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

從資源、環境、生態3個維度構建指標體系,運用空間狀態法測度了南京市2011~2016年環境承載力狀況,并從自然條件、區域發展和管理制度3方面解析影響因素,對其成因進行具體分析.結果表明:盡管南京市2011~2016年間環境承載力狀況有所好轉,但全市整體仍處于超載狀態,主城區超載最嚴重,其次是六合區、浦口區和江寧區,溧水區與高淳區相對較好.南京市環境承載狀態受自然、發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境承載力起到先天限制作用;人口、產業等社會經濟發展因素對環境承載力進一步造成壓力,且加劇環境承載狀態的空間差異性;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.

環境承載力；成因分析；空間狀態法；南京市

“可持續發展戰略”以經濟發展、資源保護和生態環境保護相協調統一為核心理念,已成為當今世界各國的發展共識[1].而隨著經濟發展和工業化進程的推進,資源開發規模持續加大、環境污染不斷加重和生態服務功能持續減弱等一系列問題逐漸顯現,資源上限、環境底線和生態安全已經成為制約中國區域可持續發展的關鍵[2].環境承載力研究對可持續發展的實現具有重要指導意義[3],環境承載狀態評估能夠反映人類活動與自然環境的協調程度,衡量自然環境對社會經濟發展的容納程度,對其成因進行正確判別更可以揭示區域發展中的制約性因素,是區域進行可持續發展規劃的重要決策前提.

自環境承載力的概念被提出以來,相關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]、環境承載力[5]、生態承載力[6-7]、旅游承載力[8-9]等多方面,水[10-12]、土地[13-15]、大氣[16-17]等單一資源或環境要素的研究成果均較為豐富.然而任何一個區域的發展都建立在多因素協同作用的基礎上,學者們逐漸發現資源或環境單一要素的研究已不能滿足現實需要,綜合環境承載力研究逐步興起.相應地,環境承載力的研究與分析視角也更加廣闊與全面,評價指標體系不再單一而廣泛涉及到資源、環境、經濟等各個方面[18-20],研究方法也有所改進與拓展[19,21-22];一些學者關注到地域發展的差異化并進行了有針對性的專項研究[23-24];此外,近年來環境承載力預警研究也逐步開展[25-26],環境承載力的研究成果已較為豐富.從已有研究來看,綜合環境承載力評估體系多基于社會經濟影響從資源-環境-社會經濟系統[19,27]、壓力-承壓[18,28-29]、壓力-狀態-響應[30]等角度進行構建,但從客觀資源環境綜合體自身角度入手構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一的認識.此外,當前的環境承載力研究仍多集中于評價類研究,對其驅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注社會經濟類因素,其綜合性尚有欠缺.

南京市是我國長三角地區經濟發達的重要中心城市,其環境承載狀況對區域可持續發展影響重大.然而,隨著城市建設和經濟發展的不斷推進,資源環境與人類活動之間的矛盾日益加劇,南京市的環境狀況也日趨嚴峻,社會發展的協調可持續面臨巨大挑戰.因此,以南京市為例,從資源、環境、生態3方面構建指標體系對其環境承載力狀況進行評價,并進一步從自然條件、區域發展、管理制度等多角度解析其成因,以期為南京市的環境管理與空間規劃提供決策依據,也為其他經濟發達地區的可持續發展提供參考與借鑒.

1 研究區概況與數據來源

1.1 研究區概況

南京市地處北緯31°14′~32°37′、東經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,其中玄武、秦淮、鼓樓、建鄴、雨花臺、棲霞6區為主城區(圖1).南京市屬寧鎮揚山地丘陵地區,地貌以低山緩崗為主,境內湖泊、水庫棋布,河流網織.位于北亞熱帶濕潤氣候區,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,多年平均降水量1108.7mm,水資源量相對豐富.作為東部地區重要的特大城市,南京市具有較強的綜合經濟實力,并成為長三角輻射帶動中西部地區發展的重要門戶城市,在全國戰略格局中具有重要地位.

1.2 數據來源

研究中涉及的數據與資料主要來源于相應年份《南京市統計年鑒》、《南京市國民經濟和社會發展統計公報》、《南京市環境狀況公報》、《南京市水資源公報》、《南京市“十三五”生態環境保護規劃》等文件以及相關政府門戶網站發布的統計數據.空間上采用2015年南京市1:10萬行政區劃圖作為底圖,對評價結果及相關數據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 環境承載力評價

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

2.1.2 評價指標體系構建 基于環境承載力概念與內涵,將環境綜合體分為資源、環境、生態3個子系統,從3方面選取指標對環境承載力進行表征.借鑒已有研究成果并結合研究區實際與數據可獲得性,選取具有代表性的共9項指標(表1).資源子系統評價指標包括人均水資源量、單位GDP用水量、土地開發強度;環境子系統評價主要涉及大氣環境與水環境,包括單位國土面積SO2排放量、大氣污染物濃度超標指數、單位國土面積COD排放量、水污染物濃度超標指數;生態子系統用生態系統服務價值、生態紅線區占比等指標來表征.其中:

(1)污染物濃度超標指數 根據“短板效應”,大氣污染物濃度超標指數選取PM2.5、PM10、SO2、NO2年均濃度超標指數中的最大值表征.同理根據COD、氨氮、磷等污染物得到區域內水污染物濃度超標指數.依據《資源環境承載能力監測預警技術方法(試行)》,污染物濃度超標指數的計算公式如下:

R=C/S–1 (1)

式中:R為區域內第項污染物濃度超標指數;C為該污染物的年均濃度監測值;S為該污染物濃度的二級標準限值.

(2)生態系統服務價值 依據相關土地利用數據,并參照中國陸地生態系統單位面積服務價值表[31]進行核算.

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

(1)對原始數據進行標準化,由于各項指標性質不同,對具有正向作用和負向作用的指標分別采用以下公式計算: