（环境工程专业论文）工业生态安全评价与实证研究.pdf

大连理工大学硕士学位论文 摘要 工业在迅猛发展的同时，给生态环境和自然资源都带来了严重威胁。生态的退化已 在我国引起高度警觉，工业对区域环境的污染和能源的消耗已成为环境管理的重点目 标，工业对生态环境的影响已逐步上升为生态安全问题。生态安全研究从人类对自然资 源的利用与人类生存环境辨识的角度来分析与评价自然和半自然的生态系统，是人类生 存环境处于健康可持续发展状态的判断。生态安全评价( e c o l o g i c a ls e c u r i 坶a s s e s s m e n t ， e s a ) 是对生态系统完整性以及对各种风险下维持其健康的可持续能力的识别与判断。 对工业进行生态安全评价是遵循可持续发展理念与实现循环经济的重要举措，对我国工 业可持续发展会起到非常重要的作用。 本文提出工业生态安全概念，并在对我国工业污染问题进行系统分析的基础上，运 用压力状态一响应( p s r ) 理论模型，从工业生态压力、工业生态状态和工业生态响 应三方面筛选评价指标，尝试建立通用的工业生态安全评价指标体系。定义工业生态安 全度，运用提出的熵值综合指数法进行评价，并对工业生态安全等级进行划分，分别 计算出理想安全、较安全、临界安全、不安全、很不安全五个评价等级的分级标准。 运用所提出的评价方法，对工业生态安全进行了横向与纵向的实例计算。选择大连 市工业2 0 0 2 年至2 0 0 7 年的发展现状为时间纵向评价案例，计算了大连近6 年的工业生 态安全度，其值分别为0 6 2 2 6 3 、0 6 5 8 1 2 、0 6 5 6 0 8 、0 7 0 0 2 3 、0 7 5 7 8 7 和0 7 6 6 8 6 ，工业 生态安全度波动上升，说明大连工业具备可持续发展的潜力；选择大连市、上海市、哈 尔滨市等5 个地区2 0 0 3 年的工业数据为空间横向评价案例，除哈尔滨属于临界安全状 态外，其余4 个地区的工业生态安全度均处于较安全状态。最后，运用模糊综合评价法 再次对以上两个案例进行计算，所得结果基本一致，验证了熵值一综合指数评价法的科 学性、优越性。本研究为我国今后工业生态安全评价的研究工作及工业可持续发展水平 的判断方法提供了合理、简便的技术支持。 关键词：工业生态安全度；p s r ；熵值一综合指数法；可持续发展 工业生态安全评价与实证研究 t h ee c o l o g i c a ls e c u r i t ya s s e s s m e n to fi n d u s t r ya n dc a s e ss t u d y a b s t r a c t i n d u s t r y i nt h em e a n t i m eo fi t sd r a m a t i cd e v e l o p m e n t ，a l s ob r i n g st h r e a t e n st ot h e e c o l o g i c a le n v i r o n m e n ta sw e l la st ot h en a t u r a lr e s o u r c e s e c o l o g i c a ld e t e r i o r a t i o nc a u s e s a l a r mi no u rc o u n t r y 砀ep o l l u t i o na n dt h ed r a i no nr e s o u r c ec a u s e db ym o d e m i n d u s t r yh a v e b e e nt h et w ot a r g e t so fe n v i r o n m e n t a lm a n a g e m e n t 嘞a t sm o r e t h ei n f l u e n c e so fi n d u s t r yo n e c o l o g i c a le n v i r o n m e n t h a su p g r a d e dt oe c o l o g i c a ls e c u r i t y e c o l o g i c a ls e c u r i t yr e s e a r c hi sa n a n a l y s i sa n de v a l u a t i o ns t u d yo fn a t u r a la n ds e m i n a t u r a le c o l o g i c a ls y s t e m si nt e r m so fh o w h u m a nd i s p o s en a t u r a lr e s o u r c ea n dh o w t h e yr e c o g n i z et h el i v i n gc o n d i t i o n si no r d e rt om a k e s u r et h a to u rl i v i n gc o n d i t i o n si