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城市生态系统健康评价方法

2011-05-27 10:29 来源:中国环境科学,2002,22(6)

Rapport等人认为生态系统健康应该包含两方面内涵:满足人类社会合理要求的 能力和生态系统本身自我维持与更新的能力。但对于受人为影响最大的城市生态系统,健康不仅意味着为人类提供生态服务的由自然环境和人工环境组成的生态系统的健康和完整,也意味着城市居住者(包括人群和其他生物)健康和社会健康。若前者受到威胁或破坏,后者就得不到保障。这与 健康城市的内涵很相似,但城市生态系统健康更 强调生态系统作为一个整体的健康,后者仅强调人群健康。由此看来,城市生态系统健康的最大特 点是,它不仅强调从生态学角度出发的生态系统 结构合理、功能高效与完整,而且更加强调生态 系统能维持对人类的服务功能,以及人类自身健康及社会经济健康不受损害。

要使生态系统健康的概念具有现实意义,惟有通过对生态环境进行有效可靠的、可操作的、 可广泛推广的,并能为决策者提供指导信息的健康评价来得以实现。目前常用的评价方法主要是 选择适宜的可定量的指标,构建指标体系来评价 生态系统的健康状况。

1评价指标

目前众多学者普遍的看法是,可通过生态系 统的活力、组织结构、恢复力、生态系统服务 功能的维持、管理选择、外部输入减少、对邻 近系统的影响及人类健康影响等8个方面来衡 量生态系统的健康状况。这主要是针对自然生态系统提出的,作者将其引申到城市生态系统中,结合城市这一人工复合生态系统的特点,选择活力、组织结构、恢复力、生态系统功能的维持、人群健康状况作为城市生态系统健康评价的5 个要素,针对每个要素所涵盖的内涵提出相应的指标,最后构成城市生态系统健康评价指标体系。

活力即其活性、代谢及初级生产力。可用初级生产力和经济系统中单位时间的货币流通率 来表示。对城市生态系统来说,可用经济生产力、能流和物流的利用效率来表示。

组织结构指生态系统组成及途径的多样性。 城市生态系统的结构包括经济结构、社会结构、 自然结构,可分别用相应的几个指标来评价其结构是否合理。

恢复力是生态系统维持结构与格局的能力。 即胁迫消失时,系统克服压力及反弹回复的容量。 由于城市生态系统的分解者功能微乎其微,城市 发展产生的大量废物得不到分解,几乎全部用人 工的废物处理设施来还原。因此城市生态系统的 恢复力可理解为城市废物处理能力、物质循环 利用率等。

生态系统服务功能的维持:这是人类评价生 态系统健康的一条重要标准。不健康的生态系统 对人类的服务功能的质和量均会减少。城市生态 系统对人类的服务功能主要表现在它是提供人 类生产、生活的载体,城市的环境质量的好坏及 人们的生活便利程度直接影响着生态系统服务 功能的优劣。

对人类健康的影响:生态系统的变化可通过 多种途径影响人类健康,人类的健康本身可作为 生态系统健康的反映。对以人为主体的城市生态 系统来说,人类健康状况则更值得关注。可从身体 健康和文化水平两方面来反映城市人群的整体 健康状况。

2评价标准

城市生态系统健康评价指标确定后,就需要 明确各项指标的健康标准,才能对城市生态系统 的健康状况进行评价。目前学术界尚没有统一认 可的城市生态系统健康标准,基于生态城市是健 康城市的这一认识,将健康标准划分为5级,病 态、不健康、临界状态、健康、很健康等。以相关文献中对生态城市的建议值作为很健康的标 准值,以全国最低值为病态的限定值,在前者基础 上向下浮动20%作为较健康和一般健康的标准 值,在后者基础上向上浮动20%作为不健康和一般健康的标准值,前后两次确定的一般健康标准 值相互调整得到最终值。

城市生态系统健康评价指标体系及各分级 标准的标准值见表1。

表1 城市生态系统健康评价指标体系及分级标准

Table 1 Urban ecosystem health assessment indicators and standard

评价要素

评价指标

具体指标

病态

不健康

临界状态

健康

很健康

活力

经济生产力

人均GDP(万元)

0.7

3

5

10

20-

物耗效率

单位GDP物耗(万元)

3

2.5

2

1

0.5

能耗效率

单位GDP能耗(吨标煤)

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

组织

结构

经济结构

第三产业比例(%)

30

40

50

60

80

R&D经费GDP比重(%)

1

1.5

2.5

4

5

信息产业占GDP比重(%)

5

10

15

20

25

社会结构

市中心区人口密度(万人/km2)

3

2.5

2

1.5

1.1

基尼系数(城市)

0.5

0.4

0.3

0.25

0.2

自然结构

森林覆盖率(%)

30

35

40

45

50

建成区绿化覆盖率(%)

20

25

30

40

50

自然保护区覆盖率(%)

3

5

8

10

12

恢复力

环境废物处理指数

城市生活污水处理率(%)

30

50

70

95

100

机动车尾气排放达标率(%)

30

50

70

95

100

工业固废综合利用率(%)

30

50

70

90

100

物质循环利用率

工业用水重复利用率(%)

20

30

50

70

80

城市环保投资指数

环保投入占GDP比重(%)

1.0

1.5

2.0

3

5

生态系统服务功能

环境质量状况

环境质量综合指数

30

50

70

90

100

生活便利程度

市区人均公共绿地(m2/人)

4

7

10

16

20

人均住房面积(m2/人)

7

10

15

17

20

人均道路面积(m2/人)

6

10

15

20

28

人群健康 状况

人群健康

恩格尔系数

50

40

35

30

25

人均期望寿命(岁)

65

68

73

78

80

0-4岁儿童死亡率(%。)

20

15

12

10

8

文化水平

全市人口平均教育年限(年)

5

7

9

14

16

注:表中R&D为研究与发展经费

3评价模型

很显然,生态系统健康状况的好坏是相对于标准值而言的,健康与否只是一个相对概念,很难模糊问题来处理,釆用模糊数学建立城市生态系 对某生态系统是健康的或不健康的作出明确的统健康评价模型是可行的。 结论。因此城市生态系统健康与否可以作为一个设计城市生态系统健康评价模型为: H=W*R

式中:H为城市生态系统健康状况矩阵;W为生 态系统健康评价要素的权矩阵,W=(w1, w2, …, w5); R为各生态系统健康评价要素对各级健康标 的隶属度矩阵。

 

式中:Rij指第i个评价要素对第j标准的隶属度;Wk指各评价要素中对第k个指标所赋予的权重;rkj为第k个指标对第j标准的隶属度,其计算公式对正向指标(指标值越大,健康程度越高)和负向指标(指标值越小,健康程度越低)有所不同。

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