環境學中環境的概念精選(九篇)
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第1篇：環境學中環境的概念范文
關鍵詞：食品環境學 問題式教學 教學方法
面對21世紀科學技術的飛速發展，注重素質教育，重視創新能力培養，提高人才的綜合素質勢在必行。“The one real object of education is to have a man in the continually asking questions”(教育的真正目的就是讓人不斷提出問題)。來自哈佛大學的這句名言告訴我們：問題是增強求知欲的主要動力，問題是創新的源泉，沒有問題就會使人的學習缺乏目標和動力，結果只能是事倍功半。因此，激發當代大學生學習興趣并培養他們的創新能力，就需要教師在課程學習過程中，將理論與實例相結合，引導學生不斷地發現問題、探索問題，然后去解決問題。這種以問題為中心來開展教學活動的問題式教學方法，是激發學生不斷提出問題從而培養學生學習興趣的有效手段，已經應用于國內外很多高校的課堂教學中。
食品環境學課程是針對食品質量與安全專業學生開設的一門基礎專業課程，在本課程的教學中，培養學生分析問題和解決問題的能力，提高學生綜合運用知識和技能的素質，是實現教學目標、提高教育質量的重要環節。問題式教學主要是讓學生通過對問題的思考來學習并掌握理論知識、發展分析問題和解決問題的能力、培養創新精神和實踐能力。在食品環境學教學中，采用問題式教學，能夠有效地激發學生對于食品安全領域的很多相關學科知識的求知欲和學習興趣，促進學生自覺地、獨立地將食品安全與環境之間的關系進行辨證的理解。
一、問題式教學在食品環境學教學中的應用
1.課堂提問
在食品環境學的理論教學中，問題式教學的目的是要充分調動學生學習的積極性和主動性，通過發散性思維和身邊發生的實際案例，有效地解決對純理論概念、定義和和相關法律法規的理解和運用。問題式教學的關鍵在于充分發揮學生的主體作用，提高學生主動參與意識，培養學生積極探索、主動思考、力求發展的精神。問題式教學主要采用的手段是課堂提問，如何提出問題、提出什么問題則是問題式教學順利實施的前提。這就要求教師不僅對本課程所涉及的邊緣學科有一定的了解、對本課程所涉及的專業課知識比較熟悉，而且對教育對象有正確的認識，能夠了解學生對本課程以前的專業課的掌握程度和對本課程接受能力，使所提的問題讓學生憑所學到的知識，經過認真思考就能多少說出一些道理，從而提高學生對基本知識的理解和應用知識的能力。
食品環境學課程中提出的問題，都應該是在食品安全和環境關系基礎上提出來的。提問大多面對所有聽課學生，由學生自由回答。根據學生發言情況教師能在短時間內獲得反饋信息，了解學生的認識和掌握程度，然后對問題再進行講解、分析和總結，幫助學生提高的認識問題和分析問題的水平。由于回答問題不僅需要具有相關的知識和理解課堂上剛學過的理論，還需要較強的理論分析和思維條理化能力，同時，跟學生對周圍食品安全事件和環境問題的關注程度也有很多關系。這就免不了在回答問題時發生各種分歧和爭論，使得課堂氣氛變得很熱烈，有助于深入研究和思考，為教師的深入闡述營造較好氛圍。這時學生的思維會特別的活躍，為了使自己的見解得到認可，會積極思考并快速反應，從而在這個過程中提高自己。例如，在講解食品原料與環境關系時，要求學生根據自己的知識基礎自由發揮，這樣每個人都會根據自己對食品質量與安全的關注角度提出見解。由于每個人所處的環境都不盡相同，使得分析問題的角度和出發點也不同。由于答案都是在積極思考中形成或被接受的，這樣很容易就能將食品原料與環境關系中所涉及的問題各個層面顯露出來，使學生很容易了解到影響食品安全問題的各種環境要素。在問題的基礎上再討論解決辦法和途徑就更加的貼合實際。通過教師的稍微提示，同學們就很容易的理解和接受，從而增加自己對食品安全的責任感和我們國家食品安全的信心。
2.小組討論
在問題式教學中，留出時間進行小組討論也是一種很好的增加學生學習積極性和求知欲的方法。例如，將前三章內容完成后，留出兩個學時讓學生分組來討論自己眼中環境與食品安全的關系，我國食品質量與安全現狀及其存在問題和解決方法。全班先推薦六名同學與教師一同組成評分組，其余同學被分成六組，每組分別推薦一個人來進行觀點論述。發現這種方式極容易調動學生學習積極性。同學們課外查資料和有關法律法規，并聯系實際提出問題并給出自己的解決方案，雖然很多時候對問題的看法比較單一，但至少每個人都進行了參與和思考，對食品安全也有了更深刻的認識。
即便是在小組討論的過程中，教師要不時的參與其中，最主要的任務是給予一些問題進行提示，使得學生對問題討論能夠更深入，對問題的解決能夠更理性化并具有可行性。例如，在討論食品中各種農藥和抗生素在農畜產品中的殘留污染問題時，學生討論結果普遍是利用國家法律限值超標產品進入市場，這個方案看似合理可行，那么具體如何實施就成為問題焦點，高額的檢測費用誰負責、國家需要投入多少人力和物力來解決這個問題、由于受到相鄰污染嚴重地域的影響而導致的矛盾如何解決等一系列問題隨之而來，那么這個結論還可行嗎？很多時候問題還暫時解決不了，但學生在查找資料和討論過程中能夠了解和接受很多相關知識，思考和解決問題全面性和理論知識的條理化能力都會得到提升，這有助于他們在以后學習和工作中更加全面的看待問題。
二、問題式教學過程中應注意的問題
問題式教學就是將提出問題、形成問題和解決問題等貫穿于教學過程中，有一些環節還需要注意和把握。
