生態(tài)環(huán)境損害鑒定評估業(yè)務(wù)化技術(shù)研究

吳 鋼，曹飛飛，張元勛，張洪勛，余志晟，喬 冰，朱 巖，董仁才，吳德勝，高振會，張邐嘉

1 中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心城市與區(qū)域生態(tài)國家重點實驗室，北京 100085 2 中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049 3交通運輸部水運科學(xué)研究院，北京 100088 4 農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護科研監(jiān)測所，天津 300191 5 國家海洋局第一海洋研究所，青島 266061

生態(tài)環(huán)境損害鑒定評估業(yè)務(wù)化技術(shù)研究

吳 鋼1,2,*，曹飛飛1,2，張元勛2，張洪勛2，余志晟2，喬 冰3，朱 巖4，董仁才1，吳德勝2，高振會5，張邐嘉2

1 中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心城市與區(qū)域生態(tài)國家重點實驗室，北京 100085 2 中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049 3交通運輸部水運科學(xué)研究院，北京 100088 4 農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護科研監(jiān)測所，天津 300191 5 國家海洋局第一海洋研究所，青島 266061

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展和人類需求的不斷提高,我國生態(tài)環(huán)境損害事件屢有發(fā)生,由于人類活動導(dǎo)致的典型生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能退化、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)降低等生態(tài)環(huán)境損害嚴重威脅到我國的生態(tài)安全。系統(tǒng)研究典型生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)環(huán)境損害基線、因果關(guān)系及損害程度的判定技術(shù)方法對保障國家生態(tài)安全和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要的理論和實踐意義。根據(jù)國家“十三五”《典型脆弱生態(tài)修復(fù)與保護研究專項指南》的要求,中國科學(xué)院大學(xué)牽頭組織6家課題牽頭單位聯(lián)合申報了“生態(tài)環(huán)境損害鑒定評估業(yè)務(wù)化技術(shù)研究”項目,通過了專業(yè)機構(gòu)組織的評審,獲準立項。本文對該項目的研究背景、總體目標、主要內(nèi)容及預(yù)期產(chǎn)出進行了介紹。該項目的開展將對典型生態(tài)環(huán)境損害評估提供決策支持,為國家在政策層面解決環(huán)境損害追責、環(huán)境執(zhí)法與管理提供科學(xué)技術(shù)和平臺支撐。

生態(tài)環(huán)境損害；基線；因果關(guān)系；損害程度；業(yè)務(wù)化平臺

中國幅員遼闊,由于氣候和地貌類型的多樣,生態(tài)系統(tǒng)類型也復(fù)雜多樣。隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展和人類需求的不斷提高,我國生態(tài)環(huán)境損害事件屢有發(fā)生,由于人類活動導(dǎo)致的典型生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能退化、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)降低等生態(tài)環(huán)境損害嚴重威脅到我國的生態(tài)安全[1-5]。生態(tài)系統(tǒng)類型眾多導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)損害的原因及過程復(fù)雜、損害程度各異、損害的形式多樣,有的局部生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境損害不可逆轉(zhuǎn)[6-7]。如何確定生態(tài)環(huán)境損害基線、閾值、因果關(guān)系？其損害機理和演變過程是怎樣的？如何鑒定損害程度、認定損害行為、判定造成損害的責任？這些問題都是我國生態(tài)文明建設(shè),構(gòu)建生態(tài)安全體系的關(guān)鍵科學(xué)問題,也是國家十三五重點研發(fā)的指南方向,國家生態(tài)安全保障技術(shù)體系的關(guān)鍵所在。

目前,我國在生態(tài)環(huán)境損害評估范圍的界定、閾值判定、評估方法、環(huán)境損害行政調(diào)解及監(jiān)督機制等方面仍嚴重缺失[8-12],急需在理論上和技術(shù)方法上進行深入研究。上述問題得到學(xué)術(shù)界和相關(guān)部門的高度關(guān)注,被列入了國家“十三五”典型脆弱生態(tài)修復(fù)與保護研究重點專項2016年度申報指南中。根據(jù)指南的要求,中國科學(xué)院大學(xué)作為牽頭單位,聯(lián)合中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心、交通運輸部水運科學(xué)研究院、農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護科研監(jiān)測所、中國科學(xué)院大學(xué)經(jīng)濟與管理學(xué)院、國家海洋局第一海洋研究所等共6家作為課題牽頭單位申報了“生態(tài)環(huán)境損害鑒定評估業(yè)務(wù)化技術(shù)研究”項目,并通過評審、獲準立項(2016YFC0503600)。本項目借鑒國外比較成熟的生態(tài)環(huán)境損害鑒定評估體系[13-20],開展我國典型生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)環(huán)境損害的基線、因果關(guān)系及損害程度的判定技術(shù)方法的研究,為典型生態(tài)環(huán)境損害評估提供決策支持,為國家在政策層面解決環(huán)境損害追責、環(huán)境執(zhí)法與管理提供科學(xué)技術(shù)和平臺支撐,對保障國家生態(tài)安全和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要的科學(xué)和實踐意義。

