全 文 ：第 猿远 卷第 源 期
圆园员远年 圆月
生 态 学 报
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基金项目院国家自然科学基金项目渊源员猿猿园苑源苑冤
收稿日期院圆园员源鄄园远鄄园猿曰 摇 摇 网络出版日期院圆园员缘鄄园苑鄄园怨
鄢通讯作者 悦燥则则藻泽责燥灶凿蚤灶早 葬怎贼澡燥则援耘鄄皂葬蚤造院 造蚤扎澡藻灶早早怎燥岳 糟葬葬泽援糟灶
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张小飞袁王仰麟袁李正国袁林彬勒袁宋治清袁谭杰扬援基于氮排放估算的区域生态风险评价要要要以中国台湾地区为例援生态学报袁圆园员远袁猿远渊源冤院
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基于氮排放估算的区域生态风险评价
要要要以中国台湾地区为例
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员 北京大学城市与环境学院袁地表过程分析与模拟教育部重点实验室袁北京摇 员园园愿苑员
圆 北京大学深圳研究生院城市规划与设计学院袁城市人居环境科学与技术重点实验室袁深圳摇 缘员愿园缘缘
猿 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所袁农业部农业信息技术重点实验室袁 北京摇 员园园园愿员
源 产业技术総合研究所袁安全科学研究部门袁筑波 猿园缘鄄愿缘远怨
摘要院随着全球人口不断成长袁农业生产尧工业发展尧能源消耗及生活消费等人类活动不断增加袁对城市区域乃至于区域生态系
统均带来显著负面影响遥 为量化评估人类活动对区域生态系统的影响袁以人类活动产生的氮排放为切入点袁选择中国台湾地区
为研究区袁针对其高投入的农业生产尧密集的交通工业设施及人口分布等背景袁构建了基于氮排放的区域生态风险评价研究框
架遥 分析了 圆园园员年至 圆园员园年中国台湾地区农业及城市系统所产生的氮排放变化情况袁并在空间上比较了各县市的氮排放差
异曰其次袁依据各用地类型特点袁定义了其对氮排放压力的脆弱程度袁藉以评估中国台湾地区生态风险变化及其潜在风险强度遥
研究结果表明中国台湾地区 圆园园缘至 圆园员园年期间氮排放带来的生态风险值先降后升袁主要原因源于期间农业活动产生的氮排
放减少袁但交通运输带来能源消耗却明显增加了氮排放曰通过分区比较袁确定低风险县市主要包括金门县尧连江县尧澎湖县尧新竹
市尧嘉义市及基隆市袁而台中市尧屏东县尧台南市尧高雄市及新北市袁由于农业生产活动密集且人口分布密度高袁为中国台湾地区
高生态风险区遥
关键词院氮排放曰生态风险评价曰中国台湾地区曰农业系统曰城市系统
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责燥责怎造葬贼蚤燥灶 贼燥贼葬造泽 葬灶凿 糟燥皂责造藻曾 蚤灶枣造怎藻灶糟藻泽 糟燥怎造凿 遭藻 则藻糟造葬泽泽蚤枣蚤藻凿 葬泽 糟燥皂皂藻则糟蚤葬造袁 则藻泽蚤凿藻灶贼蚤葬造袁 燥则 则怎则葬造援 韵灶 贼澡蚤泽 遭葬泽蚤泽袁 憎藻
凿藻枣蚤灶藻凿 贼澡藻 凿藻早则藻藻 燥枣 增怎造灶藻则葬遭蚤造蚤贼赠 燥枣 凿蚤枣枣藻则藻灶贼 造葬灶凿 贼赠责藻泽 遭葬泽藻凿 燥灶 葬灶 藻曾责藻则贼 择怎藻泽贼蚤燥灶灶葬蚤则藻袁 葬灶凿 憎藻 藻泽贼蚤皂葬贼藻凿 贼澡藻 凿藻早则藻藻 燥枣
则藻早蚤燥灶葬造 藻糟燥造燥早蚤糟葬造 则蚤泽噪援 云蚤灶葬造造赠袁 泽贼则葬贼藻早蚤藻泽 憎藻则藻 责则燥责燥泽藻凿 枣燥则 造燥糟葬造 藻糟燥造燥早蚤糟葬造 责则燥贼藻糟贼蚤燥灶袁 葬灶凿 贼澡藻泽藻 泽贼则葬贼藻早蚤藻泽 蚤灶糟燥则责燥则葬贼藻凿
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藻糟燥造燥早蚤糟葬造 则蚤泽噪 凿藻糟则藻葬泽藻凿 凿怎藻 贼燥 则藻凿怎糟藻凿 葬早则蚤糟怎造贼怎则葬造 灶蚤贼则燥早藻灶 藻皂蚤泽泽蚤燥灶泽袁 遭怎贼 蚤灶糟则藻葬泽藻凿 遭藻糟葬怎泽藻 燥枣 澡蚤早澡藻则 藻灶藻则早赠
