生態環境安全

㈠ 國內外生態環境安全預警研究現狀

國外預警研究是多個領域的，包括經濟領域、氣候氣象的預測預報、糧食安全供給、飢荒預警、醫療、環境監測、工程地質及生態環境等。美國環境保護基金會及自然資源保護委員會的全球變暖預警系統 (Global Warning: Early Warning Signs)，採用 WebGIS 的形式對全球氣溫正在逐漸升高地區以信號做出標記，可以提示可能產生的海水上升、冰川溶化、兩極氣溫上升等現象，並對可能產生疾病擴散、早春、乾旱、火災等災害做出及時的預報。美國的 International Development Activity 製作的網上飢荒預警系統 (Famine Early Warning System Network)，主要針對不同的國家和地區的糧食需求、貧困人口數量、乾旱及多雨、貿易、平均預期農產品收獲情況，對地區或國家飢荒情況做出預測預警。Wil-liam E.Sharpe 等將酸性徑流導致魚類的損失作為森林減少的一個預警指標進行研究，得到了酸類物質的長期緩慢積累是生態環境大范圍破壞的結果的結論。Jost Borcherding 等1999 年建立的生物預警系統，在有毒物質進入水體 30 min 後發生預警。國外生態安全預警研究主要是建立在生態風險評價、生態預報的基礎之上的。歐美國家許多學者分別從不同側面開始進行生態預警方面的研究。如美國為了防治西南部大草原的沙化，開始把植物之間的裸露區指數、牧草蓋度、營養性繁殖體蓋度等作為沙漠化的早期預測指標，採用衛星監測和地面觀測相結合的方法確定草場生態系統由正常發展到有風險和沙漠化不同階段的臨界值。

國內對環境預警的研究最早始於 20 世紀 90 年代末。生態安全預警研究隨著生態安全的研究深入而日益受到學術界的重視，許多學者在不同的領域進行預警研究。曲格平(2002)認為為應對可能出現的生態環境災害和社會事件，需要建立必要的預警、預防和應急措施。郭中偉 (2001)認為生態安全預警是一種社會公益性的服務，應該由國家組織實施。中國科學院將 「國家生態安全的監測、評價與預警系統」研究作為 2000 年的重大項目。傅伯傑等 (1996，2001)對區域生態環境預警進行了較深入的研究; 蘇維詞等(1997)分階段地對烏江流域內的 39 個縣 (市、區、特區)的生態環境做了預警評價;邵東國等 (1996)以甘肅省河西走廊疏勒河流域為例，對干早內陸河流域生態環境預警進行分析研究，建立了基於神經網路的生態安全預警模型，給出了生態環境質量量化與預警分析方法; 卞建民等 (2002)、關文彬等 (2001，2003)、林年豐等 (2000)進行了土地荒漠化預警理論與方法研究; 梅寶玲等 (2003)建立了內蒙古生態預警指標體系; 張大任 (1991)對洞庭湖生態環境預警做了地理學與國土研究; 文傳甲 (1997，1998)對三峽庫區農業生態系統及農業生態經濟系統進行預警分析; 許學工 (1996)應用生態環境交錯帶理論分析了黃河三角洲的生態環境，提出環境潛在指數對黃河三角洲的生態環境做了預警研究; 王龍 (1995)對山西煤炭開發與生態環境預警做了研究。總體來說，生態環境安全預警研究還是一個新的領域，還沒有形成較為成熟的研究方法，目前，還沒有學者對南水北調中線水源區 (南陽市域)的生態環境進行過綜合評價和研究。此次研究根據環境預警的原理和方法，進行南水北調中線水源區生態環境安全預警研究對確保水源區水質安全具有非常重要的現實意義和長遠意義。

㈡ 高科技發展對生態環境安全的影響探討

中國人口總數大，對經濟發展來說，利的是提供了豐富而廉價的勞動力，使工業成本降低，促進經濟發展，同時也促進了消費，但人口素質不高，高科技產業人才難覓，使中國的高科技產業發展緩慢。資源是有限的，人口的不斷增長，對資源造成了巨大壓力，人們的節約和保護意識薄弱，對資源的需求量大，工業，農業，生活對資源的浪費和污染，使中國的資源面臨巨大壓力。人口多，產生的廢棄物也就多，再加上人們的環保意識不夠強，生態環境自然差。

㈢ 生態環境安全控制區

包括水土保持重點整治區、地表水源涵養區和水土保持重點區域。整治區位於內西部山區,區內主要以侵容蝕剝蝕低山丘陵為主,是塌陷、崩坍、滑坡、泥石流的多發區。地表水源涵養區為崗南、黃壁庄、橫山嶺、張河灣、口頭等水庫及其上下游主要河道周邊。

區內土地必須服從保護需要,影響保護的其他用地應調整到其他適宜的地區;禁止一切有損生態系統的開發建設活動,控制水土流失,防止地質災害;除與保護需要直接相關的建設外,禁止其他各類建設;禁止任何污染、破壞土層結構及損壞綠化植被的活動,對已造成破壞的,採取相應修復措施,盡快恢復其生態功能;對水源保護區要加強現有植被保護,大力營造水源涵養林,實施相關河道的治理,嚴格控制污水排放。

