城市发展战略环境影响评价中的生态风险评价指标体系研究

中国环境学会  2011年 03月31日

  

  张志泉  宋汉卿  李双江

  单位:哈尔滨市环境保护科学研究院

   

  摘要:城市生态系统的演变与生态环境质量是城市综合发展战略环境影响评价所关注的重要问题之一,而城市生态风险评价就是在一个长期的时间跨度上,对城市综合发展能否对区域生态环境质量与生态系统的演变趋势带来不利影响做出科学的评判,是在城市区域大尺度上研究复杂环境背景下包含多风险源、多风险受体的综合风险研究,是目前战略环境影响评价中日渐热门的研究领域。本文从城市综合发展战略实施后可能产生的生态问题入手,紧抓城市生态系统的特殊性,充分调研吸收了近年来的国内外生态风险评价研究成果,探讨了区域生态风险评价指标体系研究的新思路,初步提出了适合城市区域生态系统的生态风险指标体系,并在此基础上,针对不同类型的城市提出了各自的备选评价指标,旨在为寻求系统、全面、科学的区域生态风险评价指标体系提供借鉴和参考。

  关键词:战略环境影响评价、生态风险评价、指标体系

 

  1.引言

 

  战略环境影响评价是我国当前环境保护领域的重大课题,是将可持续发展战略从宏观、抽象概念转变成实际、可操作方案的桥梁,同时也是在大时间跨度上最大化保证自然生态环境与人类经济发展活动相适应的必然选择[1]

  纵观现代城市发展史,经济的迅速发展带给生态环境安全的压力与日俱增。城市的发展往往以能源大量消耗、污染物排放居高不下、环境污染事故愈来愈多、生态环境的健康损伤日益增加为代价,甚至有学者认为:生态环境压力已经上升为国家安全的重要组成部分[2]。在这一时代背景下,积极有效地开展城市综合发展战略环评是愈发成为一个城市能否走可持续发展道路,进而缓解生态环境安全压力的先决条件。而在城市发展战略环评中,生态风险评价则日益成为该领域的热门研究课题。

 

  2.城市区域生态风险评价概述

 

  2.1生态风险评价概念

  生态风险评价(Ecological Risk Assessment,简称ERA)是通过组织和分析数据,评价与人类活动相关的一个或多个风险源在暴露过程中对生态系统可能造成的生态效应,它的初衷是预测环境中污染物对生态系统或某些组分产生有害影响的可能性[3]。对生态系统具有危害作用的不确定因素除污染物之外,还包括各种自然灾害和人为事故,这些灾害将影响到较高层次和尺度的生态系统,当尺度扩展到区域时,区域生态风险评价便应运而生。

 

  2.2城市生态系统的特点

  与自然生态系统相比,城市生态系统具有以下特点。

  ⑴城市生态系统是人类起主导作用的生态系统,人类活动对城市生态系统的发展起着重要的支配作用。与自然生态系统相比,城市生态系统的生产者绿色植物的量很少;消费者主要是人类,而不是野生动物;分解者微生物的活动受到抑制,分解功能不强。

  ⑵城市生态系统是物质和能量的流通量大、运转快、高度开放的生态系统。城市中人口密集,城市居民所需要的绝大部分食物要从其他生态系统人为地输入;城市中的工业、建筑业、交通等都需要大量的物质和能量,这些也必须从外界输入,并且迅速地转化成各种产品。城市生态系统不论在能量上还是在物质上,都是一个高度开放的生态系统。这种高度的开放性又导致它对其他生态系统具有高度的依赖性,同时会对其他生态系统产生强烈的干扰。

  ⑶城市生态系统中自然系统的自动调节能力弱,容易出现环境污染等问题。城市生态系统的营养结构简单,对环境污染的自动净化能力远远不如自然生态系统。城市的环境污染问题包括生态破坏、大气污染、水污染、固体废弃物污染和噪声污染等。

 

  2.3城市生态风险评价的特点

  在城市生态风险评价中,城市区域一般被设为已有的或潜在的生态风险源,与其他区域风险评价相比,城市生态风险评价的特点为:

