城市环境承载力分析与评估——以湛江市为例

唐崇杰,关 卉,鲁 磊

(湛江市环境科学技术研究所,广东湛江524022)

城市环境承载力分析与评估
——以湛江市为例

唐崇杰,关 卉,鲁 磊

(湛江市环境科学技术研究所,广东湛江524022)

介绍了环境承载力的涵义以及城市环境承载力的评估方法,以PSR模型研究环境压力所对应的环境状态,以此评估城市环境承载状态,并以湛江市为对象,展开城市环境承载力的现状分析,在此基础上对未来不同发展阶段的环境承载力做情景分析,从减压—改善—优化层次上提出湛江市环境承载力提升的对策建议。

环境承载力;PSR模型;承载指数;承载状态

“承载力”原为力学中的一个指标,指物体在不产生任何破坏时的最大负荷,随着研究的不断深入,“承载力”概念的外延与内涵都发生了变化,并被赋予现代含义,成为用来描述发展限制程度常用的一个指标[1]。20世纪70年代末80年代初,西方国家在土地利用规划中首次引入了承载力的概念,而环境承载力(Environment Carrying Capacity)可以理解为某一区域环境在某一特定时期,在维持某种环境状态条件下所能提供的对人类活动支持能力的阈值。环境承载力分析随着应用范围扩大,从单纯的土地利用规划扩展到区域环境规划,并应用于区域环境规划,逐步演变成一套新的理论和方法[2]。

湛江市处在粤、桂、琼三省结合部,拥有粤西和环北部湾地区最大的天然深水良港,随着湛江市“工业立市,以港兴市”发展战略的确立,一大批大型钢铁、石化、造纸等工业项目将要上马,加之城市化进程不断加快,城市环境资源供给量和环境纳污容量也逐渐减少。本文立足于城市环境承载力评估理论及环境承载率指标,分析湛江市环境承载力现状,并定量预测未来发展模式下的经济量与环境承载力的关系,以判断现状及未来发展模式下的经济活动对湛江市环境承载力的影响作用,并进行环境安全预警,为湛江市社会经济发展各主要规划及重要开发建设活动提供建议。

1 城市环境承载力的评估方法

1.1 城市环境承载力评估模型及承载率指标

环境承载力的研究方法有多种,目前常用的定量研究方法包括自然植被净第一生产力估测法、生态足迹法、资源与需求差量法、综合评价法、状态空间法等,每种方法都有各自的特点和适用范围,而城市环境承载力的评估比较适合采用“压力-状态-响应”(PSR)结构模型,该模型以反映一定的逻辑关系,即人类活动对环境施加了一定的压力,环境在一定范围内进行自我调节,而社会根据环境调节的状况做出响应,以维持环境系统的健康稳定状态[4]。其中,各要素的资源现状、基本环境容量及其分布相当于PSR框架模型的状态,城市污染控制措施与社会经济发展水平相当于PSR框架模型的响应,环境所承载的主要污染物排放量相当于PSR框架模型的压力,三者共同构成了城市环境承载力评估指标体系的PSR框架模型。通过对该框架PSR模型的压力和响应状况分析,判断各环境要素子系统的发展变化趋势,研究环境压力所对应的环境状态,评估环境的承载程度。

PSR模型通过压力和响应指标,将环境资源状态和容量与可承载经济、社会发展状况的能力挂钩。因此,环境承载力不仅与环境本身的结构有关,还与外界(人类社会经济活动)的输入输出有关,其特征表现为时间性、区域性以及人类社会经济行为的关联性[5],鉴于承载力的测度是一个相对量的概念,为了量化环境承载力,其度量可引入环境承载指数。环境承载指数反映环境系统对人类社会经济活动的承载压力与其所能承载该种压力的极限值的比值,本研究中环境承载指数的表达式如下：

式中：ECI表示环境综合承载指数;

Wi表示环境指标i的权重;

式中：ECIi表示环境指标i的环境承载指数;

ECQi表示环境指标i的环境承载阈值;

ECCi表示环境指标i的环境承载状态。

环境承载指数越高,承载状态越差,环境安全性越差;反之,承载指数越低,承载状态越好,表示该区域环境安全性越好。

1.2 环境承载力预警分析

通过环境承载率指数的分析,可将现有环境要素的承载力水平与预警指标进行比较,通过二者对比进行承载状态判断[3]。其中预警指标是指要素承载能力的警戒标准,承载指数则可反映该区域的环境安全指数。