㈣ 什麼是生態環境安全控制區

• 生態環境安全控制區是基於生態環境安全目的需要進行土地利用特殊控制的區域，主要包括河湖及蓄滯洪區、重要水源保護區等。主要包括河流、水庫及京密引水渠等重要水源保護地。
  

㈤ 生態環境也屬於安全領域嗎

人類社會在幾千年的歷史進程中艱難前行，憑借著全人類的勇敢和智慧創造了輝煌的古代文明和燦爛的現代文明。今天的文明必將成為明天的歷史，明天的文明又會怎樣？答案在於今天的我們做了什麼。工業革命在給人類文明書寫濃墨重彩一筆的同時也間接地加快了人類摧毀自身文明的步伐。工業革命在帶來大機器時代的同時也把資本家帶來了，從此無產階級與資產階級開始了歷史的角逐；工業革命在帶來火車、汽車與飛機的同時也掀開了資源掠奪的歷史序幕；工業革命在帶來堅船利炮的同時也開始了亞非人民深重災難的殖民史，開始了席捲全人類的慘不忍睹的戰爭史。今天人類進入了21世紀一個嶄新的時代，雖然大戰已遠去，殖民史也已基本結束，但是放眼全球世界卻並不太平。一個新的歷史性難題已悄然而至，嚴峻地擺在我們的面前。這就是全球生態環境安全。目前世界范圍內的生態環境局勢不容樂觀，全球各地破壞性的自然災害，如：地震、海嘯、台風等日趨頻發；全球范圍內的氣候變暖令人堪憂；臭氧層空洞已不可小視；空氣污染已嚴重影響人們的日常生活。許許多多的生態環境安全問題接踵而至，亟待我們去解決。那麼到底什麼是生態環境安全？我國的生態環境安全狀況怎樣？人在生態環境安全中扮演一個什麼樣的角色，人們應該怎麼做？等一系列問題是本文即將給大家闡述說明的。做好生態環境安全工作人人有責，喚起人們的生態安全觀念，增強人們生態安全責任感也是本文要旨之一。本文主要採用系統工程和安全系統工程的方法對相關內容進行分析研究，以簡明扼要的方式進行分析和敘述。
1生態環境安全概述
1.1生態環境安全的概念
什麼是生態環境安全？在回答這樣一個問題之前，我們有必要先了解一下什麼是生態，什麼是環境。
生態，生態現在通常是指生物的生活狀態，指生物在一定的自然環境下生存和發展的狀態，也指生物的生理特性和生活習性。
環境，環境是指某一特定生物體或生物群體以外的空間及直接或間接影響該生物體或生物群體
生存的一切事物的總和[1]
。
從以上兩個概念中我們可以得出，生態環境安全即是指維持生物正常生存狀態的並使該狀態穩定發展下去的一切事物，這個一切事物的安全的（積極有益）狀態就是生態環境安全。事實上引用二本身就是生態環境的概念，但冒然的將其調整為生態環境安全的概念是不妥的，因此在這里我大膽的提出自己的觀點。我們需要在概念中把握以下一些內容：一切事物是一個很大的范圍，它既包括生態環境中的物質流也包括不可改變或短期內無法改變的規律和方法等；在時間上這是一個動態的、長期的狀態；這種狀態在屬性上這是安全的、積極有益的。

㈥ 生態環境安全預警的原理

當生態環境將要或已經出現危險時，預警工作才有意義，安全預警可以從 「不安全」的角度進行研究。生態安全預警系統作為一種預報區域生態安全現狀與發展趨勢的信號系統，涵蓋區域生態環境保護、社會經濟發展、人口發展過程中，包括從發現警情、分析與辨識警兆、尋找警源、判定警度及排除警情進行決策的過程。

預警的原理主要分為 5 部分，即明確警義、尋找警源、分析警兆、預報警度和排除警患，明確警義是前提，是預警研究的基礎; 尋找警源是對警情產生原因的分析，是排除警患的基礎; 分析警兆是關聯因素的分析，是預報警度的基礎; 預報警度是排除警患的根據，而排除警患是預警目標。

(1)明確警義: 明確警義是預警的起點，它包括警素和警度兩個方面。警素是指構成警情的指標，也就是出現了什麼樣的警情。警度是指警情處於什麼狀態，也就是其嚴重程度。生態環境安全預警就是要對生態環境的 「危險點」或 「危險區」作出預測，發出警報，減少或排除災害損失。這種 「危險點」或 「危險區」在預警科學中稱為警素，警素的嚴重程度即 「危險點」或 「危險區」的危害程度被稱為警度。南水北調中線水源區生態環境安全的警素主要是當地的自然環境和人類對資源的不合理開發利用而形成的土壤退化，環境污染、地表水質量下降、生物多樣性減少和地質災害不斷發生等生態環境問題，導致了生態系統功能衰退，嚴重地形成生態災害。

