DPSIR框架与沿海地区生态承载力研究——以象山港为例

张 元

(上海吾励环境技术有限公司 200082）

0 引言

海岸带是中国人口最稠密、经济最为活跃的地区，沿海地区的GDP占全国的70%以上，进出口占全国的90%以上。但海洋经济活动在促进社会发展的同时，也引发了许多人口、经济、资源与环境的问题，由此，一系列有关承载力的概念被提出。目前，生态承载力被定义为“在一定区域内，在不损害该区域环境的情况下，所能承受的人类最大负荷量”。区域人类活动以及自然因素又会对海湾的生态与环境条件产生深刻的影响。如何协调区域经济社会发展与海湾生态系统的承载力的平衡，对实现区域整体的可持续发展具有重要意义。

为了解决日渐迫切的可持续发展问题，很多学者提出了许多不同的模型和框架。1970年加拿大统计学家Rapport提出了“压力—相应（SR）”框架，而后又由国际经济合作与发展组织（OECD）继续发展为“压力—状态—响应（PSR）”框架模型，联合国于1996年提出了“驱动力—状态—响应（DSR）”框架模型等；欧洲环境局（EEA）最早论述了“驱动力—压力—状态—影响—应答(DPSIR)”框架模型（何刚，2018）。DPSIR模型框架包含了人口、经济、社会、环境四个要素，在考虑社会和经济发展与人类活动对环境的影响的同时，还加入了人类活动改变环境从而带来的反馈效应（张凤太，2016）。因而该模型具有综合性、整体性、灵活性等特点，揭示了社会发展和人类活动与环境的因果关系，被应用于很多学科的研究（王鹏等，2016；李魁明等，2013；于海洋等，2017）。

象山港位于浙江省宁波市南部，是一个狭长型半封闭海湾，为浙江省最大的水产养殖基地。但近年来，由于当地养殖业的快速发展，人口数量不断扩大，大量工业、农业与养殖业产生的污染物被排放到环境中，导致象山港出现了诸多环境问题，例如水体的严重富营养化。对于象山港出现的环境问题，不少学者已做了相关方面的研究，对其区域底栖生物多样性、沉积物中重金属、水质状况等方面有了相当的认识。然而，这些研究大部分是对区域的总的生态承载力或是某项指标进行分析，并没有考虑不同指标之间的相互关联和相互影响，如社会经济和环境的因果关系、人类活动及其导致的环境状态对社会的反馈作用，不能客观反映各个方面不同因子的贡献，因而，对于区域生态承载力的优化管理只能起到一个总体的指导，并不能具体到社会、经济、自然的各个方面。基于此，本文提出了利用DPSIR框架进行生态承载力研究的方法。基于生态承载力与DPSIR框架在环境评价方面的诸多契合，并以浙江省象山港为例，展示DPSIR框架在海湾生态承载力方面的应用，以期为海岸带城市环境问题的治理提供新的思路。

1 研究方法

1.1 研究区概况

宁波象山港是宁波市东南沿海一个半封闭式的深水港湾，港域狭长，岸线曲折，全长406km，其中岛屿岸线109km。主湾中心线长约60km，口门宽约20km，内港宽3-8km。沿岸有大小溪流95条，年平均径流量12.9亿m3。象山港主槽水深在10-20m，最深处可达47m。

象山港属于欧亚大陆东部的亚热带季风区，暖湿多雨，光照充足，热量丰沛，四季分明，冬夏季交替显著。气温适中，具有夏热少酷暑，冬冷寡严寒的气候特征。年平均气温16.2-17.0℃，极端最高气温在38.8℃，极端最低气温在-7.5℃。年平均日照时数为1904-1999h，最多年份为2336.1h，最少年份为1667.9h；年平均降水量为1239-1522mm，一年中有两个相对干季和湿季，3-6月和9月为相对湿季，7-8月和10月至翌年2月为相对干季。年均蒸发量为1417-1503mm，年平均风速3.8m/s。

象山港内潮流平稳、无淤积、航道宽阔、暗礁少,万吨轮可候潮进出。沿岸陆域条件较好，宜建港岸段大多有陆域可依托。目前象山港岸段开发除部分军用及在横山、西泽、白墩、薛岙、湖头渡等址建有民用港外，港区内还有西沪港、铁港、黄墩港三个优良的港中之港，港域水面宽均为1.8km。水深条件较好，距岸50m处水深8m，适宜建造3000-5000吨级码头的岸线有多处。

自北仑峙头角至象山钱仓超过270km的岸线范围内，共有海涂约25.5万亩，约占宁波市海涂总量的144万亩的17.8%，其中比较集中地分布在铁江、西沪港、黄墩港内，滩涂宽度在200-1000m之间，坡度在2-8%。港域内滩涂饵料丰富，气候条件适宜，发展水产养殖非常有利。

象山港海水养殖历史悠久，到目前已有400多年的历史。近年来，区域的浅海和滩涂养殖发展迅速，养殖面积和产量已有相当规模。1998年，象山港网箱数为1.8万只，年产名优水产鱼类3200t，初步形成以西沪港为主的海水网箱养殖基地。

1.2 数据来源

在DPSIR框架下评估象山港生态承载力状况，需要反映人类干扰、环境影响、社会反应等方面的动态关系，这涉及到许多指标数据。本研究所使用的数据来源为2014-2019年宁波市统计年鉴、宁波市环境状况公报、象山港海洋环境公报以及相关领域的文献资料。

1.3 承载力计算

综合承载力指数采用如下公式计算：

其中，C为承载力指数，Wi为第i个指标的权重，Pi为第i个指标的指标值Bi与理想参照值（或实际消耗值）Ri的比值；对于环境污染物指标、能源指标与社会经济类指标，对于环境有益物指标（如溶解氧）和资源类（除能源外）指标为n为指标个数。在本研究中，根据生态系统中各要素普遍联系的原则、“蝴蝶效应”等非线性作用关系，以及利比希最小因子法则，假定所有指标对系统的承载力具有同等重要性，任何一个缺失或受损都会对区域承载力产生重要影响，因此所有指标权重采用等权重分析法确定，即

综合承载力的判断标准如下：

C＜1，可载；

C=1，满载；

C＞1，过载。

2 海湾生态系统生态承载力评价模型

2.1 DPSIR框架

生态系统是多因素相互影响相互作用的复杂系统,在研究生态安全的形成和演变机制时，也应该将这些因子作为综合指标来考虑。联合国经济开发合作署(OECD)提出压力-状态-响应(P-S-R)概念模型，被国内学者广泛应用。但P-S-R模型的一个明显缺陷是：人类活动对环境的影响只能通过环境状态指标随时间的变化而间接地反映出来。由欧洲环境署提出的驱动力-压力-状态-影响-响应(DPSIR)概念模型是P-S-R的一个有力变形。其作用方式如图（1）。

表（1） 基于DPSIR框架的海湾生态系统承载力模型

表2 状态项（S）各因素与驱动力（D）、压力（P）以及响应（R）各因素相关性分析结果

2.2 基于DPSIR框架的承载力模型

通过对目前海湾生态系统的认识，结合社会-经济-自然复合生态系统理论，本人整理了影响海湾生态系统的主要指标，并根据这些因素的属性将其归类到DPSIR框架中5个不同的方面，由此建立了表（1）所示的反映海湾生态系统生态承载力的DPSIR框架。

3 结果与对策

根据2014-2019年宁波市统计年鉴以及象山港海洋环境公报中所获得的数据，利用SPSS20.0软件，对涉及DPSIR的不同指标数据进行相关性分析，得到表2结果。将不同时期象山港的典型环境指标代入承载力公式，得到象山港2014-2019年环境承载力变化曲线，如图2所示。

3.1 结论

驱动力（D）、压力（P）以及响应（R）各因素对象山港海域水环境生态承载力有一定的影响，且具有一定的相关性（表2）。

驱动力（D）：驱动力因子中的人口规模与活性磷酸盐浓度具有显著的相关性，与其他因子无显著相关性。但这并不表明驱动力D中的其他因子不会影响到状态S。根据DPSIR框架，没有直接影响的两个因子并不是彼此孤立的，它们会通过其他因子发生间接的影响。

压力（P）：压力P中的渔业养殖面积与状态（S）中的沉积物锌元素浓度呈显著的相关关系，海水无机氮浓度与工业污水排放量有显著相关性。

状态（S）：2014年至2019年象山港海域水环境承载力尚处于可载状态，围绕0.85上下波动，但显示出逐渐上升的趋势（图2）。

影响（I）：根据2014-2019年象山港海洋环境公报，象山港海域水质除锌元素超过第二类海水水质标准，其他指标均符合第一类海水水质标准。公报显示象山港海水水质呈逐年下降的趋势，这与本研究中海水水环境生态承载力状态S的变化趋势相符合。此外公报显示象山港海域底栖动物种类与密度逐年下降，这也反映了当地海域生态承载力负荷的逐年加重。

响应（R）：根据DPSIR框架，响应R对状态S有直接的影响，研究结果发现象山港海域海洋沉积物中镉浓度与工业用水重复利用率具有显著的负相关关系。

3.2 对策

根据以上的研究可以得出，各因素的叠加作用导致了象山港海域水环境生态承载力的逐年降低，其中象山当地人口规模、工业污水的排放、海水水产养殖面积、工业用水重复利用率的影响较为显著。为了遏制当地水环境生态负荷逐年增加的趋势，保证当地自然资源与环境的可持续发展，可提出一下对策：对象山港水产养殖污染实施整治,科学规划水产养殖的结构和布局,合理利用象山港的环境容量。加强对入港陆源污染的治理,加大沿岸中心城镇的污水处理厂建设力度。同时对当地城镇化进程，城镇人口数量与分布进行合理的规划，减少人类对自然资源与环境的消耗与透支。

4 讨论

4.1 本文在前人对生态承载力的研究以及对象山港生态环境的研究基础上，提出了基于DPSIR框架研究区域生态承载力的方法，并选取了象山港区域具有代表性的海域水环境承载力作为对象进行了研究，所反映的趋势与《象山港海洋环境公报》的实测结果相符，大致反映了象山港海域水质的状况。

4.2 利用DPSIR框架可以有效的评估海湾生态系统的综合承载力，并且能对驱动力、压力、状态、影响、响应这5个方面行进评估，找到影响区域生态承载力的因素，并通过对这些因素的控制与管理，优化区域社会-经济-生态系统的结构，减小区域生态承载力的负荷，为海湾生态系统管理以及区域可持续发展提供新的思路与方法。

4.3 要完整反映区域综合承载力，需要在所有指标分析的基础上，进行综合。同时要厘清不同指标之间的相互关联，是叠加、协同还是拮抗作用，以及其作用机制，例如社会经济和环境的因果关系、人类活动及其导致的环境状态对社会的反馈作用。因此，未来海湾综合承载力的评估，还应该在犁清不同因子之间的关联的基础上，通过系统建模，进行综合分析。