黨二莎 ，褚艷玲 ，田翠翠 ，賴梅東 ，趙振業(yè) ，陳 蕓 ，楊青云

（1. 深港產(chǎn)學研基地，廣東 深圳 518057；2. 深圳市源清環(huán)境技術服務有限公司，廣東 深圳 518057；3. 廣州南科海洋工程中心，廣東 廣州 510220）

深圳海域主要包括珠江口、深圳灣、大亞灣及大鵬灣四部分海域，總面積為1 145 km2。海域資源極其豐富，尤其海岸線資源和旅游資源。海岸線曲折綿延，總長約260.5 km，擁有大、小梅沙，紅樹林濱海濕地等著名的濱海旅游勝地。此外，深圳海域地理位置特殊，是連接中國香港和內(nèi)地的紐帶和橋梁，在深港經(jīng)濟合作體系中發(fā)揮的作用越來越重大。然而，隨著陸地資源短缺、人口數(shù)量快速增長以及生態(tài)環(huán)境惡化等問題的不斷出現(xiàn)，人類開始把注意力轉向對海洋資源的開發(fā)利用上。海洋資源過度地開發(fā)與利用，導致海水水體污染、生物資源銳減及典型生態(tài)系統(tǒng)破壞等問題明顯，海洋生態(tài)環(huán)境承受的壓力日益加大，部分海域環(huán)境狀況已處于超載狀態(tài)[1-3]。

承載力研究作為衡量海洋可持續(xù)發(fā)展的主要手段之一，其對于海洋資源環(huán)境保護與海洋經(jīng)濟兩者的和諧發(fā)展至關重要。目前，國內(nèi)外關于承載力的研究較多，研究思路主要分為兩種，一種是參考原國家海洋局制定的《資源環(huán)境承載能力監(jiān)測預警技術指標體系和技術方法指南》（試行），將海洋資源環(huán)境承載力分為海岸線資源環(huán)境承載力、生物與生態(tài)資源承載力、漁業(yè)資源承載力和海島資源承載力4 類分別進行分析與評價[4]；另一種是采用PSR模型、狀態(tài)空間模型、模糊評價法等方法構建指標體系對區(qū)域海洋環(huán)境承載力進行評估[5-7]，這類方法綜合性強，適用范圍廣，評價結果更精準，是目前海洋環(huán)境承載力評估的常用方法。本文在借鑒前人研究方法的基礎上，根據(jù)深圳海域的實際情況進行實踐應用研究，一方面可與國內(nèi)外其他海域的承載力狀況進行對比分析，另一方面可為相關部門制定管理措施提供數(shù)據(jù)支撐和科學依據(jù)。

1 研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本文選取了深圳市2013—2017 年5 年數(shù)據(jù)，包括統(tǒng)計數(shù)據(jù)與遙感數(shù)據(jù)。統(tǒng)計數(shù)據(jù)來源于2013—2017 年深圳市發(fā)布的統(tǒng)計年鑒，環(huán)保、水文等相關部門發(fā)布的統(tǒng)計公報[8-10]，涵蓋人口、社會經(jīng)濟、資源環(huán)境等領域。衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)主要以深圳市的2008年、2015 年、2016 年、2017 年等 4 個時期的 Landsat遙感影像為基礎，所獲取的影像云覆蓋面積較少。通過對各期影像進行幾何校正，以經(jīng)過幾何精矯正的2015 年Landsat8 影像為基準對所使用的其他影像進行配準，經(jīng)對比分析，配準后的衛(wèi)星遙感影像空間定位誤差均小于一個像元，無期影像均采用WGS-84 坐標系。