1 研究內(nèi)容與關(guān)鍵科學(xué)問題

1.1 研究內(nèi)容

為更好地開展生態(tài)環(huán)境損害的追責問責工作,維護國家生態(tài)安全,將重點研究以下內(nèi)容：

(1)生態(tài)環(huán)境損害基線判定：針對不同生態(tài)類型,提取生態(tài)環(huán)境損害的成因、演變機理與度量表征指標體系,運用標準比對、過程分析、模型模擬、時間序列、數(shù)值模擬等方法,研究損害行為前生態(tài)環(huán)境基準值、相似生態(tài)系統(tǒng)相關(guān)表征因子的基準值等,建立不同生態(tài)環(huán)境損害類型的基線判定標準、評估與方法技術(shù)體系；在此基礎(chǔ)上,從生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性、生態(tài)系統(tǒng)彈性、生態(tài)系統(tǒng)健康、生態(tài)服務(wù)可持續(xù)性等角度,基于生態(tài)系統(tǒng)最小限制因子、生態(tài)系統(tǒng)演替等原理,運用目標規(guī)劃、回歸分析、頻率分析、區(qū)間分析、仿真模擬、高斯模型等方法,確定生態(tài)環(huán)境損害基線表征指標的閾值確定技術(shù)方法。

(2)生態(tài)環(huán)境損害因果關(guān)系判定：針對我國不同類型生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)環(huán)境損害狀況和案例,開展實地調(diào)查與數(shù)據(jù)收集,分析生態(tài)環(huán)境損害行為對典型生態(tài)類型的生態(tài)過程和關(guān)鍵生態(tài)因子的影響,探索生態(tài)環(huán)境損害對不同典型生態(tài)系統(tǒng)的作用機制和演變機理,在此基礎(chǔ)上,通過集成、優(yōu)化損害源的識別技術(shù)、生態(tài)環(huán)境敏感指示生物和生物標志物篩選等技術(shù),建立生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境損害源—損害指示指標—生態(tài)環(huán)境受體間的因果關(guān)系鏈,確定相應(yīng)因果關(guān)系判定的標準化調(diào)查、取證、鑒定技術(shù)方法體系。同時開發(fā)數(shù)值仿真、回推分析等模型,根據(jù)生態(tài)環(huán)境損害實測分布,結(jié)合驗證的生態(tài)條件,反演生態(tài)環(huán)境損害的路徑,實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境損害的快速溯源。

(3)生態(tài)環(huán)境損害程度量化：基于生態(tài)環(huán)境損害的演變機理及因果關(guān)系的判定,綜合實地監(jiān)測、實驗室分析、遙感等方法,針對各類典型生態(tài)環(huán)境損害特點,鑒別與人類活動相關(guān)的、可溯源、可追責的生態(tài)環(huán)境損害類型,界定典型生態(tài)環(huán)境損害的范圍,從生態(tài)環(huán)境基線狀況、生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能和服務(wù)等多角度,篩選不同類型生態(tài)環(huán)境損害的特征表征因子,建立生態(tài)環(huán)境損害表征指標體系和調(diào)查數(shù)據(jù)清單規(guī)范,構(gòu)建生態(tài)環(huán)境損害的綜合評估與度量的方法和技術(shù)體系。

(4)生態(tài)環(huán)境損害經(jīng)濟學(xué)評估方法：在計量經(jīng)濟學(xué)以及模擬經(jīng)濟學(xué)的方法論框架下,研究生態(tài)損害評估及模擬仿真系統(tǒng)。即以復(fù)雜系統(tǒng)理論、生態(tài)經(jīng)濟學(xué)、環(huán)境經(jīng)濟學(xué)、功能價值理論等為基礎(chǔ),依據(jù)生態(tài)環(huán)境服務(wù)的有用性、稀缺性和相對壟斷性,將生態(tài)系統(tǒng)動態(tài)演化機制引入生態(tài)損害模擬經(jīng)濟學(xué)評估,基于時間序列分析方法,在數(shù)據(jù)驅(qū)動模型框架下為所建立的各項生態(tài)損害指標開發(fā)“適宜度”測算以及“指標更新”的模型及方法,建立動態(tài)的模擬經(jīng)濟學(xué)評估方法和應(yīng)用,構(gòu)建生態(tài)環(huán)境損害經(jīng)濟學(xué)評估標準。進而,研究各類生態(tài)環(huán)境損害經(jīng)濟評估方法的大數(shù)據(jù)動態(tài)分析模型。基于大數(shù)據(jù)模型框架與復(fù)雜系統(tǒng)理論,建立生態(tài)損害的系統(tǒng)時空傳導(dǎo)動態(tài)模型,實現(xiàn)損害的全面、動態(tài)、實時推演。

(5)構(gòu)建生態(tài)環(huán)境損害鑒定評估平臺：綜合運用前述研究成果,構(gòu)建生態(tài)環(huán)境損害基線判定方法和基線數(shù)據(jù)庫平臺；構(gòu)建規(guī)范化的以示范性技術(shù)、標準體系、評估軟件為主的業(yè)務(wù)化系統(tǒng)；對已經(jīng)發(fā)生、正在發(fā)生、可能發(fā)生、模擬發(fā)生生態(tài)環(huán)境損害的不同情景進行分析,建立環(huán)境損害鑒定評估的示范案例平臺和決策支持平臺。

根據(jù)上述研究內(nèi)容,本項目共設(shè)置7個課題,課題1-淡水生態(tài)環(huán)境損害基線、因果關(guān)系及損害程度的判定技術(shù)方法,課題2-海洋生態(tài)環(huán)境損害基線、因果關(guān)系及損害程度的判定技術(shù)方法,課題3-森林和草原生態(tài)環(huán)境損害基線、因果關(guān)系及損害程度的判定技術(shù)方法,課題4-農(nóng)田生態(tài)環(huán)境損害基線、因果關(guān)系及損害程度的判定技術(shù)方法,課題5-城市生態(tài)環(huán)境損害基線、因果關(guān)系及損害程度的判定技術(shù)方法,課題6-生態(tài)環(huán)境損害經(jīng)濟學(xué)評估方法與綜合模擬仿真系統(tǒng)和課題7-生態(tài)環(huán)境損害鑒定評估平臺構(gòu)建及應(yīng)用示范。

1.2 總體思路與技術(shù)路線

該項研究將針對我國頻發(fā)的生態(tài)環(huán)境損害問題,通過揭示生態(tài)環(huán)境損害的關(guān)鍵因子、指示指標及作用規(guī)律,構(gòu)建基于成因和演變機理的損害基線和因果關(guān)系判定準則體系；研究環(huán)境損害的測算與鑒定方法和關(guān)鍵技術(shù),構(gòu)建環(huán)境損害程度和范圍的評估技術(shù)體系；建立集成典型生態(tài)環(huán)境損害的綜合經(jīng)濟評估量化指標體系與評估方法體系；搭建我國環(huán)境損害監(jiān)測與追蹤、測算與評估、問責與管理技術(shù)平臺。具體技術(shù)路線如圖1所示。

1.3 關(guān)鍵科學(xué)與技術(shù)問題

項目研究將圍繞“生態(tài)環(huán)境損害鑒定評估業(yè)務(wù)化技術(shù)研究”這一核心主題,探討生態(tài)環(huán)境損害基線、因果關(guān)系及損害數(shù)額量化的鑒定方法、技術(shù)標準和規(guī)范,構(gòu)建生態(tài)環(huán)境損害鑒定評估平臺。需解決的關(guān)鍵科學(xué)和技術(shù)問題包括：

(1)典型生態(tài)環(huán)境損害成因及演變的機理

(2)生態(tài)環(huán)境損害關(guān)鍵因子和指示指標的判定與度量

(3)生態(tài)環(huán)境損害的基線及范圍邊界的界定

(4)生態(tài)環(huán)境損害程度鑒定、測度方法及技術(shù)標準

(5)生態(tài)環(huán)境損害經(jīng)濟學(xué)評估方法

2 研究目標與預(yù)期成果

2.1 研究目標

近年來,人口的增加、經(jīng)濟活動的增強以及城鎮(zhèn)化的迅速擴張,導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境損害問題頻發(fā),不同生態(tài)系統(tǒng)在功能和結(jié)構(gòu)上呈現(xiàn)不同程度的退化,嚴重威脅到了區(qū)域乃至國家的生態(tài)安全。該項研究將針對我國頻發(fā)的生態(tài)環(huán)境損害問題,揭示典型生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)環(huán)境損害的關(guān)鍵因子、指示指標及作用規(guī)律,構(gòu)建基于成因和演變機理的損害基線和因果關(guān)系判定準則體系；研究生態(tài)環(huán)境損害的測算與鑒定方法和關(guān)鍵技術(shù),構(gòu)建環(huán)境損害程度和范圍的評估技術(shù)體系；建立集成典型生態(tài)環(huán)境損害的綜合經(jīng)濟評估量化指標體系與評估方法體系；搭建我國環(huán)境損害監(jiān)測與追蹤、測算與評估、問責與管理技術(shù)平臺；構(gòu)建及示范可操作的環(huán)境損害鑒定評估業(yè)務(wù)化平臺,為國家在政策層面解決環(huán)境損害追責、環(huán)境執(zhí)法與管理提供科學(xué)技術(shù)和平臺支撐。

2.2 預(yù)期研究成果

通過本項目的技術(shù)研發(fā)與成果集成,通過分析人類活動與典型生態(tài)過程、關(guān)鍵生態(tài)因子的影響,確定典型生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)環(huán)境損害的關(guān)鍵因子。建立相應(yīng)的不同類型生態(tài)環(huán)境損害的指示指標體系,分析不同類型生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)環(huán)境損害的作用規(guī)律與演變機理,從生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能和服務(wù)等多角度建立生態(tài)環(huán)境損害的綜合評估與度量的方法和技術(shù)體系,提出建立生態(tài)環(huán)境損害的評估標準與技術(shù)示范,為環(huán)境損害追責、環(huán)境執(zhí)法與管理提供理論和實踐支撐。預(yù)期研究成果有：

(1)生態(tài)環(huán)境損害基線及閾值評估方法與技術(shù)體系

(2)生態(tài)環(huán)境損害因果關(guān)系判定方法與技術(shù)體系

(3)生態(tài)環(huán)境損害數(shù)額量化判定方法與技術(shù)體系

(4)生態(tài)環(huán)境損害模擬經(jīng)濟學(xué)評估方法體系

(5)生態(tài)環(huán)境損害計量經(jīng)濟學(xué)綜合評估方法及修復(fù)

(6)構(gòu)建及示范可操作的環(huán)境損害鑒定評估業(yè)務(wù)化平臺

(7)生態(tài)環(huán)境損害鑒定評估平臺技術(shù)及案例示范研究

2.3 項目考核指標

本項目考核指標包括四個方面：(1)研發(fā)關(guān)鍵技術(shù)20余項。其中包括,生態(tài)環(huán)境損害基線判定技術(shù)5項；生態(tài)環(huán)境損害因果關(guān)系判定技術(shù)5項,生態(tài)環(huán)境損害量化分析技術(shù)5項,各類生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)環(huán)境損害鑒定評估技術(shù)5項,典型污染物生物標志物、元素同位素比值、微量特征組份差異性溯源技術(shù)1項,生態(tài)環(huán)境損害模擬經(jīng)濟學(xué)評估技術(shù)1項,生態(tài)環(huán)境損害計量經(jīng)濟學(xué)綜合評估方法及修復(fù)技術(shù)1項。(2)系統(tǒng)開發(fā)4個。搭建生態(tài)環(huán)境損害模擬仿真系統(tǒng),開發(fā)生態(tài)環(huán)境損害鑒定評估分布式異構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、生態(tài)環(huán)境損害鑒定評估的綜合決策系統(tǒng)、生態(tài)環(huán)境損害鑒定流程管理與自動化評估系統(tǒng)。(3)案例示范研究。開展3—5個典型生態(tài)環(huán)境損害案例的示范研究,形成《生態(tài)環(huán)境損害鑒定評估應(yīng)用示范指導(dǎo)總則》與《生態(tài)環(huán)境損害鑒定評估應(yīng)用示范技術(shù)報告》,完成《生態(tài)環(huán)境損害問責與追責、監(jiān)督與管理辦法》。(4)完成2—3套實驗裝置研制,申請4—6套軟件著作權(quán)、8—10項專利,發(fā)表60—80篇論文。