1.對于相關學科的介紹
教師對于概念、理論的解釋，對幫助學生認識和理解所學內容起著舉足輕重的作用。由于食品環境學涉及很多相關學科，對于學生來講比較陌生，而且跟其它專業課的關系不是很緊密，接受起來也不太容易。教師在進行概念和理論闡述時，盡量將其產生背景能做以介紹，讓相關人物和故事穿插于解釋中，能更容易吸引學生注意力，便于學生理解和記憶。解釋不僅要發音準確，而且要措辭精當，舉例要適時、恰當。從而達到使學生明確概念、搞清原理的目的。
2.問題的提出
教師在教學中提出的問題要圍繞所闡述的內容而展開，提出的問題不僅難易要適度，而且要適時、適量。問題難易適度，就要求教師對學生已經接觸和學習的專業課有一定了解，在此基礎上提出本專業需要解決的問題，這些問題需要學生思考后有答案，太易和太難都不會有較好的教學效果。問題太難，回答過于復雜，學生答不上來，就會降低積極探索的愿望和興趣，學習、探索的意志也會迅速下降；問題過于簡單，無需經過思考就能輕而易舉作答，學生就會感到沒勁，會削弱學習的愿望、興趣和意志力。問題適時，要求教師在解釋清楚概念和原理后，立即圍繞授課內容提問，這樣可以使學生對已經學習的知識進行理解并條理化，在問題的提出和回答中檢驗自己理解的正確與否，增強接受程度。問題適量，要求教師在提問時，不但問題要新穎，而且提問的總量和頻率分配要恰當。問題太少，達不到教學目的，問題太多，則難免引起學生厭問、拒問、亂答現象，產生負效應。
另外，對于學生的回答不管錯對，要以鼓勵為主。充分肯定正確答案，對于不同的答案要首先肯定學生的積極思考和有價值的探索，然后因勢利導的解釋錯誤原因。這樣既不會傷害學生回答問題的積極性，又能幫助他們很好的理解和接受所學的知識。
3.時間的把握
提問尤其是在進行課堂不點名提問時，教師應在時間和內容上進行把握，使每個問題主要內容突出。對一個問題回答時，要求如果答案和見解相同則不必再重復，只發表個人有別于前面同學答案。教師所問問題一定要有中心內容，不能隨著問題的深入漫無目的地進行鏈式接力。因為教學課時是有限的，教師對問題時間要適當限制，到預期時間后就對所有問題都進行最后的總結。這樣在問題過程中即可以調動學習興趣，又有比較清楚的條理化答案，便于學生在后續學習或復習中記憶和回顧。因為食品安全是一個新的學科，其安全性跟各種環境要素有著必然聯系，而環境要素又包羅萬象，這就要求教師不僅要在備課時提煉關鍵元素和問題，而且要努力增強語言表達能力，做到用詞一定要準確、邏輯一定要條理清楚、敘述一定情真意切或幽默風趣。這樣才能在有限的時間內，讓學生理解和掌握更多的關于食品安全與環境之間的知識。
三、結論
問題式教學方法在教學過程中具有重要的意義，不僅可以幫助學生融會貫通地掌握基本知識，又能活躍課堂氣氛，提高學生學習積極性和解決問題的能力。在食品環境學課程中采用這種教學方法，不僅可以提高學生學習本門課程的興趣，還能有效引導學生掌握好的學習方法，增強學生學以致用的能力和對本門課程乃至本專業知識的掌握和分析能力。問題式教學方法不僅適用于食品環境學課程，在其它的理論與實踐緊密結合的課程學習中也會有著舉足輕重的作用。在現階段，這一新的教學方式完全符合教育學的發展規律和科學發展觀的總要求，可以為培養高素質、創新型人才奠定基礎，在培養學生的創造思維和創新精神方面功不可沒。
參考文獻：
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第2篇：環境學中環境的概念范文
關鍵詞：環境教育 生物教學 對策
人類文明的進步，是以環境的破壞為代價。工業革命以來，伴隨人類科學技術的巨大進步和生產力水平的提高，我們創造了前所未有的巨大的物質財富，大大加速了人類文明的進程。與此同時，人類也付出了沉重的代價：全球氣候變暖、臭氧層的耗損與破壞、生物多樣性減少、酸雨蔓延、森林銳減、土地荒漠化、大氣污染、水污染、海洋污染、危險性廢物越境轉移全球十大環境污染。環境遭到破壞的嚴重后果最終會反作用于社會和經濟，影響社會經濟的發展，危害人類的生存。
一、環境教育的內涵
（一）環境教育的定義
環境教育是實現環境保護目標的一種教育，是證明環境價值和澄清概念的一種過程，是培養人們具有理解和評價人、文化及其同環境之間相互關系所必需的技能和態度的過程。它也包括要人們遵循為保護環境所作的決策及行為準則的教育。
環境教育包括兩個方面的任務：一方面是使整個社會對人類和環境的相互關系有一新的、敏銳的理解；另一方面是通過教育培養出消除污染、保護環境以及維護高質量環境所需要的各種專業人員。
（二）我國校園環境教育的發展歷程
中國的校園環境教育開始于20世紀七十年代。中國校園環境教育在理論和實踐上已經積累了豐富的經驗，其發展過程經歷了起步、發展、提高三個階段。我國教育部在1992年頒布的新大綱中明確提出在相關學科教學內容中要講授環境保護知識， 1996年以后，“綠色學校”的創建使中國環境教育進入了一個新階段。
二、高中生物環境教育現狀
（一）環境教育在生物學科中的分布
翻開生物教材，隨處可見教材中滲入了大量與環境教育有關的內容，因為生物學科獨有的特點，所以在開展環境教育的過程中具有很大的優勢。
在高中生物教材中環境教育的滲透點有很多，但教材上的滲透點分布很不均衡，因為教材內容的安排有其邏輯順序，不會因為加進環境教育而改變生物教材本身的體系，在教學中對于分布比較少的章節要注意拓展延伸，在分布比較多的章節，要恰當的用好，多開展實驗和活動，才能收到好的效果。
（二）高中生物環境教育缺陷
1.缺乏專職的環境教育教師。現行教育體制下，由于受應試教育的影響，各級學校都沒有配備專職的環境教育教師，這已經成為制約高中階段開展環境教育的重要因素。
2.沒有專門的生物環境教育教材。現階段，環境教育的主要方式是“滲透模式”，編寫教材很難形成統一的體系，也易造成學科之間在某些知識點上的重復。
3.環境教育內容系統性不夠。環境教育由于采用的是“滲透教育"模式，而不是“單一學科模式"，即將內容分散到有關的學科內容中，必然導致環境教育內容的分散，不系統。在生物課程中也只能加進與本學科有關的內容，如果要加進其他學科內容比較困難。
4.缺少實踐活動。目前大部分老師對生物課堂中滲透環境知識的處理主要是講授，很少有老師會思考通過實踐活動實施環境教育、可以開展哪些實踐活動。生物教材人教版必修三第5章第五節課后有一個制作活動《設計并制作生態瓶，觀察其穩定性》，很多老師只是課上分析該生態瓶維持穩態的原理，很少有人真正動手制作。
5.環境教育的資金投入不足。目前，中小學環境教育還沒有納入國家教育的計劃渠道，環境教育往往就沒有正常的經費來源，再加上國家基礎教育所給予的經費本來就不足，因此各級中小學校就很難再從教育經費中拿出一部分來開展環境教育。
6.學校生物教師之間缺乏相互溝通觀摩。目前，各級學校和教師開展環境教育基本還是各自為政，各級學校和生物教師幾乎沒有環境教育方面的溝通觀摩。另一方面，生物教師與其他學科教師也缺乏交流溝通觀摩。這樣就造成了各學校之間、各學科之間沒有信息交流缺乏溝通，好的經驗和做法得不到及時的學習和推廣。
三、改善高中生物環境教育的對策
（一）加強師資培訓，建立高素質的環境教育生物教師隊伍
首先要注重對生物教師學科意識的培養，使他們認識到環境教育生物學科扮演著重要角色，可以發揮很大的作用；其次，環境學科是邊緣學科，涉及到的相關知識相當龐雜，生物教師對生態學方面的知識比較熟悉，但對地理、化學、物理等學科的知識比較陌生，當在進行環境教育遇到這些問題時，將難以實施，因此需要對在職生物教師定期進行環境教育的專業知識的培訓。
（二）進一步明確高中階段生物環境教育的目標
可以從以下三個層次來確定高中生物環境教育的目標：（1）環境知識層次：通過生物環境教育讓學生了解環境知識如生態系統的結構功能穩態、了解人類對環境的破壞應當進行生態環境保護、可持續發展理論等等；（2）環境能力層次：培養學生認識環境問題和具有初步發現、分析、嘗試解決環境問題的技能；（3）環境態度行為價值觀層次：通過生物環境教育培養學生熱愛自然，關心環境，使學生樹立尊重與善待自然、關心個人并關心人類、著眼當前并思慮未來的環境倫理觀，獲得積極主動參與環境保護的動力。
（三）拓展生物教材，補充與環境教育相關的內容
教材是教師最好的參考書。讓很多有志于開展環境教育的生物教師苦惱的是現行的生物教材與環境教育的要求有很大差別，生物教師擅長的是生物學方面的知識，欠缺的是環境保護的一些知識以及相關學科的知識。拿著生物教材講一些不熟悉的環境知識，對于很多生物老師難度很大。如果以現行生物教材為基礎，拓展補充豐富生物教材，在相關章節補充環境教育的相關內容，這樣的教材或資料會很受歡迎，這樣既能發揮生物教師的特長，又能開展環境教育，可以起到很好的教育效果。
（四）大力組織生物環境教育的實踐活動
可以進行環境教育的實踐活動有：可以組織學生參加“3．5植樹節”，定期清理公共場地垃圾，開展“班級垃圾分類放”活動，觀察校園植物的生長，開展保護益鳥的活動，開展節約水電、等活動。在“地球日”“濕地日”“環境日”開展環境宣傳活動。通過義務咨詢、散發資料、廣播講座等形式，有針對性地向周圍民眾宣傳環保知識，提高全民環保意識。可以組織學生參觀考察南水北調中線干渠、鄭州引黃干渠、柿園水廠、河南省環境監測中心站、鄭州市五龍口污水處理廠，對三門峽黃河濕地國家級自然保護區、西峽恐龍地質公園等野外進行考察。
四、結束語
環境教育作為素質教育重要組成部分，探究在高中學習中有效實施環境教育是本文的目的。本文綜述了環境教育的概念，實施環境教育的意義，環境教育中存在的主要問題及原因，生物學科在環境教育的體現。以期達到激發學生從生物課上探尋環境保護的欲望；培養學生發現問題，提出問題的能力；提高其創新精神和實踐能力；讓學生掌握基本的環境科學知識；培養學生的社會責任感；培養學生解決實際環境問題的能力。
參考文獻：
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第3篇：環境學中環境的概念范文
環境和人類的生存和發展息息相關，隨著全球工業化進程進一步的推進，自然環境在人類的盲目生產活動中經常遭到毀滅性的破壞，同時被破壞的環境反過來又會影響人類正常的生產活動。因此，如何有效地檢測和控制由人類生產活動引起的環境風險顯得尤為重要。本文通過研究信息擴散理論在環境風險評價領域的應用成果，在改進和優化現有的研究成果前提下，同時融入了模糊評判等相關評估理論，建立了一種復合的空間信息擴散法的環境風險評價模型。該模型在現有的基礎上引進環境影響因子，修正了由普通的信息擴散模型所引起的不準確性。通過該模型，能提高在環境風險擴散預測和控制領域的準確率，為降低和控制風險后果提供有效的參考。最后通過一個示例，應用本模型進行環境風險分析，證明模型的實用性，并且對比普通的擴散模型更具有優越性。本文所研究的成果對重大工程發生事故和危機后的環境風險評估具有借鑒的意義。
