环境科学研究  2017, Vol. 30 Issue (12): 1869-1879  DOI: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.03.53

引用本文  

范小杉, 何萍. 生态承载力环评:研究进展·存在问题·修正对策[J]. 环境科学研究, 2017, 30(12): 1869-1879.
FAN Xiaoshan, HE Ping. Research Advances, Defects and Countermeasures for Environmental Impact Assessment of Ecological Carrying Capacity[J]. Research of Environmental Sciences, 2017, 30(12): 1869-1879.

基金项目

国家重点研发计划项目(2017YFC0506601;国家自然科学基金项目(41501581);国家环境保护公益性行业科研专项(210409100)

责任作者

何萍(1968-), 女, 辽宁凌海人, 研究员, 博士, 主要从事流域生态研究, heping@craes.org.cn

作者简介

范小杉(1976-), 女, 四川南充人, 副研究员, 博士, 主要从事生态经济、环境管理研究, fanxiaoshan@126.com

文章历史

收稿日期:2016-12-07
修订日期:2017-09-28
生态承载力环评:研究进展·存在问题·修正对策
范小杉 , 何萍     
中国环境科学研究院, 环境基准与风险评估国家重点实验室, 国家环境保护区域生态过程与功能评估重点实验室, 北京 100012
摘要:环评技术标准的科学性和完备性是决定环评文件质量及应用价值的关键,但长期以来生态承载力环评技术一直是环评标准体系中最薄弱的环节.通过回顾国内外生态承载力研究发展历程,解析生态承载力概念和内涵,介绍自然植被净第一性生产力评估法、生态足迹法、资源供需平衡法与综合指数法等常用生态承载力评估方法的评价原理、技术流程,指明上述各类方法片面注重“承载力”极值的量化或超载与否的评估,但却忽视人类经济社会发展产生压力指标与区域自然承载能力对应关键指标在指标类型、大小及空间上的矛盾对立性研究,以致评价过程不清晰、评估成果对于优化区域人地关系的参考价值十分有限.在此基础上结合我国生态承载力环评制度、技术导向及研究实践状况论述,指出现有生态承载力环评技术标准存在技术方案不完整、评价内容项目针对性弱、评价空间尺度与项目影响范围不匹配等问题,以此为前提,提出重新界定规划环评领域生态承载力概念,以提升科学性与实用性为目标革新生态承载力环评技术框架体系,针对项目生态压力类型及空间格局确立生态承载力评价内容,充分利用3S等新技术开展生态承载力定量化评估等修正对策建议.研究旨在为开展生态承载力评估技术革新与探索研究提供借鉴.
关键词生态承载力    环评    技术    方案    框架    改进    对策    
Research Advances, Defects and Countermeasures for Environmental Impact Assessment of Ecological Carrying Capacity
FAN Xiaoshan , HE Ping     
State Key Laboratory of Environmental Criteria and Risk Assessment, State Environment Protection Key Laboratory of Regional Eco-Process and Function Assessment, Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China
Abstract: The scientificity and completeness of EIA technical standards determine the quality and application value of Environmental Impact Assessment (EIA) documents. EIA technology for ecological carrying capacity (ECC) has always been the weakest section in the EIA technology standard system. Based on detailed investigation into research advances in ECC, the concept and connotation of ECC were analyzed. The commonly used technical methods to evaluate ECC at home and abroad, including 'net primary productivity assessment of natural vegetation', 'ecological footprint', 'supply and demand balance' and 'comprehensive index', were introduced with their according assessment theories and accounting procedures. The methods focus on accounting the extreme value of ECC or confirming whether overloading has occurred or not. However, the key corresponding opposition indices between the pressure exerted by human economic and social development and the carry capacity possessed by nature, as well as their characters, size and spatially distributed pattern were neglected. Research results without clear assessment of these methods cannot offer valuable suggestions for promoting the coordination of humans and nature. By thorough analysis of EIA regulations, technologies and methods of ECC and their applications in practice in China, problems were revealed, such as incomplete technical framework, low correlation between assessment contents and EIA plans or projects, spatial scale of EIA not matching influence range of EIA plans or projects, etc. Subsequently, the concept of ECC in EIA was redefined, a new EIA technical framework of ECC was proposed for enhancing rationality, practical value and operability of EIA results, and suggestions were offered, including:the EIA contents should be decided according to pressure types analysis about the assessed plan or project, and 3S and other new technologies should be used to carry out quantitative assessment of ECC. The research scheme can provide references for technology innovation about ECC assessment exploration.
Keywords: ecological carrying capacity    EIA    technology    solutions    framework    reform    countermeasures    

