唐崇杰,關(guān) 卉,魯 磊

(湛江市環(huán)境科學(xué)技術(shù)研究所,廣東湛江524022)

城市環(huán)境承載力分析與評估
——以湛江市為例

唐崇杰,關(guān) 卉,魯 磊

(湛江市環(huán)境科學(xué)技術(shù)研究所,廣東湛江524022)

介紹了環(huán)境承載力的涵義以及城市環(huán)境承載力的評估方法,以PSR模型研究環(huán)境壓力所對應(yīng)的環(huán)境狀態(tài),以此評估城市環(huán)境承載狀態(tài),并以湛江市為對象,展開城市環(huán)境承載力的現(xiàn)狀分析,在此基礎(chǔ)上對未來不同發(fā)展階段的環(huán)境承載力做情景分析,從減壓—改善—優(yōu)化層次上提出湛江市環(huán)境承載力提升的對策建議。

環(huán)境承載力;PSR模型;承載指數(shù);承載狀態(tài)

“承載力”原為力學(xué)中的一個指標(biāo),指物體在不產(chǎn)生任何破壞時的最大負荷,隨著研究的不斷深入,“承載力”概念的外延與內(nèi)涵都發(fā)生了變化,并被賦予現(xiàn)代含義,成為用來描述發(fā)展限制程度常用的一個指標(biāo)[1]。20世紀(jì)70年代末80年代初,西方國家在土地利用規(guī)劃中首次引入了承載力的概念,而環(huán)境承載力(Environment Carrying Capacity)可以理解為某一區(qū)域環(huán)境在某一特定時期,在維持某種環(huán)境狀態(tài)條件下所能提供的對人類活動支持能力的閾值。環(huán)境承載力分析隨著應(yīng)用范圍擴大,從單純的土地利用規(guī)劃擴展到區(qū)域環(huán)境規(guī)劃,并應(yīng)用于區(qū)域環(huán)境規(guī)劃,逐步演變成一套新的理論和方法[2]。

湛江市處在粵、桂、瓊?cè)〗Y(jié)合部,擁有粵西和環(huán)北部灣地區(qū)最大的天然深水良港,隨著湛江市“工業(yè)立市,以港興市”發(fā)展戰(zhàn)略的確立,一大批大型鋼鐵、石化、造紙等工業(yè)項目將要上馬,加之城市化進程不斷加快,城市環(huán)境資源供給量和環(huán)境納污容量也逐漸減少。本文立足于城市環(huán)境承載力評估理論及環(huán)境承載率指標(biāo),分析湛江市環(huán)境承載力現(xiàn)狀,并定量預(yù)測未來發(fā)展模式下的經(jīng)濟量與環(huán)境承載力的關(guān)系,以判斷現(xiàn)狀及未來發(fā)展模式下的經(jīng)濟活動對湛江市環(huán)境承載力的影響作用,并進行環(huán)境安全預(yù)警,為湛江市社會經(jīng)濟發(fā)展各主要規(guī)劃及重要開發(fā)建設(shè)活動提供建議。

1 城市環(huán)境承載力的評估方法

1.1 城市環(huán)境承載力評估模型及承載率指標(biāo)

環(huán)境承載力的研究方法有多種,目前常用的定量研究方法包括自然植被凈第一生產(chǎn)力估測法、生態(tài)足跡法、資源與需求差量法、綜合評價法、狀態(tài)空間法等,每種方法都有各自的特點和適用范圍,而城市環(huán)境承載力的評估比較適合采用“壓力-狀態(tài)-響應(yīng)”(PSR)結(jié)構(gòu)模型,該模型以反映一定的邏輯關(guān)系,即人類活動對環(huán)境施加了一定的壓力,環(huán)境在一定范圍內(nèi)進行自我調(diào)節(jié),而社會根據(jù)環(huán)境調(diào)節(jié)的狀況做出響應(yīng),以維持環(huán)境系統(tǒng)的健康穩(wěn)定狀態(tài)[4]。其中,各要素的資源現(xiàn)狀、基本環(huán)境容量及其分布相當(dāng)于PSR框架模型的狀態(tài),城市污染控制措施與社會經(jīng)濟發(fā)展水平相當(dāng)于PSR框架模型的響應(yīng),環(huán)境所承載的主要污染物排放量相當(dāng)于PSR框架模型的壓力,三者共同構(gòu)成了城市環(huán)境承載力評估指標(biāo)體系的PSR框架模型。通過對該框架PSR模型的壓力和響應(yīng)狀況分析,判斷各環(huán)境要素子系統(tǒng)的發(fā)展變化趨勢,研究環(huán)境壓力所對應(yīng)的環(huán)境狀態(tài),評估環(huán)境的承載程度。

PSR模型通過壓力和響應(yīng)指標(biāo),將環(huán)境資源狀態(tài)和容量與可承載經(jīng)濟、社會發(fā)展?fàn)顩r的能力掛鉤。因此,環(huán)境承載力不僅與環(huán)境本身的結(jié)構(gòu)有關(guān),還與外界(人類社會經(jīng)濟活動)的輸入輸出有關(guān),其特征表現(xiàn)為時間性、區(qū)域性以及人類社會經(jīng)濟行為的關(guān)聯(lián)性[5],鑒于承載力的測度是一個相對量的概念,為了量化環(huán)境承載力,其度量可引入環(huán)境承載指數(shù)。環(huán)境承載指數(shù)反映環(huán)境系統(tǒng)對人類社會經(jīng)濟活動的承載壓力與其所能承載該種壓力的極限值的比值,本研究中環(huán)境承載指數(shù)的表達式如下：

式中：ECI表示環(huán)境綜合承載指數(shù);

Wi表示環(huán)境指標(biāo)i的權(quán)重;

式中：ECIi表示環(huán)境指標(biāo)i的環(huán)境承載指數(shù);

ECQi表示環(huán)境指標(biāo)i的環(huán)境承載閾值;

ECCi表示環(huán)境指標(biāo)i的環(huán)境承載狀態(tài)。

環(huán)境承載指數(shù)越高,承載狀態(tài)越差,環(huán)境安全性越差;反之,承載指數(shù)越低,承載狀態(tài)越好,表示該區(qū)域環(huán)境安全性越好。

1.2 環(huán)境承載力預(yù)警分析

通過環(huán)境承載率指數(shù)的分析,可將現(xiàn)有環(huán)境要素的承載力水平與預(yù)警指標(biāo)進行比較,通過二者對比進行承載狀態(tài)判斷[3]。其中預(yù)警指標(biāo)是指要素承載能力的警戒標(biāo)準(zhǔn),承載指數(shù)則可反映該區(qū)域的環(huán)境安全指數(shù)。

如果現(xiàn)有承載力數(shù)值小于預(yù)警性指標(biāo),則現(xiàn)有的開發(fā)在承載力的合理容量之內(nèi),未來城市發(fā)展仍具有一定的空間;如果現(xiàn)狀資源的開發(fā)已經(jīng)接近預(yù)警值,那么未來城市發(fā)展空間很小,并將觸動環(huán)境安全的警戒線;如果現(xiàn)有要素承載力數(shù)值大于預(yù)警性指標(biāo),則現(xiàn)有承載力容量負荷較大,潛在承載力的空間發(fā)展較小,發(fā)展空間受到限值,城市的發(fā)展問題將會出現(xiàn)。預(yù)警性指標(biāo)的變化直接影響承載指數(shù),二者均是隨著技術(shù)水平的提高而具有動態(tài)性。

根據(jù)承載指數(shù)情況,可將承載狀態(tài)分為良好狀態(tài)、一般狀態(tài)、預(yù)警狀態(tài)和危機狀態(tài)四種,分別對應(yīng)四級狀態(tài)。

Ⅰ級：表示環(huán)境處于良好狀態(tài),此時環(huán)境承載狀態(tài)低于區(qū)域低方案環(huán)境容量;

Ⅱ級：表示環(huán)境處于一般狀態(tài),此時環(huán)境承載狀態(tài)介于區(qū)域低方案環(huán)境容量和區(qū)域中方案環(huán)境容量之間;

Ⅲ級：表示環(huán)境已處于警戒狀態(tài),此時環(huán)境承載狀態(tài)介于區(qū)域高方案環(huán)境容量和區(qū)域中方案環(huán)境容量之間,存在一定的風(fēng)險;

Ⅳ級：表示環(huán)境已處于危機狀態(tài),此時進人環(huán)境的污染物總量已高于區(qū)域高方案環(huán)境容量,環(huán)境質(zhì)量將發(fā)生明顯的惡化趨勢。

2 湛江市環(huán)境承載力分析與提升策略

2.1 湛江市環(huán)境承載力分析

湛江市環(huán)境承載力分析主要從環(huán)境納污能力和資源供給能力進行研究,其中包括大氣、地表水和土地三個要素。

圖1 湛江市環(huán)境承載力分析方法

以大氣環(huán)境承載力為例,選取SO2、NO2、PM10作為湛江市大氣環(huán)境中的代表性污染物,湛江市2007年大氣環(huán)境承載指數(shù)計算結(jié)果見圖2,大氣環(huán)境各構(gòu)成要素承載指數(shù)由高到低分別為PM10(0.480)、SO2(0.217)、NO2(0.150)。通過權(quán)重分析,湛江市大氣環(huán)境承載狀態(tài)等級劃分如表1所示。

表1 大氣環(huán)境承載狀態(tài)等級劃分

圖2 湛江市大氣環(huán)境承載指數(shù)計算結(jié)果

由表1、圖2可以看出,湛江市的SO2、NO2、PM10承載等級均為Ⅰ級,處于良好狀態(tài);綜合大氣環(huán)境承載指數(shù)為0.36,承載等級為Ⅰ級,承載狀態(tài)為良好狀態(tài)?？梢娬拷写髿猸h(huán)境質(zhì)量較高,現(xiàn)有容量負荷較小,湛江市大氣環(huán)境污染承載尚具很大的空間。

參考中國部分省份主要城市的環(huán)境狀況[6],計算其大氣環(huán)境承載力,與湛江市大氣環(huán)境承載指數(shù)進行比較,如表2所示。列舉的18個南方城市中有湛江、福州、廈門、?？凇⒗_5個城市大氣環(huán)境承載處于良好狀態(tài),廣州、合肥、南寧、南京、南昌、昆明、上海7個城市處于一般狀態(tài),貴陽、武漢、長沙、成都、杭州5個城市處于預(yù)警狀態(tài),僅有重慶1個城市大氣環(huán)境承載處于危機狀態(tài);列舉的16個北方城市中鄭州大連、長春、呼和浩特、西寧5個城市大氣環(huán)境承載處于一般狀態(tài),蘭州、哈爾濱、沈陽、銀川、濟南、西安、烏魯木齊、天津、北京9個城市處于預(yù)警狀態(tài),石家莊、太原2個城市處于危機狀態(tài)。從表中可以看出,南方城市的大氣環(huán)境承載狀態(tài)總體上要好于北方城市,沿海、沿江城市承載指數(shù)明顯要低于內(nèi)陸城市,重慶、哈爾濱、天津等重工業(yè)比較發(fā)達的城市大氣承載指數(shù)明顯高于其他城市。湛江市在所列的南方城市中屬于大氣環(huán)境承載狀態(tài)最好的幾個城市之一。