關鍵詞 信息擴散理論；環境；風險評估；空間
中圖分類號 X828 文獻標識碼 A
文章編號 1002-2104(2012)03-0111-07 doi:10.3969/j.issn.1002-2104.2012.03.019
人類的生產活動隨著社會科技技術的不斷發展而不斷深入到本來就脆弱的生態環境中，對自然界的影響越來越大。同時伴隨著一系列具有高風險性的工程建設和運行，其中所造成的不確定的環境風險也對全球生態環境造成不同程度的威脅。這些環境風險造成的環境后果反過來也會影響到人類正常的社會生產活動。因此人類如何對由相關工程項目引發的環境風險進行及時高效的評估、預測和控制，將危機發生率降到最低，勢必關系到人類社會在未來是否實現可持續發展。對環境風險的評價，需要運用科學有效的方法，才能準確、及時和高效地控制環境危機，以免其進一步惡化。
1 緒 論
環境風險理論的發展普遍被認為分為三個階段。第一階段在20世紀70年代之前，主要是對環境風險的概念和方法的研究。第二階段在20世紀80年代到90年代，人類在出現了一系列重大的環境災難后，重新深入考慮和審視環境在人類社會的作用，生態風險成為環境風險研究的一大熱門。第三階段為20世紀90年代開始，全球環境風險成為風險研究的核心，發展中國家的環境風險研究工作也逐漸展開，環境風險研究在各國可持續發展中具有重要的意義。
中國對于環境風險的研究是從20世紀80年代開始的。1986年開始，環境風險評價的概念逐漸引入中國。隨著中國經濟和科技實力不斷的發展，大型工程的復雜程度也越來越高，同時這些工程的建設和運行風險性也變高了，因此需要重視一些大型的、具有很高風險性的工程項目的安全性，如三峽水庫、大亞灣核電站、鞍山石油化工等項目，因為這些大型工程大部分處于人口密集、經濟發達的地區，一旦發生環境風險危機，需要及時地控制并且掌握危機的動態，以便更好地處理危機。例如，最近的日本福島核電站在地震后損毀嚴重，導致嚴重的核泄漏事故，對全球的生態系統造成了很大的影響，日本本土更是首當其沖。從風險管理的角度來看，在危機發生后，如何更有效的評估危機的嚴重性以及預測危機的發展方向，以便提前做出妥善的應急安排，以及如何快速確定未知污染源的位置的方法，是本文所要關注和研究的問題。
本文采用一種基于復合型三維空間信息擴散法的環境風險分析評估方法，對簡單地基于信息擴散法在二維空間上進行環境風險水平分析的研究成果進行了較大的修正和提升，建立考慮更全面的環境風險評估模型，目標是為了達到更為高效、快捷和準確的環境風險評估預測結果。最后，將本文所建立的模型簡單地用于分析和預測某地石油化工區中的企業可能造成的環境風險，并與沒有經過修正的模型進行對比，體現本文所建立評估模型的實用性和優越性。
2 文獻綜述
2.1 環境風險分析理論及方法
早在20世紀50年代，新興的科學技術在工程領域的大規模應用已經使得各類工程風險層出不窮。1973年，NRC(美國核能管理委員會)首次提出了環境風險的概念，標志著環境風險評價的正式開端。1975年，NRC在沒有核電站事故先例的情況下，應用系統安全工程分析方法，形成了《核電站風險報告》。該報告系統地建立了概率風險評價方法，并被以后發生的核電站事故所證實。其后世界銀行的環境和科學部很快頒布了有關《控制影響廠外人員和環境的重大危險事故》的導則和指南。在以后，環境風險分析和評估理論不斷地發展。
環境風險評價，從廣義來說，是對人類活動和各種自然災害引起的風險進行評估［1］。
環境風險分析評估的方法包括定性和定量兩種分析方法。定性方法主要根據經驗和直觀判斷能力，此類方法容易理解，過程簡單，由于往往依靠經驗，帶有局限性，評價結果缺乏可比性。定量方法運用數學模型對一些定量指標進行計算，得出評價結果。目前隨著科學的發展，特別是隨著系統安全工程科學的發展，出現了多種預測方法，如初步危險分析法、故障樹類型和事件樹分析方法等。在國內，曹希壽［2］最早提出區域環境風險評價與管理的理念，闡述了開展區域環境風險評價與管理的重要性。一些學者也針對某些具體的問題提出過一些模型和方法，如曾光明［2］在規劃環評中環境風險評價方法的探究與實踐針對風險不確定性問題提出定量分析的四種方法：傳遞函數法、數值模擬法、置信區間法和二間矩法。有學者提出應采用模糊數學、灰色系統和可靠性系統工程等理論與方法，并將環境風險數據與計算機仿真有機結合起來。楊曉松、謝波［3］指出針對區域多風險因素應該采取有別于建設項目單風險因素的風險評價程序，提出已經實際應用在區域環境風險綜合評價的兩個技術方法：綜合風險指數法和模糊數學評價法。
2.2 信息擴散理論在風險評價中的應用
傳統的信息擴散理論就是為了彌補信息不足而將一個有觀測值的樣本，變成一個模糊集，也就是將單值樣本變成集值樣本［4］。收集樣本越多，越有助于我們準確地認識客觀規律。事實上，需要處理小樣本的時候，信息充分是相對的，信息不足是絕對的。利用模糊數學中有關信息擴散的理論，對整個評價區域進行網格化，然后用一個m×n的矩陣式來表示這個二維空間，矩陣中的元素aij代表二維空間中對應的正方形區域的信息。可以將環境風險值的單值信息擴散到整個區域指標論域中的所有點，從而獲得較全面的風險分析效果。模糊信息優化處理技術在自然災害風險系統的風險分析中已得到廣泛應用。
2.3 信息擴散理論的優缺點