si nas t a t eo fh e a l t ha n ds u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t s or u n n i n g e s au n d e ri n d u s t r yb a c k g r o u n di si nc o n s i s t e n tw i t ht h ec o n c e p to fs u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t a n dw i l lb eak e ys t e pi nr e a l i z i n gt h ec i r c u l a re c o n o m y i th a sp l a y e dav e r yi m p o r t a n tr o l et o k e e pt h ee n v i r o n m e n th e a l t h ya n d t l l ei n d u s t r ys u s t a i n a b l e w ef i r s tp r o p o s e dt h ec o n c e p to fi n d u s t r ye c o l o g i c a ls e c u r i t y b a s e do nt h es y s t e m a t i c a n a l y s i so f t h ei n d u s t r yp o l l u t i o ni nc h i n a , w eh a v es t r u c t u r e dt h ee v a l u a t i o ni n d i c e ss y s t e mo f e c o l o g i c a ls e c u r i t yo f i n d u s t r yb ya p p l y i n gt h ep r e s s u r e - s t a t e - - r e s p o n s em o d e l ( p s r ) i nt e r m so f t h ep r e s s u r e ，s t a t ea n dr e s p o n s eo f i n d u s t r y a f t e rd e f i n i n gt h ei e s v ( i n d u s t r ye c o l o g ys e c u r i t y v a l u e ) ，w ep u tf o r w a r dc o u n t e r m e a s u r ew h i c hc o m b i n e dt h ee n t r o p yl a wa n ds y n t h e t i ci n d e x m e t h o d ，a n dd i v i d e dt h ei n d u s t r ye c o l o g ys e c u r i t yl e v e li n t of i v eg r a d e s ，w h i c hw e r ei d e a ls a f e ， r e l a t i v e l ys a f e ，c r i t i c a l l ys a f e ，n o ts a f ea n dt h ew o r s es a f e w ee v a l u a t e dt w oc a s e sb o t hf r o ml o n g i t u d i n a la n dh o r i z o n t a l t h ei e s vo fd a l i a nf r o m 2 0 0 2t o2 0 0 7w e r e0 6 2 2 6 3 ，0 6 5 812 ，0 6 5 6 0 8 ，0 7 0 0 2 3 ，0 7 5 7 8 7a n d0 7 6 6 8 6 i tw a si l l u s t r a t e d t h a tt h ei n d u s t r yo fd a l i a nw e r ei nr e l a t i v e l ys a f ec o n d i t i o n , a n dt h es e c u r i t yv a l u ew a s i n c r e a s e d w h i c hs h o w e dd a l i a nh a st h ec a p a c i t yf o rs u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t t h e nt h r o u g h t h ea s s e s s m e n to ff i v ec i t e s 。w eg o tf o u rc i t e sw e r ei nr e l a t i r e l ys a f ec o n d i t i o n w eu s e dt h e m e t h o do ff u z z ys y n t h e t i ce v a l u a t i o nt om a k es u r eo u rr e s e a r c hh a sb e e ns c i e n t i f i ca n ds u p e r i o r ，n l es t u d yo ni e s ai sat e c h n i c a ls u p p o r tt ot h ef u t u r er e s e a r c hf o rt h ee s aa n dt ot h ei u d g m e n t o ft h el e v e lo fs u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t k e yw o r d s ：i n d u s t r ye c o l o g i c a ls e c u r i t yv a l u e ( i e s v ) ；p s r ；e n t r a p y _ - s y n t h e t i c i n d e xm e t h o d ；s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t i i 大连理工大学学位论文独创性声明 作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究 工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外， 本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请 学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献 均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文题目： 兰些! 圭垒壁金主空! 互皇塑适生互堑 ： 储张每釉i 一魄止争旦月午日 大连理工大学硕士研究生学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 ， 。 本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定，在校攻读学位期间 论文工作的知识产权属于大连理工大学，允许论文被查阅和借阅。学校有 权保留论文并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，可以将 本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印、或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 学位论文题目 作者签名： 导师签名： 1 生态安全研究综述 工业的发展利用和消耗着大量自然资源和能源，同时产生大量的污染物质和废弃能 量。当其超过生态的自身净化能力时，生态环境会受到污染和破坏，这会对人类健康和 工业可持续发展带来负面影响。工业污染已严重危及人类的生存环境，成为我国现代化 建设中的一个尖锐矛盾。工业对区域环境的污染和能源的消耗已成为环境管理的重点目 标，工业对生态环境的影响已逐步上升为生态安全问题。 这种严峻的形势促使了全社会对工业行业生态影响评价的关注与重视。如何实现工 业与生态的协调，如何实现工业可持续发展已成为人们普遍关注的热点问题。为此，工 业行业的生态评价成为环境、生态、系统工程等学科的研究内容。生态评价的研究涉及 多个方面，其中生态安全评价占据重要地位。生态安全评价指标体系的建立和评价方法 的选择是进行生态规划、城市建设、环境管理的主要依据。因此，在技术、管理、。立法 等领域积极开展对工业系统的生态安全研究，是十分必要的。 生态安全的概念自提出以来，引起众多学者的关注，他们的研究主要集中于生态安 全概念的探讨、生态安全问题评述及生态安全评价指标选取等方面。这些研究多是针对 国家、区域或农业生态安全状况而言f l 】，尚未有针对工业系统的生态安全研究。本论文 围绕可持续发展理论在研究了工业系统特点的基础上，提出了工业生态安全概念，构建 了相应的评价指标体系，补充了生态安全在工业领域的研究空白。 工业污染对人类健康的影响程度及对整个生态环境的危害水平的判断是工业生态 安全的主要内容和职责。由于生态安全是工业可持续发展的基石，因此，通过对生态安 全评价方法进行比较与分析，选择客观赋权方法与数学综合评价方法相结合，提出熵值 一综合指数法对工业生态安全评价指标体系进行评价，定量地判断了工业生产可持续 性、经济可持续性和社会可持续性的情况，对环境管理有着十分重要的作用和意义。 1 1主要相关理论方法 1 1 1 可持续发展理论 可持续发展理论是自2 0 世纪8 0 年代后期以来，面对日益严峻的生态恶化和资源约 束问题，由一种具有经济含义的生态概念而迅速发展形成的一个经济发展理论。