DPSIR框架與沿海地區(qū)生態(tài)承載力研究
——以象山港為例

張 元

(上海吾勵環(huán)境技術有限公司 200082）

0 引言

海岸帶是中國人口最稠密、經濟最為活躍的地區(qū)，沿海地區(qū)的GDP占全國的70%以上，進出口占全國的90%以上。但海洋經濟活動在促進社會發(fā)展的同時，也引發(fā)了許多人口、經濟、資源與環(huán)境的問題，由此，一系列有關承載力的概念被提出。目前，生態(tài)承載力被定義為“在一定區(qū)域內，在不損害該區(qū)域環(huán)境的情況下，所能承受的人類最大負荷量”。區(qū)域人類活動以及自然因素又會對海灣的生態(tài)與環(huán)境條件產生深刻的影響。如何協(xié)調區(qū)域經濟社會發(fā)展與海灣生態(tài)系統(tǒng)的承載力的平衡，對實現(xiàn)區(qū)域整體的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

為了解決日漸迫切的可持續(xù)發(fā)展問題，很多學者提出了許多不同的模型和框架。1970年加拿大統(tǒng)計學家Rapport提出了“壓力—相應（SR）”框架，而后又由國際經濟合作與發(fā)展組織（OECD）繼續(xù)發(fā)展為“壓力—狀態(tài)—響應（PSR）”框架模型，聯(lián)合國于1996年提出了“驅動力—狀態(tài)—響應（DSR）”框架模型等；歐洲環(huán)境局（EEA）最早論述了“驅動力—壓力—狀態(tài)—影響—應答(DPSIR)”框架模型（何剛，2018）。DPSIR模型框架包含了人口、經濟、社會、環(huán)境四個要素，在考慮社會和經濟發(fā)展與人類活動對環(huán)境的影響的同時，還加入了人類活動改變環(huán)境從而帶來的反饋效應（張鳳太，2016）。因而該模型具有綜合性、整體性、靈活性等特點，揭示了社會發(fā)展和人類活動與環(huán)境的因果關系，被應用于很多學科的研究（王鵬等，2016；李魁明等，2013；于海洋等，2017）。

象山港位于浙江省寧波市南部，是一個狹長型半封閉海灣，為浙江省最大的水產養(yǎng)殖基地。但近年來，由于當地養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展，人口數量不斷擴大，大量工業(yè)、農業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)產生的污染物被排放到環(huán)境中，導致象山港出現(xiàn)了諸多環(huán)境問題，例如水體的嚴重富營養(yǎng)化。對于象山港出現(xiàn)的環(huán)境問題，不少學者已做了相關方面的研究，對其區(qū)域底棲生物多樣性、沉積物中重金屬、水質狀況等方面有了相當的認識。然而，這些研究大部分是對區(qū)域的總的生態(tài)承載力或是某項指標進行分析，并沒有考慮不同指標之間的相互關聯(lián)和相互影響，如社會經濟和環(huán)境的因果關系、人類活動及其導致的環(huán)境狀態(tài)對社會的反饋作用，不能客觀反映各個方面不同因子的貢獻，因而，對于區(qū)域生態(tài)承載力的優(yōu)化管理只能起到一個總體的指導，并不能具體到社會、經濟、自然的各個方面。基于此，本文提出了利用DPSIR框架進行生態(tài)承載力研究的方法?；谏鷳B(tài)承載力與DPSIR框架在環(huán)境評價方面的諸多契合，并以浙江省象山港為例，展示DPSIR框架在海灣生態(tài)承載力方面的應用，以期為海岸帶城市環(huán)境問題的治理提供新的思路。

1 研究方法

1.1 研究區(qū)概況

寧波象山港是寧波市東南沿海一個半封閉式的深水港灣，港域狹長，岸線曲折，全長406km，其中島嶼岸線109km。主灣中心線長約60km，口門寬約20km，內港寬3-8km。沿岸有大小溪流95條，年平均徑流量12.9億m3。象山港主槽水深在10-20m，最深處可達47m。

象山港屬于歐亞大陸東部的亞熱帶季風區(qū)，暖濕多雨，光照充足，熱量豐沛，四季分明，冬夏季交替顯著。氣溫適中，具有夏熱少酷暑，冬冷寡嚴寒的氣候特征。年平均氣溫16.2-17.0℃，極端最高氣溫在38.8℃，極端最低氣溫在-7.5℃。年平均日照時數為1904-1999h，最多年份為2336.1h，最少年份為1667.9h；年平均降水量為1239-1522mm，一年中有兩個相對干季和濕季，3-6月和9月為相對濕季，7-8月和10月至翌年2月為相對干季。年均蒸發(fā)量為1417-1503mm，年平均風速3.8m/s。