(2)尋找警源: 警源是警情產生的根源。警源是指造成生態環境惡化的根源，有自然警源、外在警源及內在警源，如產生地震的原因、導致人體生病的病源一樣，是區域系統產生警情的源頭，可能是系統自身引起的內在警源，也可能是系統外因素誘引的外在警源。自然警源是指各種可能引發自然災害從而對生態系統造成破壞的自然因素，如地震、水災等，將對生態系統造成巨大的破壞。外在警源是指由生態系統以外輸入的警源，如由於目前一部分人急功近利追求眼前的經濟效益，不注重對環境的保護，造成系統生態環境質量降低。內在警源是指生態系統自身運行狀態及機制，如由於人為因素造成生態環境的破壞，農葯、化肥等大面積使用造成土壤、水質的污染。水源區生態環境安全出現警情的根源包括生態環境本底的自然因素和人為因素兩個方面。自然因素主要是氣候、水文、地形地貌、植被和土壤條件等; 人為因素主要是人類活動形成的社會要素，如耕地資源利用率、人口增長帶來的人地資源壓力和環境污染等。

(3)分析警兆: 警情在爆發前總會有一定的先兆出現，即警兆，分析警兆是預警過程中的關鍵環節，也最為復雜。警兆的確定既可以是定性的經驗判斷，也可以通過指標計算。經驗判斷建立在長期觀察的基礎上，需要對研究區生態環境演變有豐富的資料和數據積累，通過多年來生態環境風險出現的頻度與強度，得出安全預警的描述性指令; 指標計算選取典型指標和相應權重，制定符合當地實際情況的預警閥值標准，對生態環境安全預警進行定量化的評價。由於警源包括了自然警素和社會警素，因此一般選用這兩類指標，同時每類指標又可劃分更詳細的層次。本書選擇了指標計算的方法分析警兆。

(4)預報警度: 預報警度是預警的目的。警度是衡量警情的嚴重程度，即警情的大小。區域生態安全預警的警度是判斷區域生態系統運行與發展中各種警情、警兆和是否有警的尺度或參照系，一般可以分為無警、輕警、中警、重警、巨警這 5 級警度。

(5)排除警患: 提出相應的解決措施，減少或避免生態環境惡化，防止風險的發生。

㈦ 生態環境也屬於安全領域嗎

生態環境不屬於安全領域，屬於生態學領域。生態安全屬於安全領域，中央國家安全委員會第一次會議召開，明確將生態安全納入國家安全體系，生態安全由此正式成為國家安全的重要組成部分。

㈧ 雖然生態環境有所改善，但生態安全狀況仍然嚴重 用英語怎麼說

雖然生態環境有所改善，但生態安全狀況仍然嚴重。用英語怎麼說？

雖然生態環境有所改善，但生態安全狀況仍然嚴重。

翻譯:

Although the ecological environment has improved, the ecological security situation is still serious.

Although 意思是， 「雖然……但是……」。

英語裡面同一個句子裡面一般不同時出現兩個轉折連詞，所以＂雖然..但是＂在英文里只用一個單詞來表達，可以在句子開頭用Although表達。希望對你有所幫助。

拓展資料:

重點詞彙釋義:

自然環境: natural environment; element; entironment

有所: somewhat; to some extent

改善: improve; better; ameliorate; polish up

生態安全: ecological safety

狀況: status; condition; state; state of affairs; tone

仍然: still; yet; as usual; as before; all the

㈨ 生態環境安全性地球化學預測預警

區域生態地球化學評價的主要目的之一是對所研究的生態系統未來發展趨勢進行預測，對現在和將來可能存在的生態危險做出預警，以指導政府科學決策，實現人類社會的可持續發展。由於樣本的局限性，本節所討論的內容僅提供一種研究思路和具體方法，其結果有局限性，僅供參考。

一、概念及研究思路

（一）基本概念

預測是指依據對客觀環境變化規律的認識，在調查研究掌握資料的基礎上，運用一定的方法，對系統的未來狀況所做的定性和定量的分析及推測。

所謂預警，就是事先發出警告，提示人們注意系統即將出現的不平衡狀態，對研究系統的發展變化過程進行監測、跟蹤和預測預報，將發生的問題事先發出警報，以便及時採取調控手段和措施將系統環境推到一個新的、可持續發展的結構狀態。

評價、預測、預警三者之間既緊密聯系又有所區別。評價是對現實生態安全性做出判斷，是對各種地球化學指標進行影響效應評價；預測是根據建立的模型做出的科學推測，著重指明各要素指標的演化趨勢；而預警是在預測基礎上根據人類可持續發展對生態環境的要求所進行的危險程度警示，重點強調要素指標的演化趨勢和速度產生的影響及後果。

從目前國內已有的各類研究成果來看，評價工作的理論和方法較為成熟；預測的方法和模型雖有許多可供借鑒，但應用在生態環境和地球化學領域還不夠成熟，即實用性和准確性不甚理想，許多預測理論方法還在不斷研究或完善中；地球化學預警工作目前還處於探索階段，這是因為涉及的環境問題往往具有廣泛性、具體性、復雜性和技術性特點，對於解決這類問題，理論和技術方法都處於起步階段。