表2 湛江市與其他城市大氣環(huán)境承載狀態(tài)的比較

續(xù)表2

由于環(huán)境承載力不是一個純粹描述環(huán)境自然特征的量[7],隨著經(jīng)濟、社會的發(fā)展,區(qū)域環(huán)境承載狀態(tài)也會發(fā)生相應(yīng)的變化。根據(jù)《湛江市城市總體規(guī)劃(2003-2020)》預(yù)測,湛江市2020年常住人口將達到820～870萬人,GDP總量達到4350億元。為判斷未來湛江經(jīng)濟發(fā)展模式下環(huán)境承載力的變化,本文以2007年為基準(zhǔn)年,按照保持現(xiàn)狀的發(fā)展情景、排放系數(shù)降低20%的情景,排放系數(shù)降低40%的情景做高、中、低方案進行分析,并在此基礎(chǔ)上對2010年和2020年湛江市空氣質(zhì)量進行預(yù)測,則湛江市大氣環(huán)境承載指數(shù)情景分析見表3。

表3 湛江市大氣環(huán)境承載指數(shù)情景分析

通過以上結(jié)果可以看出,快速增長的經(jīng)濟給湛江市大氣環(huán)境帶來了巨大的壓力。湛江市現(xiàn)有的大氣環(huán)境承載狀況較好,如果湛江市繼續(xù)保持現(xiàn)有的發(fā)展模式,在近期2010年湛江市大氣環(huán)境仍然能夠保持著Ⅰ級(良好狀態(tài)),然而到遠期2020年,湛江市大氣環(huán)境大氣中主要污染物的年日均濃度將不能達到國家大氣環(huán)境標(biāo)準(zhǔn),大氣環(huán)境承載狀態(tài)也由2007年的Ⅰ級(良好狀態(tài))變成Ⅲ級(預(yù)警狀態(tài))。

2.2 湛江市環(huán)境承載力提升對策建議

通過短板理論可知,只要有一個環(huán)境因素的環(huán)境承載力處于預(yù)警狀態(tài),則這個因素就會成為城市社會經(jīng)濟與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展制約的影響因素。因此,在制定經(jīng)濟發(fā)展策略的同時,如何全面提升城市環(huán)境承載力成了亟待解決的問題。本文就湛江市的現(xiàn)有狀況,在“減壓—改善—優(yōu)化”方面提出以下建議：

2.2.1 提高環(huán)境治理能力,控源減排,減少承載壓力

加快城市污水處理廠建設(shè),完善配套截污工程和管網(wǎng)收集系統(tǒng)建設(shè),確保污水穩(wěn)定達標(biāo)排放。

對市轄區(qū)內(nèi)的重點大氣污染企業(yè)進行技術(shù)改造,督促湛江電廠、東興煉油廠等企業(yè)提高脫硫效率;近年來機動車量增加迅猛,政府部門應(yīng)完善機動車綜合管理機制,在市區(qū)范圍內(nèi)實行環(huán)保標(biāo)記登記。

加強建筑施工、市政工程、余泥渣土運輸揚塵污染控制,強化城市主干道路面保潔和灑水消塵,做好閑置土地和裸露地塊的綠化或硬化工作;重點解決湛江市的工業(yè)固廢和生活垃圾分類處理問題,并合理調(diào)整設(shè)施,解決目前部分設(shè)施超負荷運轉(zhuǎn)的問題。

2.2.2 合理調(diào)整布局,優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),改善承載力狀態(tài)

由于湛江市的發(fā)展早期規(guī)劃不足,城市與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展布局在市區(qū)內(nèi)過于集中,導(dǎo)致局部區(qū)域的資源供給短缺,同時,過于集中布局難以避免污染物也集中排放,加之相應(yīng)的城市環(huán)境處理設(shè)施仍未完善,使局部區(qū)域的環(huán)境承載壓力加大。因此城市產(chǎn)業(yè)布局應(yīng)當(dāng)遵循與城市空間擴展戰(zhàn)略、城鎮(zhèn)建設(shè)相一致的原則,結(jié)合湛江市土地資源現(xiàn)狀和土地存量供給特征,因地制宜確定用地布局,隨著東海島鋼鐵基地的落成,湛江市應(yīng)分層次布局配套能力強、聚集效應(yīng)明顯的產(chǎn)業(yè)帶,強化其對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的承載能力和輻射效應(yīng);湛江作為西部沿海港口中心城市,有優(yōu)越的運輸條件和市場條件發(fā)展臨港工業(yè);同時調(diào)整城市建筑密度,完善舊城區(qū)的公共環(huán)境配套,改善舊城區(qū)的擁擠程度,促進城市生態(tài)環(huán)境的改善。