糟燥灶泽怎皂责贼蚤燥灶 枣燥则 贼则葬灶泽责燥则贼葬贼蚤燥灶 泽蚤灶糟藻 圆园园缘援 陨灶 圆园员园袁 运蚤灶皂藻灶 悦燥怎灶贼赠袁 蕴蚤藻灶糟澡蚤葬灶早 悦燥怎灶贼赠袁 孕藻灶早澡怎 悦燥怎灶贼赠袁 匀泽蚤灶糟澡怎 悦蚤贼赠袁
悦澡蚤葬赠蚤 悦蚤贼赠袁 葬灶凿 运藻藻造怎灶早 悦蚤贼赠 憎藻则藻 糟造葬泽泽蚤枣蚤藻凿 葬泽 造燥憎鄄则蚤泽噪 葬则藻葬泽 遭藻糟葬怎泽藻 燥枣 贼澡藻蚤则 造燥憎 澡怎皂葬灶 责燥责怎造葬贼蚤燥灶 葬灶凿 葬早则蚤糟怎造贼怎则葬造
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凿藻糟则藻葬泽藻 葬蚤则 责燥造造怎贼蚤燥灶 藻枣枣藻糟贼蚤增藻造赠援 陨灶 葬凿凿蚤贼蚤燥灶袁 憎葬贼藻则 择怎葬造蚤贼赠 糟燥怎造凿 遭藻 蚤皂责则燥增藻凿 遭赠 则藻凿怎糟蚤灶早 贼澡藻 凿蚤泽糟澡葬则早藻 燥枣 蚤灶凿怎泽贼则蚤葬造
憎葬泽贼藻憎葬贼藻则袁 泽藻憎葬早藻袁 葬灶凿 造蚤增藻泽贼燥糟噪 憎葬泽贼藻憎葬贼藻则袁 葬灶凿 遭赠 则葬蚤泽蚤灶早 贼澡藻 泽贼葬灶凿葬则凿泽 燥枣 憎葬泽贼藻憎葬贼藻则 凿蚤泽糟澡葬则早藻 遭葬泽藻凿 燥灶 泽责藻糟蚤枣蚤糟
则葬蚤灶枣葬造造 糟澡葬则葬糟贼藻则蚤泽贼蚤糟泽援匀燥憎藻增藻则袁 贼澡藻则藻 澡葬泽 泽贼蚤造造 遭藻藻灶 灶燥 泽蚤早灶蚤枣蚤糟葬灶贼 则藻凿怎糟贼蚤燥灶 蚤灶 蚤灶凿怎泽贼则蚤葬造 憎葬泽贼藻 早葬泽袁 憎葬泽贼藻憎葬贼藻则袁 憎葬泽贼藻
则藻泽蚤凿怎藻袁 造蚤增藻泽贼燥糟噪 藻曾糟则藻贼葬袁 燥则 藻灶藻则早赠 糟燥灶泽怎皂责贼蚤燥灶援 耘灶增蚤则燥灶皂藻灶贼葬造 藻凿怎糟葬贼蚤燥灶 葬灶凿 泽怎泽贼葬蚤灶葬遭造藻 凿藻增藻造燥责皂藻灶贼葬造 糟燥灶糟藻责贼泽 泽澡燥怎造凿
遭藻 责则燥皂燥贼藻凿 憎蚤贼澡 贼澡藻 葬蚤皂 燥枣 糟澡葬灶早蚤灶早 澡怎皂葬灶 遭藻澡葬增蚤燥则 葬灶凿 燥枣 皂蚤贼蚤早葬贼蚤灶早 贼澡藻 灶藻早葬贼蚤增藻 藻枣枣藻糟贼泽 燥枣 澡怎皂葬灶 葬糟贼蚤增蚤贼蚤藻泽援
运藻赠 宰燥则凿泽院 灶蚤贼则燥早藻灶 藻皂蚤泽泽蚤燥灶泽曰 藻糟燥造燥早蚤糟葬造 则蚤泽噪 葬泽泽藻泽泽皂藻灶贼曰 栽葬蚤憎葬灶 葬则藻葬 燥枣 悦澡蚤灶葬曰 葬早则蚤糟怎造贼怎则藻 泽赠泽贼藻皂曰 怎则遭葬灶 泽赠泽贼藻皂
生态风险是生态系统暴露在某种危险环境状态下的可能性咱员暂 袁而生态风险评价则是定量化评估生态环
境灾害的发生机率咱圆鄄缘暂 袁随着生态与环境风险逐渐被决策者与资源管理者重视袁生态风险评价的研究与应用
也更为广泛遥 评价对象由单一化学污染物尧单一受体发展到多风险源尧多受体袁风险源的研究范围也由化学污
染尧生态事件扩展到人类活动咱远鄄愿暂 遥 目前全球气候变化尧栖息地与生物多样性丧失及多重人为作用对生态系
统的影响等皆是生态风险的核心研究内容咱怨鄄员园暂 遥 生态风险评价可为决策管理者提供数据收集与评估的框架袁
其操作过程具有一定的弹性袁可依据压力源或受体的不同进行调整咱怨袁 员员鄄员源暂 遥
目前与氮素及其氧化物尧营养盐相关的指标已被广泛应用于生态尧环境尧生物化学等评估报告袁并在土地
利用尧农业尧养殖业及工业等经济活动的生态风险评价中成为关键指标咱员缘鄄员苑暂 遥 对有机体而言袁含氮化合物是
源怨愿 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 猿远卷摇
澡贼贼责院 辕 辕 憎憎憎援藻糟燥造燥早蚤糟葬援糟灶
影响水体与陆域生态系统的净初级生产力的关键物质咱员愿鄄圆园暂 袁随着对全球变化的日益关注袁越来越多的研究开
始涉及人类活动对生物地球化学循环的影响袁氮排放对氮循环的影响便是其中主要的内容咱圆员鄄圆猿暂 遥 工业革命
以来袁人类活动使得地表氮承载成倍增长咱圆源暂 袁对全球生态系统健康与环境的可持续力造成显著影响咱圆缘暂 遥 化
石燃料的大规模使用尧工业高速发展不断改变氮循环的强度和方式袁并带来了严重的环境问题袁包括光化学烟
雾尧森林枯死尧生物多样性丧失尧酸雨尧平流层臭氧耗竭及温室效应咱圆远鄄圆怨暂 袁此外袁农业生产过程中超量使用的氮
肥也造成水体富营养化尧空气污染尧水污染尧土壤酸化等问题咱猿园鄄猿员暂 袁缺乏有效的区域氮肥管理措施更加重了上
述问题的影响范围咱猿圆暂 遥
基于氮素对生态系统的重要性及其对人类活动影响的指示性袁本文选择中国台湾地区氮排放为切入点袁
构建基于氮排放的区域生态风险评价研究框架遥 通过量化农业与城市系统中人类活动所产生氮排放的类型
及空间差异袁重点评价区域潜在生态风险程度袁并提出应对氮排放压力的调适对策遥
员摇 研究数据与方法
员援员摇 研究区背景
中国台湾地区土地面积约 猿远园园园 噪皂圆袁人口约 圆猿园园 万人袁其中台北市及高雄市人口密度达 怨缘园园 人 辕 噪皂圆
以上袁过多人口集中于都市区袁产生的垃圾尧废水尧废气尧噪音等使得环境负担加重袁另外机动车保有量大尧工厂
密度偏高尧禽畜饲养密度偏高及化石能源排放量大成为当前最主要的环境问题咱猿猿暂 遥 中国台湾地区生态环境
相对脆弱袁在生态风险相关的研究与应用中袁自然环境方面多涉及全球变化造成气温上升尧降雨改变咱猿源暂 尧海平
面上升及海岸侵蚀等问题曰也有针对山坡地强调崩塌尧地滑尧冲蚀及淘刷等地质灾害的风险评估曰在农业方面袁
主要评估了农田环境污染带来的整体生态风险咱猿缘暂 曰城市建成区生态风险研究则主要考虑了环境污染尧资源紧
缺及基础设施建设等问题咱猿远鄄猿苑暂 遥 有鉴于中国台湾地区城市化程度相对较高且整合人类活动的风险评估研究
相对缺乏的问题袁本研究选择其为研究区袁进行区域生态风险评价遥
员援圆摇 氮排放估算方法
在未受人类活动干扰前袁自然生态系统中氮元素循环转化过程总体处于稳定的平衡状态袁不会对生态系
统带来负面影响咱猿愿暂 遥 随着工业化的进程袁不断加剧的人类活动对区域生态系统的氮平衡带来巨大的冲击遥
为量化评估人类活动对区域生态系统的影响袁本研究在农业系统和城市系统氮排放估算基础上袁通过整合土
地利用数据构建了区域生态风险评价研究方案渊图 员冤遥 在农业系统部分袁氮排放主要考虑了农田肥料使用尧
图 员摇 基于氮排放估算的区域生态风险评价流程
云蚤早援员摇 砸藻泽藻葬则糟澡 枣造燥憎 燥枣 则藻早蚤燥灶葬造 藻糟燥造燥早蚤糟葬造 则蚤泽噪 葬泽泽藻泽泽皂藻灶贼 遭葬泽藻凿 燥灶 灶蚤贼则燥早藻灶 藻皂蚤泽泽蚤燥灶 藻泽贼蚤皂葬贼蚤燥灶
缘怨愿摇 源期 摇 摇 摇 张小飞摇 等院基于氮排放估算的区域生态风险评价要要要以中国台湾地区为例 摇
澡贼贼责院 辕 辕 憎憎憎援藻糟燥造燥早蚤糟葬援糟灶
作物固氮尧农田灌溉尧作物收获尧作物秸秆还田及家禽家畜饲养尧水产品养殖等遥 在城市系统部分袁主要从人口
数量尧交通与产业分布等袁估算生活排放尧工业生产及化石燃料使用等带来的氮排放袁具体数据来源及说明见
表 员遥
表 员摇 研究数据及来源介绍
栽葬遭造藻 员摇 阅藻泽糟则蚤责贼蚤燥灶 燥枣 凿葬贼葬 泽燥怎则糟藻
数据内容 阅葬贼葬 单位 哉灶蚤贼 来源 杂燥怎则糟藻泽
人口数 孕燥责怎造葬贼蚤燥灶 人 都市与区域发展统计汇编咱猿怨暂
垃圾掩埋尧堆置尧厨余堆肥及其他量
悦葬责葬糟蚤贼赠 燥枣 泽葬灶蚤贼葬则赠 造葬灶凿枣蚤造造袁 凿怎皂责蚤灶早袁 糟燥皂责燥泽贼蚤灶早 葬灶凿 燥贼澡藻则泽 贼 都市与区域发展统计汇编咱猿怨暂
生活用水配水量 阅燥皂藻泽贼蚤糟 憎葬贼藻则 员园园园皂猿 都市与区域发展统计汇编咱猿怨暂
污水处理率 栽则藻葬贼皂藻灶贼 则葬贼藻 燥枣 贼澡藻 怎则遭葬灶 泽藻憎葬早藻 豫 都市与区域发展统计汇编咱猿怨暂
禽畜饲养数量 晕怎皂遭藻则泽 燥枣 造蚤增藻泽贼燥糟噪 葬灶凿 责燥怎造贼则赠 头 农业统计年报咱源园暂
内陆养殖量 匝怎葬灶贼蚤贼赠 燥枣 蚤灶造葬灶凿 葬择怎葬糟怎造贼怎则藻 贼 农业统计年报咱源园暂
化学肥料使用量 悦燥灶泽怎皂责贼蚤燥灶 燥枣 糟澡藻皂蚤糟葬造 枣藻则贼蚤造蚤扎藻则泽 贼 农业统计年报咱源园暂
耕地面积 悦怎造贼蚤增葬贼藻凿 葬则藻葬 澡皂圆 农业统计年报咱源园暂
主要作物产量 再蚤藻造凿泽 燥枣 皂葬躁燥则 糟则燥责泽 噪早 农业统计年报咱源园暂
工业废水排放量 阅蚤泽糟澡葬则早藻 燥枣 蚤灶凿怎泽贼则蚤葬造 泽藻憎葬早藻 贼 辕 葬 环保署水质保护处咱源员暂
运输部门能源消费 耘灶藻则早赠 糟燥灶泽怎皂责贼蚤燥灶 燥枣 贼则葬灶泽责燥则贼葬贼蚤燥灶 员园猿噪造燥藻 经济部能源局咱源圆暂
汽机车数量 晕怎皂遭藻则泽 燥枣 葬怎贼燥皂燥遭蚤造藻泽 葬灶凿 皂燥贼燥则糟赠糟造藻泽 辆 都市与区域发展统计汇编咱猿怨暂
公路密度 匀蚤早澡憎葬赠 凿藻灶泽蚤贼赠 遭赠 造藻灶早贼澡 噪皂圆 辕 噪皂圆 都市与区域发展统计汇编咱猿怨暂