運用信息擴散法進行環境風險評價這一方法在國內外已經有研究者［4-5］在做這一方面的研究和實踐，具有一定的理論和實踐基礎，并且也取得比較好的效果。這種方法體現了全局思想，一項規劃的環境影響評價應當把與規劃相關的政策、規劃和計劃以及相應的項目聯系起來，做整體性考慮。依照該方法可以得到區域的環境風險水平規劃圖，可以為公眾提供簡單直觀的說明，更有利于公眾理解和參與到規劃的決策中。更重要的是，在決策者進行環境風險管理的時候，該方法簡單，快捷和相對有效。
然而，目前在基于信息擴散法的環境風險評價研究成果來看主要從模糊數學角度對風險水平進行擴散，很少或基本沒有考慮環境風險中的風險源的污染物的擴散途徑和地區里面的不同地理氣候環境特點對污染物傳播和稀釋的影響。實際中環境事故發生時污染物可以從多種途徑(如空氣、水體等)進行擴散。若將該方法與污染物擴散模式進行聯合評價會大大提高該方法的實用性。
3 信息擴散理論分析與改進
3.1 風險源確定和分析
我們在進行環境風險分析和評估前，首先要分析所評估的區域發生環境風險的風險源的類別、數量以及它們在該區域中的相對位置。首先要在該區域里面建立一個絕對地理坐標系O(x,y)，原點O(0,0)應該設置在矩陣的角落里最為合適，使以后計算更為方便。然后根據比例計算出每個風險源在這個O(x,y)坐標系里面的坐標位置E(x,y)。設區域里面有N個風險源，則每個風險源的坐標為Ei(xi,yi) (i=1,2,3...N)。雖然實施起來會簡單快捷，但是卻難以較準確地反映實際的環境風險擴散的情況。這將是本文所需要改進工作之一。
3.2 平面擴散模型的分析
平面擴散模型是基于一般的信息擴散法的環境風險評估模型［5］，它沒有考慮到相關的環境因子的影響作用。在同一個平面內，一般來說，單個風險源擴散形成的最大范圍的輪廓是圓形或者多個異地污染源形成的多個橢圓范圍的疊加。
假設存在N個環境風險源，再設第i個風險源釋放出Nij(j=0,1,2...NR)個污染物。因此，根據一般信息擴散法所建立的模型，當區域中的某個位置P(x,y)的第i個風險源的第j個風險因子在P(x,y)中的疊加產生的效果為F(i,j)。綜上所述，在該模型下，該XOY平面的環境風險系數Rp為
Rp(P(x,y))=∑NSi=1∑Nj=1F(i,j)(1)
我們可以使用在《建設項目環境風險評價技術導則》(HJ/T169-2004)中推薦了3個氣體擴散模式進行氣體擴散分析。同時對有毒有害氣體環境風險分布可按梯形模糊關系進行簡化計算，其數學形式［5］為：
r=r0 (0＜x＜l′)
r0(l-x)l-l′ (l′＜x≤l)
0 (x＞l)(2)
在式(2)中，r為計算點的環境風險值；r0為風險源點的環境風險值；l′為重傷區最大影響半徑，l為最大影響半徑；x為計算點與風險源點之間的距離。建議r0也按國內外同類性質風險源的平均風險值來估計。
在通過一般信息擴散理論進行風險源環境風險計算的時候，還需要了解風險源的污染物的擴散特性。普通的天然氣擴散最大半徑目前有很多成果研究［6］，具體半徑大小和泄漏規模有關，關鍵應針對要研究的氣體性質、擴散特征、適用范圍來選擇合適的計算模型。當然這些數據只是作為參考，真正需要對實際工程中產生的風險源進行定量地、細致地分析才能最終確定。
然后我們需要對不同的污染物的風險值進行估計，我們采用一般的規則，將工業區的環境風險水平設為五類：I類，II類，III類，IV類和V類，分別代表極低、低、中、高和極高的風險等級［6］。通過這些相對的評估值，我們就可以對其風險水平進行定量的分析了。
3.3 空間擴散模型的引進
為了讓基于信息擴散理論的評估方法能對大型工程進行更客觀且真實的環境風險評估，本文在現有研究成果基礎上，提出了一種基于空間信息擴散理論的環境風險評估模型。該評估模型結合原有的優點并改進其不足之處，充分考慮了環境因子的作用，通過立體的信息擴散方法使得該環境評估模型在具體的應用中更為實用和有效。空間模型拓展了信息擴散理論應用范圍，通過該模型對三維空間中的環境風險水平分布進行有效的分析、評估和預測。
一般我們在進行基于信息擴散理論的環境風險評估和建模前，須將所研究的平面區域網格化，形成一系列正方形區域。
為了適合本文所提到的復合空間信息擴散模型，我們需要對原有的環境風險矩陣的結構和邏輯進行修改。建立的復合的空間信息模型既要包含不同環境因子的影響矩陣和變換函數，在空間風險上還需要考慮不同的環境因子造成的污染物垂直擴散的程度，以便預測距離地表一定高度的環境風險水平值。所以我們在垂直平面內考慮信息擴散法的時候所使用的擴散函數就應該與大氣的特性密切相關，和水平面的擴散函數是不一致的。這樣我們就要建立一個空間擴散模型，該模型在水平面和豎直面上分別有不同的信息擴散模型在作用，共同有機地疊加后導出整個環境空間的風險水平值。
3.4 環境因子的分析
基于信息擴散理論的模型是根據一般情況下的污染物的擴散規律，實際上污染因子的傳播還很大程度上取決于該地區當時的天氣狀況和環境特點。一些地區的環境因素，如地形起伏、濕度、溫度等因素都會強烈地影響污染物的擴散方向和稀釋效果。同時不同的時間也會產生不同的環境風險效果。
對于通過空氣傳播的污染物，在傳播途中，會受到地形的影響，還可能會和沿途的某些物質發生物理或化學反應，或者融入到水中或土地中，從而間接地增加了土地和水源被污染的風險概率。所以建立三維空間預測模型會幫助我們對垂直方向的環境風險分布有更深的了解。