生态承载力(ecologicalcarrying capacity,ECC)评估是基于既定研究区资源禀赋、生态环境背景和经济社会发展状况对区域可持续发展水平的定性定量评价技术过程[1];环境影响评价(environmental impact assessment,EIA)是对规划或建设项目可能产生的资源、环境及生态效应做出分析、预测和评估,并提出预防或者减轻不良环境影响的对策和措施的方法与制度[2].由于长期以来生态承载力在概念界定、评估技术及实践应用方面存在较多争议,因此迄今为止国际纲领性环评指导文件[3-4]及西方发达国家环评指南[5]尚未将“生态承载力”正式纳入环评制度体系.而鉴于20世纪末期以来我国国内高速经济社会发展导致日趋激烈的人地矛盾关系和可持续发展的紧迫需求,2003年国家环境保护总局发布的HJ/T 130—2003《规划环境影响评价技术导则(试行)》[6]开始涉及到与生态承载力相关的内容;其后国家环保部发布的HJ 130—2014《规划环境影响评价技术导则总纲》[7]也对生态承载力评估内容、技术方法、指标体系等提出指导性意见.但生态承载力评估一直是环评标准方法体系中技术基础最薄弱的环节,生态承载力评估在环评实践及成果应用中遭遇诸多困境[8-10].在此论述分析生态承载力评估研究发展历程,分析相关问题并提出应对措施,以期推动生态承载力环评技术方法研究进而有效提升环评成果应用价值.

1 生态承载力评估研究发展现状 1.1 研究发展历程

1798年英国经济学家Malthus[11]指出,资源、环境因子对人口数量及人类物质财富的增长有决定性的限制作用;此后西方国家学者[12-13]开始对人口数量、物种种群数量及约束因子开展广泛的理论与实践探索,并提出logistic增长曲线方程;1922年美国学者Hadwen等[14]在研究阿拉斯加的驯鹿种群数量时最早提出“承载力”(carrying apacity)一词;20世纪30年代初Leopold[15]、Errington[16]先继将其介绍进野生生物研究领域;1953年Odum[17]将其明确定义并纳入全世界第一本系统讲述生态学原理的教材,至此“承载力”成为生态学研究的重要内容.

二战后世界经济高速发展,以致20世纪六七十年代发达国家普遍面临严重的资源枯竭、环境污染和生态破坏问题.1968年日本学者将“环境容量(environmental capacity)”的概念引入到环境科学中[18],1972年罗马俱乐部《增长的极限》指出土地、可供开采的资源和容纳环境污染能力的有限性不能支持人类经济的无限增长[19],同年联合国在瑞典斯德哥尔摩召开“人类环境会议”提出“可持续发展(sustainable development)”一词[20];1985年联合国教科文组织(UNESCO)和世界粮农组织(FAO)提出了“资源承载力(resources carrying capacity)”的概念[21];1987年世界环境与发展委员会出版《我们共同的未来》对“可持续发展”作出了科学定义[22],此后“可持续发展”成为“承载力”研究的核心理念.承载力研究领域涵盖自然资源、环境污染及生态系统承载力范畴,研究范围逐渐从定性转为定量、从单一要素转向综合性多要素、从以生物种群、人口数量及经济增长极限探索逐渐转向人类经济社会可持续发展面临纷繁复杂现实问题的研究[23].

1.2 生态承载力概念界定

20世纪80年代末以来,生态承载力被定义为在一定区域范围内,自然资源、生态环境、经济社会各子项协调、可持续发展的前提下,自然-经济-社会复合生态系统所能容纳的人类活动的最大限度[24-27],具有“生态阈值”“资源可开发极值”与“环境容量”等学术内涵[28-29],即我国国内学者普遍理解的广义的“生态承载力(ecological carry capacity)”概念;而狭义的生态承载力概念单指生态系统承载力,指特定研究区域维持其物种、生态系统生存、繁衍和持续发展为前提的人类经济社会活动开发利用特定类别自然资源的最大规模和强度,或特定类型污染物的最大排放量.

但即使是狭义的“生态承载力”概念,生态承载力评估范畴也会与自然资源(开发)承载力、环境(污染物排放)承载力有错综复杂的关系,常规理解的资源承载力、环境承载力与生态系统承载力并非完全独立、彼此割裂的关系,而是彼此之间存在紧密联系的系统性关系,其根源在于:人类开发利用的任何空间区域都是由资源、环境与生态要素所构成、并具有统一性特征的自然地域整体;人类开发利用某种资源的同时必然影响附着于该类资源的生态、环境要素,排放污染物也必然影响该污染排放地及临近空间区域自然资源的可利用性,并对当地物种、生态系统产生直接或间接影响;所以资源承载力、环境承载力与生态系统承载力三者之间实际并没有清晰的界限关系,只是在实际评估过程中根据环评需求侧重承载力评估内容不同而存在差异;同时由于可持续发展是以人类及其生态环境可持续生存发展为核心,而人类生存发展关键依赖于物种与生态系统健康、稳定的可持续生存和繁衍,因此资源承载力、环境承载力的评估都以人类为核心生态系统承载力评估为前提,这就是广义承载力概念命名为生态承载力并在国内外广泛应用的根源.

鉴于上述对生态承载力概念的理解,长期以来国内外生态承载力多采用广义生态承载力开展承载力研究,生态承载力评估致力于在某一区域在既定的资源、环境及生态条件下,以资源可持续开发利用与人类经济社会及生态环境健康、稳定、和谐可持续发展为前提,探索预测人口数量、人类物质财富增长极值、产业发展最大规模,或评估某地区经济社会发展强度是否超过资源环境承载能力,处于“生态赤字(超载)”或“生态盈余(弱载)”状态.

1.3 生态承载力评估方法发展

因其研究目标差异,生态承载力评估内容、评估方法各不相同,以下分别予以论述.

1.3.1 生态系统承载力研究 1.3.1.1 生态阈值法

生态阈值是指促使生态系统(或特定物种)正常生长繁殖状况从一种状态快速转变为另一种状态的某特定生态因子所在的点或一段区间,是生态系统承载力概念模型的基础[30].生态阈值的确定主要是以长期野外观测、数据获取(遥感监测、大尺度的观测网络)为前提,以问题导向,通过统计分析、模型模拟等多种方法确定生态阈值[31-32].但目前国内外关于生态阈值的研究还局限于小尺度野外生态空间,并由于全球范围内物种、生态系统及其生态环境背景的复杂多样性,针对某一地域特定物种、生态系统类型生态阈值研究成果很难应用于另一区域,以致基于生态阈值研究成果开展生态承载力定量研究目前尚处于探索阶段.

1.3.1.2 物种种群数量承载力评估法

1838年比利时数学家Verhulst[12]首次构建Logistic数学模型,并用19世纪初法国、比利时、俄罗斯等国的人口数据验证Malthus人口理论.20世纪早期欧美科研人员对实验室和野外条件下的生物种群数据开展Logistic方程拟合与实证研究,却发现自然界生物种群增长并不符合Logistic曲线特征,只适用于计算封闭的、极为稳定的系统[33-34],因此该计量方法逐渐淡出承载力量化研究舞台,只作为一种理论性的描述公式予以介绍.

1.3.1.3 物种及生态系统适宜生境评估法

生境适宜性评价是根据特定物种或生态系统适宜生态因子(温度、湿度、海拔等)范围评估其适宜生存空间范围的技术方法.1981年美国鱼类和野生动物局(US Fish and Wildlife Service)研制出第一款HSI(habitat suitability index)模型以评价墨西哥湾北部褐虾和白虾生境适宜性[35],其后该技术得以不断修正和完善.21世纪初以来,以遥感影像为载体的3S技术成为大尺度评价野生动物栖息地适宜性的主流技术,其中普林斯顿大学Phillips等基于生态位原理用JAVA语言编写了MaxEnt(maximum entropy models)模型软件,结合GIS软件平台,将已知物种分布点单元的生态因子条件作为样点得出物种或生态系统生境约束条件,通过寻找与物种分布点的环境变量特征相同的单元预测物种适宜分布区,自动完成物种生境预测图制作、主导生态环境因子分析[36],因此目前在全世界得到较广泛的运用.

1.3.1.4 自然植被净第一性生产力估测法

NPP(net primary productivity,净第一性生产力)是指绿色植物在单位时间单位面积内从光合作用产生的有机物总量中扣除自养呼吸后的剩余部分[37]. NPP作为保证植物活动的关键变量,是陆地生态系统中物质与能量运转研究的重要环节,是地球生态系统中其他生物成员生存和繁衍的物质基础.目前全世界计算NPP的模型总共有20多种,大体分为气候统计模型、过程模型、光能利用率模型[38].但NPP模型不考虑生态系统与物种多样性及人类直接、间接、循环反复利用净初级生产力方式的纷繁复杂性,因此用于承载力评估具有很大的局限性[39].

1.3.2 资源承载力评估方法 1.3.2.1 供需平衡法

供需平衡法的原理:通过区域各种资源存量与目前经济社会发展中产生的资源需求量之间的差距以及区域生态环境质量现状与期望生态环境质量目标之间的相对差距来评估区域承载力[40].但局限于静态研究,且仅从资源的角度出发,没有考虑区域自然-经济社会系统的内部机制和多方面因素,因此应用范围较为狭小.

1.3.2.2 生态足迹法

加拿大生态经济学家Rees等[41]在1992年提出生态足迹分析法(ecological footprint):① 按生产力类型、大小差异将研究区土地分为耕地、草地、林地、渔业用地、建设用地和能源用地(即碳吸收用地)6类,并折合成全球统一的、具有生产力的地域面积表征区域生态承载力(或生态足迹总供给);② 将研究区内人类社会生产消费活动按其对自然的影响类别分别折合成与前述承载力折算一致的生态压力或生态足迹.此方法把人类经济社会活动对资源环境的影响简单归结为对土地资源类型、规模数量和质量的影响,在国内外应用较广;但却忽视了人类生产生活中各种污染物(并不仅仅是碳排放)对环境的影响,且采用国际均衡因子和产量因子作为转换率或调节因子反映区域特征的量化方式过分粗略,因此遭受较多质疑与争议[42].

1.3.3 环境承载力评估方法

环境承载力理论是以可持续发展为核心的区域生态环境对人类各种经济社会活动类型、规模和强度,以水体、大气、土壤等环境要素环境容量(即最大纳污能力或允许污染负荷量)为理论基础;而环境容量指能够被继续使用(多以不同环境功能区特定类型污染物浓度控制标准为依据)并仍保持良好生态系统并能够持续支撑经济社会发展规模时,所能够容纳污染物的最大能力[43-45].目前在水环境容量、大气环境容量评估方面,国内外学者已研究构建了一些评估应用较广、认同度较高的评估模型[46-47],而土壤环境容量研究目前尚集中在土壤背景值、临界值、污染物迁移系数和数学模型等方面[48],或以GB 15618—1995《土壤环境质量标准》为基础,开展土壤对重金属等污染物承载力等方面研究[49].

1.3.4 综合承载力评估方法

综合承载力评估是把前述生态系统承载力、资源承载力、环境承载力作为区域综合承载力的组成三要素,根据研究特点分别赋以值与权重进而得到区域综合承载力大小(多为指数)的一种方法,目前国内应用较广的主要有综合指数法(也称“高吉喜法”)[1]与状态空间法[50].

1.3.4.1 综合指数法

首先计算研究区生态承载指数:鉴于区域生态环境对人类经济社会活动支持能力大小(生态承载指数)取决于生态弹性能力、资源承载能力和环境承载能力3个方面,对地形地貌、土壤、植被、气候和水文要素特征划分级别并赋以相应值和权重以评估生态弹性指数,对土地资源、水资源、旅游资源和矿产资源情况赋以相应值和权重以评估资源承载指数,并用同样的方法评价环境承载指数;上述3类承载指数值再按区域特征分别赋以不同权重,即得研究区生态承载指数.其次计算研究区生态压力指数:由于承载对象是具有一定生活质量的人口数量,所以生态系统压力指数可通过承载的人口数量和相应的生活质量分别赋值和权重进行计量.最后以上述计算所得的生态压力指数与生态承载力指数的比值反映生态压力度[1].

该方法把研究区错综复杂、不具统一度量衡的自然资源、生态环境与人类经济社会之间的关系简化为简单明了的指数关系,所需数据来源于研究区容易获取的资源环境、生态背景数据和经济社会统计数据,因此在国内得到较多推广和实践应用;但该方法只能大体反映区域人类经济社会活动与区域之间超载与否,但不能揭示区域资源、环境、生态系统及不同类别人类经济社会的发展类型、规模之间的具体细节与矛盾对立关系,问题针对性不足,对于进一步调整优化区域人地关系的参考价值十分有限.