  ⑴城市区域的统计数据较全面,容易获取,其生态风险评价指标中很大一部分可选择城市年度统计数据而不用过多依靠遥感、野外监测等传统生态学统计手段。

  ⑵由于城市地区的风险源多样,且数据易获取,致使生态风险评价可选取的指标范畴往往过于庞杂,在涵盖诸如社会、经济、资源、生态、环境和人类健康等诸多因素的同时,往往忽视从城市生态类型自身特点出发选指标,难以体现城市生态系统风险评价的实质;

 

  3.城市区域生态风险评价指标体系的构建

 

  3.1城市区域生态风险评价指标体系构建的总体思路

  城市区域生态风险评价指标体系构建的总体思路是以城市综合发展战略为宏观风险源,以原生生态与人工生态系统为受体,从城市生态体统的特点出发,分城市发展的不同阶段重点分析城市发展可能产生的各种不利生态环境影响,并以此为基础细化出相应的影响因子;在关注城市发展带来的不利影响的同时,重视对当前生态环境质量的评价,准确选取能够反映原生生态与人工生态类型的生态学指标。

 

  3.2城市区域生态风险评价指标体系应说明的重要问题

  一套科学准确、可操作性高的城市区域生态风险评价指标体系具有十分重要的现实意义,它不仅能够为做出准确的城市综合发展战略环境影响评价结论提供必需的生态风险评价定量结果,揭示潜在的生态恶化趋势,更能够服务于政府决策部门,使其可以获知不同的城市发展战略实施方案会相应产生的何种生态影响程度,便于政府制定最符合可持续发展战略思想的城市综合发展规划,掌握并控制不利生态影响因素,最大化规避潜在的生态恶化趋势。

  概括而言,城市区域生态风险评价指标体系必须能够准确说明以下几方面问题:

  ⑴城市的综合发展会带来何种不利生态环境影响及其程度

  城市的发展带来的环境问题一般来源于工业快速发展与人口规模扩大所产生的对自然环境需求量与破坏强度不断增长,具体可表现为人类活动产生的水环境与大气环境污染物排放强度加大、浓度上升,造成水生与陆生生物种群密度、生产力,物种多样性下降,生态脆弱性指数上升;人类活动空间的扩大不断压缩区域原生生态生境空间、引发物种退化甚至灭绝等。对此, 城市区域生态风险评价指标体系通过选取指标与赋值须对城市生态系统受不利生态环境影响的程度做出科学评价。

  ⑵城市区域生态环境质量现状

  作为生态风险评价的基础,城市区域生态环境质量通常包括原生生态与人工生态系统的生态环境质量两方面,一般从生态脆弱性、生态完整性、种群密度、初级生产力、区域物种多样性,植被覆盖率等诸多方面入手,全面定量给出城市发展的生态环境大背景。

  ⑶是否具备良好的生态环境管理能力

  城市要发展、生态环境要保护,单纯地发展经济而榨取生态环境或单纯地保护生态环境而放慢经济发展步伐都是已经被淘汰了的社会发展模式,城市要走可持续发展战略模式就离不开完善的生态环境管理能力建设,这种能力的高低时刻反映在现实的生态环境质量上。生态风险评价在注重不良环境要素影响与生态环境质量现状评价的同时,同样要重视生态环境保护能力这方面的指标选取,通过判断这种能力的高低,可有助于分析生态风险趋势是逐步扩大还是日趋平稳。

 

  3.3城市区域生态风险评价指标体系的构建

 

  3.3.1城市区域生态风险评价指标体系框架

  本文所提出的城市区域生态风险评价指标体系包括以下四个基本层次:

  ⑴目标层

  目标层表述的是评价指标体系的评价主体,所有的指标选取都要围绕这一主体展开,就本文而言,目标层为“生态风险评价指数”。

  ⑵准则层

  准则层是在分析评价指标体系目标层表述含义基础上提炼出的,用以说明指标体系要重点评价的层面,本文所提的评价指标体系的准则层包括有“生态环境污染指数”、“生态环境质量现状指数”与“生态环境管理能力指数”等三个层面。

  ⑶指标层

  指标层是在准则层基础上提出来的细化指标,本文的指标体系指标层下分1级指标与2级指标两个层次。

  1级指标

  1级指标可以看作是对准则层的拆分,是对2级指标的类别概括,具体如下:

  ⅰ生态环境污染指数:一般污染物排放指数、毒性污染物排放指数、生态环境破坏指数。

  ⅱ生态环境质量现状指数:原生生态环境质量指数、人工生态环境质量指数、社会与自然资源环境指数。

  ⅲ生态环境管理能力指数:生态环境保护能力指数、生态环境建设能力指数。

  据此,本文1级指标层共设8项指标。

  2级指标

  2级指标从1级指标的概括类别出发,分别选取这一类别中最有代表性的指标组成2级指标层,使整个指标体系的根本。本文的指标体系共选取了个指标,具体见后文的“指标选取”章节。

 

  3.3.2城市区域生态风险评价指标的选取

  本文指标体系中的2级指标选取是在借鉴国内外关于生态风险评价方面研究成果与实践成果与结合自身工作经验的基础上进行的,选取范围基本上包括了城市工业污染物排放、传统生态学考评指标、城市污染防控与生态市建设等诸多方面。

  此外,由于与以往单一地点的生态风险评价相比,不同类型的城市区域生态风险评价所涉及的风险源和评价受体等在区域内均具有空间异质性,即存在区域分异现象,因此,本文在2级指标层次上又做了进一步的划分,将2级指标分为“通用指标”与“特殊指标”两类,用以更准确地评价不同类型城市生态系统的综合风险。现依照准则层次序汇总如下。

 

  3.3.2.1通用指标

 

  ㈠生态环境污染指数

  ⑴一般污染物排放指数

  一般污染物排放指数考核的是城市人类生产、生活活动过程中排放入天然水体或环境空气中的无毒性或“三致”效应的一般污染物在排放强度、浓度上对水生与陆生生态系统可能造成的污染破坏程度。污染物排放必然导致水质与大气质量发生变化,对于水生与陆生动、植物生境有着直接的作用——响应关系。一般污染物排放指数下设包括有水体中COD浓度、水体中氨氮浓度、万元GDPCOD排放强度、万元GDP氨氮排放强度、水体周最大温升或温降、环境空气中SO2浓度、环境空气中PM2.5浓度、环境空气中TSP浓度、万元GDPSO2排放强度、万元GDP PM2.5排放强度、万元GDP TSP排放强度、农药施用强度、化肥施用强度在内的132级指标。

  ⑵毒性污染物排放指数

  毒性污染物排放一般来自于城市化工、冶炼、轻工、印纺等高污染工业企业生产活动,对水生生态系统的影响尤其严重,往往产生不可逆的、甚至毁灭性的生态破坏后果,可以说是最重要的城市生态风险源之一,是城市生态风险评价的重点问题。这一层次包括有水体中重金属浓度、水体中多环芳烃浓度、水体底泥中重金属沉积量、生活垃圾填埋场垃圾渗滤液排放强度、土壤中重金属含量、土壤中农药残留物含量、垃圾焚烧处理厂二噁英(PCDDs)排放浓度等72级指标。

  ⑶生态环境破坏指数

  本文指标体系中的生态环境破坏指数衡量的是城市发展可能产生的生态破坏程度,关注的层面一般为城市区域所属的自然资源与天然水体等,生态系统层面则在“生态环境质量现状指数”中予以体现。具体下设的2级指标包括有水体富营养化指数、水土流失强度、土地荒漠化强度、土地盐碱化强度等4项指标。

 

  ㈡生态环境质量现状指数

  ⑴原生生态环境质量指数

  城市生态类型一般包括原生生态与人工生态两种,原生生态又分为水生与陆生生态。本文的原生生态环境质量指数评价指标选取主要依托传统生态学中对于生态系统的综合考评指标,然后再根据城市原生生态的特点从中择选,最终确定了包括有生态脆弱性指数、生态完整性指数、生物多样性指数、种群密度、生物量、初级生产力在内的6项指标。