一般來說，有毒有害液體擴散基本沿溝渠或河道進行，但在有限的縣級區域內其濃度仍遠大于容許濃度值，危害仍相當大。其破壞性在短距離內不會隨著距離增加而衰減。因此，此處對其風險值做等值擴散［4］處理，表明此段水域具有和事故發生點具有同樣大的環境風險。若有毒有害液體在湖泊、海洋內擴散，在短時間內不被大幅度稀釋的情況下，也可按等值風險擴散處理；在長時間內大幅度稀釋后，其濃度隨距離增加呈梯度分布，可等同氣體擴散模式處理。
總的來說，一旦發生污染泄露事件，其污染因子對周圍環境污染的情況都因地而異，具有很強的不確定性。但是我們仍然可以通過研究主要的影響因素以及相互的影響關系來大致的確定污染的情況。通過對該區域中的每一個數據檢測點確定一個影響因子的影響指數，再通過信息擴散法構造出整塊區域污染分布圖，從而為決策者應對污染擴散的相關決策提供相對準確的信息。
4 改進的環境風險評估模型
4.1 空間模型建立和風險源確定
在所研究的區域Q中設立一個特殊的空間坐標系O(x,y,z)。其中OXY平面不是數學意義上的水平面，它可以看成是區域Q的地表曲面（一般起伏不是很大，不包括山峰等）。Z軸的坐標值則是距離地表曲面的垂直高度z。
設Rp(z)為所研究區域Q地表的最終環境風險指數矩陣，Rp(P(x,y,z))為在絕對坐標系O(x,y,z)下的某點P(x,y,z)位置的環境風險指數。當z=0時，Rp(P(x,y,0))為沿地表的環境風險指數。
針對污染物一般擴散模式，若環境風險產生的時候，同時存在NS個環境風險源，再假設第i(i=1...NS)個風險源釋放出Ni(i=1,2...Ns)個污染物。因此，根據普通的信息擴散法理論所建立的模型，區域Q中的某個位置P(x,y,0)的第i個風險源的第j個風險因子Eij在P(x,y,0)中的疊加產生的污染效果為F(i,j,0)。則該區域第j個風險因子Eij在某地P(i,j,0)的第i個風險源的地表環境風險水平rj為
rj=∑NRj=1F(i,j,0)
(i=1,2...Ni; j=1,2...NR)(3)
則該地點P(x,y,0)的綜合風險水平為
Rp(P(x,y,0))=∑Nsi=1rj
(i=1,2...Ni; j=1,2...NR)(4)
若要考慮距離地表以上的某一點P(x0,y0,z0)的位置的環境風險水平，即考慮空間上(z>0)的環境風險擴散情況。在三維空間中，我們也可以運用信息擴散法的思想，將其劃分成單位體積的小空間，通過梯形模糊擴散理論，從而確定在空間中某小空間距離風險源所在空間的位置進行模糊預測。
設所研究的區域的最大高度為s，則可獲得大小為m×n×s的空間Q。根據信息擴散理論，將此空間劃分為三維矩陣形式。假設其空間網格單元體積為c3。則該空間劃分后能形成的最大三維矩陣B尺寸為(［m/c］,［n/c］,［s/c］)。這樣就建立了一個空間上的環境風險分布三維矩陣，之后參考公式(1)和(2)，我們得出了空間上基于信息擴散法的環境風險模型，如式(3)和(4)所示。
4.2 擴散模型的修正
很明顯，式(2)中的梯形模糊擴散規則在空間中顯得不是那么的可靠，因為空間中還客觀存在重力等其他因素。這種擴散約束的函數需要根據實際情況決定，所以設K(P(x,y,z))為空間中擴散的約束方程，此類方程的目的在于在式(2)的基礎上控制污染物在空間中最大擴散范圍，以模擬實際大氣的擴散規律。
設垂直擴散函數的數學形式為f(x,y,z)=0，d為兩點距離，d為距離修正值。為了保證預測模型在數值上的正確性，則K(P(x,y,z))的約束方程模型為
K(P(x,y,z))=d±d (P∈f)
l (其余)(5)
設D(x,y,z)為某小空間的中心。某風險源R(xr,yr,zr)位于某小空間的中心。則D點與R點的距離為d，通過約束函數修正后的距離為d′。所以我們得到了在空間中基于信息擴散理論所建立的環境風險水平預測模型為
d=x2+y2+z2(6)
d′=k(P(x,y,z))(7)
rc=r0 (0＜d′≤l)
r0(l-d′)l-l′ (l′＜d′≤l)
0 (d′＞l)(8)
隨著大氣模型研究的發展，GIS技術［7］逐漸被大量用在大氣模型的空間數據管理、可視化等工作中，呈現逐漸融合的趨勢。不同大氣擴散模型的輸入、輸出和分析的復雜程度各不相同，事實上，目前有很多比較成熟的大氣預測模型，如天然氣管道泄漏模型［6］、ADMS和GASTAR模型［7］。通過這些模型可以滿足本文的需要，以便和信息擴散法共同形成靈活的互補關系。垂直擴散函數f(x,y,z)也可以通過修正后的波爾茲曼能量的分布律［8］確定。
4.3 環境因子的模型
以上只是建立了污染物在靜止環境中的空間普通擴散模型，實際上擴散的時候，更多的是依賴于環境因子的影響。下面將以上基于信息擴散法的環境風險評價模型進行更細致的研究，通過建立環境因子影響的模型來修正污染物普通擴散的目標矩陣。
環境對某區域空間的影響也是分層的，也就是說對在垂直高度上，位于不同高度，其大氣受到的影響也是不一致。本文在考慮環境因子時將考慮處于同層的環境因子對該層的風險水平分布的影響，而忽略不同層次的因子之間的相互影響。
同樣，我們可以通過信息擴散理論的方法來對這些環境因子進行處理。通過改進后的梯形模糊預測法，將環境因子影響的高峰作為影響源，以其為中心，利用梯度的模糊算法，向四周輻射影響水平。
