南京市環(huán)境承載力評價及其成因分析

孟 菲,趙海霞,牛銘杰,秦海旭,,于忠華,孫瑞玲

南京市環(huán)境承載力評價及其成因分析

孟 菲1,2,趙海霞1*,牛銘杰1,2,秦海旭1,2,3,于忠華3,孫瑞玲3

(1.中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所,中國科學(xué)院流域地理學(xué)重點實驗室,江蘇 南京 210008；2.中國科學(xué)院大學(xué),北京 100049；3.南京市環(huán)境保護科學(xué)研究院,江蘇 南京 210013)

從資源、環(huán)境、生態(tài)3個維度構(gòu)建指標(biāo)體系,運用空間狀態(tài)法測度了南京市2011~2016年環(huán)境承載力狀況,并從自然條件、區(qū)域發(fā)展和管理制度3方面解析影響因素,對其成因進行具體分析.結(jié)果表明:盡管南京市2011~2016年間環(huán)境承載力狀況有所好轉(zhuǎn),但全市整體仍處于超載狀態(tài),主城區(qū)超載最嚴重,其次是六合區(qū)、浦口區(qū)和江寧區(qū),溧水區(qū)與高淳區(qū)相對較好.南京市環(huán)境承載狀態(tài)受自然、發(fā)展和管理類等多種因素影響,水、土資源稟賦及氣象等自然條件對環(huán)境承載力起到先天限制作用;人口、產(chǎn)業(yè)等社會經(jīng)濟發(fā)展因素對環(huán)境承載力進一步造成壓力,且加劇環(huán)境承載狀態(tài)的空間差異性;管理能力上的不足是重要的影響因素,其不斷提高對超載狀況則起到一定緩解作用.

環(huán)境承載力；成因分析；空間狀態(tài)法；南京市

“可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略”以經(jīng)濟發(fā)展、資源保護和生態(tài)環(huán)境保護相協(xié)調(diào)統(tǒng)一為核心理念,已成為當(dāng)今世界各國的發(fā)展共識[1].而隨著經(jīng)濟發(fā)展和工業(yè)化進程的推進,資源開發(fā)規(guī)模持續(xù)加大、環(huán)境污染不斷加重和生態(tài)服務(wù)功能持續(xù)減弱等一系列問題逐漸顯現(xiàn),資源上限、環(huán)境底線和生態(tài)安全已經(jīng)成為制約中國區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵[2].環(huán)境承載力研究對可持續(xù)發(fā)展的實現(xiàn)具有重要指導(dǎo)意義[3],環(huán)境承載狀態(tài)評估能夠反映人類活動與自然環(huán)境的協(xié)調(diào)程度,衡量自然環(huán)境對社會經(jīng)濟發(fā)展的容納程度,對其成因進行正確判別更可以揭示區(qū)域發(fā)展中的制約性因素,是區(qū)域進行可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃的重要決策前提.

自環(huán)境承載力的概念被提出以來,相關(guān)理論及實證研究廣泛開展.且隨著研究的不斷深入,承載力研究已衍伸至資源承載力[4]、環(huán)境承載力[5]、生態(tài)承載力[6-7]、旅游承載力[8-9]等多方面,水[10-12]、土地[13-15]、大氣[16-17]等單一資源或環(huán)境要素的研究成果均較為豐富.然而任何一個區(qū)域的發(fā)展都建立在多因素協(xié)同作用的基礎(chǔ)上,學(xué)者們逐漸發(fā)現(xiàn)資源或環(huán)境單一要素的研究已不能滿足現(xiàn)實需要,綜合環(huán)境承載力研究逐步興起.相應(yīng)地,環(huán)境承載力的研究與分析視角也更加廣闊與全面,評價指標(biāo)體系不再單一而廣泛涉及到資源、環(huán)境、經(jīng)濟等各個方面[18-20],研究方法也有所改進與拓展[19,21-22];一些學(xué)者關(guān)注到地域發(fā)展的差異化并進行了有針對性的專項研究[23-24];此外,近年來環(huán)境承載力預(yù)警研究也逐步開展[25-26],環(huán)境承載力的研究成果已較為豐富.從已有研究來看,綜合環(huán)境承載力評估體系多基于社會經(jīng)濟影響從資源-環(huán)境-社會經(jīng)濟系統(tǒng)[19,27]、壓力-承壓[18,28-29]、壓力-狀態(tài)-響應(yīng)[30]等角度進行構(gòu)建,但從客觀資源環(huán)境綜合體自身角度入手構(gòu)建評估體系進行評價的研究較少;在研究方法與評價模型上也尚未形成較為統(tǒng)一的認識.此外,當(dāng)前的環(huán)境承載力研究仍多集中于評價類研究,對其驅(qū)動因素及成因的具體分析相對較少,少量已有研究也主要關(guān)注社會經(jīng)濟類因素,其綜合性尚有欠缺.

南京市是我國長三角地區(qū)經(jīng)濟發(fā)達的重要中心城市,其環(huán)境承載狀況對區(qū)域可持續(xù)發(fā)展影響重大.然而,隨著城市建設(shè)和經(jīng)濟發(fā)展的不斷推進,資源環(huán)境與人類活動之間的矛盾日益加劇,南京市的環(huán)境狀況也日趨嚴峻,社會發(fā)展的協(xié)調(diào)可持續(xù)面臨巨大挑戰(zhàn).因此,以南京市為例,從資源、環(huán)境、生態(tài)3方面構(gòu)建指標(biāo)體系對其環(huán)境承載力狀況進行評價,并進一步從自然條件、區(qū)域發(fā)展、管理制度等多角度解析其成因,以期為南京市的環(huán)境管理與空間規(guī)劃提供決策依據(jù),也為其他經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展提供參考與借鑒.