象山港內潮流平穩(wěn)、無淤積、航道寬闊、暗礁少,萬噸輪可候潮進出。沿岸陸域條件較好，宜建港岸段大多有陸域可依托。目前象山港岸段開發(fā)除部分軍用及在橫山、西澤、白墩、薛岙、湖頭渡等址建有民用港外，港區(qū)內還有西滬港、鐵港、黃墩港三個優(yōu)良的港中之港，港域水面寬均為1.8km。水深條件較好，距岸50m處水深8m，適宜建造3000-5000噸級碼頭的岸線有多處。

自北侖峙頭角至象山錢倉超過270km的岸線范圍內，共有海涂約25.5萬畝，約占寧波市海涂總量的144萬畝的17.8%，其中比較集中地分布在鐵江、西滬港、黃墩港內，灘涂寬度在200-1000m之間，坡度在2-8%。港域內灘涂餌料豐富，氣候條件適宜，發(fā)展水產養(yǎng)殖非常有利。

象山港海水養(yǎng)殖歷史悠久，到目前已有400多年的歷史。近年來，區(qū)域的淺海和灘涂養(yǎng)殖發(fā)展迅速，養(yǎng)殖面積和產量已有相當規(guī)模。1998年，象山港網箱數為1.8萬只，年產名優(yōu)水產魚類3200t，初步形成以西滬港為主的海水網箱養(yǎng)殖基地。

1.2 數據來源

在DPSIR框架下評估象山港生態(tài)承載力狀況，需要反映人類干擾、環(huán)境影響、社會反應等方面的動態(tài)關系，這涉及到許多指標數據。本研究所使用的數據來源為2014-2019年寧波市統(tǒng)計年鑒、寧波市環(huán)境狀況公報、象山港海洋環(huán)境公報以及相關領域的文獻資料。

1.3 承載力計算

綜合承載力指數采用如下公式計算：

其中，C為承載力指數，Wi為第i個指標的權重，Pi為第i個指標的指標值Bi與理想參照值（或實際消耗值）Ri的比值；對于環(huán)境污染物指標、能源指標與社會經濟類指標，對于環(huán)境有益物指標（如溶解氧）和資源類（除能源外）指標為n為指標個數。在本研究中，根據生態(tài)系統(tǒng)中各要素普遍聯(lián)系的原則、“蝴蝶效應”等非線性作用關系，以及利比希最小因子法則，假定所有指標對系統(tǒng)的承載力具有同等重要性，任何一個缺失或受損都會對區(qū)域承載力產生重要影響，因此所有指標權重采用等權重分析法確定，即

綜合承載力的判斷標準如下：

C＜1，可載；

C=1，滿載；

C＞1，過載。

2 海灣生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)承載力評價模型

2.1 DPSIR框架

生態(tài)系統(tǒng)是多因素相互影響相互作用的復雜系統(tǒng),在研究生態(tài)安全的形成和演變機制時，也應該將這些因子作為綜合指標來考慮。聯(lián)合國經濟開發(fā)合作署(OECD)提出壓力-狀態(tài)-響應(P-S-R)概念模型，被國內學者廣泛應用。但P-S-R模型的一個明顯缺陷是：人類活動對環(huán)境的影響只能通過環(huán)境狀態(tài)指標隨時間的變化而間接地反映出來。由歐洲環(huán)境署提出的驅動力-壓力-狀態(tài)-影響-響應(DPSIR)概念模型是P-S-R的一個有力變形。其作用方式如圖（1）。

表（1） 基于DPSIR框架的海灣生態(tài)系統(tǒng)承載力模型

表2 狀態(tài)項（S）各因素與驅動力（D）、壓力（P）以及響應（R）各因素相關性分析結果

2.2 基于DPSIR框架的承載力模型

通過對目前海灣生態(tài)系統(tǒng)的認識，結合社會-經濟-自然復合生態(tài)系統(tǒng)理論，本人整理了影響海灣生態(tài)系統(tǒng)的主要指標，并根據這些因素的屬性將其歸類到DPSIR框架中5個不同的方面，由此建立了表（1）所示的反映海灣生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)承載力的DPSIR框架。

3 結果與對策

根據2014-2019年寧波市統(tǒng)計年鑒以及象山港海洋環(huán)境公報中所獲得的數據，利用SPSS20.0軟件，對涉及DPSIR的不同指標數據進行相關性分析，得到表2結果。將不同時期象山港的典型環(huán)境指標代入承載力公式，得到象山港2014-2019年環(huán)境承載力變化曲線，如圖2所示。

3.1 結論

驅動力（D）、壓力（P）以及響應（R）各因素對象山港海域水環(huán)境生態(tài)承載力有一定的影響，且具有一定的相關性（表2）。

驅動力（D）：驅動力因子中的人口規(guī)模與活性磷酸鹽濃度具有顯著的相關性，與其他因子無顯著相關性。但這并不表明驅動力D中的其他因子不會影響到狀態(tài)S。根據DPSIR框架，沒有直接影響的兩個因子并不是彼此孤立的，它們會通過其他因子發(fā)生間接的影響。

壓力（P）：壓力P中的漁業(yè)養(yǎng)殖面積與狀態(tài)（S）中的沉積物鋅元素濃度呈顯著的相關關系，海水無機氮濃度與工業(yè)污水排放量有顯著相關性。

狀態(tài)（S）：2014年至2019年象山港海域水環(huán)境承載力尚處于可載狀態(tài)，圍繞0.85上下波動，但顯示出逐漸上升的趨勢（圖2）。

影響（I）：根據2014-2019年象山港海洋環(huán)境公報，象山港海域水質除鋅元素超過第二類海水水質標準，其他指標均符合第一類海水水質標準。公報顯示象山港海水水質呈逐年下降的趨勢，這與本研究中海水水環(huán)境生態(tài)承載力狀態(tài)S的變化趨勢相符合。此外公報顯示象山港海域底棲動物種類與密度逐年下降，這也反映了當地海域生態(tài)承載力負荷的逐年加重。

響應（R）：根據DPSIR框架，響應R對狀態(tài)S有直接的影響，研究結果發(fā)現(xiàn)象山港海域海洋沉積物中鎘濃度與工業(yè)用水重復利用率具有顯著的負相關關系。

3.2 對策

根據以上的研究可以得出，各因素的疊加作用導致了象山港海域水環(huán)境生態(tài)承載力的逐年降低，其中象山當地人口規(guī)模、工業(yè)污水的排放、海水水產養(yǎng)殖面積、工業(yè)用水重復利用率的影響較為顯著。為了遏制當地水環(huán)境生態(tài)負荷逐年增加的趨勢，保證當地自然資源與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，可提出一下對策：對象山港水產養(yǎng)殖污染實施整治,科學規(guī)劃水產養(yǎng)殖的結構和布局,合理利用象山港的環(huán)境容量。加強對入港陸源污染的治理,加大沿岸中心城鎮(zhèn)的污水處理廠建設力度。同時對當地城鎮(zhèn)化進程，城鎮(zhèn)人口數量與分布進行合理的規(guī)劃，減少人類對自然資源與環(huán)境的消耗與透支。

4 討論

4.1 本文在前人對生態(tài)承載力的研究以及對象山港生態(tài)環(huán)境的研究基礎上，提出了基于DPSIR框架研究區(qū)域生態(tài)承載力的方法，并選取了象山港區(qū)域具有代表性的海域水環(huán)境承載力作為對象進行了研究，所反映的趨勢與《象山港海洋環(huán)境公報》的實測結果相符，大致反映了象山港海域水質的狀況。

4.2 利用DPSIR框架可以有效的評估海灣生態(tài)系統(tǒng)的綜合承載力，并且能對驅動力、壓力、狀態(tài)、影響、響應這5個方面行進評估，找到影響區(qū)域生態(tài)承載力的因素，并通過對這些因素的控制與管理，優(yōu)化區(qū)域社會-經濟-生態(tài)系統(tǒng)的結構，減小區(qū)域生態(tài)承載力的負荷，為海灣生態(tài)系統(tǒng)管理以及區(qū)域可持續(xù)發(fā)展提供新的思路與方法。

4.3 要完整反映區(qū)域綜合承載力，需要在所有指標分析的基礎上，進行綜合。同時要厘清不同指標之間的相互關聯(lián)，是疊加、協(xié)同還是拮抗作用，以及其作用機制，例如社會經濟和環(huán)境的因果關系、人類活動及其導致的環(huán)境狀態(tài)對社會的反饋作用。因此，未來海灣綜合承載力的評估，還應該在犁清不同因子之間的關聯(lián)的基礎上，通過系統(tǒng)建模，進行綜合分析。