基于層次分析法的資源環境承載力評價研究
——以鎮江市為例

呂若曦， 肖思思， 董燕紅， 吳向陽

(1.江蘇大學環境與安全工程學院，江蘇鎮江 212013； 2.江蘇省鎮江市國土資源局潤州分局，江蘇鎮江 212001；3.江蘇農林職業技術學院，江蘇句容 212400)

社會、經濟的迅速發展導致生產和消費過程中產生了嚴重的資源短缺和環境污染。然而由于生存和發展的需要，人類對資源、環境的索取仍在繼續，資源環境與社會經濟發展之間的矛盾越發凸顯。如何使資源、環境與社會、經濟發展相協調，成為國際國內學者爭先關注的焦點。在此背景下，資源環境承載力及其評價研究作為協調資源、環境與社會、經濟發展的關鍵，得到了迅速發展。資源環境承載力，實質上是對于特定的時間和區域范圍內，以定性和定量相結合的方式，表現出區域資源環境系統所承受的人類社會經濟活動的壓力。除了人類賴以生存的資源、環境系統，資源環境承載力的評價亦是對資源、環境、社會、經濟復合系統、眾多要素的綜合評價，其評價結果隨地域差異、時間變化在不同階段表現為不同的數量特征。關注資源環境承載力評價研究對于豐富、完善資源節約型、環境友好型社會可持續發展的基礎研究具有重要的理論和現實意義。

目前，已有相關研究大部分僅針對單項要素的承載力評價展開，如水資源承載力評價[1-3]、土地資源承載力評價[4-8]、森林資源承載力評價[9]、生態環境承載力評價[10]等等，而針對資源、環境、社會、經濟復合系統開展的綜合承載力評價研究較少。研究方法上涵蓋模糊物元法[4]、TOPSIS方法[5，11]、系統動力學方法[12]、狀態空間法[13]、均方差決策法[14]、灰色關聯分析法[2]、主成分分析法[15-16]以及層次分析法[6，8，15，17]等多種分析方法。其中，層次分析法雖偏于主觀，但卻因原理簡單、可操作性與可實踐性強而被廣泛采用。就研究區域而言，目前相關研究主要集中在我國東部經濟發達的省域層次和西部生態脆弱地區[4，11，13，18]，而對于江蘇省鎮江市地縣級層次的研究鮮有報道。

基于此，在已有研究的基礎上，構建鎮江市資源環境承載力評價指標體系，綜合采用專家打分法與層次分析法[19-20]對2009—2016年鎮江市資源環境承載力進行綜合評價，旨在為鎮江市資源環境的合理配置、資源環境與社會經濟協調可持續發展的政策制定提供數據支撐與決策參考。

1 研究區域概況

鎮江市位于31°37′～32°19′N、118°58′～119°58′E，毗鄰南京、常州，與揚州、泰州隔江相望，是長江三角洲地區、太湖流域的核心腹地。氣候類型屬亞熱帶季風氣候，夏季高溫炎熱，冬季溫和濕潤，降水豐沛，四季分明。鎮江地處江南平原與丘陵山地間的過渡地帶，丘陵崗地面積占比 63.4%，圩區、洲地占19.5%，平原占17.1%，地形地貌較為復雜。2016年，鎮江市下轄京口、潤州、丹徒3個區，代管句容、丹陽、揚中3個市。據2016年數據資料顯示，鎮江市全市土地總面積 3 848 km2，約占全國土地總面積的0.04%；總人口311萬人，人均土地面積0.001 2 km2，僅為全國人均土地面積 0.007 0 km2的17%，人地矛盾突出。2016年，鎮江市人均及地均生產總值分別為12.1萬元和1億元，為同年國內人均及地均生產總值5.4萬元和775萬元的224%與1 290%。與此同時，據2016年《鎮江市環境狀況公報》顯示，鎮江市空氣環境、水環境、聲環境等雖有所改善，但7個轄市區環境空氣質量仍均未達到2級標準要求，地表水環境質量仍總體處于輕度污染狀態，主要內陸河流底棲動物物種多樣性評價等級均為貧乏，且全年接報10起突發環境污染事故。由此可見，鎮江市社會經濟的發展仍以對資源環境的過度占用為代價。