1 9 8 7 年，世界环境和发展委员会在我们共同的未来中讨论了经济、社会和环境等一系列 问题，提出了可持续发展的概念，可持续发展是“既满足当代人需要，又不对后代满足 其需要的能力构成危害的发展 【2 】。随之可持续发展成为世界各国争相研究的热点问题 工业生态安全评价与实证研究 一，一一 和备受关注的发展新模式。1 9 9 2 年6 月联合国环境与发展会议上通过了 2 1 世纪议程， 此后可持续发展的理念在世界范围内得到广泛的认可。 可持续发展作为一种以可持续利用资源和环境物质为基础的发展战略，包括社会经 济的增长和以可持续方式使用资源，在发展中解决存在的环境问题，以及社会生活质量 的提高和环境质量的不断改善等。它是一个综合的、动态的概念，将发展的概念从单纯 经济增长拓展到经济、社会、资源环境协调发展的新高度【3 1 。在工业发展进程中，生态 安全作为其重要组成部分，应以可持续发展目标为导向，以实现可持续发展为最终目标， 以环境的可持续为基础，经济的可持续为条件，社会的可持续为目的，促进环境、经济、 社会复合系统的持续、稳定、健康发展。 可持续发展理论包括生态持续、经济持续和社会持续三个方面的内涵，三者相互联 系、协调发展，不可分割，最终实现经济效益、社会效益和生态环境效益三个效益的统 o 第一，可持续发展鼓励经济增长，因为它体现国家实力和社会财富，这与一度流行 于西方的悲观“经济增长极限论 和不顾发展中国家贫困实际的“零增长论 形成鲜明 对比。人类发展的最终目的是改善人类的精神生活和物质生活，经济是最基本的一个条 件。根据长期的发展经验，经济得不到发展就不是发展，而且还会带来环境的进一步破 坏，对于社会的进步也是十分不利的。因而，经济发展是社会发展的基础。 第二，可持续发展要以保护自然为基础，与资源和环境的承载能力相协调。与传统 的增长理论相比，可持续发展更注重追求改善质量、提高效率、节约资源、减少废物， 改变传统的生产和消费方式，实施清洁生产和文明消费，使经济增长的同时，能够控制 环境污染，保护生命支撑系统，保护生物多样性，保持地球生态的完整性。自然资源是 有限的，而人类的需求却是无限的。可持续发展的核心要求就是人类经济和社会的发展 不能超越环境与资源的承载力，不损害支持地球生命的自然系统，发展才有可能持续永 久。 第三，可持续发展要以改善和提高生活质量为目的，与社会进步相适应。其内涵应 包括改善人类生活质量，提高人类健康水平，并创造一个保障人们享有平等、自由、教 育、人权和免受暴力的社会环境。 可持续发展可以能动地调控自然一经济社会的复合系统，是谋求社会、经济和自 然环境的协调发展，追求人与自然、人与人之间和谐的发展，其核心是协调环境与发展 之间的关系，特别是生态的持续性、环境保护和社会经济发展的关系。可持续发展的工 业将承担所在地区的经济发展、资源永续、社会安定的任务，它的运作以城市内所有工 大连理工大学硕士学位论文 业成员为减少废物和增加效益而进行密切合作为基础。因此，工业可持续发展的能力水 平反映了工业生态系统的安全程度以及工业生态系统管理的优劣程度，工业生态系统安 全的核心就是实现工业可持续发展。 可持续发展理论与工业生态在概念内涵上密切相关，两个概念都与人类安全相连， 可持续发展为达到人类安全的目的提供了标准化的方针，而生态安全为不安全的根本原 因提供了分析的框架。实施可持续发展战略的目的，最终是为了使工业发展与生态环境 相协调，因此工业的可持续发展就成为可持续发展问题的核心，生态环境在工业系统中 的安全状态即为工业可持续发展的主体部分和关键环节。 总之，可持续发展理论是从工业与环境辩证关系的角度出发，来探讨工业污染行为 和消耗行为的原则与规范的综合理论，对工业建设起着决定性的指导作用，是生态安全 评价的重要理论基础，是工业生态系统的安全程度以及工业生态系统管理的优劣程度的 判断依据，是实现工业可持续发展的主要理论来源。 1 1 2 生态安全理论 生态安全( e c o l o g i c a ls e c u r i t y ) 早在1 9 8 9 年，国际应用系统分析研究所( i a s a ， 1 9 8 9 ) 就提出要建立优化的全球生态安全监测系统，并指出生态安全是指在人的生活、 健康、安乐、基本权利、生活保障来源、必要资源、社会次序和人类适应环境变化的能 力等方面不受威胁的状态，包括自然生态安全、经济生态安全和社会生态安全，组成一 个复合人工生态安全系统 4 1 。美国著名环境学家n o r m a nm y e r s 于1 9 9 3 年指出：由于地 区的资源战争和全球的生态威胁引起环境退化导致经济和政治的不安全现象，“生态安 全”应运而生，并将其广泛宣传于学术期刊和国际会议上【5 j 。s t e v el o n e r g a n 论述了生 态安全与可持续发展的关系，他指出两个概念都与人类安全相连，可持续发展为达到人 类安全的目的提供了标准化的方针，而生态安全为不安全的根本原因提供了分析的框 架。 。 国务院于1 9 9 8 年发布了全国生态环境建设规划，2 0 0 0 年1 1 月2 6 日发布了全 国生态环境保护纲要，首次明确提出了“维护国家生态环境安全”的目标。这表明国 家把生态安全问题提到了前所未有的战略高度，生态安全同军事安全、政治安全、金融 安全等成为了国家安全的重要组成部分，实现生态安全是建设良好的环境，建立并维护 区域和国家良性的生态循环的重要举措。 关于生态安全概念的内涵，我国不同学者有不同的理解。曲格平【6 】认为生态安全包 含两层基本含义：其一是防止环境污染和自然生态退化削弱经济可持续发展的支撑能 力；其二是防止环境问题引发人民群众的不满，特别是防止环境难民的大量产生，从而 1 工业生态安全评价与实证研究 避免影响社会安定。肖笃宁【7 】把生态安全定义为人类在生产，生活和健康等方面不受生 态破坏与环境污染等影响的保障程度，包括饮用水与食物安全，空气质量与绿色环境等 基本要素。王丰年【8 j 从生态平衡的角度出发，他认为生态安全指人类的生存和发展所处 的环境不受或少受因生态失衡而导致的破坏或威胁，是国家安全和社会稳定的重要组成 部分。郭中伟 9 1 从生态系统的角度定义生态安全，他认为的生态安全不仅要求生态系统 自身安全，即其自身结构未受到破坏，而且要求生态系统对于人类安全，即生态系统所 提供的服务要满足人类的生存需要。崔胜辉【1 0 】认为生态脆弱性是生态安全的核心，通过 脆弱性分析和评价，可以降低生态风险，保障生态安全。 生态安全是一种新型的人与生态系统的共生共荣关系，保持了生态系统中的各种自 然资源和生态系统服务的合理使用和积极补偿，避免因自然资源衰竭、资源生产能力下 降以及生态环境污染和退化给社会生活和经济生产造成不利影响。生态安全在维护自然 生态系统的健康完整的同时，与生态承载力相协调，是人类社会对日益加剧的人口、经 济、资源、环境矛盾进行认真反思后作出的理性反应和抉择。生态安全研究已经成为当 前地学、资源与环境科学以及生态学研究的前沿任务和重要领域，是可持续发展的核心 和基础。 1 1 3 生态安全评价及相关理论 生态安全评价属于生态系统综合评价的一种。生态系统综合评价包括生态环境质量 评价、生态风险评价、生态系统健康评价等内容。生态安全评价的结果是生态系统所处 的某种确切的安全性状态，不同于生态风险评价的实现或达到这种状态的可能性。生态 安全评价既可以针对现状，也可以预测未来。生态系统健康评价指生态系统对于外界干 扰是否能够维持自身的结构和功能，而生态安全评价是指生态系统在保持健康的结构和 功能情况下能否承受住人类正常的社会经济活动。同时，生态系统服务功能评价及生态 承载力分析也是与生态安全评价有着千丝万缕联系的两个概念。在对这几个概念综合理 解的基础上，为生态安全研究拓宽思路，对生态综合评价具有重要意义。图1 1 即为生 态安全评价与各相关概念的关系示意。 ( 1 ) 生态安全评价 生态安全评价( e c o l o g i c a ls e c u r i t ya s s e s s m e n t ，e s a ) ，是对生态系统完整性以及 对各种风险下维持其健康的可持续能力的识别与判断研究，是指在生态环境质量评价成 果的基础上，按照生态系统本身为人类提供服务功能的状况和保障人类社会经济与工业 可持续发展的要求，对生态环境因子及生态系统整体，对照一定的标准，进行的生态安 全状况评估。 大连理工大学硕士学位论文 生态安全评价作为生态安全研究的基础和前提，受到广泛关注。生态安全研究的核 心在于生态安全阈值的确定，也就是生态安全与不安全的界线的划分。显然，什么样的 生态环境状态对于国家或地区的社会经济发展来说是安全的，什么样的生态环境状态对 于国家和地区的社会经济发展来说是不安全的，或者说国家或地区生态安全的标准是什 么，需要明确回答。但目前的研究尚处于起步阶段，还没有统一的标准。生态安全评价 研究一般只对某地的生态安全现状进行评价，其评价结果也只反映当地的生态安全现 状。总之，在生态安全评价的实践中，其理论体系也在不断发展完善。 图1 1生态安全评价与相关概念关系示意图 f i g 1 1 t a b l eo fe s aa n de s a - r e l a t e dc o n c e p t s ( 2 ) 生态风险评价 生态风险( e c o l o g i c a lr i s k ，e r ) 是指一个种群、生态系统或整个景观的正常功能 受外界胁迫，从而在目前和将来减少该系统内部某些要素或其本身的健康、生产力、遗 传结构、经济价值和美学价值的可能性i l 。生态风险评价( e c o l o g i c a lr i s ka s s e s s m e n t ) 起源于为保护人类免受化学暴露的威胁而进行的人类健康评价和污染物对生态系统或 其中某些组分产生有害影响的环境健康评价l l2 。，它是环境风险评价的重要组成部分。生 态风险评价包括4 个部分，分别为危害评价、暴露评价、受体分析和风险表征【l 引。 由于生态安全研究是从生态风险分析发展而来的，两者在概念上存在着紧密的联 系。按照美国环保局提出的生态风险评价大纲和美国国家科学院的生态风险评价 问题为标准，生态风险评价可理解为系统受一个或多个胁迫因素影响后，对不利的生 态后果出现的可能性进行评估，它从逆向表征了系统安全状况受胁迫的程度，从这方面 工业生态安全评价与实证研究 看生态风险评价可以看成是生态安全评价的倒数，但风险评价并没有囊括生态安全的全 部内容i 。