（二）總體研究思路

本次生態環境安全性預測思路和步驟為：① 確定預測預警目標，准確把握影響系統安全性的危害要素，如土壤Cd，Cr，Hg等重金屬污染、土壤酸化、天然放射性異常，淺層地下水氟化物超標、農產品重金屬元素超標等；②建立預警標准和警度判定模型，研究和判斷生態系統目前所處的運行階段；③選擇科學的預測方法（定性或定量），對預測目標的未來發展變化趨勢作出判斷，並對預測結果的合理性給出科學評價，提出建議、提供決策服務。

二、土地生態地球化學預警

（一）土地生態地球化學預警

以現有標准或研究成果所確定的生態風險評價區作為生態地球化學現狀預警區。共劃分4類（圖5-34）：①以土壤環境質量標准（GB15618—1995）劃定的Hg，Zn，Cd，Cu，Pb，As，Cr，Ni 8個單項重金屬元素結果為Ⅲ類和超Ⅲ類土壤的區域作為局部重金屬元素污染高風險預警區；②將淺層地下水中氟化物含量＞1mg/L（Ⅳ類、Ⅴ類水）的區域作為地氟病預警區；③以全國第二次土壤普查標准劃定土壤顯著缺N，K，B，Mo等營養元素區域作為預警區；④以研究結果為「標准」的土壤天然U，Th，K等元素放射性污染隱患區作為預警區。

1.Hg-Cr-Pb等局部重金屬元素污染高風險預測區

局部重金屬元素污染高風險預測區分布較零散，從整體來看可分為3個片區（A1～A3），總面積約4124km²，占研究區面積的7.59%。A1重金屬預警區分布在煙台市，主要由Cd，Ni，Cu超標，局部Hg，Cr，As超標引起，面積約2680km²，該預警區位於金、銀、銅、鉛鋅和石墨等重要成礦區內，預警區表層、深層土壤元素分布分配特徵差異明顯，其污染成因可能主要與成礦作用產生的伴生重金屬元素及人類活動後期疊加作用有關。A2重金屬預警區分布在臨朐—沂水，由Cr，Ni超標引起，面積1284km²，在空間上與臨朐群玄武岩和中生代火山岩范圍相吻合，與玄武岩及中生代火山岩等風化成土作用有關；A3重金屬預警區分布在文登—成山角，主要由Cu，Ni和局部Cd超標引起，面積160km²，與新太古代閃長岩、侏羅紀二長花崗岩及白堊紀中酸性岩體有關。此外，日照市境內及青島市區、即墨—膠州一帶也零星分布重金屬元素預警區，這些地區往往是中生代火山岩所在地，是在地質高背景上疊加人類活動污染所引起。

圖5-34 魯東地區土地質量現狀預警圖

重金屬元素是劇毒元素。如鎘可導致疼痛病，引發心血管病，癌症（如骨癌、腸胃癌、直腸癌、食道癌、前列腺癌）等。砷污染會激發皮膚癌、肺癌、肝癌、腎癌、膀胱癌，還會導致心血管病、糖代謝紊亂等高危病種。土壤重金屬元素污染直接使蔬菜等食品污染，最後，人攝取食物而使致癌劇毒物進入人體。因此對圈定的局部重金屬元素污染高風險區應引起重視，建議盡快建立土壤環境監測網路，以防農產品超標影響人類身體健康。

2.地氟病預警區

圈定地氟病預警區2片（B1～B2），總面積3033km²。濰坊市北部（B1），其西部未封閉，面積668km²；高密—昌邑（B2），面積2365km²，該區地下水中氟化物含量超過1mg/L，局部在2mg/L以上，由於各種原因，高氟區居民的飲水問題一直沒有得到徹底解決，是山東省地氟病防治的重點地區。人類經濟活動對淺層地下水中氟的影響作用微弱，主要是局部地段或一些點上的工礦企業廢水的污染及污水灌溉引起的污染；研究表明本區高氟淺層地下水主要由萊陽群、青山群、王氏群高氟地層為物源，在地形、蒸發力、鬆散沉積物、地下水埋深等要素支配下，在水中聚集而成。

3.土壤顯著缺N-K-B-Mo等營養元素並存在酸化的危險區

本次研究發現，區內Mn，TFe₂O₃等營養元素含量不均衡，且大面積缺乏全N、全P、有機質及B，Mo等有益微量元素。人們傳統的施肥觀點最多關注的是氮肥、磷肥和有機肥，並通過施肥加以改善，但礦肥、微肥中的B，Mo很少引起人們的重視，這些元素將影響作物的開花、結果等，是決定作物產量的重要因素。本區B，Mo元素無論從全量還是從有效量來講，大面積屬缺乏級水平，局部達嚴重缺乏。與農作物直接相關的為土壤元素有效量，按全國第二次土壤普查標准，將N，K，B，Mo有效態評價結果為同時缺乏的區域作為預警區，以提醒當地農民在施肥時應該重點關注，以改變作物缺素現象。圈定預警區4片，分別位於莒南—臨沭（C1），面積 1525km²；膠南市南（C2），面積 281km²；即墨市東部（C3），面積850km²、威海市區及周邊（C4），總面積524km²。

4.U-Th-K天然放射性污染隱患區

除青島外，調查區其餘地區未開展地面γ能譜測量，採用土壤中放射性元素U，Th，K₂O的含量特徵，根據三者含量值與放射性 γ 值的經驗關系，換算為 U 當量（UE=U＋0.43Th＋1.826K₂O，U，Th，KO₂分別為土壤中的含量，U，Th含量單位10^-6，KO₂含量單位為%），以U當量來探討調查區輻射環境的背景特徵，鈾當量低，則輻射強度低。

根據青島地區實測γ輻射劑量率與U當量關系，U當量異常下限17.02×10^-6（相當於U當量含量平均值＋1.67倍標准離差）對應的γ輻射劑量率值大約為163.1 nGr/h（換算為年輻射劑量率值為1msv—限量值）。以代表U，Th，K 3種放射性元素輻射的U當量異常下限作為預警尺度，圈定U-Th-K天然放射性預警區7 處，總面積2141.2km²，分布在臨朐—沂水（D1面積506.0km²）、莒南縣北（D2面積578.3km²）、青島東北（D3面積64.8km²）、招遠東北（D4面積66.8km²）、海陽市北（D5面積355.5km²）、榮成市北（D6面積376.5km²）和石島鎮（D7面積193.3km²）。7處放射性預警區中，僅位於莒南縣北的2號預警區屬地層（第四紀陸相沖洪積層）和中生代火山岩引起，其餘預警區均為花崗岩類所引起。

（二）青島北部土壤元素時空變化及預測

1.可行性分析

2003年在國土資源部和青島市人民政府合作項目「青島市地質環境質量評價和生態與經濟可持續發展」的支持下，青島海洋地質研究所在青島北部地區進行了土壤采樣分析，本次研究采樣（2007）與2003年采樣相隔4年，重復采樣面積2200km²，對應單元數據553組。兩次采樣密度、采樣方法、測試指標完全相同。樣品由中國地質科學院地球物理地球化學勘查研究所測試中心承擔，兩次采樣的分析方法、質量監控要求基本相同，採用了標准樣、密碼樣、監控樣等多種監控手段，保證了分析質量的可靠性。兩批數據為區域土壤地球化學環境時空變化研究提供了高質量數據資料。

對比2003年和2007年（本次研究）兩個期次土壤元素含量統計特徵值（中值、平均值、相關系數等），對區域內土壤元素含量變化作出判斷。由於短期內土壤元素累積速率基本呈線性，因此，利用過去4年間土壤元素累積速率，可以預測今後數年後土壤元素含量的變化，並用土壤環境質量標准（GB15618—1995）或其他標准採用相同色區、等量線製作地球化學圖或評價圖，對比可發現土壤元素空間分布的變化。

2.土壤元素時空變化研究

表5-8表明，2003～2007年4年間，青島北部土壤中P，OrgC，Ba，La，Ag，B，W，Ga，Ge，Co等元素積累趨勢較為明顯；土壤中重金屬元素的相對累積率以Zn最快，4年間含量上升了4%，其次為Cr，Pb，表明過去4年間青島北部地區土壤中Zn，Cr，Pb重金屬元素的富集作用十分明顯，且土壤酸化（pH下降）顯著。

相關分析表明（表5-8），兩批數據間MgO，Tl，As，La，Sc，Y，Zr，Ce，Na₂O，Nb，Fe₂O₃，Ni，Mn，Co，Cr，V，Sr，Ti，Be，Ba，Rb，K₂O等元素呈顯著正相關，其散點分布大致呈直線，元素空間分布吻合性較好。說明工農業生產、交通、生活活動污染影響較小，元素含量變異不大。Sn，C，N，Bi，Hg，Ge，Cd，Au，Cl，Ag，OrgC，I，Ga，Pb相關系數較小，其中Bi，Hg，Cd，Au，Cl，Ag，Pb變異系數也較高，由製作的散點分布圖可以發現，Hg，Cd，N，OrgC等相關性差主要與少數采樣單元格含量變化有關（圖5-35），由此推斷土壤中N，Bi，Hg，Cd，Au，OrgC，Pb等元素在過去4年間局部地區已發生明顯變化，這種變化可能與人類活動影響有密切關系。

表5-8 青島北部地區土壤元素含量統計參數（2003～2007年）表

續表

註：統計樣本數為554個，氧化物、總碳、有機碳、N含量單位為%，Au含量單位為10^-9，其餘元素含量單位為10^-6，pH為無量綱，相對累積速率（%）=（C₂₀₀₇-C₂₀₀₃）×100%/C₂₀₀₃。

圖5-35 兩次采樣土壤Hg，Cd散點圖

3.Cd，Hg環境質量預測

短期內土壤元素累積速率基本呈線性，是預測土壤中元素在未來某個時間點環境質量變化的基礎。本次僅預測了Cd，Hg重金屬在2015年、2020年、2030年土壤中的環境質量變化。首先按式（5-2）計算2015年、2020年、2030年表層土壤每個分析樣單元（面積為4km²）的Cd，Hg預測值，然後按照土壤環境質量標准（GB15618—1995），採用相同色階繪制了環境質量預測圖。

魯東地區農業生態地球化學研究

式中：△C_i為4年間元素年平均變化量，C_i2007，C_i2003分別為2007年、2003年元素實測含量值，C_i為n年後預測含量值，本研究取n=8，13，23。

