南京市环境承载力评价及其成因分析

孟 菲,赵海霞,牛铭杰,秦海旭,,于忠华,孙瑞玲

南京市环境承载力评价及其成因分析

孟 菲1,2,赵海霞1*,牛铭杰1,2,秦海旭1,2,3,于忠华3,孙瑞玲3

(1.中国科学院南京地理与湖泊研究所,中国科学院流域地理学重点实验室,江苏 南京 210008；2.中国科学院大学,北京 100049；3.南京市环境保护科学研究院,江苏 南京 210013)

从资源、环境、生态3个维度构建指标体系,运用空间状态法测度了南京市2011~2016年环境承载力状况,并从自然条件、区域发展和管理制度3方面解析影响因素,对其成因进行具体分析.结果表明:尽管南京市2011~2016年间环境承载力状况有所好转,但全市整体仍处于超载状态,主城区超载最严重,其次是六合区、浦口区和江宁区,溧水区与高淳区相对较好.南京市环境承载状态受自然、发展和管理类等多种因素影响,水、土资源禀赋及气象等自然条件对环境承载力起到先天限制作用;人口、产业等社会经济发展因素对环境承载力进一步造成压力,且加剧环境承载状态的空间差异性;管理能力上的不足是重要的影响因素,其不断提高对超载状况则起到一定缓解作用.

环境承载力；成因分析；空间状态法；南京市

“可持续发展战略”以经济发展、资源保护和生态环境保护相协调统一为核心理念,已成为当今世界各国的发展共识[1].而随着经济发展和工业化进程的推进,资源开发规模持续加大、环境污染不断加重和生态服务功能持续减弱等一系列问题逐渐显现,资源上限、环境底线和生态安全已经成为制约中国区域可持续发展的关键[2].环境承载力研究对可持续发展的实现具有重要指导意义[3],环境承载状态评估能够反映人类活动与自然环境的协调程度,衡量自然环境对社会经济发展的容纳程度,对其成因进行正确判别更可以揭示区域发展中的制约性因素,是区域进行可持续发展规划的重要决策前提.

自环境承载力的概念被提出以来,相关理论及实证研究广泛开展.且随着研究的不断深入,承载力研究已衍伸至资源承载力[4]、环境承载力[5]、生态承载力[6-7]、旅游承载力[8-9]等多方面,水[10-12]、土地[13-15]、大气[16-17]等单一资源或环境要素的研究成果均较为丰富.然而任何一个区域的发展都建立在多因素协同作用的基础上,学者们逐渐发现资源或环境单一要素的研究已不能满足现实需要,综合环境承载力研究逐步兴起.相应地,环境承载力的研究与分析视角也更加广阔与全面,评价指标体系不再单一而广泛涉及到资源、环境、经济等各个方面[18-20],研究方法也有所改进与拓展[19,21-22];一些学者关注到地域发展的差异化并进行了有针对性的专项研究[23-24];此外,近年来环境承载力预警研究也逐步开展[25-26],环境承载力的研究成果已较为丰富.从已有研究来看,综合环境承载力评估体系多基于社会经济影响从资源-环境-社会经济系统[19,27]、压力-承压[18,28-29]、压力-状态-响应[30]等角度进行构建,但从客观资源环境综合体自身角度入手构建评估体系进行评价的研究较少;在研究方法与评价模型上也尚未形成较为统一的认识.此外,当前的环境承载力研究仍多集中于评价类研究,对其驱动因素及成因的具体分析相对较少,少量已有研究也主要关注社会经济类因素,其综合性尚有欠缺.

南京市是我国长三角地区经济发达的重要中心城市,其环境承载状况对区域可持续发展影响重大.然而,随着城市建设和经济发展的不断推进,资源环境与人类活动之间的矛盾日益加剧,南京市的环境状况也日趋严峻,社会发展的协调可持续面临巨大挑战.因此,以南京市为例,从资源、环境、生态3方面构建指标体系对其环境承载力状况进行评价,并进一步从自然条件、区域发展、管理制度等多角度解析其成因,以期为南京市的环境管理与空间规划提供决策依据,也为其他经济发达地区的可持续发展提供参考与借鉴.

1 研究区概况与数据来源

1.1 研究区概况

南京市地处北纬31°14′~32°37′、东经118°22′~ 119°14′.全市土地总面积6587km2,辖有玄武、秦淮、鼓楼、建邺、雨花台、浦口、六合、栖霞、江宁、溧水及高淳等11个区,其中玄武、秦淮、鼓楼、建邺、雨花台、栖霞6区为主城区(图1).南京市属宁镇扬山地丘陵地区,地貌以低山缓岗为主,境内湖泊、水库棋布,河流网织.位于北亚热带湿润气候区,冬夏温差显著,夏季炎热多雨,每年6月下旬~7月上旬为梅雨季节,多年平均降水量1108.7mm,水资源量相对丰富.作为东部地区重要的特大城市,南京市具有较强的综合经济实力,并成为长三角辐射带动中西部地区发展的重要门户城市,在全国战略格局中具有重要地位.

1.2 数据来源

研究中涉及的数据与资料主要来源于相应年份《南京市统计年鉴》、《南京市国民经济和社会发展统计公报》、《南京市环境状况公报》、《南京市水资源公报》、《南京市“十三五”生态环境保护规划》等文件以及相关政府门户网站发布的统计数据.空间上采用2015年南京市1:10万行政区划图作为底图,对评价结果及相关数据信息进行空间可视化展示.

图1 南京市位置及范围

2 研究方法

2.1 环境承载力评价

2.1.1 环境承载力界定 综合不同学者观点及研究实际,本研究中的环境承载力是一个具有总量约束上限阈值的涉及资源、环境、生态等多个方面的区域综合环境承载力概念,侧重于对宏观环境综合体的自身承载力进行表征,反映地域空间发展条件下自然环境系统的承载容纳状态.其中,资源子系统反映各类自然资源的开发利用现状,环境子系统反映对环境污染物的容纳状况,生态子系统反映生态系统服务与功能的提供与保障程度.

2.1.2 评价指标体系构建 基于环境承载力概念与内涵,将环境综合体分为资源、环境、生态3个子系统,从3方面选取指标对环境承载力进行表征.借鉴已有研究成果并结合研究区实际与数据可获得性,选取具有代表性的共9项指标(表1).资源子系统评价指标包括人均水资源量、单位GDP用水量、土地开发强度;环境子系统评价主要涉及大气环境与水环境,包括单位国土面积SO2排放量、大气污染物浓度超标指数、单位国土面积COD排放量、水污染物浓度超标指数;生态子系统用生态系统服务价值、生态红线区占比等指标来表征.其中:

(1)污染物浓度超标指数 根据“短板效应”,大气污染物浓度超标指数选取PM2.5、PM10、SO2、NO2年均浓度超标指数中的最大值表征.同理根据COD、氨氮、磷等污染物得到区域内水污染物浓度超标指数.依据《资源环境承载能力监测预警技术方法(试行)》,污染物浓度超标指数的计算公式如下:

R=C/S–1 (1)

式中:R为区域内第项污染物浓度超标指数;C为该污染物的年均浓度监测值;S为该污染物浓度的二级标准限值.

(2)生态系统服务价值 依据相关土地利用数据,并参照中国陆地生态系统单位面积服务价值表[31]进行核算.

2.1.3 指标权重确定 熵值法是一种有较强理论依据,不依赖人们主观判断的客观赋权法[32],它根据各项指标观测值所提供信息的大小来确定权重.本研究采用熵值法确定权重(表1),主要步骤如下:

(1)对原始数据进行标准化,由于各项指标性质不同,对具有正向作用和负向作用的指标分别采用以下公式计算: