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水环境承载力研究的综述:重点探讨

时间:2023-05-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:水环境承载力比水环境容量具有更广泛的内涵。水环境承载力除了水体容纳污染物的能力之外,还包括对水资源开发利用的承受能力,以及对水生态系统变化的容忍限度。此类研究致力于预测某种发展模式下的水环境承载力,为区域整体发展规划提供依据。目前,国内许多研究者从不同角度、用不同方法对水环境承载力的评价指标进行了研究。

水环境承载力研究的综述:重点探讨

多数学者都是根据环境承载的主客体角度对概念进行界定的。一类是从水环境主体本身进行定义,将水环境承载力等同于“水环境容量”“水环境纳污能力”或者“水环境容许污染负荷量”等,即在一定水域,其水体能够被继续使用并仍保持良好生态系统时,所能够容纳污水及污染物的最大能力。这是一种狭义的水环境承载力概念。更多学者则是从环境承载的客体或对象角度进行定义,将水环境承载力界定为某一时期、某种环境状态下,某一水域环境对人类社会经济活动的支持能力。这是一种广义的水环境承载力概念。

水环境承载力比水环境容量具有更广泛的内涵。水环境承载力除了水体容纳污染物的能力之外,还包括对水资源开发利用的承受能力,以及对水生态系统变化的容忍限度。水环境承载力用经济社会的尺度来表征水环境与人类经济活动的关系,它侧重于对发展的支撑能力;而水环境容量用水体的自然尺度衡量水环境与人类经济活动的关系,它侧重于对入水污染物的接纳能力。水环境承载力通过经济社会发展的指标,直接表征经济社会发展的目标,对经济发展规划具有直接指导意义;而水环境容量是以对自然的研究为基础的,与技术进步、环境监测结合更紧密,对水环境与经济社会发展的关系是一种间接的反映,不能直接用于社会经济预警。[16]

根据水环境承载力研究的特点,可将其研究进程大致分为三个阶段[17]

(1)酝酿阶段(1990年代初以前)随着可持续发展理念的提出,包括水环境承载力在内的环境承载力被推到可持续发展研究的前沿。这一时期水环境承载力主要以容纳能力、生态极限等形式出现,尚没有明确的水环境承载力概念。

(2)兴起阶段(1990年代初—1990年代末)1990年代初《本溪市新经济开发区水环境规划》提出了水环境承载力的概念,即某一地区、某一时间、某种状态下水环境对人类活动的支持能力。水环境承载力研究开始更多地关注概念、特征和研究方法等方面;研究方法较为单一,以向量模法为主;研究结果多是无量纲值即水环境与人类活动的协调程度,并非严格概念意义上的水环境承载力。

(3)发展阶段(1990年代末—目前)进入21世纪,研究的深度和可操作性不断提高,内容涉及承载对象、判定条件等方面;研究方法日趋多样化,系统科学模糊数学和灰色系统等理论逐渐被引入到该领域;此外,研究成果愈来愈广泛地应用于环境管理、环境规划与区域发展等领域。

根据研究方法和研究目的的不同,可以将水环境承载力的研究分为三类:

(1)水环境承载力的评价研究。对一定水环境条件、社会发展状况下的水环境与人类开发利用协调程度的评价。对水环境承载评价,指标体系方法应用广泛。

(2)水环境承载力计算研究。一定水域内、水体在可持续利用的条件下,基于可容纳的最大量污染物,计算可承载的区域人口和社会经济规模。

(3)水环境承载力规划(预测)研究。此类研究致力于预测某种发展模式下的水环境承载力,为区域整体发展规划提供依据。采用的方法主要包括多目标模型最优化方法和系统动力学方法。前者可以求解出同时满足多个目标整体最优的发展方案,后者则可以对比不同发展方案对水环境承载力的影响,从而寻求最优方案。(www.xing528.com)

指标体系评价法是水环境承载力评价中应用最为广泛的一种方法。目前,国内许多研究者从不同角度、用不同方法对水环境承载力的评价指标进行了研究。从已有的关于水环境承载力评价指标体系研究看,指标体系的框架结构主要有以下几种类型:

(1)“水资源—水环境(生态)—社会经济”

此类指标体系结构最为常见,针对各个系统分别设立相应的指标,既反映水资源系统(包括水量和水质两个方面)本身的发展程度,又反映社会系统、经济系统和生态环境系统的动态变化及对承载力的影响程度。譬如:李姣等[18]、付桂珍等[19]、李磊等[20]制定的水环境评价指标体系都包括经济、社会、资源与环境等子系统,全面反映“资源—环境—经济—社会”的发展规模和质量。高伟、李美荣等[21]、王玉凤等[22]的指标体系在“经济社会资源环境”之外还增加了“技术管理”系统,反映管理方式和技术水平对水环境承载力的影响。程兵芬等[23]、曽现进等[24]的指标体系包含水资源、水生态、社会经济三个子系统。崔兴齐等[25]、李艳等[26]的指标体系则进一步把水资源子系统细分为水量和水质两个子系统,从而形成了“社会经济—水量—水质—生态环境”结构的指标体系。

(2)“生态—经济—社会承载力”

此类指标体系选择与经济、社会、生态相关的水资源及水污染状况指标,反映水环境的经济承载力、社会(人口)承载力和生态承载力。例如冮明峰等用污径比、水资源利用率、水资源供需比衡量水环境的生态承载力,以人均GDP、人均水资源量、城市化水平衡量水环境的人口承载力,以工业废水达标率、工业重复用水率、农民人均纯收入、城镇恩格尔系数、城镇生活污水处理率衡量水环境经济承载力。[27]房睿等用水资源开发利用率、植物覆盖率、水土流失率、生态用水率、人均水资源量衡量水环境生态承载,人均COD 容量、人均GDP、人均可供水量、万元GDP 用水量衡量水环境人口承载,用万元GDP 的COD 排放量、(工业)水重复利用率、单方水投资衡量水环境经济承载。[28]杨维等人的指标体系除了水环境的经济社会与生态承载力外,还增加了水质和水量承载力两个部分。[29]

(3)“压力—状态—响应”

“压力—状态—响应”模型是应用广泛的一类通用评价模型。该模型的理论认为人类活动与自然环境之间存在着循环往复的“压力—状态—响应”关系。水环境承载力的“压力—状态—响应”评价指标体系反映了社会经济、水环境和生态系统之间的压力、状态、响应关系。例如,赵丹婷等人建立了基于“承载能力—承载压力—承载状态—社会经济调控能力”框架的南四湖流域水环境承载力指标体系。[30]王金南等基于压力—状态—响应结构模型,应用环境承载力预警分析方法,分析了长江三角洲16 个城市水环境承载力演变情况,并按照压力—状态—响应的逻辑关系提出了水环境承载力提升的建议[31]。王玉梅等[32]、翁明华等人[33]也借鉴了压力—状态—响应思想提出了各自的水环境承载力指标体系。

(4)无结构

此类指标体系未在对结构进行细分,而是根据水环境承载力的概念、指标的常用程度、数据可得性等标准直接列出若干指标。比如,贾振邦等选择单位投资可治理废水量、单位工业废水排放量的工业产值、单位BOD 排放量的国民总产值、水体控制目标与水质预测浓度之比、水体环境容量与污染排放量之比、单位污水的处理投资等6 项指标作为评定水环境承载力大小的依据。[34]赵然杭等选择了单位固定资产(工业)产出率、工业万元产值耗水量、农田灌溉定额、城市水资源总量与用水总量之比、城市供水量与需水量之比、工业万元产值废水排放量、单位标准污染物(COD)排放量的工业产值、水体污染物浓度与标准浓度之比的倒数等8 个指标。邢有凯等选择了城市水资源总量/用水总量、人均地区生产总值、单位地区生产总值(GDP)水耗、工业万元增加值废水排放量、工业万元增加值COD 排放量、工业废水重复利用率、污水处理率、工业废水排放达标率、人均日生活用水量等9 个指标。[35]王莉芳选择了水环境功能区水质达标率、用水总量、水资源总量、万元GDP 用水量、工业重复用水率、工业废水排放达标率、城市污水处理率、农业灌溉有效利用系数等8 个指标。[36]

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