如果现有承载力数值小于预警性指标,则现有的开发在承载力的合理容量之内,未来城市发展仍具有一定的空间;如果现状资源的开发已经接近预警值,那么未来城市发展空间很小,并将触动环境安全的警戒线;如果现有要素承载力数值大于预警性指标,则现有承载力容量负荷较大,潜在承载力的空间发展较小,发展空间受到限值,城市的发展问题将会出现。预警性指标的变化直接影响承载指数,二者均是随着技术水平的提高而具有动态性。

根据承载指数情况,可将承载状态分为良好状态、一般状态、预警状态和危机状态四种,分别对应四级状态。

Ⅰ级：表示环境处于良好状态,此时环境承载状态低于区域低方案环境容量;

Ⅱ级：表示环境处于一般状态,此时环境承载状态介于区域低方案环境容量和区域中方案环境容量之间;

Ⅲ级：表示环境已处于警戒状态,此时环境承载状态介于区域高方案环境容量和区域中方案环境容量之间,存在一定的风险;

Ⅳ级：表示环境已处于危机状态,此时进人环境的污染物总量已高于区域高方案环境容量,环境质量将发生明显的恶化趋势。

2 湛江市环境承载力分析与提升策略

2.1 湛江市环境承载力分析

湛江市环境承载力分析主要从环境纳污能力和资源供给能力进行研究,其中包括大气、地表水和土地三个要素。

图1 湛江市环境承载力分析方法

以大气环境承载力为例,选取SO2、NO2、PM10作为湛江市大气环境中的代表性污染物,湛江市2007年大气环境承载指数计算结果见图2,大气环境各构成要素承载指数由高到低分别为PM10(0.480)、SO2(0.217)、NO2(0.150)。通过权重分析,湛江市大气环境承载状态等级划分如表1所示。

表1 大气环境承载状态等级划分

图2 湛江市大气环境承载指数计算结果

由表1、图2可以看出,湛江市的SO2、NO2、PM10承载等级均为Ⅰ级,处于良好状态;综合大气环境承载指数为0.36,承载等级为Ⅰ级,承载状态为良好状态。可见湛江市大气环境质量较高,现有容量负荷较小,湛江市大气环境污染承载尚具很大的空间。

参考中国部分省份主要城市的环境状况[6],计算其大气环境承载力,与湛江市大气环境承载指数进行比较,如表2所示。列举的18个南方城市中有湛江、福州、厦门、海口、拉萨5个城市大气环境承载处于良好状态,广州、合肥、南宁、南京、南昌、昆明、上海7个城市处于一般状态,贵阳、武汉、长沙、成都、杭州5个城市处于预警状态,仅有重庆1个城市大气环境承载处于危机状态;列举的16个北方城市中郑州大连、长春、呼和浩特、西宁5个城市大气环境承载处于一般状态,兰州、哈尔滨、沈阳、银川、济南、西安、乌鲁木齐、天津、北京9个城市处于预警状态,石家庄、太原2个城市处于危机状态。从表中可以看出,南方城市的大气环境承载状态总体上要好于北方城市,沿海、沿江城市承载指数明显要低于内陆城市,重庆、哈尔滨、天津等重工业比较发达的城市大气承载指数明显高于其他城市。湛江市在所列的南方城市中属于大气环境承载状态最好的几个城市之一。

表2 湛江市与其他城市大气环境承载状态的比较

续表2

由于环境承载力不是一个纯粹描述环境自然特征的量[7],随着经济、社会的发展,区域环境承载状态也会发生相应的变化。根据《湛江市城市总体规划(2003-2020)》预测,湛江市2020年常住人口将达到820～870万人,GDP总量达到4350亿元。为判断未来湛江经济发展模式下环境承载力的变化,本文以2007年为基准年,按照保持现状的发展情景、排放系数降低20%的情景,排放系数降低40%的情景做高、中、低方案进行分析,并在此基础上对2010年和2020年湛江市空气质量进行预测,则湛江市大气环境承载指数情景分析见表3。