3 結(jié)語

該項研究基于頻發(fā)的生態(tài)環(huán)境損害問題,開展典型生態(tài)環(huán)境損害鑒定評估分析,提出生態(tài)環(huán)境損害鑒定評估的基本框架,為生態(tài)環(huán)境損害追責問責、環(huán)境執(zhí)法與管理提供理論依據(jù);通過生態(tài)環(huán)境損害基線的判定,建立生態(tài)環(huán)境損害基線數(shù)據(jù)庫平臺,為生態(tài)環(huán)境損害度量與生態(tài)修復(fù)與重建提供數(shù)據(jù)支撐。通過生態(tài)環(huán)境損害因果關(guān)系的判定,有效避免因生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性而導(dǎo)致司法程序無法進行的困境；通過生態(tài)環(huán)境損害程度的量化及經(jīng)濟價值的評估,將生態(tài)資產(chǎn)價值納入賠償制度,能有效遏制生態(tài)損害行為；通過構(gòu)建我國生態(tài)環(huán)境損害監(jiān)測與追蹤、測算與評估、問責與管理技術(shù)平臺,將提高生態(tài)環(huán)境損害鑒定評估工作的科學(xué)性、規(guī)范性和可操作性。為維系國家生態(tài)安全、構(gòu)建生態(tài)文明社會提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支撐。

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Research on technology of identification and assessment on eco-environmental damage

WU Gang1,2,*, CAO Feifei1,2, ZHANG Yuanxun2, ZHANG Hongxun2, YU Zhisheng2,QIAO Bing3, ZHU Yan4, DONG Rencai1, WU Desheng2, GAO Zhenhui5, ZHANG Lijia2

1StateKeyLaboratoryofUrbanandRegionalEcology,ResearchCenterforEco-EnvironmentalSciences,ChineseAcademyofSciences,Beijing100085,China2UniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China3ChinaWaterborneTransportResearchInstitute,Beijing100088,China4Agro-environmentalProtectionInstitute,MinistryofAgriculture,Tianjin300191,China5TheFirstInstituteofOceanography,SOA,Qingdao266061,China

The contradiction between the eco-environment protection and human requirements are sharpening with the continuous social and economic development, and so that the eco-environment damage occurred frequently in China. Ecosystem structure and function degradation, and the decrease of total ecosystem services would seriously threaten the national ecological security. Thus, researches on how to identify and assess the technology and method of the baseline of eco-environment damage, cause and result relationships between human disturbance and eco-environment damage, and the extent of eco-environment damage will be helpful to safeguard national ecological security and sustainable development. University of Chinese Academy of Sciences, collaborated with 6 other institutions for the proposal of the project entitled "Research on technology of identification and assessment on eco-environmental damage" according to the Guideline for the National Key Research and Development Program on Typical Ecological Restoration and Conservation Research issued in February 2016. Finally, the proposal got approval and financial support after national level competitive evaluation process. The research background, research objectives, main contents and expected outputs were introduced in this paper. This research project may provide important policy and decision support for environmental damage liability system, environmental law enforcement and management.

eco-environmental damage; baseline; cause-and-effect relationship; damage extent; integrated platform

國家重點研發(fā)計劃項目(2016YFC0503600)

2016- 11- 11

10.5846/stxb201611112298

*通訊作者Corresponding author.E-mail: wug@rcees.ac.cn

吳鋼，曹飛飛，張元勛，張洪勛，余志晟，喬冰，朱巖，董仁才，吳德勝，高振會，張邐嘉.生態(tài)環(huán)境損害鑒定評估業(yè)務(wù)化技術(shù)研究.生態(tài)學(xué)報,2016,36(22):7146- 7151.

Wu G, Cao F F, Zhang Y X, Zhang H X, Yu Z S,Qiao B, Zhu Y, Dong R C, Wu D S, Gao Z H, Zhang L J.Research on technology of identification and assessment on eco-environmental damage.Acta Ecologica Sinica,2016,36(22):7146- 7151.