土地使用分区面积 粤则藻葬 燥枣 造葬灶凿 怎泽藻 扎燥灶藻泽 澡皂圆 都市与区域发展统计汇编咱猿怨暂
员援圆援员摇 农业系统氮排放估算
农业生产过程的氮排放总量估算渊晕葬早则冤袁主要考虑了农作物种植渊晕糟则责冤尧家禽和家畜养殖渊晕造蚤增藻泽曰 晕责燥怎造冤尧水
产品养殖渊晕葬择怎葬冤等农业活动产生的氮排放量遥
晕葬早则 越 晕糟则责垣 晕造蚤增藻泽垣 晕责燥怎造 垣 晕葬择怎葬 渊员冤
农作物种植过程的氮排放估算包括作为农业系统输入的含氮肥料使用渊晕枣藻则冤尧含氮灌溉用水渊晕蚤则则冤尧农作
物固氮渊晕枣蚤曾冤尧农作物秸秆还田渊晕则藻泽凿冤袁以及作为农业系统输出的农作物收获渊晕澡葬则增冤袁计算公式如下院
晕糟则责 越 晕枣藻则垣 晕蚤则则 原 晕枣蚤曾 垣 晕则藻泽凿原 晕澡葬则增 渊圆冤
其中含氮肥料使用量估算考虑了化学肥料和有机肥料袁化学肥料涵盖了硫酸铵尧尿素尧硝酸铵钙尧复合肥
料及其它含氮化肥的使用量袁有机肥料则主要指人类尧家禽和家畜粪便利用量曰灌溉用水含氮量估算则主要依
据灌溉用水量和灌溉用水含氮量实测值曰农作物固氮量估算则包括了豆科作物种植面积及共生性固氮速率尧
非豆科作物种植面积及非共生性固氮速率曰农作物秸秆还田带来的氮估算主要基于秸秆年产量尧还田比例以
及秸秆含氮量等指标曰农作物收获涉及的氮输出估算主要考虑了各类农作物产量尧收获系数及其含氮量遥
家禽家畜养殖过程的氮排放主要来自未回收利用的家禽家畜粪便袁计算公式如下院
晕造蚤增藻泽 越 晕怎皂遭藻则造蚤增藻泽伊渊宰葬泽贼藻造蚤增藻泽原 砸藻糟赠糟造藻造蚤增藻泽冤伊悦燥灶造蚤增藻泽伊猿远缘 渊猿冤
晕责燥怎造 越 晕怎皂遭藻则责燥怎造 伊渊宰葬泽贼藻责燥怎造 原 砸藻糟赠糟造藻责燥怎造冤伊悦燥灶责燥怎造 伊猿远缘 渊源冤
式中袁晕怎皂遭藻则造蚤增藻泽和 晕怎皂遭藻则责燥怎造代表各类家畜和家禽的年均存栏量袁宰葬泽贼藻造蚤增藻泽和 宰葬泽贼藻责燥怎造指的是各类家畜和家禽
日均粪便产量袁砸藻糟赠糟造藻造蚤增藻泽和 砸藻糟赠糟造藻责燥怎造指的是各类家畜和家禽日均粪便回收量袁悦燥灶造蚤增藻泽和 悦燥灶责燥怎造指各类家畜和
家禽粪便的平均含氮量遥
水产品养殖过程的氮排放主要来自投喂饲料的未利用部分袁家禽家畜粪便产生量以及回收量袁计算公式
如下院
晕葬择怎葬 越 云藻藻凿葬择怎葬伊悦燥灶枣藻藻凿原 再蚤藻造凿葬择怎葬 伊悦燥灶葬择怎葬 渊缘冤
式中袁云藻藻凿葬择怎葬代表年均投喂饲料量袁悦燥灶枣藻藻凿指饲料中的平均含氮量袁再蚤藻造凿葬择怎葬代表年均水产品产量袁悦燥灶葬择怎葬指水
远怨愿 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 猿远卷摇
澡贼贼责院 辕 辕 憎憎憎援藻糟燥造燥早蚤糟葬援糟灶
产品中的平均含氮量遥
员援圆援圆摇 城市系统氮排放估算方法
城市生产生活过程中氮排放总量估算渊晕怎则遭冤考虑了城市系统中人类生活渊晕澡怎皂冤尧工业生产渊晕蚤灶凿贼 冤及交通
运输渊晕贼则葬灶冤等带来的氮排放量遥
晕怎则遭 越 晕澡怎皂垣 晕蚤灶凿贼 垣 晕贼则葬灶 渊远冤
城市系统中人类生活所产生的氮排放主要来自人类粪便渊晕澡怎皂鄄藻曾糟则藻 冤尧生活固体垃圾渊晕造蚤增鄄憎泽贼 冤尧生活污水
渊晕憎泽贼鄄憎葬贼藻则冤等袁相应计算公式如下院
晕澡怎皂 越 晕澡怎皂鄄藻曾糟则藻 垣 晕造蚤增鄄憎泽贼 垣 晕憎泽贼鄄憎葬贼藻则 渊苑冤
其中人类粪便带来的氮排放估算考虑了县市人口数量尧人均粪便产生量尧粪便平均含氮量以及粪便回收
率曰生活固体垃圾的氮排放估算则考虑了生活垃圾收集量渊掩埋尧堆放和堆肥等冤尧生活垃圾平均含水量和含
氮量曰生活污水的氮排放通过生活污水排放量尧污水处理率尧污水处理后污泥产生量尧污泥回填率尧污泥以及污
水含氮量等加以估算遥
工业生产活动所产生的氮排放主要来自工业含氮废气渊晕蚤灶凿贼鄄早葬泽 冤尧工业固体废弃物渊晕蚤灶凿贼鄄憎泽贼 冤和工业污水
渊晕蚤灶凿贼鄄憎葬贼藻则冤等袁相应计算公式如下院
晕蚤灶凿贼 越 晕蚤灶凿贼鄄早葬泽 垣 晕蚤灶凿贼鄄憎泽贼 垣 晕蚤灶凿贼鄄憎葬贼藻则 渊愿冤
式中袁工业含氮废气和工业固体废弃物带来的氮排放估算考虑了工业废气和固体废弃物的排放量尧循环回收
利用率尧平均含氮量曰工业污水涉及的氮排放估算则主要通过工业污水排放量尧工业污水处理率尧污水处理后
污泥产生量尧污泥回填率尧污泥以及污水含氮量等加以估算遥
交通运输活动所产生的氮排放主要来自航空渊晕葬蚤则冤尧公路渊晕造葬灶凿冤尧铁路渊晕则葬蚤造 冤尧管线渊晕责蚤责藻冤和水运渊晕憎葬贼藻则 冤
等各类交通工具使用化石燃料过程中的含氮废气袁计算公式如下院
晕贼则葬灶 越 晕葬蚤则 垣 晕造葬灶凿垣 晕则葬蚤造 垣 晕责蚤责藻 垣 晕憎葬贼藻则 渊怨冤
估算过程中考虑了不同交通部门所消耗化石燃料数量尧类型尧废气排放量及废气平均含氮量等遥
员援猿摇 区域生态风险评价方法
为分析氮承载空间差异所产生的区域生态风险袁本研究将农业及城市系统中人类活动所产生的氮排放估
算进行整合袁分析土壤尧水体及大气中的氮排放量及其区域差异袁藉以表征人类活动对生态系统带来的压力
值遥 选择不同土地利用类型作为风险受体袁在风险受体脆弱度判识过程中袁首先依据中国台湾地区用地特性
将其划分为建成区尧工业区尧农业区尧森林区尧保护保育区尧风景区尧公共设施及其它等主要用地类型袁通过用地特
性反映区域生态系统组分类型特性袁其中因建成区人口集中且氮排放量相对较高袁人类健康受氮承载影响亦相
对较大袁故依据用地类型差异细分为商业区尧住宅区尧乡村区遥 进而结合专家问卷袁分析在土地尧水体及大气氮承
载三者压力条件下袁不同土地利用类型受人类活动影响的脆弱程度袁其中脆弱性最高者为 员园分袁最低者为 员遥
表 圆摇 氮承载风险下主要用地类型的脆弱程度
栽葬遭造藻 圆摇 灾怎造灶藻则葬遭蚤造蚤贼赠 凿藻早则藻藻 燥枣 皂葬躁燥则 造葬灶凿 怎泽藻 贼赠责藻泽 怎灶凿藻则 晕蚤贼则燥早藻灶 责则藻泽泽怎则藻
风险类型
砸蚤泽噪 贼赠责藻泽
建成区 月怎蚤造凿蚤灶早 葬则藻葬
商业区
悦燥皂皂藻则糟蚤葬造
凿蚤泽贼则蚤糟贼
住宅区
砸藻泽蚤凿藻灶糟藻泽
乡村区
砸怎则葬造 葬则藻葬
工业区
陨灶凿怎泽贼则蚤葬造
葬则藻葬
农业区
悦怎造贼蚤增葬贼藻凿
葬则藻葬
森林区
云燥则藻泽贼
造葬灶凿
保护保育区
悦燥灶泽藻则增葬贼蚤燥灶
葬则藻葬
风景区
杂糟藻灶蚤糟
葬则藻葬
公共设施
陨灶枣则葬泽贼则怎糟贼怎则藻
造葬灶凿
其他
韵贼澡藻则泽
土壤氮承载压力
杂燥蚤造 责则藻泽泽怎则藻 苑 愿 远 圆 员 员园 怨 缘 猿 源
水体氮承载压力
宰葬贼藻则 责则藻泽泽怎则藻 苑 愿 远 员 圆 员园 怨 缘 猿 源
大气氮承载压力
粤蚤则 责则藻泽泽怎则藻 怨 员园 远 圆 缘 愿 苑 源 猿 员
苑怨愿摇 源期 摇 摇 摇 张小飞摇 等院基于氮排放估算的区域生态风险评价要要要以中国台湾地区为例 摇
澡贼贼责院 辕 辕 憎憎憎援藻糟燥造燥早蚤糟葬援糟灶
摇 摇 本研究单一风险影响的计算公式为院
砸陨杂运 越 晕悦 伊 灾阅 伊 蕴砸﹙ 晕悦 逸 员﹚﹙ 园 臆 灾阅 臆 员园﹚渊园 臆 蕴砸 臆 员冤 渊员园冤
式中袁晕悦为氮承载压力值袁灾阅为不同土地利用类型的脆弱程度袁蕴砸 为不同土地利用类型所占比例遥 为使不
同风险间具有一定的可对比性袁晕悦为上述氮排放统计以离岛金门为基础值袁取值为 员袁其他县市氮承载压力
值为金门的倍数遥
综合生态风险渊悦耘砸冤发生概率则为标准化后单一生态风险发生概率的总和袁计算公式为院
悦耘砸 越移耘阅 伊 晕悦 伊 灾阅 伊 蕴砸﹙ 园 臆 晕悦 臆 员﹚ 渊员员冤
式中袁耘阅为风险暴露强度袁其具体取值可从环境保护统计年报咱猿圆暂中获得袁本研究主要依据过去 员园 年中国台
湾地区各县市环保投入经费的差异对土地尧水体及大气氮承载压力暴露强度进行加权求和袁从而获得历年各
县市风险值遥 通过整合单一风险强度的计算结果袁进而分析综合生态风险的空间差异袁判断出高风险区域袁针
对其原因制定风险防范方案与相应保障措施遥
圆摇 结果与讨论
圆援员摇 农业系统氮排放时空差异
从中国台湾地区 圆园园员要圆园员园年农业系统氮排放的变化来看渊图 圆冤袁农作物种植中肥料投入产生的氮比
图 圆摇 中国台湾地区农业系统氮排放量年际变化
云蚤早援圆摇 晕蚤贼则燥早藻灶 藻皂蚤泽泽蚤燥灶泽 燥枣 葬早则蚤糟怎造贼怎则葬造 泽赠泽贼藻皂 蚤灶 栽葬蚤憎葬灶 葬则藻葬
重相对最高袁其中硫酸铵尧尿素等化学肥料所占肥料的
氮排放比重相对较高袁但随着有机肥比重的增加袁氮排
放逐年减少袁农业灌溉用水带来的氮则维持在一定比