假設某一環境因子EV(i)(第i個環境因子)的高峰S(x0,y0,z0)處于A(i,j,k)，k為垂直方向的第k層。高峰指的是某個環境因子具有最大影響效果的某些點或者某一塊區域。設e為距離高峰S的影響最大半徑。e′為等值影響范圍最大半徑，de為某點P(x,y,k)到高峰點S(x0,y0,z0)的距離，e0為地表的環境因子強度值，e(k)為第k層的環境因子強度遞減率函數，e′(k)為第k層的環境因子等值半徑修正函數。則該環境因子EV(i)在第k層的影響分布EVi(P(x,y,k))為
e=e(k)e0(9)
e′=e′(k)e(10)
de=x2+y2(11)
EVip=EV0 (0＜de≤e′)
EV0(e-de)e-e′ (e′＜de≤e)
0 (de＞e)(12)
這是單個環境因子在單層中的影響分布預測模型。若要獲得多個環境因子在同層中的整體風險影響水平分布,可以通過間接疊加的方式進行，即
EVp=∑Ni=1EVip(13)
這樣我們就可以獲得不同空間層的環境影響矩陣EV(k)(k=1, 2, 3...N)。通過我們所建立的環境因子影響分布矩陣，就可以通過矩陣疊加的方式將風險分布矩陣和環境因子影響矩陣整合起來。在整合的過程中，兩矩陣對應的元素并不是簡單的加法運算，其中還涉及了疊加時需要修正的函數。這些函數由使用者規定，該函數確定的好壞決定了疊加后的分布圖是否恰當的反映當前的環境風險狀況。設疊加修正函數為M(EV, R)。
結合前面所述的式(1)-式(13),則最終的空間區域環境風險水平分布函數為
Rp=M(EVp,Rc(P))(14)
5 示例分析
5.1 示例背景描述
為了驗證本文所討論和建立的模型的實用性和優越性，本節將運用評估模型對中國西北某縣城中的石油化工企業進行環境風險分析和評估。如圖1所示，該縣政府在該地準備引進石油化工企業，以促進該地的發展。具體方位如圖1中A、B和C所示的位置，這三點為縣城的石油化工區中某些高風險性企業的位置。研究區域大致為20 km×20 km的區域。
假設它們同時發生環境危機，發生了最壞情況，需要找到其風險源［9］，然后進行分類［10］。設A、B、C三點分別釋放有三類有毒氣體最大擴散范圍為5 000 m、1 500 m和4 000 m［5］，這是根據該行業的建議值確定的。為了簡化運算，假設他們同時爆炸，之后向四周泄漏出有毒氣體［11］，而此時該區域的風向如圖1的北面箭頭指示，即在北面地表存在高氣壓。在該地區的某些相對較高點，我們進行了標記，如圖1中的S1，S2，S3和S4。四個地形制高點距離風險發生地垂直高度大致確定為1 000 m、1 500 m、700 m和400 m。在本示例中，我們引入了兩個環境因子，分別為地形和風向，參與評估。
5.2 平面模型下的風險分布評估
首先對該區域網格化處理，設定網格單元為500 m×500 m，則該區域可分為40×40的網格。按照默認的習慣，我們將建立平面坐標系，以圖1 左下方頂角為坐標原點。
由公式(2)可以計算出某個風險源的污染物
擴散后每個網格的環境風險相對指數，再根據(1)計算出不同風險源在該平面疊加后形成的平面的環境風險矩陣。最后即可獲得平面擴散模型導出的該縣在A、B和C地發生嚴重的石油化工事故后造成的環境風險分布圖。
通過Microsoft Excel 2007 中的VBA編程處理數據，并且在MiniTab15軟件中圖形化所產生數據，如圖2所示。X軸和Y軸距離數值表示的是與圖1所示的研究區域內部位置坐標對應。三個風險源重疊區里面其中某一小塊深黑色區域為風險度最高的地區，在風險事故處理時應該引起重視。
5.3 空間模型下的風險分布評估
若我們引進空間模型，根據式(5)-(8)我們可以建立風險水平分布的空間模型。令空間約束方程f(x,y,z)
=0為旋轉曲面方程。此處我們采用 (z-z′)2=k(x-x′)繞z軸旋轉形成的曲面作為空間擴散的約束函數。則處于該曲面和地表曲面之間的點都由式(8)進行風險值的計算，其余空間的點的風險值可以看做為零。這樣通過式(8)處理三維矩陣后我們可以讓空間矩陣的每一元素都存在一個環境風險值。同理將不同的風險源產生的空間風險分布矩陣疊加后就得到一個環境風險空間分布圖。
如圖3所示，通過建立的基于空間的信息擴散法的環境風險評估模型，可以預測在垂直高度上的環境風險水平的分布圖。圖2是在地面的環境風險分布圖，對比之下，如圖3所示，在高空中，環境風險水平較低，影響范圍縮小，符合一般的擴散規律。事實上，通過本文所探討的模型，可以輕易獲取不同高度的該區域整體風險水平分布
圖，這樣對預測風險擴散有著比較積極的意義。
5.4 環境因子作用下的風險分布
若我們在信息擴散法中引入了地形和風向環境因子，其中需要找到地形的高峰值，由此擴散出來，獲得其影響分布矩陣，對風向可采取找到高氣壓的地方，由此遞減形成正態分布的矩陣。
建立地形影響矩陣后，根據經驗，預測在地形垂直距離每升高一定的距離，能使環境風險水平值降低了多少，然后通過疊加的方式對原始的擴散模型進行修正，如圖4所示。在地形的影響下，圖4中的左側區域由于地形的作用明顯阻礙了污染的傳播途徑。由于該縣城中心附近沒有
高山，所以在對污染物傳播范圍的影響不明顯。但是在該區域的邊緣，可以看得出地形對環境風險分布還是有一定的影響的，同理對于風向的影響也可以參考地形影響的做法。
總的來說，我們把基于信息擴散理論的平面評估模型改進成能進行空間預測的環境風險評估模型，并且在模型中引入了多個環境因子，利用信息擴散理論建立其影響矩陣，通過抽象疊加的形式修正了簡單的信息擴散模型，相比原來的模型，更具有實用性和優越性。
6 結 論