2 研究方法

2.1 指標體系構建

資源環境承載力作為一個綜合性的概念，涵蓋了資源、環境、社會和經濟等多方面的因素。基于資源環境承載力的內涵，本研究中資源環境承載力評價指標體系中指標的選取除應遵循科學性、系統性、可操作性3項普適性特征外，還應考慮鎮江市資源、環境與社會、經濟發展的自身特點以及數據的可獲得性特征。

基于“長江經濟帶”與“寧鎮揚一體化”等區域發展戰略實施背景，參照歷年《鎮江市統計年鑒》《環境質量狀況公報》，本研究構建了鎮江市資源環境承載力評價指標體系。該指標體系將目標層資源環境承載力A分為準則層4項指標：資源承載力(B1)、環境承載力(B2)、社會承載力(B3)和經濟承載力(B4)；要素層8項指標：資源狀況承載力(C1)、水環境承載力(C2)、大氣承載力(C3)、固廢承載力(C4)、生活水平承載力(C5)、人口承載力(C6)、基礎設施承載力(C7)、經濟發展承載力(C8)；共涵蓋指標層(D1～D47)47個具體指標(表1)。

2.2 數據標準化

本研究資源環境等原始數據主要來源于《鎮江市環境質量狀況公報》(2009—2016年)，社會、經濟等原始數據主要來源于《鎮江市統計年鑒》(2010—2017年)。由于原始數據的量綱和數量級的不同，為保證各指標在綜合分析中的可比性和分析結果的準確性，本研究采用Min-Max標準化方法對原始數據進行標準化處理，標準化后指標值介于0～1之間。

正向指標處理：

(1)

負向指標處理：

(2)

式中：Iij為經過標準化處理后的數據，Rj，max和Rj，min分別為指標數據Rj的最大值和最小值。

2.3 評價指標權重

指標權重作為該指標對評價結果影響力的定量表達，對評價結果有著重要影響。確定評價指標權重的方法眾多，AHP層次分析法因其原理簡單、有較嚴格的數學依據，而被廣泛應用于復雜系統的分析與決策。

基于資源環境承載力評價的系統性和綜合性以及本研究指標體系中各指標間的相互影響，筆者采用AHP層次分析法進行權重賦值，具體步驟如下。(1)將指標分類，納入A、B、C、D的遞階層次結構中，構造指標體系層次模型。(2)將每一層次的各要素相對于上一層次的各要素按重要性程度進行兩兩比較判斷，按照一定的標度理論，得到相對重要程度的比較權并建立判斷矩陣，計算判斷矩陣的最大特征值及其特征向量，進行層次單排序。(3)利用層次單排序的計算結果，進行層次總排序，即進一步綜合出各層要素相對于上一層某要素的重要性排序，建立權重向量。(4)采用專家打分法，獲得專家對各指標重要性的評分，確定各指標間的兩兩判斷矩陣，并通過判斷矩陣的一致性檢驗明確該指標體系中各指標的絕對權重(表1)。

2.4 評價模型

基于構建的評價指標體系以及數據、方法的選擇，以下按加權法將權重矩陣與數據矩陣相乘，計算鎮江市2009—2016年資源環境承載力數值。具體公式如下：

V=∑Iij·Wj。

(3)

式中：V為承載力值計算結果，Iij為經過標準化處理的指標數據，Wj代表該指標權重。

3 資源環境承載力評價及結果分析

3.1 要素層承載力評價

2009—2016年鎮江市8項要素層承載力評價結果(表2)顯示：

(1)2016年，各要素承載力按從大到小排序依次為經濟發展>資源狀況>水環境>基礎設施>固廢環境>大氣環境>生活水平>人口。

(2)與2009年相比，2016年8項承載力中排序上升的是經濟承載力、水環境承載力和基礎設施承載力；排序下降的是資源承載力、固廢承載力和大氣承載力；承載能力較低且排名靠后的是生活承載力和人口承載力。

(3)8年間，承載能力持續增加的是水環境承載力、生活水平承載力、基礎設施承載力及經濟發展承載力，增加值分別為0.090 1、0.046 2、0.074 8和0.205 1；按增長程度排序依次表現為經濟發展(2009年標準化后基數為0)>生活水平(11倍)>基礎設施(9倍)>水環境(4倍)。其中，經濟發展系統中地區生產總值、規模以上人均工業總產值、人均地方財政收入、人均R&D經費支出及城鎮常住居民人均可支配收入的持續增長，是經濟發展承載力增加的主要原因；城市工業污水處理量、城市污水COD、氨氮去除量及城市生活污水處理量的大幅、持續增長是水環境承載力增加的主要原因；生活水平承載力的增加主要得益于人均社會消費品總額及在崗職工平均工資2項指標；基礎設施承載力的增加得益于人均固定資產投資、市區建成區綠化率及城市燃氣普及率3項指標。