表3 湛江市大气环境承载指数情景分析

通过以上结果可以看出,快速增长的经济给湛江市大气环境带来了巨大的压力。湛江市现有的大气环境承载状况较好,如果湛江市继续保持现有的发展模式,在近期2010年湛江市大气环境仍然能够保持着Ⅰ级(良好状态),然而到远期2020年,湛江市大气环境大气中主要污染物的年日均浓度将不能达到国家大气环境标准,大气环境承载状态也由2007年的Ⅰ级(良好状态)变成Ⅲ级(预警状态)。

2.2 湛江市环境承载力提升对策建议

通过短板理论可知,只要有一个环境因素的环境承载力处于预警状态,则这个因素就会成为城市社会经济与环境可持续发展制约的影响因素。因此,在制定经济发展策略的同时,如何全面提升城市环境承载力成了亟待解决的问题。本文就湛江市的现有状况,在“减压—改善—优化”方面提出以下建议：

2.2.1 提高环境治理能力,控源减排,减少承载压力

加快城市污水处理厂建设,完善配套截污工程和管网收集系统建设,确保污水稳定达标排放。

对市辖区内的重点大气污染企业进行技术改造,督促湛江电厂、东兴炼油厂等企业提高脱硫效率;近年来机动车量增加迅猛,政府部门应完善机动车综合管理机制,在市区范围内实行环保标记登记。

加强建筑施工、市政工程、余泥渣土运输扬尘污染控制,强化城市主干道路面保洁和洒水消尘,做好闲置土地和裸露地块的绿化或硬化工作;重点解决湛江市的工业固废和生活垃圾分类处理问题,并合理调整设施,解决目前部分设施超负荷运转的问题。

2.2.2 合理调整布局,优化产业结构,改善承载力状态

由于湛江市的发展早期规划不足,城市与产业的发展布局在市区内过于集中,导致局部区域的资源供给短缺,同时,过于集中布局难以避免污染物也集中排放,加之相应的城市环境处理设施仍未完善,使局部区域的环境承载压力加大。因此城市产业布局应当遵循与城市空间扩展战略、城镇建设相一致的原则,结合湛江市土地资源现状和土地存量供给特征,因地制宜确定用地布局,随着东海岛钢铁基地的落成,湛江市应分层次布局配套能力强、聚集效应明显的产业带,强化其对产业发展的承载能力和辐射效应;湛江作为西部沿海港口中心城市,有优越的运输条件和市场条件发展临港工业;同时调整城市建筑密度,完善旧城区的公共环境配套,改善旧城区的拥挤程度,促进城市生态环境的改善。

2.2.3 提高资源能源利用效率,遵循生态环境系统观点,科学提升环境承载力

在城市开发过程中,尽可能为生态恢复创造适合生物生存栖息环境和条件,恢复生物的种群和数量,保证物种多样性和种群、数量平衡。

环境承载力提升的关键在于将污染物排放量削减与资源能源消耗、清洁生产和产业技术进步相结合,因此从源头出发,降低资源能源的消耗量,提高资源能源利用效率显得尤为重要。

3 结语

“十一五”期间我国很多城市将进入新一轮快速增长周期,随着工业规模的迅速扩大和工业的转型升级,区域的资源和环境形式日益严峻,我们必须正视区域发展面临的资源环境制肘问题,反思环境承载力超负荷所逐渐暴露出来的一系列深层次的社会与环境之间的矛盾,树立和落实科学发展观,促进社会经济和资源环境的协调发展。

[1]韩俊丽,段文阁.城市水资源承载力研究现状及其趋势[J].资源开发与市场,2004,20(5)：353—355.

[2]陈燕.环境承载力分析方法在嵩明县工业布局规划中的应用[J].云南环境科学,2008,(4)：7—8.

[3]中国科学技术协会专家组.中国城市承载力及其危机管理研究报告[M].北京：中国科学技术出版社,2008.

[4]徐毅,于雷,吴舜泽,等.我国城市环境承载力现状评估及提升对策研究[C].中国环境科学学会学术年会优秀论文集,2007.

[5]李刚.绵阳经济开发区区域水环境规划及承载力研究[D].西南交通大学硕士学位论文,2005.

[6]中国环境年鉴.北京：中国环境出版社,2004-2007.

[7]王俭,孙铁珩,李培军,等,环境承载力研究进展[J].应用生态学报,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

广东省科技计划项目(20070410009)

唐崇杰(1980—),男,广东湛江,毕业于广州暨南大学环境科学专业,硕士,工程师,主要从事环境管理与规划工作。