2.2.3 提高資源能源利用效率,遵循生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)觀點,科學(xué)提升環(huán)境承載力

在城市開發(fā)過程中,盡可能為生態(tài)恢復(fù)創(chuàng)造適合生物生存棲息環(huán)境和條件,恢復(fù)生物的種群和數(shù)量,保證物種多樣性和種群、數(shù)量平衡。

環(huán)境承載力提升的關(guān)鍵在于將污染物排放量削減與資源能源消耗、清潔生產(chǎn)和產(chǎn)業(yè)技術(shù)進步相結(jié)合,因此從源頭出發(fā),降低資源能源的消耗量,提高資源能源利用效率顯得尤為重要。

3 結(jié)語

“十一五”期間我國很多城市將進入新一輪快速增長周期,隨著工業(yè)規(guī)模的迅速擴大和工業(yè)的轉(zhuǎn)型升級,區(qū)域的資源和環(huán)境形式日益嚴峻,我們必須正視區(qū)域發(fā)展面臨的資源環(huán)境制肘問題,反思環(huán)境承載力超負荷所逐漸暴露出來的一系列深層次的社會與環(huán)境之間的矛盾,樹立和落實科學(xué)發(fā)展觀,促進社會經(jīng)濟和資源環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。

[1]韓俊麗,段文閣.城市水資源承載力研究現(xiàn)狀及其趨勢[J].資源開發(fā)與市場,2004,20(5)：353—355.

[2]陳燕.環(huán)境承載力分析方法在嵩明縣工業(yè)布局規(guī)劃中的應(yīng)用[J].云南環(huán)境科學(xué),2008,(4)：7—8.

[3]中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會專家組.中國城市承載力及其危機管理研究報告[M].北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社,2008.

[4]徐毅,于雷,吳舜澤,等.我國城市環(huán)境承載力現(xiàn)狀評估及提升對策研究[C].中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)年會優(yōu)秀論文集,2007.

[5]李剛.綿陽經(jīng)濟開發(fā)區(qū)區(qū)域水環(huán)境規(guī)劃及承載力研究[D].西南交通大學(xué)碩士學(xué)位論文,2005.

[6]中國環(huán)境年鑒.北京：中國環(huán)境出版社,2004-2007.

[7]王儉,孫鐵珩,李培軍,等,環(huán)境承載力研究進展[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報,2005,16(4)：768—772.

Analysis and Evaluation of Urban Environment Carrying Capacity——Taking Zhanjiang city as an Example

Tang Chongjie,Guan Hui,Lu Lei
(Institute of Zhanjiang Environmental Sciences and Technologies,Zhanjiang Guangdong524022)

This paper introduced the connotation of environment carrying capacity as well as the way of assessment of urban environment carrying capacity,with PSR model researched environment status corresponding to environment pressure,through which to evaluate the urban environment carrying status.Taking Zhanjiang city as an example,it analyzed the urban environment carrying capacity status,and on this basis analyzed the environment carrying capacity at different development stages in the future,presented measures on enhancing environment carrying capacity from several aspects of pressure reduction-improving-optimizing.

environment carrying capacity;PSR;carrying index;carrying status

X26

A

1008-813(2010)01-0022-05

10.3969/j.issn.1008-813X.2010.01.007

2009-10-28

廣東省科技計劃項目(20070410009)

唐崇杰(1980—),男,廣東湛江,畢業(yè)于廣州暨南大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè),碩士,工程師,主要從事環(huán)境管理與規(guī)劃工作。