水生态与水环境承载力的关系分析

人类社会可持续发展的前提,是经济的外在环境控制在最大发展负荷的承受极限之内,这一极限就是生态环境承载力。对流域水系统而言,水生态及环境承载力可以认为是人类经济活动作用于流域的一个界面,体现了经济活动与水生态系统的相互作用关系,如水资源开发利用活动、水污染排放等与自然水系统的相互影响,而生态环境的承载状况可以反映流域经济与环境协调发展的程度。因此,目前将生态环境承载力作为可持续发展的支撑理论,已逐渐得到国内外研究者的普遍认同。可持续发展的理论研究从承载力的内涵探讨开始,逐渐转向定量化分析及相关交叉理论研究。

从反映受经济活动影响的角度,从水环境承载人类活动干扰的角度,水环境本身的概念已经拓展。广义的水环境,不仅仅考虑水体的污染状况,也将水循环的物理空间(河流廊道)、水循环量、水循环动力方式、以及水生命(动植物)等要素加以综合考虑,其指导思想是尽可能以更全面的方式,表征与经济活动关联的宏观水环境系统。广义水环境的概念,使水环境系统容纳了更多的状态要素,包含了更多的界面交换过程。

可持续发展理念为生态环境领域的理论研究引入了全新的内容,其中生态环境的自然属性与其社会属性的关系成为研究的重点。普遍认为,可持续发展是区域PRED 系统(人口、资源、环境、经济和社会系统)中各要素和谐的全面的、使用效果最优的发展。因此,如何科学认识区域生态环境的现状、定量分析其承载状态,战略调整区域经济布局和可持续发展进程,成为近10多年来的生态环境与经济交叉领域前瞻性研究的重点。

科学评价流域的水生态及环境承载力,是合理制定水资源开发、利用、保护规划,实现资源环境安全利用的前提和基础。目前,水环境各单要素承载的研究已经取得了一定进展,主要是从不同学科的角度认识问题的某些方面。生物学科的研究,侧重于生命体的生命过程及物种演变。水资源承载力侧重从水资源量的角度,分析水资源对经济系统的支持力;狭义水环境承载力,即水环境容量,则侧重从污染物排放的角度,研究受纳水体承纳污染物的最大负荷量。(www.xing528.com)

实际上,在水生态环境及经济两大系统中,水既作为资源,又作为环境污染受纳体,既提供生物栖息场所,又服务于社会文化及自然景观等,其功能多种多样,不同功能之间相互影响,难以分割。因此,承载力的研究逐渐走向对生态环境承载的整合研究,将水生态环境视为多要素的复合系统,在各单要素承载研究的基础上,逐渐从系统的层面整体研究水生态环境的复合承载力。

在方法研究方面,定量评价水生态及环境承载力是目前研究的一个重点。定量化研究的切入点,基本上是通过建立表征水生态及环境承载状态的指标体系,发展定量评价水生态及环境系统承载状态的方法和模式,依据其承载力是否超过承受极限,判断流域环境与经济是否协调发展,指导控制和调控环境承载的行动方向。目前的定量分析方法大致可归为数学模型法和系统模拟法两大类。不同类方法中,指标体系的构建是一个非常基础的重要环节。分析国内外的研究现状,归纳起来,指标体系的基本框架有两种:一种是“压力-状态-响应”指标框架,认为水生态及环境系统具有自然及社会两重性质。受到经济系统的干扰压力作用后,水环境系统在自然及人类活动的双重作用下发生响应,并将其变化反馈予经济系统。该框架中指标分为压力指标、状态指标及响应指标三大类;另一种指标框架是“状态-关系”框架,该框架是通过一定的方法,描述水生态环境系统与经济系统各自的状态,以及相互之间能量、物质、信息的交换关系,进而分析两大系统的相互影响。两种指标框架中,前一种指标体系应用更多,其特点是能识别人类活动对水环境系统的各种压力,而不仅局限于污染。在问题识别的基础上,基于对产生压力的人类活动与水生态及环境状态之间可认知的因果关系,通过一定的响应,可以减轻或预防压力,避免水生态及环境系统长期超载运行,造成不可逆转的退化演变。承载力指标体系构建的难点,是数据涉及的面广,时间历时长,因而获取难度较大。特别是有关生态系统状态的一些指标参数,如面源污染、植被特性、物种多样性等,国内基础资料严重不足,在相当程度上影响了研究的深入推进和实际应用。

模型方法上,水环境容量的计算模型相对成熟。在此基础上,将水资源量、质统一,并结合生态学,发展以水文物质循环为框架的水环境承载状态分析模型,将各分支学科的模型方法有效集成,是生态环境承载力模型方法研究的最新趋势。