虽然其研究尺度涉及个体、种群、生态系统及区域、景观等，但它大多是针 对生物技术、生态入侵、人类干扰所引起的突发性灾害而言的，其研究多数集中在对有 毒化学物引起的风险上。 ， ( 3 ) 生态系统健康评价 生态系统健康是生态系统管理和环境管理的新方法，也是生态系统管理和环境管理 的新目标。自从c o s t a n z a 1 5 j 提出了具有可操作性的生态系统健康概念之后，在生态学、 生物学、保护生物学、生态监测及景观生态学等交叉催化网络下，其评价工作得到迅速 发展，目前几乎对所有的生态系统类型进行了健康评价。安全与健康互为正比，生态安 全的重要标志就是具有健康的生态系统，因此，生态系统健康评价也是与生态安全评价 有着紧密联系的概念之一。 ( 4 ) 生态系统服务功能评价 生态系统服务功能( e c o s y s t e ms e r v i c e s ) 指自然生态系统及其物种共同支撑和维持 人类生存的条件和过程；它能够比较清晰地描述人类对生命支持系统的依赖性，为人们 评价各种技术和社会经济发展方式的长远影响提供了一种参考，以防止和减少自我毁灭 性的经济和社会活动。它不仅为人类提供了食品、医药及其他生产生活原料，更重要的 是维持了人类赖以生存的生命支持系统，维持生命物质的生物地化循环与水文循环，维 持生物物种与遗传多样性、净化空气、维持大气化学平衡与稳定，生态系统服务与地球 的持续使用和人类社会的持续发展起到决定性作用。也就是说，生态系统服务功能不仅 包括可以商品化的功能，如为人类提供的食物、工业原料、药品等，还包括难以商品化 的功能，如气候调节、水源涵养、二氧化碳的固定等，且前者常常源于后者【l6 】。人们已 逐步认识到，生态系统服务功能是人类生存的物质基础和基本条件。生态系统服务功能 可以概略的分为两大类，一类是生态系统产品，表现为直接价值；第二类是支撑和维持 人类赖以生存的环境，表现为间接价值【l7 1 。 生态系统服务功能价值评估方法，因其功能类型不同而不同。根据生态经济学、环 境经济学和资源经济学的研究成果，生态系统服务功能的经济价值评估的方法可分为两 类：一是替代市场技术。它以“影子价格”和消费者剩余来表达生态服务功能的经济价 值，评价方法多种多样，其中有费用支出法、市场价值法、边际机会成本法、旅行费用 法和享乐价格法；二是模拟市场技术( 又称假设市场技术) ，它以支付意愿和净支付意 愿来表达生态服务功能的经济价值，其评价方法只有一种，即条件价值法。 ( 5 ) 生态承载力分析 大连理工大学硕士学位论文 生态系统服务功能是指生态系统与生态过程所形成及所维持的人类赖以生存的自 然环境条件与效用f 】8 】，是自然生态系统的属性，c o s t a n z a t l 5 】等将生态系统的商品和服务 统称为生态系统服务；生态承载力是自然体系自我调节能力的客观反映，是在确保资源 的合理开发利用和生态环境良性循环发展的条件下，系统可持续承载的人口数量，经济 强度和社会总量的能力 1 9 j 。它受众多因素和不同时空条件制约，如技术条件，自然系统 中第一性生产力、被承载人口的生活水平与第一性生产者抵御外力的限度等。生态承载 力最大特点就是以供需关系为切入点分析人类与其所处自然生态环境的和谐、互动及共 生关系，生态足迹方法及模型则是权衡这种关系常用的定量方法之一，它通过对比生态 承载力需求和生态承载力供给来说明人类对自然生态系统的压力是否处于本地区所提 供的生态承载力范围内，从而判断系统是否安全【2 们。而自然生态系统所提供的生态足迹 从一定意义上说即生态系统提供的服务功能，因此，生态承载力分析与生态系统服务功 能评价的出发点都是为了表达生态系统发展状况的可测量性，都是从生态系统的角度表 述了系统尤其是自然生态系统对人类社会经济活动的支持作用。 1 1 4 生态安全与可持续发展的关系 ( 1 ) 生态安全是持续发展的基石，它是可持续发展追求的目标之一。可持续发展的 基本目标是持续地满足人类的需求，发展的实现又加强了生态安全保障能力，而安全却 是人类最基本的需求之一，生态安全是可持续发展的目标，同时它又是实现可持续发展 的保障，没有生态安全就没有可持续发展。 ( 2 ) 生态安全与可持续发展的内涵是一致的。可持续发展的内涵包括持续性、发展 性和公平性，这些也都是生态安全所要求的。生态安全要求维护自然生态系统的健康和 完整，这就与不超出生态系统的承载能力相一致；生态安全也不否定经济增长，它也要 维护人类的生计安全，只要需要在统一的人类安全与生态安全之间维持均衡，既满足人 类的生存和发展不受危害的需要，又不损害自然生态系统的健康和持续性；生态安全所 要的安全也不是一部分人的安全或是当代人的安全，而是指全人类的安全和今世后代的 安全。 ( 3 ) 生态安全与可持续发展目标的一致性。保障生态安全要求降低风险，改善系统 的脆弱性。由于脆弱性不仅反映在生态脆弱性上，它也反映在社会脆弱性上，因而生态 安全所追求实现的基本目标是自然、社会、经济复合生态系统整体结构的优化。