  ⑵人工生态环境质量指数

  作为城市生态类型的一种,人工生态系统主要表现为人为形成的景观绿地、植被或苗圃等,其下设的2级指标包括有城市建成区绿化覆盖率、人均公共绿地面积等2项指标。

  ⑶社会与自然资源环境指数

  在本文的指标体系中,社会资源一般指的是城市人口;自然资源则指的是影响生态系统稳定的、为生物生长发育所必需的自然资源,如水、土壤、森林等。社会与自然资源环境指数反映的是自然资源维持生态环境稳定与满足人类开发需求的平衡关系,其下设包括水资源丰度(定义为水资源总量与城市面积比)、植被覆盖率、土地开发利用强度、城市建成区人口密度等4项指标。

 

  ㈢生态环境管理能力指数

  ⑴生态环境保护能力指数

  生态环境保护能力指数的目的在于科学评价一个城市的发展决策部门在生态环境保护方面所开展的各项积极措施有效性能否满足发展经济与保护环境的双重需要,这种能力的高低直接关联着城市生态整体质量的未来发展趋势,下设的2级指标包括重点工业企业污染物达标排放率、主要污染物排放总量削减量、生活垃圾无害化处理率、工业固体废物处置利用率、危险废物安全处置率、空气质量达二级标准天数等6项指标。

  ⑵生态环境建设能力指数

  生态环境建设是城市发展战略中的重要内容,是走可持续发展道路的必然选择,是实现或提高生态环境保护能力的前提条件,一般表现为城市主要污染物防控工程建设、城市生态环境建设、环境保护机构自身能力建设等方面,下设的2级指标包括城市污水集中处理率、城市中水回用率、城市集中供热率、清洁能源使用率、机动车尾气检测率、退化土地恢复率、公众对环境满意率等7项指标。

 

  3.3.2.2特殊指标

  针对不同类型的城市,比如以矿业开发、畜牧养殖为城市发展战略核心的资源型城市与具有良好的原始森林、原生湿地等自然资源基础的旅游开发型城市,对于这些城市而言,以上的通用指标并不能完全说明本区域生态类型可能面临的风险水平,必须增加有明显区域特色的评价指标。受自身知识水平制约,本文在此只列举草原畜牧、矿产开采与有丰富森林、湿地资源等类型城市的对应特殊指标。

  ㈠草原畜牧型城市

  这类城市的生态风险问题一般来源于过度放牧产生的草场退化、水土流失、荒漠化问题,具体可选择的特殊指标包括有:草原开垦比例、草原畜牧承载力、草原退化比例、草原荒漠化比例、沙区植被覆盖率、沙化扩展速度等6项指标。

  ㈡矿产开发型城市

  这类城市的生态风险问题突出表现在矿产的过度开采可能带来的城区沉陷问题,对此,可选用的特殊指标为开采区沉陷速度、开采沉陷区占城市总面积比例等2项指标[4]

  ㈢自然资源型城市

  这类城市的生态风险问题一般来自于城市发展开发挤占森林、湿地等原生生态系统生境而产生的湿地消失、森利覆盖率急剧下降等生态破坏问题,可选取的特殊指标包括湿地积水状况、湿地植物丰富度、湿地优势种种群密度、森林覆盖率等4项指标[5]

 

  3.3.2.3指标体系框图

  将通用指标与特殊指标汇总,得到的最终的城市区域生态风险评价指标体系见附表1

 

  4.结论

 

  在区域生态风险评价中,针对不同类型的区域生态系统特征来构建合适的生态风险评价指标体系尤为必要的。现代文明城市的综合发展战略大体是以经济、社会的全面发展革新为主体,以加快城市化进程、促进工业产业升级改造、改善人居环境等为主要措施,规划走的是经济、社会与环境和谐发展的可持续发展道路。但在这一过程中,随着城市的不断发展,强烈的现代化建设需求、密集的人类活动、快速的经济结构性增长以及某些高能耗、高排放的产业发展对城市区域生态环境的胁迫效应必然会以正反馈形式发展,大气、水体、土壤和生态环境仍可能受到不同程度的污染,可能存在着发生城市生态环境退化、水资源短缺、气象异常,甚至生态灾难的风险。本文从城市生态类型的特点出发,认为城市区域生态风险评价的契入点便是以上所述的种种城市综合发展战略实施后可能产生的诸多生态环境问题,并以此作为评价指标选取的基本范畴,构建了由4个层次组成,包括有81级指标与51项通用2级指标以及12项针对某些特殊城市生态类型特征而提出的特殊评价指标。本文所提出的指标体系覆盖了城市潜在生态风险源、风险受体与规避风险应采取的应对措施等诸多方面,水平有限,希望能尽量为区域生态风险研究领域提供一定的参考和帮助,将战略环境影响评价工作做得更完善、科学。

 

  参考文献

  ⑴修光利,蒋林明,侯丽敏,张大年、基于生态环境安全的区域规划战略环评初探、环境科学与管理、20084月、Vol.33 No.4170~175.

