肖亞麗，　姚文剛

(中海環(huán)境科技(上海)股份有限公司，上海 200135)

基于PSR模型的上海市生態(tài)安全評價(jià)

肖亞麗，姚文剛

(中海環(huán)境科技(上海)股份有限公司，上海 200135)

摘要:基于壓力-狀態(tài)-響應(yīng)(Pressure-State-Response,PSR)模型構(gòu)建“目標(biāo)-準(zhǔn)則-要素-指標(biāo)”4個(gè)層次的城市生態(tài)安全評價(jià)指標(biāo)體系，采用熵值法和綜合指數(shù)法計(jì)算2000—2013年上海市生態(tài)安全評價(jià)指數(shù)。結(jié)果表明：上海市生態(tài)安全指數(shù)自2000年的0.247 6增加至2013年的0.759 6，呈逐漸上升趨勢，生態(tài)安全狀況逐漸改善；各準(zhǔn)則層指數(shù)，2000—2003年為響應(yīng)指數(shù)>壓力指數(shù)>狀態(tài)指數(shù)，2004—2013年為壓力指數(shù)>響應(yīng)指數(shù)>狀態(tài)指數(shù)，以壓力指數(shù)的上升趨勢最為明顯；對上海市生態(tài)安全指數(shù)影響較大的指標(biāo)為：萬人擁有的城市排水管道長度、第三產(chǎn)業(yè)占國內(nèi)生產(chǎn)總值(Gross Domestic Product, GDP)比重、科研投入占GDP比重、酸雨頻率和人均GDP。

關(guān)鍵詞:PSR模型；城市生態(tài)安全；評價(jià)指標(biāo)體系；熵值法

0引言

隨著城市化進(jìn)程不斷加快，城市生態(tài)安全研究逐漸成為國內(nèi)外相關(guān)學(xué)科研究的前沿和熱點(diǎn)。作為人口高度集聚的“自然-經(jīng)濟(jì)-社會(huì)”復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，城市生態(tài)的安全狀況尤為脆弱。城市生態(tài)安全指的是城市經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的同時(shí)，人類生活的城市自然環(huán)境條件處于其承載力之內(nèi)的一種城市生態(tài)系統(tǒng)狀況，是實(shí)現(xiàn)自然可持續(xù)發(fā)展的保證[1]。此外，城市生態(tài)安全理解為城市生態(tài)系統(tǒng)健康、穩(wěn)定，其本質(zhì)是要求自然資源在城市人口、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境等約束條件下穩(wěn)定、協(xié)調(diào)、有序和持續(xù)利用[2]。高度人工化的城市生態(tài)系統(tǒng)，其生態(tài)安全狀況與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展方式、產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策以及生態(tài)環(huán)境建設(shè)等有著密切的關(guān)系[3]。

上海(位于120°52′~122°12′E，30°40′~31°53′N)是我國的經(jīng)濟(jì)、交通、金融和航運(yùn)中心，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和外來人口導(dǎo)入，其生態(tài)系統(tǒng)承受的壓力越來越大。對此，以上海為研究對象，建立包含25項(xiàng)指標(biāo)、9組要素、3個(gè)準(zhǔn)則的指標(biāo)體系，通過熵值法和綜合指數(shù)法計(jì)算2000-2013年上海市生態(tài)安全指數(shù)并對其進(jìn)行分析。

1構(gòu)建城市生態(tài)安全評價(jià)指標(biāo)體系

目前在構(gòu)建生態(tài)安全評價(jià)指標(biāo)體系方面較為公認(rèn)的模型框架是PSR(Pressure-State-Response, 壓力-狀態(tài)-響應(yīng))模型，由國際經(jīng)濟(jì)合作和開發(fā)組織與聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署共同提出，因具有靈活性、綜合性和因果關(guān)系清晰等優(yōu)點(diǎn)而成為當(dāng)前可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)安全評價(jià)領(lǐng)域最為常用的方法[4-5]。 在PSR框架內(nèi)，環(huán)境問題可表述為3個(gè)不同但又相互聯(lián)系的指標(biāo)類型：壓力指標(biāo)反映人類活動(dòng)給環(huán)境帶來的負(fù)荷，狀態(tài)指標(biāo)反映環(huán)境質(zhì)量、自然資源和生態(tài)系統(tǒng)的狀況，響應(yīng)指標(biāo)反映人類面臨環(huán)境問題所采取的對策[6]。

根據(jù)PSR模型，構(gòu)建“目標(biāo)-準(zhǔn)則-要素-指標(biāo)”4個(gè)層次的城市生態(tài)安全評價(jià)指標(biāo)體系，具體見表1。

表1　城市生態(tài)安全評價(jià)指標(biāo)體系

選擇2000—2013年上海市統(tǒng)計(jì)年鑒以及2000—2013上海市國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展公報(bào)等公開發(fā)布的數(shù)據(jù)，根據(jù)表1構(gòu)建14行、25列的指標(biāo)原始數(shù)據(jù)矩陣(14×25)。

2評價(jià)方法

2.1指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化

城市生態(tài)安全評價(jià)的指標(biāo)可劃分為正向指標(biāo)和負(fù)向指標(biāo)，其正向指標(biāo)數(shù)值越大越好，負(fù)向指標(biāo)則相反。對于不同性質(zhì)的指標(biāo)，應(yīng)分別采用不同的函數(shù)處理方法對其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，具體如下。

(1)

(2)

式(1)和式(2)中：max{xj}和min{xj}為第j項(xiàng)指標(biāo)中的最大值和最小值，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理后形成X={Xij}m×n(m為評價(jià)年數(shù)，n為指標(biāo)數(shù))。

2.2指標(biāo)賦權(quán)

采用熵值法得到經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化后的各個(gè)指標(biāo)的信息熵，信息熵越小，信息的無序度越低，其蘊(yùn)含信息的效用值越大，則指標(biāo)的權(quán)重就越大。

(3)

(4)

2.3城市生態(tài)安全指數(shù)模型

采用綜合指數(shù)法計(jì)算城市生態(tài)安全指數(shù)，模型為

(5)

Sj數(shù)值越大，則城市生態(tài)安全程度越高，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)越小。根據(jù)國內(nèi)外研究成果[7-8]，建立城市生態(tài)安全評價(jià)指數(shù)分級標(biāo)準(zhǔn)(見表2)。

表2　城市生態(tài)安全指數(shù)分級標(biāo)準(zhǔn)

3結(jié)果與討論

3.1上海市生態(tài)安全指數(shù)時(shí)間變化特征

根據(jù)式(1)~式(5)，計(jì)算出上海市2000—2013年的生態(tài)安全指數(shù)，其變化趨勢見圖1。

由圖1可看出，2000—2013年上海市生態(tài)安全指數(shù)總體呈上升趨勢(2002年、2004年和2010年除外)。上海市2000—2006年的生態(tài)安全評價(jià)指數(shù)分別為0.25，0.33，0.32，0.41，0.40，0.48，0.50，雖然在逐漸上升，但均處于不安全狀態(tài)；2007—2013年的生態(tài)安全評價(jià)指數(shù)分別為0.57，0.61，0.70，0.69，0.71，0.73，0.76，逐漸從臨界安全狀態(tài)達(dá)到中度安全狀態(tài)，生態(tài)安全狀況不斷改善。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)不斷發(fā)展，上海市逐漸加大科技、環(huán)保方面的投入，在環(huán)境保護(hù)、社會(huì)發(fā)展和人民生活等方面取得了較大發(fā)展，城市生態(tài)安全狀況逐漸得到改善，整體上呈現(xiàn)出較為良好的發(fā)展態(tài)勢。對于2002年、2004年和2010年生態(tài)安全指數(shù)較前一年有所下降，主要原因在于相應(yīng)年份狀態(tài)指數(shù)和響應(yīng)指數(shù)的下降抵消了壓力指數(shù)的增長，其中2010年的下降是由區(qū)域環(huán)境噪聲增加、環(huán)保投入和第三產(chǎn)業(yè)占比下降引起的。

圖1　2000—2013年上海市生態(tài)安全評價(jià)指數(shù)變化趨勢圖

對于各準(zhǔn)則層指數(shù)，2000—2003年為響應(yīng)指數(shù)>壓力指數(shù)>狀態(tài)指數(shù)，2004—2013年為壓力指數(shù)>響應(yīng)指數(shù)>狀態(tài)指數(shù)，總體來說各準(zhǔn)則層呈波動(dòng)逐漸上升的趨勢，尤以壓力指數(shù)上升趨勢最為明顯。近14年各準(zhǔn)則層指數(shù)占比城市生態(tài)安全指數(shù)分析見圖2。

結(jié)合圖1和圖2可看出上海市各準(zhǔn)則層近14年的發(fā)展變化趨勢，其中壓力指數(shù)和狀態(tài)指數(shù)逐年穩(wěn)中有升，而響應(yīng)指數(shù)在波動(dòng)中逐漸下降，各準(zhǔn)則層變化趨勢并不一致。這表明：隨著上海市經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展、外來人口不斷增多，城市生態(tài)安全壓力不斷增加；雖然政府在環(huán)境保護(hù)、社會(huì)發(fā)展等方面的投入可在一定階段改善城市生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)而使城市生態(tài)安全狀態(tài)不斷優(yōu)化，但是其在城市生態(tài)安全綜合指數(shù)中所占的比例日漸減少，投入產(chǎn)出效率不足，所起的作用在不斷弱化。因此，為進(jìn)一步改善上海的生態(tài)安全狀況，應(yīng)合理控制城市生態(tài)環(huán)境壓力(尤其是土地壓力)，采取積極對策降低城市生態(tài)系統(tǒng)壓力水平，不斷優(yōu)化城市生態(tài)環(huán)境狀況，并提高對系統(tǒng)響應(yīng)的投入效率，以使城市總體生態(tài)安全狀況達(dá)到最優(yōu)。

圖2　各準(zhǔn)則層指數(shù)占比城市生態(tài)安全指數(shù)分析

圖3　各要素層指數(shù)占比城市生態(tài)安全指數(shù)分析

各要素指數(shù)占比城市生態(tài)安全指數(shù)分析見圖3。由圖3可知：2000—2008年，經(jīng)濟(jì)壓力、能源壓力、環(huán)境壓力和資源狀態(tài)上升趨勢明顯，土地壓力和社會(huì)響應(yīng)逐步下降至穩(wěn)定狀態(tài)，環(huán)境狀態(tài)、經(jīng)濟(jì)響應(yīng)和環(huán)境響應(yīng)出現(xiàn)先上升而后又下降后又上升的趨勢，且下降幅度小于上升幅度，導(dǎo)致城市生態(tài)安全指數(shù)呈逐步上升的趨勢；2009—2013年，各要素層均保持穩(wěn)定或小幅上升的趨勢，上海市生態(tài)安全狀況逐步趨向良好。

3.2上海市生態(tài)安全指標(biāo)權(quán)重分析

對于上述構(gòu)建的25項(xiàng)指標(biāo)、9組要素、3個(gè)準(zhǔn)則的“目標(biāo)-準(zhǔn)則-要素-指標(biāo)”4個(gè)層次的指標(biāo)體系，各個(gè)指標(biāo)、要素、準(zhǔn)則對城市生態(tài)安全指數(shù)的貢獻(xiàn)是有區(qū)別的，根據(jù)上述研究結(jié)果，得到城市生態(tài)安全評價(jià)指標(biāo)體系的權(quán)重分布(見表3)。

由表3可知：

(1) 從指標(biāo)層看，權(quán)重最大的前5項(xiàng)指標(biāo)依次為萬人擁有城市排水管道長度(0.052 6)、第三產(chǎn)業(yè)占GDP比例(0.051 1)、科研投入占GDP比例(0.050 7)、酸雨頻率(0.050 3)、人均GDP(0.049 2),總占比為0.253 9；

(2) 從要素層看，權(quán)重最大的前3項(xiàng)要素依次為土地壓力(0.172 2)、社會(huì)響應(yīng)(0.155 2)、經(jīng)濟(jì)響應(yīng)(0.145 7)，總占比達(dá)到0.473 1；

(3) 從準(zhǔn)則層看，權(quán)重占比按大小依次為壓力(0.420 0)、響應(yīng)(0.395 6)、狀態(tài)(0.184 4)。

由此可見，應(yīng)將上海市生態(tài)安全指數(shù)改善的重點(diǎn)放在權(quán)重較大的指標(biāo)、要素和準(zhǔn)則上，繼續(xù)深化調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)環(huán)保投入和科研投入，積極改善城市環(huán)境質(zhì)量和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，合理引導(dǎo)居民消費(fèi)模式，降低生態(tài)環(huán)境壓力。

4結(jié)語

采用PSR模型構(gòu)建“目標(biāo)-準(zhǔn)則-要素-指標(biāo)”層次的城市生態(tài)安全評價(jià)體系，確定了25項(xiàng)指標(biāo)、9組要素、3個(gè)準(zhǔn)則；采用熵值法和綜合指數(shù)法計(jì)算了上海市2000—2013年城市生態(tài)安全指數(shù)以及各個(gè)層次權(quán)重貢獻(xiàn)。結(jié)果表明：上海市生態(tài)安全指數(shù)自2000年的0.247 6增加至2013年的0.759 6，呈逐漸上升趨勢，生態(tài)安全狀況逐漸改善；各準(zhǔn)則層指數(shù)，2000—2003年為響應(yīng)指數(shù)>壓力指數(shù)>狀態(tài)指數(shù)，2004—2013年為壓力指數(shù)>響應(yīng)指數(shù)>狀態(tài)指數(shù)，以壓力指數(shù)上升趨勢最為明顯；對上海市生態(tài)安全指數(shù)影響較大的指標(biāo)為萬人擁有城市排水管道長度、第三產(chǎn)業(yè)占GDP比例、科研投入占GDP比例、酸雨頻率和人均GDP，權(quán)重合計(jì)占比0.253 9；要素為土地壓力、社會(huì)響應(yīng)和經(jīng)濟(jì)壓力，權(quán)重合計(jì)占比0.473 1；就準(zhǔn)則層而言，壓力貢獻(xiàn)最大。

表3　城市生態(tài)安全評價(jià)指標(biāo)體系權(quán)重分布

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我國正式批準(zhǔn)加入海事勞工公約

2015年8月29日，經(jīng)十二屆全國人大常委會(huì)第十六次會(huì)議審議通過，我國正式批準(zhǔn)加入《2006年海事勞工公約》(以下簡稱《公約》)。《公約》批準(zhǔn)書遞交國際勞工局登記之日起一年后，將對我國正式生效?！豆s》詳細(xì)規(guī)定了海員的最低從業(yè)要求、就業(yè)條件、船上生活設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)和職業(yè)健康安全保障等內(nèi)容，明確了海員的權(quán)利和成員國的義務(wù)。

《公約》在第94屆國際勞工大會(huì)上獲高票通過，其目的是實(shí)現(xiàn)海員體面地工作和生活，被稱為海上勞動(dòng)者的“權(quán)利法案”。截至目前，共有66個(gè)國際勞工組織成員國批準(zhǔn)了該《公約》。

我國是海員大國，約62萬人具有海員資格，人數(shù)約占世界海員總數(shù)的三分之一。我國批準(zhǔn)加入《公約》，將有利于加強(qiáng)海員權(quán)益維護(hù)，促進(jìn)我國海運(yùn)業(yè)健康發(fā)展。目前，交通運(yùn)輸部、人力資源和社會(huì)保障部正著力推動(dòng)我國全面履約。

收稿日期：2015-07-31

作者簡介：肖亞麗(1978—)，女，博士，主要從事環(huán)境評價(jià)和生態(tài)規(guī)劃研究。

文章編號(hào)：1674-5949(2015)03-001-05

中圖分類號(hào)：X826

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Ecological Security Assessment of Shanghai by PSR Model

XiaoYali,YaoWengang

(China Shipping Environmental Technology(Shanghai) Limited Company, Shanghai, 200135, China)

Abstract:The urban ecological security assessment index system at four levels, i.e. the target, the rules, the factor and the index, is constructed based on PSR model. The indexes of ecological security assessment for Shanghai from 2000 to 2013 were calculated using entropy method and comprehensive index method. The research gave the following results: The ecological security index of Shanghai city gradually increased form 0.2476 in 2000 to 0.7596 in 2013 and the ecological security situation of shanghai was also improved year by year; The values of indices at the rule level in downward order were: the response index, the pressure index, the state index in the period of 2000 to 2003,and the pressure index, the response index, the state index in the period of 2004 to 2013. The pressure index rises significantly from first period to second period. The indices, which greatly influence the ecological security of Shanghai, were the urban drainage pipe length per million people, the proportion of the tertiary industry production in GDP, the percentage of GDP for R and D investment, the acid rain frequency and the GDP per capita.

Key words:PSR model; urban ecological security assessment; assessment index system; entropy method