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

南京市地處北緯31°14′~32°37′、東經(jīng)118°22′~ 119°14′.全市土地總面積6587km2,轄有玄武、秦淮、鼓樓、建鄴、雨花臺、浦口、六合、棲霞、江寧、溧水及高淳等11個區(qū),其中玄武、秦淮、鼓樓、建鄴、雨花臺、棲霞6區(qū)為主城區(qū)(圖1).南京市屬寧鎮(zhèn)揚山地丘陵地區(qū),地貌以低山緩崗為主,境內(nèi)湖泊、水庫棋布,河流網(wǎng)織.位于北亞熱帶濕潤氣候區(qū),冬夏溫差顯著,夏季炎熱多雨,每年6月下旬~7月上旬為梅雨季節(jié),多年平均降水量1108.7mm,水資源量相對豐富.作為東部地區(qū)重要的特大城市,南京市具有較強的綜合經(jīng)濟實力,并成為長三角輻射帶動中西部地區(qū)發(fā)展的重要門戶城市,在全國戰(zhàn)略格局中具有重要地位.

1.2 數(shù)據(jù)來源

研究中涉及的數(shù)據(jù)與資料主要來源于相應(yīng)年份《南京市統(tǒng)計年鑒》、《南京市國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》、《南京市環(huán)境狀況公報》、《南京市水資源公報》、《南京市“十三五”生態(tài)環(huán)境保護規(guī)劃》等文件以及相關(guān)政府門戶網(wǎng)站發(fā)布的統(tǒng)計數(shù)據(jù).空間上采用2015年南京市1:10萬行政區(qū)劃圖作為底圖,對評價結(jié)果及相關(guān)數(shù)據(jù)信息進行空間可視化展示.

圖1 南京市位置及范圍

2 研究方法

2.1 環(huán)境承載力評價

2.1.1 環(huán)境承載力界定 綜合不同學(xué)者觀點及研究實際,本研究中的環(huán)境承載力是一個具有總量約束上限閾值的涉及資源、環(huán)境、生態(tài)等多個方面的區(qū)域綜合環(huán)境承載力概念,側(cè)重于對宏觀環(huán)境綜合體的自身承載力進行表征,反映地域空間發(fā)展條件下自然環(huán)境系統(tǒng)的承載容納狀態(tài).其中,資源子系統(tǒng)反映各類自然資源的開發(fā)利用現(xiàn)狀,環(huán)境子系統(tǒng)反映對環(huán)境污染物的容納狀況,生態(tài)子系統(tǒng)反映生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與功能的提供與保障程度.

2.1.2 評價指標(biāo)體系構(gòu)建 基于環(huán)境承載力概念與內(nèi)涵,將環(huán)境綜合體分為資源、環(huán)境、生態(tài)3個子系統(tǒng),從3方面選取指標(biāo)對環(huán)境承載力進行表征.借鑒已有研究成果并結(jié)合研究區(qū)實際與數(shù)據(jù)可獲得性,選取具有代表性的共9項指標(biāo)(表1).資源子系統(tǒng)評價指標(biāo)包括人均水資源量、單位GDP用水量、土地開發(fā)強度;環(huán)境子系統(tǒng)評價主要涉及大氣環(huán)境與水環(huán)境,包括單位國土面積SO2排放量、大氣污染物濃度超標(biāo)指數(shù)、單位國土面積COD排放量、水污染物濃度超標(biāo)指數(shù);生態(tài)子系統(tǒng)用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值、生態(tài)紅線區(qū)占比等指標(biāo)來表征.其中:

(1)污染物濃度超標(biāo)指數(shù) 根據(jù)“短板效應(yīng)”,大氣污染物濃度超標(biāo)指數(shù)選取PM2.5、PM10、SO2、NO2年均濃度超標(biāo)指數(shù)中的最大值表征.同理根據(jù)COD、氨氮、磷等污染物得到區(qū)域內(nèi)水污染物濃度超標(biāo)指數(shù).依據(jù)《資源環(huán)境承載能力監(jiān)測預(yù)警技術(shù)方法(試行)》,污染物濃度超標(biāo)指數(shù)的計算公式如下:

R=C/S–1 (1)

式中:R為區(qū)域內(nèi)第項污染物濃度超標(biāo)指數(shù);C為該污染物的年均濃度監(jiān)測值;S為該污染物濃度的二級標(biāo)準(zhǔn)限值.

(2)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值 依據(jù)相關(guān)土地利用數(shù)據(jù),并參照中國陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積服務(wù)價值表[31]進行核算.

2.1.3 指標(biāo)權(quán)重確定 熵值法是一種有較強理論依據(jù),不依賴人們主觀判斷的客觀賦權(quán)法[32],它根據(jù)各項指標(biāo)觀測值所提供信息的大小來確定權(quán)重.本研究采用熵值法確定權(quán)重(表1),主要步驟如下:

(1)對原始數(shù)據(jù)進行標(biāo)準(zhǔn)化,由于各項指標(biāo)性質(zhì)不同,對具有正向作用和負向作用的指標(biāo)分別采用以下公式計算: