发展中国家进口的,因此发达国家对世界森林的减少负有不可推卸的责任。人祸猛于虎。造成森林锐减的正是我们人类自己。这是我们必须承认的现实。面对千疮百孔的"地球之肺",人类是否应该反省?