1.2 評價指標體系構建

根據(jù)社會經(jīng)濟發(fā)展、海洋資源配置和海洋生態(tài)環(huán)境納污之間平衡與協(xié)調(diào)關系，海洋資源環(huán)境承載力的內(nèi)涵包括兩個層面：一是海洋的自我維持與自我調(diào)節(jié)能力，表現(xiàn)為海洋資源的可持續(xù)供給能力與海洋生態(tài)環(huán)境支撐能力，此為海洋資源環(huán)境承載力的承壓部分，對應的指標為承壓指標；二是人類社會及海洋產(chǎn)業(yè)規(guī)模或沿海社會經(jīng)濟系統(tǒng)的發(fā)展能力，此為海洋資源環(huán)境承載力的壓力部分，對應的指標為壓力指標。而狄乾斌[11]在其論文《海域承載力的理論、方法與實證研究—以遼寧海域為例》中構建了海域承載力指標體系，從人類經(jīng)濟活動、海洋自然資源儲備及海洋環(huán)境容量3 方面，分別設計壓力類、承壓類和區(qū)域交流類3 類評價指標。壓力類指標反映海洋面臨人類開發(fā)承受的壓力狀況；承壓類指標表示海洋現(xiàn)實狀況以及人類開發(fā)的潛在承載力；區(qū)域交流類指標反映在人流、物流、信息等不同因素作用下海洋承載力的變化狀況。本研究以此為基礎，經(jīng)實地調(diào)研及多重共線性分析、主成分分析等方法，基于指標獨立性、代表性、可操作性等原則，并結合專家咨詢的方式，最終選取了7 類、22 項指標對深圳市海洋資源環(huán)境承載力進行較為全面的分析評價（表1）。

表1 深圳海域資源環(huán)境承載力評價指標體系

1.3 指標賦權

指標在評價體系中的重要程度和貢獻大小，直接影響到評價的結果。本文采用熵值法對深圳市海洋環(huán)境承載力指標權重進行計算。熵是對系統(tǒng)狀態(tài)不確定性的一種度量。通過熵值法得到各個指標的信息熵，信息熵越小，信息的無序度越低，其信息的效用值越大，指標的權重越大。

將各指標同度量化，構建其數(shù)據(jù)矩陣為A，如下：

其中，xij為最值差值法劃歸為[0，1]后的標記數(shù)據(jù)，各個原始值同最值的間距與最值差的比值即為標記數(shù)據(jù)，各指標的比重Pij計算如公式（1）所示：

熵值ej計算公式為為常數(shù)。

如果xij對于給定的j 全部相等，則有以下：

此時ej取極大值klnm，設則 0 則 ej＜1。

對于給定的j，xij的差異性越小，則ej越大；當xij全部相等時，ej=ejmax=1，此時對于方案的比較，指標xj毫無作用；當各方案的指標值相差越大時，ej越小，該項指標對于方案比較的作用越大。定義差異性系數(shù)gi，計算如公式（3）所示：

定義指數(shù)權重數(shù)，計算如公式（4）所示：

依照上文中的公式，計算得到深圳海域環(huán)境承載力評價各項指標權重值，見表2。

1.4 海洋生態(tài)環(huán)境承載力評價模型

1.4.1 狀態(tài)空間法原理 狀態(tài)空間法是基于空間幾何原理來對承載力進行系統(tǒng)分析和說明。某一區(qū)域的承載力一般受該區(qū)域的資源、環(huán)境與人類活動的影響[12]。資源與環(huán)境對區(qū)域資源承載力的影響是直接和顯性的，而人類活動的影響則是復雜的，一方面人類活動會對區(qū)域資源環(huán)境帶來負面的影響，諸如污染、過度開發(fā)等，另一方面隨著科技的進步，人類可能開發(fā)出新能源或通過約束自身行為，減少對資源環(huán)境的污染破壞。用狀態(tài)空間法建立的資源環(huán)境承載力模型突出了人類活動的影響，通過選取相應的壓力類指標、承壓類指標和區(qū)域交流類指標來綜合評價區(qū)域的資源環(huán)境承載力[13]。具體方法如下：

表2 各項指標的熵值、差異性系數(shù)和客觀權重

構建一個n 維狀態(tài)空間，海洋生態(tài)環(huán)境的承載力以狀態(tài)空間中的矢量模來表示，即空間中狀態(tài)點與系統(tǒng)原點構成的矢量。海洋生態(tài)環(huán)境承載力（CCMEE）是對各狀態(tài)維加權綜合而成的統(tǒng)一指數(shù)，其計算如公式（5）所示：

在對數(shù)據(jù)預處理之后，理想狀態(tài)指標處理后得到的指標數(shù)值為 1，1，1，……，1（n 個），則理想狀態(tài)下海洋資源環(huán)境承載力計算如公式（6）所示：

資源、環(huán)境、社會經(jīng)濟作為一個復雜的體系，臨界值是一個相對的概念，具有模糊性和波動性，因此為更好的分析承載力值年際變化的趨勢，以及在不同承載狀況下指標變動情況及相關性分析，本文參照王開運[14]在復合模型系統(tǒng)中將承載標準的容差設定為0.3，即在即當CCMEE≥1.2，海洋生態(tài)環(huán)境處于超載狀態(tài)；當0.9≤CCMEE＜1.2，海洋生態(tài)環(huán)境處于滿載狀態(tài)；當CCMEE＜0.9，海洋生態(tài)環(huán)境處于可載狀態(tài)。

1.4.2 理想值確定 指標理想狀態(tài)值的確定要考慮兩方面的因素：一是必須以區(qū)域海洋資源、生態(tài)和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的角度考慮，既要保證區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展，人民生活質(zhì)量提高，又要保護好海洋生態(tài)與環(huán)境的質(zhì)量；二是要從政策的角度考慮，如區(qū)域內(nèi)未來一定時期內(nèi)的經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護的目標。理想值確定的方法主要有問卷調(diào)查法、標準法、最值法、平均值法等。本文主要采用平均值法確定深圳市近岸海域環(huán)境承載力各項指標的理想狀態(tài)。

1.4.3 指標標準化 由于指標體系中各指標的類型復雜，且不同指標的量綱不同，為使評價指標具有可比性和可度量性，需對各評價指標的原始數(shù)據(jù)進行標準化處理，進行無量綱化。在所選取的指標中，對海洋資源環(huán)境承載力的影響是正向的，且屬性值越來越好的指標稱為正向指標；而對海洋資源環(huán)境承載力的貢獻是負向的指標，且屬性值越小越好的稱為負向指標。具體的正、負向指標數(shù)據(jù)預處理方法如公式（7）和公式（8）所示：

式中：Rij為各年份指標預處理后的值；xij為各年份指標原始數(shù)據(jù)；x'ij為各指標的理想值。各項指標標準化值見表3。

2 承載力評價結果

根據(jù)表4 得到的各項指標權重，將標準化后的無量化值帶入承載力計算公式（1）中，得到2013—2017 年深圳市海洋資源環(huán)境承載力量化值（表4）。

3 分析與討論

除2013 年外，其他年份的海洋環(huán)境承載力處于可載狀態(tài)。深圳市是廣東省的經(jīng)濟中心，人口密度大，擁有眾多的海洋科研機構和海洋人才，海洋資源豐富，海洋漁業(yè)、濱海旅游業(yè)也很發(fā)達，具有良好的經(jīng)濟基礎和生態(tài)保護意識。2013 年，隨著國家生態(tài)文明建設政策的提出，深圳市開始推動生態(tài)文明建設，政府加大環(huán)保支持力度，調(diào)整海洋產(chǎn)業(yè)結構，實現(xiàn)資源、人口、生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。該舉措對緩解海洋生態(tài)環(huán)境壓力作用較大。

表3 深圳海域資源環(huán)境承載力評價各項指標標準化值

表4 深圳海域環(huán)境承載力量化值

圖1 深圳海域環(huán)境承載力變化趨勢

3.1 壓力類指標

從表5 和圖1 可以看出，2013—2017 年壓力類指標承載力的得分值在0.721～0.934 之間，整體呈下降趨勢，說明壓力承載力好轉。其中經(jīng)濟壓力指標值較高，說明經(jīng)濟發(fā)展是導致深圳市海洋資源環(huán)境承載力超載與否的主要原因。近五年，深圳市經(jīng)濟生產(chǎn)總值從13 000 億上升到22 000 億元，增長率超過50%。人口增長的幅度是深圳市海洋資源環(huán)境承載力能否改善的重要決定因素，數(shù)據(jù)顯示，2013—2014 年人口壓力呈現(xiàn)下降趨勢，人口自然增長率從17.77%下降到 17.48%；2014—2017 年呈現(xiàn)逐漸上升趨勢，從17.48%上升至23.92%，上升率較快，其與海域環(huán)境承載力的變化趨勢相同，說明人口壓力也是引起海域生態(tài)環(huán)境承載力變化的主要原因。環(huán)境污染類指標呈現(xiàn)波浪式下降，說明深圳市近海海域環(huán)境的污染得到有效的控制，尤其是深圳西部海域，相關部門投入大量經(jīng)費在海域水質(zhì)管理上，雖然水質(zhì)仍處于超標狀態(tài)，但超標倍數(shù)正逐漸降低[15]。

表5 深圳海域壓力類指標承載力量化值

3.2 承壓類指標

從表6 可以看出，2013—2017 年壓力類指標的承載力的得分值在0.79～1.00 之間，整體呈下降趨勢。隨著人口增長，經(jīng)濟的發(fā)展，對海洋的開發(fā)力度不斷增大，海洋資源環(huán)境形勢較為嚴峻。表6 顯示，資源供給能力下降十分明顯，尤其2013 年至2014年驟降，后趨于平穩(wěn)。近年來，深圳市海域面積變化不大，但人口數(shù)量逐漸增大，引起人均海域面積逐漸降低，數(shù)據(jù)顯示，2013—2017 年深圳市人均海域面積由107.7 m2/人下降至91.4 m2/人，海域資源供給能力下降。此外，深圳西部海域大量的自然岸線轉變?yōu)槠街钡娜斯ぐ毒€，人工岸線逐年增加，自然岸線不斷縮減，自然岸線保有率下降，岸線資源供給能力下降[16]。社會發(fā)展支持力呈現(xiàn)穩(wěn)步上升趨勢，近幾年，深圳市引進海外及國外等高層次海洋專業(yè)人員，投入大量人才為海洋領域做貢獻，科技教育經(jīng)費投入增加了5 倍，科學技術水平得到顯著提升。環(huán)境納污能力整體平穩(wěn)，五年間變化不明顯，基本處于可載范圍內(nèi)?？萍既藛T比重、海洋產(chǎn)業(yè)總值等對海洋資源環(huán)境承載力有正向功能的指標，則有顯著提升。

表6 承壓類指標承載力量化值

3.3 區(qū)域交流類指標

區(qū)域交流類指標包括水運客運量和海洋貨物吞吐量。2013—2017 年區(qū)域交流類指標呈現(xiàn)波動式上升趨勢，說明區(qū)域交流能力越來越好（圖2）。深圳市的海洋貨物吞吐量逐年增加，2017 年全年港口貨物吞吐量24 136 萬噸，比上年增長12.7%；集裝箱吞吐量2 520.87 萬標箱，增長5.1%。其中，出口集裝箱吞吐量1 277.89 萬標箱，增長3.1%。全市年末擁有港口泊位數(shù)155 個，其中萬噸級泊位74 個。此外，水運客運量（萬人）也呈現(xiàn)快速增長的趨勢，這些代表區(qū)域交流類指標的升高表示區(qū)域的承載能力好轉。

圖2 區(qū)域交流類指標量變化趨勢

4 結論

本文基于綜合指標體系法構建了深圳海域資源環(huán)境承載力評價指標體系，運用熵值法確定指標權重，采用狀態(tài)空間評價模型計算得到深圳海域資源環(huán)境承載力量化值。研究結論如下：（1）2013—2017 年造成深圳市近岸海域環(huán)境承載力較大的因素主要為經(jīng)濟增長、資源供給能力及環(huán)境污染，指標主要有6 項，分別是GDP 總量、海洋漁業(yè)產(chǎn)值、海洋產(chǎn)業(yè)增加值、人均海域面積、赤潮發(fā)生次數(shù)和赤潮發(fā)生程度。其中赤潮發(fā)生頻次過高和赤潮發(fā)生累積面積過大可能導致超載現(xiàn)象突出；（2）采用狀態(tài)空間法對2013—2017 年深圳近岸海域的承載力進行計算，結果顯示2013 年深圳市海域環(huán)境承載力處于滿載狀態(tài)，其他年份承載力處于可載狀態(tài)，整體表現(xiàn)為下降趨勢，承載力狀況趨于好轉。