对于单 纯经济系统而言，生态安全的目标是经济总量的持续增加，资金的投入和效益的最大化； 对于技术系统而言，生态安全的目标是实现环境无害化技术或环境优化技术的不断进 步，包括污染治理技术、废物利用技术和清洁生产技术；对于社会系统而言，生态安全 工业生态安全评价与实证研究， 的目标是追求公平和谐的社会体制，建立健康合理的政府规范、法律道德约束、文化导 向和价值观念体系；对于生态系统而言，生态安全的目标追求生态系统的整体性，要在 生态系统的承载能力下，合理使用资源，保护生物多样性。而这些也都是可持续发展的 目标框架下的内容，都强调自然、社会和经济这3 个子系统要相互协调，强调子系统间 的相互联系、相互影响和相互促进，从而实现可持续发展。 ( 4 ) 生态安全是对可持续发展概念的补充和完善。不少学者都对可持续发展的局限 性提出了批评。可持续发展的概念过多地强调环境与发展的关系，可持续发展不能仅局 限在环境与发展上，而应包括环境、发展、伦理、文化、和平与安全等范畴。不仅要协 调人口、环境、资源与发展的关系；考虑代内公平与代际公平、人与自然协同进化的伦 理道德；维护和发展丰富灿烂的传统文化；还应注重和平与安全。因此，生态安全将安 全这一基本需求突出出来，是对可持续发展概念的一个补充。另外，可持续发展更多的 是从人类的需求角度出发的，在考虑人类安全与自然生态安全时，优先考虑的是人类安 全，尽管可持续发展也要求保护自然生态的健康，但这种保护总是显得被动和效果不佳， 而生态安全从一开始就将人类安全和自然生态安全放在同等重要的位置上，并视为一个 共同体，要求在人类安全和自然生态安全之间找到均衡点，这就从根本上改变了自然保 护的被动性和效果不佳的局面，因此它是可持续发展概念的进一步完善。 1 2国内外研究进展 1 2 1 生态安全理论研究进展 从全球范围来看，生态安全己经成为一个重要的全球性问题。环境问题日益恶化所 引起的生态安全问题，以及由此带来的政治和经济社会安全问题，正在从安全层次上严 重威胁着人类社会的生存与发展，已经成为人类社会在2 1 世纪面临的重大问题。为此， 生态安全被环境科学、安全科学、社会科学、以及生态科学、资源科学等多个学科所关 注和研究，其概念近些年来己经在这些学科被广为接受和使用，逐渐形成了一个概念模 糊、内容广泛、涉及多个学科领域的热点问题。 “安全”作为一种科学概念，开始提出于工业生产的“生产安全 ，目的是为了保 证生产过程中的物理、化学、生物特征，以及生产工艺、设备、装置的运行状态对生产 者人体不产生危害或危险( 潜在的危害) 。后来，“食品安全”、“交通安全、“住房 安全 提出了各种生活环境安全问题【2 1 1 。这一系列安全问题的提出，目的是在各自 的领域( 特定环境) 内保证人体免受危害或危险。近年，人类越来越认识到光注意人类 自身的安全还不够，还要重视整个生物界的安全，由此提出了“生态安全 。 大连理工大学硕士学位论文 随着工业化进程的加快，生产规模和消费规模的日益扩大，生态安全问题从最初主 要反映在生产技术领域，逐步扩大到人类生活环境和生态领域。美国环境专家莱斯特布 朗1 9 7 7 年在其建设一个持续发展的社会著作中从理论上首次将生态环境因素纳入 安全概念和国际政治范畴，提出应重新界定国家安全的范围，此后，围绕生态环境与安 全的相互关系，美国、英国、德国和加拿大等国以及北约、欧洲安全与合作组织、欧盟、 联合国等国际组织展开了大量研究圈。9 0 年代欧洲环保组织布伦特兰委员会在其所提 交的著名报告我们共同的未来中明确指出：环境安全的定义必须扩展，己经超出了 对国家主权、政治和军事的威胁，还要包括环境恶化和发展条件的破坏。1 9 9 2 年联合国 在巴西里约热内卢召开的“地球首脑会议 所通过的2 1 世纪日程，将环境保护与“一 个更安全更繁荣的未来 以及“人类对安全稳定的自然环境的需求 等问题联系起来， 强调环境安全的重要性1 2 3 1 。美国国防部于1 9 9 3 年专门成立了“环境安全办公室”，并 自1 9 9 5 年起，每年向总统和国会提交关于环境安全的年度报告。1 9 9 6 年俄罗斯联邦安 全委员会明确提出环境安全是俄罗斯国家安全的有机组成部分；英联邦国家提出了关于 环境安全的法案；加拿大外交事务和国际贸易部在涯太华召开了环境安全的研讨会，讨 论研究了环境安全的优先领域和政策反应等问题1 2 4 j 。2 0 0 1 年2 月9 日联合国环境规划 署通过的关于环境法十年规划中明确指出，鼓励将环境纳入传统的环境概念【2 5 1 。 对于生态环境安全问题，我国非常重视，采取很多措施加强了环境保护和生态建设， 取得一定成效。1 9 9 6 年7 月1 6 日江泽民同志在第四次全国环境保护会议上，把环境安 全作为环境保护工作的一个重要目标，将环境安全与国家民族利益联系起来。2 0 0 0 年， 国务院制定的全国生态环境保护纲要强调，生态保护必须“以实施可持续发展战略 和促进经济增长方式转变为中心，以改善生态环境质量和维护国家生态环境安全为目 标。国家环保总局在全国环境保护工作( 1 9 9 8 - - 2 0 0 2 ) 纲要中提出了“保障国家 环境安全问题”。