重袁作物吸收氮量随作物种植面积及产量变化渊表 猿冤袁
呈逐年降低态势袁其中水稻种植面积减少带来的影响较
为显著袁期间绿肥的种植面积及产量增加袁但豆科植物
种植面积及产量却减少袁因而作物固氮在总量上无明显
变化袁农作物秸秆还田量逐年减少袁反映了水稻尧玉米及
红薯等作物种植面积的减少遥 圆园园员要圆园员园 年期间袁因
农业生产所产生的氮排放受种植面积的减少呈缓慢下
降趋势袁同时有机肥料的推广使用也进一步降低了化学
肥料所产生的氮排放袁从而在整体上降低了农业系统产
生的氮排放遥在家禽尧家畜饲养及水产品养殖方面袁家
表 猿摇 圆园园员要圆园员园年作物种植过程氮排放变化估算
栽葬遭造藻 猿摇 晕蚤贼则燥早藻灶 藻皂蚤泽泽蚤燥灶泽 藻泽贼蚤皂葬贼蚤燥灶 燥枣 糟则燥责 枣葬则皂蚤灶早 枣则燥皂 圆园园员 贼燥 圆园员园 辕 渊 伊员园源 贼冤
年份
再藻葬则
含氮肥料使用
晕蚤贼则燥早藻灶 蚤灶 枣藻则贼蚤造蚤扎藻则
灌溉用水
晕蚤贼则燥早藻灶 蚤灶
蚤则则蚤早葬贼蚤燥灶
农作物收获
晕蚤贼则燥早藻灶 蚤灶
悦则燥责 澡葬则增藻泽贼
农作物固定
晕蚤贼则燥早藻灶 枣则燥皂
遭蚤燥造燥早蚤糟葬造 枣蚤曾葬贼蚤燥灶
秸秆还田
晕蚤贼则燥早藻灶 蚤灶
糟则燥责 则藻泽蚤凿怎藻
作物种植总排放
晕蚤贼则燥早藻灶 枣则燥皂
糟则燥责 枣葬则皂蚤灶早
圆园园员 猿怨援源 园援源 怨援愿 圆援员 缘援源 猿猿援圆
圆园园圆 猿愿援怨 园援源 员园援员 圆援猿 缘援圆 猿圆援员
圆园园猿 猿远援愿 园援源 怨援猿 圆援愿 缘援员 猿园援圆
圆园园源 猿愿援猿 园援源 愿援园 猿援园 缘援园 猿圆援远
圆园园缘 猿苑援园 园援源 苑援愿 圆援远 源援员 猿员援员
圆园园远 猿远援怨 园援源 愿援员 圆援苑 源援圆 猿园援苑
圆园园苑 猿远援缘 园援源 苑援员 圆援远 猿援源 猿园援远
圆园园愿 猿源援缘 园援源 苑援缘 圆援苑 猿援源 圆愿援园
圆园园怨 猿缘援员 园援源 愿援园 圆援远 猿援苑 圆愿援远
圆园员园 猿源援怨 园援源 苑援缘 圆援远 猿援远 圆愿援愿
愿怨愿 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 猿远卷摇
澡贼贼责院 辕 辕 憎憎憎援藻糟燥造燥早蚤糟葬援糟灶
禽和家畜饲养所产生的氮排放研究时段内有所下降袁在种类上以生猪为主袁牛羊次之袁而水产品养殖所产生的
氮排放一直维持在稳定的水平遥 总体上袁农作物种植为农业系统氮排放的主要来源袁约占农业氮排放总量的
怨源豫以上遥
通过氮排放区域差异的比较袁作物种植氮排放量以南部区域相对較高袁其次为中部地区袁两者远高于北部
及东部区域曰通过县市比较可见渊图 猿冤袁作物种植氮排放量以南部地区屏东县最高渊猿援苑 万 贼冤袁其次为台南市
渊猿援圆万 贼冤遥 在动物及水产养殖方面袁同样以南部区域的氮排放相对较高袁其次为中部区域袁二者远高于北部
区域袁其中云林县渊园援怨万 贼冤更远高于其它县市袁为中国台湾地区动物养殖活动的主要县市遥 总体而言袁农业
系统氮排放以南部区域屏东县渊源援猿万 贼冤的总量最高袁其次为台南市渊源援园万 贼冤遥 由此可推知袁中国台湾地区农
业活动相对集中于南部地区袁其次为中部地区袁北部及东部地区农业活动相对强度较低遥
图 猿摇 圆园员园年中国台湾地区农业系统氮排放区域差异
云蚤早援猿摇 砸藻早蚤燥灶葬造 凿蚤枣枣藻则藻灶糟藻 燥枣 葬早则蚤糟怎造贼怎则葬造 灶蚤贼则燥早藻灶 藻皂蚤泽泽蚤燥灶泽 蚤灶 圆园员园
鄢金门县及连江县数据缺失
圆援圆摇 城市系统氮排放时空差异
圆园园员要圆园员园年期间渊图 源冤袁中国台湾地区人口增长速度相对较低袁圆园园怨 年人口增加率约 园援猿远豫咱源园暂 袁因而
在人类生活相关的氮排放增长率亦相对较低曰在生活废弃物及污水的氮排放方面袁由于处理方式改善袁氮排放
量明显降低袁其中固体废弃物回收利用的比例逐年增加袁使得掩埋及堆置的垃圾量显著减少袁圆园园缘要圆园园愿 年
间袁固体废弃物带来的氮排放减少约 猿园豫袁在生活污水方面袁氮排放的降低则主要源于污水处理率的提高遥
总体而言袁由于生活固体废弃物回收利用和污水处理率的提升袁使得与人类生活相关的氮排放总量呈现显著
下降趋势渊由 圆园园缘年 员员援圆万 贼降至 圆园员园年 苑援缘万 贼冤遥 区域比较可见袁北部人口总数較高相应生活固体废弃