1.3.4.2 状态空间法

研究原理、评估程序与综合指数法类似,但基于欧式几何学利用三维状态空间制图表示作为受载体的人口及其经济社会活动和作为承载体的区域资源、环境共3个轴,通过构建理想空间曲面,用现状点与理想空间曲面比较,以直观反映人类经济社会活动压力与资源环境承载力超载、满载或可载3种情况[51].

在承载力评估模型方面,1991年OECD提出的P-S-R(pressure-state-response analysis)模型及1993年提出的D(driving)-P-S-I(impact)-R模型[52]、系统动力学模型[53]、神经网络模型[54]等应用较广.

总体而言,多年来我国广泛开展的以行政区尺度的生态承载力评价多属于宏观、大尺度研究,侧重研究区资源、环境、生态系统对人类经济社会发展规模、强度“承载力”极值的量化或超载与否的评估,而相对忽视资源、环境、生态系统承载能力指标与人类经济社会开发利用资源、环境、生态系统产生的压力指标在指标类型、大小及其空间上的对应性研究.但由于区域资源环境及生态系统的复杂性、开放性、动态性以及人类生产生活利用资源环境形式的多样性和差异性,且人类不断通过科技进步、贸易流通及管理制度革新等方式调整自身与自然资源与生态环境的关系,以致力求通过一定区域范围的自然资源及生态环境背景评估人类经济社会发展极值研究的在社会实践应用中遭遇到了普遍质疑.

1.4 生态承载力环评进展 1.4.1 制度发布

生态承载力涵盖资源、环境及生态系统承载力评估范畴,具有综合性.在1993年国家环境保护总局发布的HJ/T 2.2—1993《环境影响评价技术导则大气环境》[55]、HJ/T 2.3—1993《环境影响评价技术导则地表水环境》[56])”以及HJ/T 2.1—1993《环境影响评价技术导则总纲》[57]”都未提及“承载力”相关评价内容. HJ/T 130—2003[6]始有涉及,界定“环境承载力”为“在某一时期、某种状态下、某一区域环境对人类社会经济活动支持能力的阈值”,“承载力的大小可用人类行动的方向、强度和规模等来表示”.2011年4月环境保护部发布HJ 616—2011《建设项目环境影响评估导则》[58]”,指出“需从环境容量和环境承载力角度考虑项目的环境可行性”.2011年9月环境保护部发布HJ 2.1—2011《环境影响评价技术导则总纲》[59]”,强调需“根据建设项目所在区域的资源禀赋,量化分析建设项目所在区域资源承载能力的相容性”.2014年6月环境保护部发布HJ 130—2014对生态承载力环评内容、技术方法、评价指标体系等做出详细规定;但2016年12月环境保护部部发布的用于替代“HJ2.1—2011”的HJ2.1—2016《建设项目环境影响评价技术导则总纲》[60]未涉及承载力任何相关内容.

1.4.2 技术方法

HJ/T 130—2003指出,资源与环境承载力评估的方式和方法主要有情景分析、类比分析、供需平衡分析、系统动力学法、生态学分析法等[6];HJ 130—2014提出基于区域现状调研采用“综合评价法”,分区域生态系统潜在承载力评价、资源-环境承载力评价、承载压力度评价构建三级评价指标体系与综合核算模型,最后按既定的生态承载力分析评价表判定区域生态承载力及其所受生态压力情况[7].

1.4.3 研究实践

目前,国内所能查到的生态承载力环评研究文献数量较为有限,涉及规划主题类型的主要有煤炭资源开发规划[61-64]、土地利用规划[65-69]和城市规划[70-73]、港口规划[29, 74-75]4类,建设项目环评未查到承载力研究文献;研究方法并不局限于HJ 130—2014的指定方法,而多采用生态足迹法、综合指数法,其余方法应用较少;在研究中多数学者指出生态承载力评估普遍存在定位不准确、指标体系不完善、与环评项目关联度低、指导性和实用价值不强等问题;大部分学者都指出现有规划环评承载力评估技术方法滞后于当前经济社会可持续发展需求,强调进一步深入开展相关研究的必要性和紧迫性.

1.5 生态承载力环评技术方法存在的问题

迄今为止,我国国内虽构筑了生态承载力环评技术框架,但并未针对规划或建设项目类型、特点及其开发自然资源类别、利用生态环境方式及其对应资源承载力、环境承载力和生态系统承载力相关评估技术和方法展开进一步分析、探索和说明,因此在理论体系构建方面尚欠完备性,其评估技术方法的科学性、合理性和可操作性方面也存在诸多不足,以下分别予以论述.

1.5.1 传统生态承载力宏观尺度性的概念界定不适用于中观、微观尺度环评领域

传统生态承载力的概念被界定为“以可持续发展为前提下的区域自然-经济-社会复合生态系统所能容纳的人类活动的最大限度”[76],“区域”的空间尺度多为不同大小级别的行政区甚至多个行政区,生态承载力评估所需考虑的评估指标涵盖评估区全部自然、生态、资源因子及与人类活动相关的所有经济、社会要素;但规划或项目环评所涉及的空间领域多为中观或微观尺度的空间尺度,生态承载力环评只需考虑环境影响评估区内与规划或环评项目直接或间接相关的资源、环境、生态要素.因此,传统宏观尺度性生态承载力概念界定应用于环评领域必然导致生态承载力环评空间尺度与规划环评、项目环评尺度不匹配、评价指标项目针对性弱、评价成果应用价值有限等问题;因此,环评领域生态承载力概念的界定必须有别于传统生态承载力概念,以从根源上规避由于概念混乱引发的诸多问题.

1.5.2 技术方案不尽完善,科学性亟需增强 1.5.2.1 缺失生态系统压力评价凸显现有生态承载力评估框架不完整

现有生态承载力环评技术框架包括承载力评价与压力评价两个评价单元(见图 1);其中,承载力评价包括生态系统承载力(HJ 130—2014称之为生态弹性)、资源承载力与环境承载力评价三部分内容;压力评价包括资源压力与环境压力两部分内容,明显缺失生态系统压力评价内容(见图 1).从评价指标看,资源承载力与资源压力、环境承载力与环境压力具有一一对应性(但具体对应性分析、评价并未展开),但生态系统承载力评价却没有生态系统压力评价与之相对,生态承载力环评技术框架不能反映评价区主要生态系统(包括水域、陆域及湿地生态系统等)就因规划或建设项目面临的生态压力情况.而生态系统破坏、生境丧失和物种多样性减少是当前我国经济社会转型发展过程中亟需解决的紧迫问题[77];生态系统压力评价内容缺失使生态承载力环评不能反映评估区生态系统因规划或建设项目实施可能面临的压力类型、强度及空间格局[78-80],进而不能针对重要、典型生态系统面临的压力展开经济社会驱动因子分析进而有针对性地提出规划、建设项目优化调整对策,因此丧失了生态承载力环评的部分意义.

图 1 HJ 130—2014《规划环境影响评价技术导则总纲》构建的承载力环评技术框架 Fig.1 EIA technical framework of carrying capacity in HJ 130-2014 General Guideline of EIA about Plan
1.5.2.2 评估技术方案科学性、合理性有待增强

HJ 130—2014中提出的生态弹性评价不具有客观性偏离评价目标而缺失评价意义:生态弹性评价将区域自然环境背景指标如海拔、坡度、降雨量、干燥度、积温等与表征区域生态系统的植被类型、植被覆盖度等具有不同度量衡的指标采用分层次打分、赋权重、综合核算方式予以度量;评价全过程依赖于评价者主观判断而缺少客观性,评价结果虽有量化数值,但没有反映区域亟需保护的主要生态系统类型、规模数量与空间格局,因此应用指导价值极其有限[81].同时评价指标不够确切具体以致评价内容模糊不清:未对特定类型的评价项目资源压力、环境压力相关评价内容、评价空间尺度范围界限做出清晰界定[82].另外,采用综合评价法、生态足迹法等方式核算承载力和压力,侧重于采用标准化统一数值衡量区域生态承载力和生态压力总体情况,让原本清晰的不同类别资源、环境承载力与其压力指标之间一一对应关系趋于混乱,使环评成果结论与建议依据不足,流于形式.

1.5.3 项目针对性较弱使评价结果指导性较弱、应用性不强

生态承载力环评的最终目的是在规划与建设项目可能对生态系统、自然资源、环境承载力的影响情况科学分析的基础上,提出有效减弱或消除不良影响的对策和措施.区域规划与建设项目类型众多(如经济社会总体发展规划[83]、城镇发展建设规划[84]、交通发展建设规划[85],农业[86]、工业[87]、旅游业[88]等);不同规划、建设项目类型不同,利用自然资源类型、规模数量、生态环境的方式必然存在较大差异,因此其资源、环境、生态影响效应也存在巨大差别.但现有生态承载力环评研究成果常用的综合评价法、生态足迹等评价方法体系侧重于区域生态承载力评估常规技术流程的处理、指标体系的构建和计量模型的核算,对特定规划或建设项目在特定自然资源及生态环境背景下产生的资源、环境、生态压力类型界定不清,对环评区域资源、环境、生态系统对该规划或建设项目的承载能力缺少对应性分析和研究,缺失对规划、建设项目产生的生态压力与区域生态承载力矛盾机制和过程的深入探讨;以致环评成果只能用主观赋分、综合核算获得的数据简单说明区域资源环境承载力超载与否,但科学性却严重不足,却不能结合规划项目内容与区域资源环境背景具体详细说明超载与否原因,也难以对规划或项目建设方案提出具体有效优化调整建议.

1.5.4 环评空间尺度与项目影响范围不匹配使评价结果存在较大误差

常规规划或建设项目环评中,除区域(一般是县级以上行政区尺度)经济社会发展总体规划建设内容所涉及影响尺度是全区域尺度的资源、环境及生态系统以外,其余类型(如城镇、交通建设及产业发展等)规划或建设项目所开发利用的资源、环境及生态要素并非全行政区尺度的,而是局限于规划与建设项目方案所涉及的特定空间区域内,且局限行政区内部的规划、建设项目所涉及的空间尺度范围一般远比全区域尺度小,而跨行政区尺度的规划项目所影响资源环境空间范围则超越行政区边界.因此,以行政区范围内统计的资源环境背景、数据作为规划或建设项目生态承载力环评依据,必然与规划与建设项目涉及影响区的实际生态承载力存在较大差异;且评估过程忽视生态压力与生态承载力空间属性特征,未对生态压力、生态承载力量化评估过程、结果予以制图可视化展示,因此评估过程不透明,压力与承载力在空间上的对立统一特征辨析不清,以致评估结果缺少说服力和可信度.

2 生态承载力环评技术方法优化方向探讨 2.1 重新界定环评领域生态承载力概念以明确评估目标避免争议

考虑到当我国国内资源、环境及生态环境问题的严重性及其之间的错综复杂关系,同时为尊重我国学者的研究习惯,在此将环评领域“生态承载力”概念定义为:在确保资源可持续利用、环境质量不恶化、重要生态系统及物种得以保护和持续维持的条件下,环境影响评估区内自然资源(土地资源等)、生态环境所能承受该环评项目开发利用的规模、强度及空间分布格局[32-33].

上述定义较以往常规“生态承载力”概念界定相比具有两大特点:① 明确生态承载力环评目标是确定“以可持续发展为基础的该环评项目所能开发利用的自然资源、生态环境最大规模(数量)、强度”,而不是“预测人类经济社会最大发展规模”. ② 强调生态承载力环评的空间尺度特性:首先将生态承载力环评的空间尺度界定在该规划换建设项目影响涉及的中观或微观的环评空间尺度内,而不是传统生态承载力评估的宏观行政区尺度;其次特别指出评估区域内不同类别的资源、环境、生态要素都具有空间位置属性,因此生态承载力评估需要明确指出可开发与不可开发利用源、环境、生态要素的空间分布格局,并通过客观、科学的评价过程展示、分析其原因.以此提高生态承载力环评的科学性及其与规划或建设项目的关联度,提升评估成果应用价值[75].

2.2 以提升科学性与实用性为目标革新生态承载力环评技术框架体系

a)以规划或建设项目方案为依据评价其所在区域自然资源及生态环境系统产生的压力(见图 2).针对项目开发利用土自然资源情况、排放污染物类型和特征、破坏生态环境系统途径和形式及空间分布格局,量化评估规划项目资源开发利用、污染排放情况以及占用、破坏土地资源及重要物种与生态系统生境情况,评价规划项目对其所在区域自然资源、生态环境系统产生的压力大小等.

图 2 生态承载力环评技术框架修正方案 Fig.2 The revised EIA technical framework of ecological carrying capacity

b)基于规划或建设项目可能受影响的空间区域区内自然资源及生态环境背景状况评估生态承载力(见图 2).基于规划项目所在区域资源环境背景,包括开发土地资源的开发利用适宜性及空间分布,原生植被、生态系统及敏感物种规模、数量及空间分布状况等,以重要物种及生态系统生境保护为核心[74],评估区域对规划项目所具有的资源承载力、环境承载力和生态承载力.

c)结合上述生态压力与生态承载力评价成果,评价规划项目对规划区资源承载力、环境承载力和生态承载力的影响情况(见图 2).确立基于规划项目资源承载力、环境承载力和生态系统承载力的评估方法,构建规划项目生态承载力评价技术指南,使从空间上可视化反映规划项目资源环境适宜开发程度与强度成为可能,为提升区域开发总体规划项目方案的可持续性、科学性提供支撑.

2.3 针对项目生态压力类型确立生态承载力环评内容

不同类型的规划或建设项目对所利用的自然资源(水资源、土地资源等)、所影响区域的生态系统(包括水域生态系统和陆域生态系统等)、环境容量及类别(水环境、大气环境、土壤环境等)途径、方式和程度具有较大差异.为提升生态承载力环评指标体系的项目针对性,提高生态承载力环评成果应用价值,突破生态承载力环评理论及技术瓶颈,确保资源可持续利用、环境质量不恶化、重要生态系统及物种得以保护和持续维持,并强调生态承载力空间特征;建议在全面深入分析特定规划或建设项目产生的资源环境及生态压力类型的基础上,确立生态承载力环评内容[75](见图 2),分别针对不同生态空间面临的生态、资源、环境压力类型、压力大小及其相应的承载能力、超载与否状况展开量化评价,从而使生态承载力环评过程更加清晰,评价结果更加科学可信且指导意义更强.

2.4 充分利用3S等新技术开展生态承载力定量化评估

生态承载力环评评估区内的每一类自然资源、环境及生态要素都有其空间位置,并在既定的时间点、特定的空间位置呈现其属性特征;环评所针对的规划或项目建设方案大都会对其开发利用资源、环境及生态要素的类型、规模数量、空间位置做出详实、具体的规定.因此,生态承载力环评生态压力评估须就规划或项目建设方案,确定特定自然资源开发类型、位置、规模与污染物排放类型、排放位置、排放量及生态系统空间占用或破坏类型、位置、规模和强度;生态承载力评估须就生态压力评估涉及的资源、环境及生态压力类型及其各项特征,逐一反映环境影响评估区的承载能力;生态承载力环境影响评估则须在空间上一一叠加各项生态压力、生态承载力特征,评估、分析规划或建设项目可能对环评区域生态承载力产生的影响情况.上述各类自然资源、环境与生态要素的特征及生态承载力环评全过程都可借助遥感(RS)、全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GlS)技术得以快速、高效实现.3S技术不但可以可视化制图实时反映生态承载力环评的具体内容、评估指标特性及生态压力与生态承载力之间的矛盾对立具体、关键环节,且采用3S技术制图的前提是建立评估内容及具体评估指标属性的定量化、数字化、信息化数据库,故充分利用3S技术开展生态承载力环评,是实现评估指标和评估结果科学定量化、评估过程透明化与可视化的关键.因此,依托3S技术的生境适宜性评价(habitat suitability index)模型[29, 89-90]、MaxEnt(maximunentropy model)模型[36]等越来越多地应用于生态承载力评估[74].

3 结论与展望

a)现有生态承载力环评技术标准在总体技术方案设计和技术方法体系方面存在较大缺陷,亟待革新.主要问题:① 生态承载力传统宏观尺度性的概念界定不适用于中观、微观尺度环评领域;② 现有的环评制度、标准缺失规划或建设项目对区域生态承载力压力评估内容导致评估框架不完整;③ 没有针对规划、建设项目开发利用资源环境类型、特点和约束限制条件确立生态承载力评估内容评价、研究区生态承载能力及空间分布格局,导致评价成果应用指导价值较低;④ 生态承载力评估空间尺度与项目影响范围不匹配易致较大误差,以致社会认同度严重不足,因此生态承载力环评技术标准亟需革新.

b)建议针对上述生态承载力技术方法体系中存在的问题开展深入研究,修正、完善生态承载力环评标准技术体系:① 重新界定环评领域生态承载力概念以明确评估目标避免争议;② 以提升科学性与实用性为目标革新生态承载力环评技术体系,重建生态承载力环评技术方案;③ 针对项目生态压力类型确立生态承载力环评内容;④ 充分利用3S等新技术开展生态承载力定量化评估,以建立评估指标属性数字化信息数据库为前提,通过不断引进新评估技术模型制图可视化展示评估全过程,在空间上定量化揭示生态压力与生态承载力多重矛盾关系,进而全面增强环评成果的可信度,提升环评成果对于进一步优化规划或项目建设方案的参考价值.

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