(4)8年間，人口承載力除2011—2013年間出現波動外，總體呈現持續增加的趨勢。市區人口密度與城市化率是促使人口承載力持續增加的主要原因，而人口自然增長率的變動則導致2012年人口承載力拐點的出現。

(5)8年間，資源、大氣及固廢承載力呈現出波動變化。其中，資源承載力總體增加0.009 3，大氣和固廢承載力總體下降0.007 9和0.005 6。分析發現：市區人均日生活用水量、耕地總面積、人均園林綠地面積、人均公園綠地面積的波動增加，是驅使資源承載力總體上升的主要原因；城市空氣質量優良率、工業廢氣排放量、(工業)廢棄治理設施處理能力以及工業危險廢物處置率不同程度的波動下降則使得大氣和固廢承載力總體下降。

3.2 準則層承載力評價

2009—2016年鎮江市4項準則層承載力評價結果如圖1所示。

(1)2009年，準則層承載能力從大到小排序依次為環境子系統>資源子系統>社會子系統>經濟子系統；2016年則表現為環境子系統>經濟子系統>社會子系統>資源子系統。

表1 鎮江市資源環境綜合承載力評價指標體系

表2 要素層承載力值計算結果

與2009年相比，2016年經濟、社會子系統承載能力排序上升，而資源子系統排序下降，環境子系統排序不變。

(2)整體而言，資源子系統承載力從2009年的0.113 4增加至2016年的0.122 7，增加值為0.009 3，增長率為8.21%，年均增長率1.13%，呈現出先上升、后下降、再上升、再下降的波動變化趨勢。如前所述，驅使資源子系統承載力增長的主要原因為市區人均日生活用水量、耕地總面積、人均園林綠地面積、人均公園綠地面積4個指標；而全社會人均用電量及人均原煤消耗量的變化，是驅使該系統承載力波動變化的主要原因。

(3)環境子系統承載力從2009年的0.168 2增加至2016年的0.244 7，增加值為0.076 5，增長率為45.54%，年均增長率5.51%，同樣呈現出先上升、后下降、再上升、再下降的波動變化趨勢。水環境承載力的持續增加是環境子系統承載能力提升的主要貢獻者，而大氣與固廢承載能力的變化是環境子系統承載能力呈現波動變化的主要原因。

(4)社會子系統承載力從2009年的0.017 5增加至2016年的0.168 3，增加值為0.150 8，年均增長率達到38.15%，總體增長接近9倍，且呈現持續增長態勢。生活水平(C2)與基礎設施水平(C4)的持續增長以及人口指標(C3)的波動上升是社會子系統承載力變化的主要原因。

(5)經濟子系統承載力呈現大幅上升趨勢，其所有指標均呈持續上升態勢。

3.3 目標層承載力評價

據式(3)計算鎮江市資源環境承載力，計算結果(圖2)顯示：鎮江市資源環境承載力從2009年的0.299 0增長至2016年的0.740 8，增加值為0.441 8，總體增長1.4倍，呈現出波動上升態勢。綜合分析發現，鎮江市資源環境承載力的整體提升主要得益于社會、經濟子系統及水環境要素承載力的持續增加，而其波動變化主要受資源系統承載力及大氣、固廢環境要素承載力變化影響所致。分析發現，鎮江市資源環境與社會經濟的發展主要存在如下問題：

(1)四大子系統承載力發展不均。經濟、社會子系統承載力的增長速率明顯高于同期環境、資源子系統。資源、環境子系統發展的相對滯后凸顯了鎮江市資源、環境與社會、經濟發展的不相適應問題。