物产生的氮排放量亦相对较高袁但由于污水处理率较高袁生活污水氮排放量较低曰在生活氮排放总量上袁以县
市合并后的台中市氮排放总量最高渊员援圆万 贼冤袁其次为台南市渊园援愿万 贼冤袁高雄市及桃园市渊图 缘冤遥
工业生产活动带来的氮排放主要来自于工业固体废弃物与工业废水遥 在列入管制的工业废弃物处理方
式中袁以再利用方式所占比重最高袁约占工业废弃物处理总量的 愿源援怨远豫袁其次为委托或共同处理方式袁约占工
业废弃物处理总量的 员员援怨苑豫袁其余少量废弃物采取自行处理或境外处理的方式咱源猿暂 遥 因此在工业活动的氮排
放计量中袁主要以工业废水为主遥 依据中国台湾地区水质保护部门统计袁研究时段内工业活动产生的有机氮
怨怨愿摇 源期 摇 摇 摇 张小飞摇 等院基于氮排放估算的区域生态风险评价要要要以中国台湾地区为例 摇
澡贼贼责院 辕 辕 憎憎憎援藻糟燥造燥早蚤糟葬援糟灶
图 源摇 城市系统氮排放量变化渊圆园园缘要圆园员园冤
摇 云蚤早援 源 摇 悦澡葬灶早藻 燥枣 灶蚤贼则燥早藻灶 藻皂蚤泽泽蚤燥灶泽 燥枣 怎则遭葬灶 泽赠泽贼藻皂 渊 圆园园缘要
圆园员园冤
摇 鄢生活氮排放计算中生活固体废弃物处理量于 圆园园源 年前统计单
位不统一且 圆园园员年生活污水处理率数据缺失
量有所消减遥 区域比较可见袁工业活动氮排放以中部区
域相对较高袁其次为北部区域曰县市以北部桃园县最高袁
其次为台中市遥
交通带来的氮排放主要为化石燃料的使用袁在消费
类型上以车用汽油的消费量最高袁带来的氮排放量呈稳
中有降的态势袁近年来交通方面的电力的消费已逐步升
高袁可见清洁能源的推广有一定成效遥
总体而言袁城市系统氮排放总量近年来以明显下
降袁由 圆园园缘年 员员援圆万 贼降至 圆园员园年 苑援缘万 贼遥 其中以生
活氮排放所占比重较高袁且明显高于工业及交通氮
排放遥
圆援猿摇 生态风险综合评价
通过大气尧土壤及水体 猿种风险压力源的氮排放数
据整合袁中国台湾地区的氮排放以土地上的数量明显较
高袁与其承载了主要社会经济活动有直接的关联性袁
圆园园缘要圆园园愿年间有下降趋势但 圆园园怨年出现反弹遥 水体中的氮排放逐年降低袁与生活与工业污水的完善处理
率提升尧水产品养殖数量下降有直接联系遥 但大气中的氮排放数量则呈现波动袁圆园园员要圆园员园 年间以 圆园园远 年
氮排放数量最高袁圆园员园年亦有反弹遥
图 缘摇 圆园员园年城市系统氮排放区域差异
云蚤早援缘摇 砸藻早蚤燥灶葬造 凿蚤枣枣藻则藻灶糟藻 燥枣 怎则遭葬灶 灶蚤贼则燥早藻灶 藻皂蚤泽泽蚤燥灶泽 蚤灶 圆园员园
鄢生活氮排放计算中生活固体废弃物处理量于 圆园园源年前统计单位不统一且 圆园园员 年生活污水处理率数据缺失曰鄢鄢参考各县市小汽车数
量尧交通用地密度将全岛氮排放总量进行分配
结合压力源尧脆弱度及大气尧水体尧环境治理经费咱猿猿暂 袁可获得研究区综合生态风险值遥 圆园园缘要圆园员园年间生
态风险值先降后升袁但其中与农业活动相关的氮排放减少袁主要受近年来开放进口肉品及水质水源保护法令
实施有关遥 但在大气氮排放方面 圆园员园年的能源消耗较上一年相对升高袁随之产生的氮氧化物亦有所增加袁导
致大气的氮承载压力增加袁对人口及生态环境带来相对较大的冲击袁降低能源消耗是各县市共同需要加强的
环境保护措施遥
基于各县市生态风险评估值袁可将其区分为风险值 圆缘园以下尧风险值 圆缘园至 怨园园之间袁及风险值 怨园园以上
园园怨 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 猿远卷摇
澡贼贼责院 辕 辕 憎憎憎援藻糟燥造燥早蚤糟葬援糟灶
图 远摇 圆园员园年氮排放综合生态风险值区域分布
云蚤早援远摇 砸藻早蚤燥灶葬造 凿蚤枣枣藻则藻灶糟藻 燥枣 糟燥皂责则藻澡藻灶泽蚤增藻 藻糟燥造燥早蚤糟葬造 则蚤泽噪 枣则燥皂 灶蚤贼则燥早藻灶 藻皂蚤泽泽蚤燥灶泽 蚤灶 圆园员园
猿个区间袁分别定义为低生态风险区包括金门县尧连江县尧澎湖县尧新竹市尧嘉义市及基隆市袁中生态风险区包
括宜兰县尧苗栗县尧云林县尧新竹县尧台北市尧花莲县尧彰化县尧台东县尧嘉义县尧桃园县及南投县袁及高生态风险
区包括台中市尧屏东县尧台南市尧高雄市及新北市渊图 远冤遥 其中离岛地区由于人口密度低且农业活动比重相对