  ⑵曲格平、关注生态安全之一:生态环境问题已经成为国家安全的热门话题、环境保护、2002年、Vol.53~5.

  ⑶蒙吉军,赵春红、区域风险评价指标体系、应用生态学报、20094月、Vol.20 No.4983~990.

  ⑷姜云,吴立新、中国煤炭城市生态环境评价指标体系的构建、中国矿业、2003年、Vol.12 No.323~25.

  ⑸吕宪国,王起超,刘吉平、湿地生态环境影响评价初步探讨、生态学杂志、2004年、231)、83~85.

  作者简介 张志泉,现任哈尔滨市环境保护科学研究院院长,研究员级高级工程师,现主要从事环境基础理论、规划环评及战略环评等领域的研究工作。Tel/Fax0451-84623647E-mailzzq13903607358@126.com

   

  附表1

  城市区域生态风险评价指标体系

  目标层

准则层

指标层

备注

1级指标

2级指标

生态环境

污染指数

一般污染物

排放指数

水体中COD浓度

通用指标

水体中氨氮浓度

通用指标

万元GDPCOD排放强度

通用指标

万元GDP氨氮排放强度

通用指标

水温周最大温升或温降

通用指标

环境空气中SO2浓度

通用指标

环境空气中PM2.5浓度

通用指标

环境空气中TSP浓度

通用指标

万元GDPSO2排放强度

通用指标

万元GDP PM2.5排放强度

通用指标

万元GDP TSP排放强度

通用指标

农药施用强度

通用指标

化肥施用强度

通用指标

毒性污染物

排放指数

水体中重金属浓度

通用指标

水体中多环芳烃浓度

通用指标

水体底泥中重金属沉积量

通用指标

生活垃圾渗滤液排放强度

通用指标

土壤中重金属含量

通用指标

土壤中农药残留物含量

通用指标

垃圾焚烧处理厂二噁英排放浓度

通用指标

生态环境

破坏指数

水体富营养化指数

通用指标

水土流失强度

通用指标

土地荒漠化强度

通用指标

土地盐碱化强度

通用指标

草原开垦比例

特殊指标

草原退化比例

特殊指标

草原荒漠化比例

特殊指标

沙化扩展速度

特殊指标

开采区沉陷速度

特殊指标

开采沉陷区占城市总面积比例

特殊指标

生态环境质

量现状指数

原生生态

环境质量指数

生态脆弱性指数

通用指标

生态完整性指数

通用指标

生物多样性指数

通用指标

种群密度

通用指标

生物量

通用指标

初级生产力

通用指标

森林覆盖率

特殊指标

湿地积水状况

特殊指标

湿地植物丰富度

特殊指标

湿地优势种种群密度

特殊指标

人工生态环

境质量指数

城市建成区绿化覆盖率

通用指标

人均公共绿地面积

通用指标

 

社会与自然资源环境指数

水资源丰度

通用指标

植被覆盖率

通用指标

土地开发利用强度

通用指标

城市建成区人口密度

通用指标

草原畜牧承载力

特殊指标

生态环境管

理能力指数

生态环境保护能力指数

重点工业企业污染物达标排放率

特殊指标

主要污染物排放总量削减绿

特殊指标

生活垃圾无害化处理率

特殊指标

工业固体废物处置利用率

特殊指标

危险废物安全处置率

通用指标

全年空气质量达二级标准天数

通用指标

生态环境建设能力指数

城市污水集中处理率

通用指标

城市中水回用率

通用指标

城市集中供热率

通用指标

清洁能源使用率

通用指标

机动车尾气检测率

通用指标

退化土地恢复率

通用指标

公众对环境满意率

通用指标

沙区植被覆盖率

特殊指标

   

 
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