由圖5-36可見，隨時間的推移，Cd，Hg元素超二類土壤面積逐漸增大。特別是Cd二類土壤區域范圍增大明顯，2015年局部將出現二類土壤，2020年二類土壤面積逐漸擴大，局部出現三類土壤，到2030年三類土壤面積逐漸擴大，出現「點源狀」劣三類土壤，經統計從2007年至2030年Cd超二類土壤面積增加382km²，以平均每年16.6km²的速度遞增。Hg的預測變化趨勢與Cd稍有不同，與2007年相比，Hg在2015年變化最大，出現Hg的二類或三類土壤，超二類土壤面積達到35km²，占研究區面積的1.59%，而在此後的2020年、2030年預測結果變化不明顯，且分布區域范圍基本無明顯變化。從重金屬元素毒性及生態效應分析，對Cd，Hg預測結果應引起關注。

圖5-36 青島北部地區未來30年間土壤中Cd，Hg重金屬環境質量預測圖

a—2007年土壤Cd環境質量圖；b—2015年土壤Cd環境質量預測圖；c—2020年土壤Cd環境質量預測圖；d—2030年土壤Cd環境質量預測圖；e—2007年土壤Hg環境質量圖；f—2015年土壤Hg環境質量預測圖；g—2020年土壤Hg環境質量預測圖；h—2030年土壤Hg環境質量預測圖

三、區域生態安全預警與預測

（一）預警思路

1）小麥籽實中As，Cd，Pb和Se與土壤相應元素含量和pH或OrgC等變數有定量的線性關系模型（表5-5），是區域生態安全預警的前提；利用多目標調查獲得的元素（指標）含量預報其上生長的農作物籽實中該元素含量，從而實現全區生態環境安全性預警。

2）區域生態安全預警主要從小麥安全性考慮，採用三級預警模式，即報警、較安全、安全等級。根據小麥籽實中重金屬元素含量及相關標准，當小麥籽實中的重金屬元素含量超過衛生限量標准時，即可「報警」，圖上可著為紅色，表明該區污染已經嚴重，必須加以治理或重新規劃；若小麥質量高於綠色食品安全標准但低於衛生限量標准，可認為該區處於較安全級別，圖上可著為黃色；若籽實質量高於綠色食品安全標准，可認為該區處於高度安全級別，圖上可著為綠色。若出現元素標准限一致時（如Cd，Zn，Cu，Cr），圖面則表示為兩種色區，即紅色「報警區」和綠色「安全區」。

3）小麥籽實中Se的衛生限量標准為0.3×10^-6，結合譚見安等（1989）在研究地方病與環境關系時糧食中Se含量確定小麥預警限。將小麥籽實Se含量＜0.04×10^-6為貧硒小麥，圖上著粉紅色；含量介於0.04×10^-6～0.07×10^-6之間的樣品稱為足硒小麥，圖上著黃色；籽實含量介於0.07×10^-6～0.3×10^-6之間的樣品稱為富硒小麥，圖上著綠色；而籽實含量＞0.3×10^-6的樣品稱為超限食品，圖上著深紅色。

4）通過對現狀分析，提出治理方案，對治理後的生態安全進行預測預警，對比治理前後效果。例如通過改善土壤酸鹼度即改變土壤pH，探討研究區生態安全有何變化。

（二）區域生態安全預警結果

由表5-9和表5-10可見，目前研究區絕大部分區域小麥是安全的，除Cr元素外，小麥籽實中Hg，Pb，Cd，As，Cu等元素含量安全的區域均在98%以上，As，Cu安全區域達100%。

表5-9 研究區小麥Cd，Cr，Cu，Zn生態安全現狀預警結果表

表5-10 研究區小麥Hg，Pb，As生態安全現狀預警結果表

研究區絕大部分小麥籽實P b是安全的，佔到整個面積的97.33%，黃色較安全區域約2.33%，發出紅色警報超標的小麥區域僅0.34%，零星分布，與人類活動造成土壤點源污染有關。小麥籽實Cd超標的紅色警報區域約1.35%，主要由土壤Cd全量偏高、pH 值偏低導致小麥籽實對Cd元素吸收率升高而引起。小麥籽實Cr超標的紅色警報區域約7.13%，是影響本區小麥綜合質量的主要因子，前面研究表明，小麥籽實Cr含量超標是土壤理化指標如OrgC，pH，CEC偏低，Cr全量偏高共同作用的結果。

小麥籽實Hg超標的紅色警報區域約1.32%，超標主要與金礦伴生Hg及礦山污染造成土壤Hg含量過高有關；黃色較安全區主要分布在預警區外圍，小麥籽實Hg含量大於綠色標准小於限量標准，處於過渡區域，也應注意防範，見圖5-37。

小麥籽實Se含量預測結果顯示，小麥Se整體偏低，以貧硒和足硒為主，二者累計佔96.50%，其中Se含量＜0.04×10^-6屬貧硒范圍的小麥樣品佔46.07%；Se 含量介於0.04×10^-6～0.07×10^-6之間屬足硒的小麥樣品佔50.43%；籽實中Se含量介於0.07×10^-6～0.3×10^-6之間屬富硒的樣品僅佔3.47%，是很好的富硒小麥種植區；發出紅色警報小麥Se含量超標的區域僅佔0.03%，主要與「點源」污染有關，見圖5-38。

圖5-37 區域小麥Hg元素生態安全現狀預警圖

採用As，Hg，Pb，Cd，Cr，Cu，Zn等7元素「一票否決」的方法對研究區小麥生態安全現狀進行綜合評價（表5-10；圖5-39），結果顯示：目前研究區絕大部分小麥是安全的，佔到整個面積的90.15%，其中安全區域佔86.14%，較安全區域佔4.01%。發出紅色警報超標的小麥區域約9.85%，主要是在研究區的西部，而研究區中東部大部分地區可開展大面積農產品種植和名特優綠色食品的開發。

（三）區域生態安全未來趨勢預測預警

隨著工業化和農業集約化程度的不斷提高，土壤Cd，Cr等重金屬元素污染和土壤酸化已成為農產品安全生產的一大障礙。在前面研究表明，小麥籽實Cd，Cr富集系數與pH具有顯著相關性，其函數關系式為

魯東地區農業生態地球化學研究

根據實測的土壤pH和Cd，Cr含量，就可以通過上式計算得到小麥籽實中Cd和Cr的估測值。為了更加突出表示土壤pH變化導致小麥籽實含量變化，在小麥籽實Cd，Cr元素評價標準的劃分上作如下改動：

在小麥Cd安全性預警圖上，籽實Cd含量＜0.1×10^-6，達到綠色食品安全，在圖中用綠色表示；籽實Cd含量介於 0.1×10^-6～0.2×10^-6之間，在圖中用黃色表示；籽實Cd含量介於0.2×10^-6～0.4×10^-6之間，超過國家食品安全標准，但低於國際食品標准，在圖中用淺紅色表示；籽實Cd含量＞0.4×10^-6，超過國際食品標准，在圖中用紅色表示。

圖5-38 區域小麥Se元素生態安全現狀預警圖

籽實Cr含量＜1.0×10^-6，達到綠色食品安全，在圖中用綠色表示；籽實Cr 含量介於1.0×10^-6～1.5×10^-6之間，在圖中用黃色表示（警戒區）；籽實Cr含量介於1.5×10^-6～2.0×10^-6之間，在圖中用淺紅色表示（報警區）；籽實Cd含量＞2.0×10^-6，超過食品衛生限量值的2倍，在圖中用紅色表示（嚴重報警）。

1）假設土壤中重金屬元素含量保持不變，主要受到酸沉降、水土流失、人類活動等酸化因素影響，假設過若干年後，土壤由現在的pH下降0.2個單位、0.5個單位、0.7個單位、1個單位，對全區的小麥生態安全進行預測。

2）假設土壤中重金屬元素含量保持不變，通過改良酸性土壤pH，可以求得當酸性土壤pH增加0.2個單位、0.5個單位、0.7個單位，1個單位，對全區的小麥生態安全進行預測。

表5-11和圖5-40可見，研究區土壤pH在提升0.2個單位後，Cd元素紅色報警區、黃色警戒區迅速向綠色安全區域轉換，使小麥Cd質量綠色安全區域達到100%。而研究區土壤酸化程度加劇1個pH情況下會有0.97%的面積紅色報警，是現狀紅色報警面積的3倍多。

圖5-39 小麥綜合生態安全現狀預警圖

表5-11 研究區土壤pH變化時小麥籽實Cd，Cr預警區域面積變化（土壤Cd，Cr含量不變）表

圖5-40 區域小麥Cd生態安全預警（pH變化）圖

a—區域小麥Cd 生態安全現狀圖（pH 下降0.2個單位）b—區域小麥Cd 生態安全現狀圖（pH 下降0.5個單位）

c—區域小麥Cd 生態安全現狀圖（pH 下降0.7個單位）d—區域小麥Cd 生態安全現狀圖（pH 下降1個單位）

圖5-41為研究區土壤pH變化時Cr預警區域面積變化表和變化趨勢圖。由圖541可以看出，研究區內紅色報警區域的小麥質量會隨著土壤pH的提高向綠色安全區域轉換，即通過提高土壤pH能大大提高小麥質量，pH提高0.7個單位，能使小麥Cr綠色安全的面積達到99.09%，可在很大程度上改善農田生態安全惡化的趨勢，這是未來提高研究區生態安全的一項必要措施。

圖5-41 小麥Cr生態安全隨土壤pH變化量預警趨勢圖

四、土壤酸性緩沖能力現狀及預警

土壤酸化是在自然和人為條件下土壤pH值下降的現象。土壤酸化的自然過程非常緩慢，但最近幾十年來，由於人為影響，土壤的酸化進程大大加速。影響土壤酸化的人為因素主要有兩個方面，一是大氣環境污染導致酸沉降的增加，使受酸沉降影響地區的土壤酸化速度加快。另一個重要因素是不當的農業措施。這些農業措施主要有：①豆科作物和牧草的種植，這些豆科植物通過生物固氮增加了土壤的有機氮水平，有機氮的礦化、硝化及隨後的

