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城市与环境学院

北京大学

基于Exergy理论SSD构建

生态系统受到损伤的程度可用能质（Exergy）变化量（ΔEx）来表示，见公式（3）。其中，每个物种i的生物量的损失比例可以用剂量—效应曲线F(c)来表示（公式（4）），一般每个物种对污染物的毒性耐受会用L(E)C50等参数表示，即，当c = L(E)C50，50%的生物量生物丧失生命活性，F(c) = 0.5。由于很难获得生态系统中每种生物的生物量，王印(2009)提出了，将一个系统中的生物分为藻类、无脊椎动物和脊椎动物三类，对应于三个营养级。对于某特定的一营养级，由不同的物种j构成的，假设他们的生物量接近，采用一个它们的平均值Bi,mean，则B1,i的计算如公式（5），其中j1个物种没有受到影响，而j2个物种受到的影响与L(E)C50有关，这些物种的毒性数据较容易获得，每个物种暴露浓度为c时受到影响的物种比例为PAFi，则ΔEx可以进一步的由公式（6）表示，其中1/2的系数来自于当毒性数据为半数致死量时的系数，上述由于绝对生物量比较难获得，因此采用相对生物量bi来替代，ki值采用归一化处理，权重的确定参见王印(2009)。因此，本软件最后利用相对能质变化量（δEx）表示系统水平生态风险，评估公式见（7）。

以上公式中，B0,i表示物种类群i的绝对生物量，Wi表示物质类群i的能质权重，即即结构动力学模型中的β值。本软件中的生态系统水平的SSD构建中，对权重k值的确定步骤是：

（1）利用何伟(2014)搜集的三个营养级的Wi和bi值数据构建各自的分布模式，可用BMC-SSD软件构建各自最优的分布模式；

（2）利用蒙托卡罗模拟从上述参数的分布中随机抽样N次（软件默认为10000次），利用公式（8）计算权重k值，得到k值分布及相关统计量；

（3）利用BMC-SSD确定的三个营养级群落的中高低估计水平下的SSD曲线或者风险值（PAF）以及步骤（2）中确定的k值集合，利用公式（6）计算得到中高低估计水平下ExSSD或δEx值的不确定性边界以及相关统计量。