(2)要素子系統及各指標承載力同樣發展不均。在環境子系統中，大氣、固廢承載力的年均增長率分別為-1.69%和-1.13%，相對于水環境承載力年均增長率24.37%發展偏緩。社會子系統中，生活水平、基礎設施承載力年均增長率分別為41.09%、38.75%，其增幅明顯大于人口承載力年均增長率33.41%。針對資源狀況，市區人均日生活用水量、耕地總面積、人均園林綠地面積、人均公園綠地面積4個指標的發展變化優于全社會人均用電量、人均原煤消耗量的變化。針對水環境，城市工業污水處理量、城市污水COD、氨氮去除量及城市生活污水處理量的進步顯著優于該系統中其他指標的發展，等等。

(3)資源子系統發展的相對滯后引發資源枯竭。相較于其他子系統的發展，資源子系統的增加值、增長速度和增長幅度均相對緩慢。伴隨鎮江市GDP從1.672×1011元增加至 3.843×1011元，萬元GDP能耗雖從0.557 4 t標準煤降至 0.543 9 t 標準煤，但綜合能源消費總量卻從9.32×106t標準煤迅速升至2.09×107t，能源消耗依然以原煤、石油等不可再生資源為主，清潔能源所占比重有待提高。隨著工業化、城市化進一步推進，鎮江市資源能源約束不斷加劇。

(4)大氣與固廢要素發展的相對滯后引發環境污染。如鎮江市的城市空氣質量優良率從2009年的89%波動下降至2016年的76%，工業廢氣排放量(D31)同期從1.894×1011m3N 增加至2016年的2.439×1011m3N，工業廢氣治理設施處理能力(D40)則在增加至0.61×104m3N/h后又持續降至2016年的0.28×104m3N/h。在經濟總量持續增長、煤炭用量和污染物產生量持續增加的情況下，污染物排放強度和能耗強度下降的速度難以維持，低效能高污染的工業發展仍然是鎮江環境污染的主要來源之一。

4 結論

2009—2016年8年間，鎮江市資源環境承載力從0.299 0波動增長至0.740 8，總體增長1.4倍。其中，資源、環境子系統分別從0.113 4、0.168 2波動變化至0.122 7、0.244 7，社會、經濟子系統從0.017 5、0分別持續增長至0.168 3、0.205 1。全社會人均用電量、人均原煤消耗量2項指標是拉慢資源子系統發展、促使其波動變化的主要原因。城市空氣質量優良率、工業廢氣排放量、(工業)廢棄治理設施處理能力及工業危險廢物處置率4項指標是驅使大氣和固廢承載力總體下降、環境子系統承載力波動的主導要素。資源、環境子系統的發展顯著滯后于社會、經濟子系統。低效能、高污染的工業發展仍然是引發承載力系統發展不均的主要原因。據此并結合“十三五”期間鎮江市環境保護工作的開展，針對鎮江市資源環境與社會經濟發展過程中存在的突出問題，筆者給出如下對策建議：

(1)協調發展，互利共贏。加速對“一帶一路”倡議以及長江經濟帶、長三角區域發展一體化等國家重大戰略的融入與實施，主動適應經濟發展新常態，推動經濟發展方式從規模速度型轉向節約集約型，正確處理環境保護與經濟社會發展的關系，將資源環境承載能力作為發展的重要約束，加快走出一條經濟發展和生態文明相輔相成、相得益彰的路子。

(2)穩強扶弱，補充短板。重點提升鎮江市資源環境承載力系統中發展落后的要素子系統與指標，及時補充短板。對于大氣、固廢和人口等發展相對落后的要素和指標，從源頭出發發現問題、解決問題，提出相應對策并嚴格執行。

(3)節約資源，循環高效。大力發展循環經濟和生態產業，提高資源能源的利用效率，構建綠色生產生活體系，鼓勵高消耗、高污染的企業主動采取節約資源能源的舉措，全面推進資源節約型社會建設。保護耕地、林地，嚴守耕地紅線的基本國策，在建設用地大力開發的背景下，嚴格落實耕地補償政策。

(4)抑制增量，削減存量。針對大氣污染，鎮江市應從優化能源結構、開展工業廢氣污染防治、加強機動車排氣污染治理、控制秸稈焚燒污染、加強大氣污染源管控幾個方面著手，切實實現對工業煙塵、粉塵及其他工業廢氣的防治與削減。針對固廢污染，則應加強綜合利用和安全處置設施建設，確保危險廢物得到安全處置，進一步提高工業固體廢物、生活垃圾、電子垃圾及污水處理廠處置水平。最終實現以環保倒逼經濟轉型、鎮江市產業低碳綠色發展的新格局。

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