本文介紹了環境風險評價的概念以及發展現狀，總結分析了許多前人此領域的研究成果。通過研究基于信息擴散理論進行環境風險評估的已有研究成果，提出了改進后的基于空間信息擴散理論的環境評估模型，該模型相比原來的研究成果，能更好地在環境立體空間上進行相關的環境風險評估以及將信息擴散理論融入到預測環境影響因子的定量分析中。我們從示例中發現，充分地考慮各種環境因子對環境風險的影響在對風險預測和控制上有著至關重要的作用。對環境因子影響程度預測的準確性直接影響著對環境風險控制的有效力度。本文研究成果，可以提高進行大型工程的環境風險分析的準確性，保證了其環境風險控制的力度，降低了人類不正常的生產活動進一步危害人類賴以生存的生態環境的概率，對各國實現可持續發展戰略所需要的理論有較好的借鑒意義。
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An Environmental Risk Evaluation Model Using Space Information Diffusion
ZHU Xiaomin1 CHEN Donghua1 GENG Jiandong2
（1.School of Mechanical Electronic and Control Engineering,Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China;
2.High Technology Research and Development Center, Ministry of Science and Technology, Beijing 100045, China）
Abstract Environment is closely related to human survival and development. With the acceleration of global industrialization, however, the natural environment suffers from destruction in the productive activities of human society at the same time. The damaged environment in turn affects the normal production activities of human. Therefore, how to effectively detect and control environmental risk after the production activities caused by human is particularly important. This paper establishes a complex environmental risk evaluation model based on space information diffusion by studying the current applications in this area and combining with the theory of fuzzy evaluation, which improves and optimizes the current research results. The model introduces environmental factors to amend the inaccuracy caused by the general information diffusion model. Through the use of this evaluation model, it can improve the accuracy in the fields of prediction and control of environmental risk diffusion based on information diffusion, and provides a basis to reduce and control the risk aftereffect. Finally, a case study is presented as the application of the model, which makes an environmental risk analysis and proves the practicality of the model. It is proved that this model has more general superiority by comparing with the general diffusion model. The results of this study are useful to make an environmental risk assessment for those major projects which have induced accidents and crises.
Key words information diffusion theory; environment; risk evaluation; space
收稿日期：2011-10-20