较低袁其潜在生态风险相对较低袁而台中市尧屏东县尧台南市尧高雄市及新北市则由于农业活动强度大且人口密
度高袁其氮承载相对较高袁潜在生态风险也相对较大遥
在降低氮承载生态风险的对策上袁结合相关环境保护统计与分析可知袁由于 圆园员园 年机动车辆增长 猿缘 万
辆袁增长率为 员援远豫袁来自机动车辆的氮氧化物排放量约为 源缘豫咱猿猿暂 袁因而减低大气氮承载的主要途径为加强稽
查污染源尧推广奖励清洁能源车量尧推动公众交通运输及控制机动车辆的成长曰而工业活动产生的废气尧废水
及废弃物袁虽然监管力度不断加大袁但仍然对环境造成严重影响曰其他经济活动包括禽畜饲养及能源消费等问
题袁虽然都在控制之中袁却无法有效改善人类活动对环境负担的加重遥
在水体氮排放方面袁由于主要来源为工业废水尧生活污水及畜牧废水袁在风险防范上应基于饮用水源保护
对重点河川进行整治袁减少工业及畜牧业的污水排放袁并因应雨季与旱季不同的降雨特性的对污水排放准则
进行调整袁提高污水下水道系统覆盖面积袁结合生活教育降低生活污水排放遥
猿摇 讨论
在未受人类活动影响的情况下袁自然界的氮循环一直处于稳定状态袁而工业革命以来袁农业产量的提升尧
医疗技术的进步等因素使得全球人口快速成长袁高密度尧高强度的人为活动逐渐成为生态功能退化尧环境质量
下降的主要原因袁同时影响人类自身健康遥 基于氮承载的综合生态风险评价袁可揭示不同类型人类活动对生
态环境的影响袁并说明人类经济活动特征带来的生态影响强度及其区域时空差异遥
基于氮排放的区域生态风险评价不同于以自然灾害或化学污染为切入点的传统风险评价袁风险评价中压
力源非可测量的毒化物浓度尧栖息地破坏面积等袁而是通过估算不同人类活动氮排放量来说明风险压力源袁同
时藉由不同土地利用类型作为风险受体袁一方面可依据其生态特性说明其脆弱程度袁另一方面可反映风险的
空间差异遥 在研究区的选择上袁由于中国台湾地区具有地理位置相对独立的特性袁大气尧土地及水体受其它区
域人类活动影响相对较小袁可更清晰地反映区域人类活动的影响遥
由于各类经济活动氮排放存在差异且逐项获取数据较为困难袁基于统计数据与环境管理标准的氮承载计
算存在一定的误差遥 例如袁由于目前污水处理系统并未全面覆盖中国台湾全岛各个地区袁且降雨的季节差异袁
因而符合污水排放标准的废水与未经处理的废水袁仍会共同影响不同河川水质的氮化合物含量曰而在工业活
动方面袁虽然工业固体废弃物及工业废水排放皆有严格的环境管理标准袁但统计数据仍然小于实际产生量袁因
员园怨摇 源期 摇 摇 摇 张小飞摇 等院基于氮排放估算的区域生态风险评价要要要以中国台湾地区为例 摇
澡贼贼责院 辕 辕 憎憎憎援藻糟燥造燥早蚤糟葬援糟灶
而影响生态风险评估的准确性袁在后续研究中将结合河川尧水库不同季节的实测水质数据进行修正遥
为整合并估算人类活动的氮排放量袁研究中所依据的人口尧土地利用尧农作物及家禽家畜尧能源消耗尧汽车
等数据均源自政府统计部门袁数据以行政区为单元袁相较于以流域为单元的氮承载研究袁本研究中的氮承载计
量结果仍有待进一步结合相关人口分布尧土地利用尧水文及氮循环模型进行修正遥 此外袁工业生产若符合环境
管理标准袁有机氮的排放相对较低袁影响明显小于农业生产活动所产生的氮排放遥 在交通活动氮排放的区域
差异上袁受限于可获得数据袁计量时参考各县市小汽车数量与交通用地密度进行分配袁具有一定的参考价值遥
对照空气质量监测报告咱源源暂各县市 圆园员园年 晕韵圆年平均浓度表袁可发现本研究计算的大气氮排放结果与实
测结果略有出入袁台北市尧台中市及高雄市虽在计算及实测上大气中氮氧化物皆相对较高袁基于能源消耗的氮
排放计算难以体现大气流动对周围环境的影响袁另外本研究过程中由于工业活动种类繁多且不易统一计量袁
其计算结果仍有缺漏袁将于后续研究中结合典型工业活动类型进行补充遥
参考文献渊砸藻枣藻则藻灶糟藻泽冤院
咱 员 暂 摇 周启星袁 王如松援 城镇化过程生态风险评价案例研究援 生态学报袁 员怨怨愿袁 员愿渊源冤院 猿猿苑鄄猿源圆援
咱 圆 暂 摇 云则藻藻凿皂葬灶 月援 耘灶增蚤则燥灶皂藻灶贼葬造 杂糟蚤藻灶糟藻院 粤 悦葬灶葬凿蚤葬灶 孕藻则泽责藻糟贼蚤增藻援 杂糟葬则遭燥则燥怎早澡院 孕则藻灶贼蚤糟藻 匀葬造造袁 员怨怨愿院 缘园怨鄄缘圆猿援
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