淋溶導致土壤酸化；②通過動植物產品的收獲從土壤中移走鹼性物質；③化學肥料的施用，特別是銨態氮肥的施用，也是加速土壤酸化的一個重要原因。

（一）基於鹽基離子土壤酸化模型的建立

土壤酸化都與土壤中鹽基離子的淋失有關。一方面酸沉降輸入到耕層土壤後，主要是淋濾土壤內的鹽基離子，使得土壤pH降低，最終導致土壤酸化；另一方面，隨著氮肥的過量施用，在水、熱條件適當時，迅速水解形成

，並繼續被硝化成

離子，增加H^＋離子的釋放，產生土壤酸，另外

離子易與土壤中的鹽基陽離子結合，隨著

離子的淋失引起土壤中鹽基陽離子的淋失，而土壤中鹽基陽離子的減少會導致土壤酸化。除此之外，農作物收割也可以使得土壤中K，Na，Ca，Mg 離子較少。因此，本研究將土壤中鹽基離子（鹼性元素）含量與pH的相關關系作為預測土壤酸化的模型，通過模型來探討土壤鹽基離子變化導致土壤pH的變化趨勢。

統計全區表層土壤13 674件樣品數據，進行一定含量區間均值後，將 K，Ca，Na，Mg 之和與土壤pH作圖（圖5-42）。從圖5-42中明顯可以看出，土壤pH與鹽基離子含量關系具有分段函數特徵，可用如下4條直線方程來表示。將方程聯立求解，從左到右，可以得到交點分別為（5.47，5.89），（7.13，5.59），（7.64，5.79）。

圖5-42 土壤中主要鹽基離子含量與pH關系圖

1）Y_{鹽基離子總量}=0.1372X_pH＋5.1408，R=0.348，n=31（pH≤5.40）；

2）Y_{鹽基離子總量}=-0.1846X_pH＋6.9025，R=0.658，n=81（5.40＜pH≤7.10）；

3）Y_{鹽基離子總量}=0.3962X_pH＋2.7614，R=0.608，n=36（7.10＜pH≤7.80）；

4）Y_{鹽基離子總量}=1.2374X_pH＋3.6995，R=0.821，n=27（pH＞7.80）。

由圖5-42可見，當土壤pH＞7.64，土壤受到酸性物質侵害時，通過中和大量金屬離子，使土壤中pH保持相對較小的變動，此時，土壤中存在的大量金屬離子起到了非常明顯的酸緩沖作用；而當土壤pH在7.13～7.64之間呈鹼性時，鹽基離子對土壤酸性緩沖能力下降，酸鹼中和作用基本消失，土壤pH值迅速下降，因此把土壤pH 為7.13～7.64的區域作為鹼性土壤酸化預警區。當土壤pH在5.47～7.13之間時，隨鹽基離子的流失，土壤pH又有一個升高的過程，但當土壤pH＜5.47呈酸性時，由於受到酸性物質的侵害，土壤中大量鹽基離子淋溶，當淋溶的鹽基離子得不到補充時，喪失對土壤酸性緩沖能力，土壤開始迅速酸化，將土壤pH 5.47作為酸性土壤的酸性緩沖能力預警點。

（二）研究區土壤酸性緩沖能力預警

根據土壤酸化的地球化學模型，將預警判據作如下處理：

將pH＞7.64定義為高度安全區域，用深綠色表示，表明該區土壤酸性緩沖能力極強，是放心安全區；將pH=7.13～7.64，定義為鹼性土壤酸化預警區，用粉紅色表示，表明土壤緩沖能力處於由鹼性向酸性的過渡狀態，土壤緩沖能力較弱，但如果加以治理，提高土壤的pH值，也會較快改變酸性緩沖能力；pH=5.57～7.13范圍內隨土壤鹽基離子的淋失，土壤pH迅速升高，即土壤中K＋Ca＋Na＋Mg由5.89%下降到5.59%時，土壤pH由5.47迅速升高到7.13，表明該區土壤也具有較強的酸性緩沖能力，是放心安全區，用淺綠色表示；將酸性土壤酸化臨界點附近pH=5.47～5.57，定義為過渡預警區，用橙色表示，表明土壤緩沖能力處於過渡態，靠近酸化爆發點，一旦環境惡化就會引起爆發，需要高度警惕；將pH＜5.47區域定義為酸性土壤酸化預警區，用紅色表示，表明土壤已基本喪失酸緩沖能力，需要報警，如果要提高酸緩沖能力，需要很大的努力才會對土壤pH有大的提高。

從圖5-43可以看出，研究區近一半以上面積的土壤酸性緩沖能力很強，但是全區近34.43%面積的土壤酸化問題十分嚴重，酸性緩沖能力不容樂觀。鹼性土壤酸化預警區佔13.84%，主要分布在濰河以西及煙台市東部、南部一帶；全區近20.59%的面積處於危險區域（酸性土壤預警區），分布在南部基岩區、沂沭斷裂帶中南段、煙台市西部及威海大部分地區，這些地區亟待提高pH，避免酸化加劇喪失酸性緩沖能力。

圖5-43 表層土壤酸性緩沖能力預警圖