2 0 0 3 年，胡锦涛同志在中央人口、资源、环境工作座谈会上指出：“环 境保护工作，要着眼于人民喝上干净的水，呼吸清洁空气、吃上放心的食物，在良好的 环境中生产生活 。从而，为搞好环境安全提出明确目标。2 0 0 4 年在党的十六届四中全 会通过的中共中央关于加强党的执政能力建设的决定中指出，“始终把国家主权和 安全放在第一位，坚决维护国家安全。针对传统安全威胁和非传统安全威胁的因素相互 交织的新情况，增强国家安全意识，完善国家安全战略，抓紧构建维护国家安全的科学、 协调、高效的工作机制”。2 0 0 6 年7 月1 0 日国家环境保护“十一五”科技发展规划的 目标之一是“研究建立预防和降低环境灾害的预警应急技术体系，构建以环境安全监控、 环境风险预警、环境应急处置、环境基准标准为核心的环境监管技术支撑体系，确保核 与辐射环境安全” 2 6 1 。2 0 0 7 年1 1 月1 5 日胡锦涛在代表十六届中央委员会向十七大作 工业生态安全评价与实证研究 报告时，提出了实现全面建设小康社会奋斗目标的新要求，要“建设生态文明，基本形 成节约能源资源和保护生态环境的产业结构、增长方式、消费模式” 2 7 1 。生态文明建设 已成为中国的当务之急，它的建设及优化发展是努力实现公民环境权利平等的境界，是 人与自然和平共处、平等相待的境界，是适度消费、环境共生的城市文明境界，同时也 是生态安全与工业发展相协调平衡的境界。 我国学者对生态安全的研究主要从国家、区域和行业三个层次展开。国家生态安全 层次上，程漱兰【2 8 】对国家生态安全的概念、特点和衡量标准等方面做了论述，提出了实 现国家生态安全的条件和机制。郭中伟【2 9 】对建立国家或区域的生态安全预警与维护体系 提出了一些粗略的框架。曲格平f 3 0 】在讨论了生态安全的概念后，介绍了影响我国生态安 全问题，并提出我国生态安全的战略重点和措施。邹长新【3 l 】在调研己有生态安全研究成 果基础上，从生态安全的概念、特性、国内外研究现状、研究意义和研究方法方面，对 生态安全研究进行了评述。区域生态安全层次上，以洪德元【3 2 j 院士为首席科学家所主持 的“长江流域生物多样性变化和“可持续利用与区域生态安全的研究”项目，进行了 生物入侵及其生态安全评价，提出了生物多样性保护的区域生态安全格局模式。徐海根 【3 3 】对丹顶鹤自然保护区生态安全设计的理论和方法做了研究，采用迭代法、整数规划法 和阻力面分析等方法对丹顶鹤自然保护区网络做了优化设计，研究了不同保护目标下盐 城自然保护区核心区和缓冲区的生态安全闭值。肖笃宁 7 1 等对西部干旱区的生态安全问 题及其对策做了不少有益的探讨，还讨论了生态安全的基本概念和研究的主要内容。行 业生态安全层次上，周上游1 3 4 、赵爱华【3 5 】等对农业进行生态安全评价。 1 2 2 生态安全评价研究进展 生态安全评价的基础是建立科学的评价标准和指标体系，但到目前为止国内外尚未 建立权威的有关生态安全的指标体系【3 6 1 。近年来围绕生态安全评价，国内外一些学者从 小的单元到大的区域格局等不同尺度作了大量工作。概括起来主要有综合评价方法( 暴 露一响应分析法，综合指数评价法，生态承载力分析法) 、生态模型评价方法、以及景 观生态学方法等。2 0 0 6 年0 1 月2 6 日，国家环境安全评估体系研究课题已经通过国 家环保总局评审，全国首个环境安全评估报告( ( 2 0 0 2 年度国家环境安全评估报告 完成。此项目是在国家环保总局环境安全战略研究报告的基础上，首次对3 1 个省 ( 市、区) 2 0 0 2 年的环境安全状态做出评估，为制定地区环境安全战略提供了依据p 。 报告将环境安全问题归属到水、气、土地、生物4 个圈层，用3 5 项指数和7 3 项应 用性指标的复合指标体系，对我国2 0 0 2 年度各省( 市、区) 的环境安全状况( 环境安 大连理工大学硕士学位论文 全度) 进行了总体评估。定量化地展现了目前全国环境安全形势，用一套比较完整的环 境安全评估方法，首次进行了全国范围的环境安全评估【3 8 】。 工业是人类社会和特定的地域空间紧密结合的整体，人类社会和地域空间，两者缺 一不可。工业污染问题又是目前城市问题中的首要问题，目前针对工业环境污染安全度 的研究处于空白阶段，还没有这方面的文献报道。但是环境安全问题已经成为了当前最 受关注的热点研究领域之一。 生态安全评价按研究范围也可分为区域生态安全评价、行业生态安全评价及国家生 态安全评价。区域生态安全评价主要是对区域内的人类活动对生态与环境的影响评价， 主要集中于自然保护区【3 9 】评价、城市生态安全评价的横向纵向比较、区域土地利用规划 等；行业生态安全评价指对某一特殊行业或部门进行评价，周上游、赵爱华等对农业进 行生态安全评价；国家生态安全评价则要体现一国的生态实力与可持续发展能力，王韩 民 4 0 l 等在构建国家生安全评价指标体系的同时，对我国生态安全战略进行政策规划。 运用p s r 模型从生态压力、生态状态、生态响应三个方面进行指标的选取，是生态 安全评价指标体系的构建的研究热点，在给出分级标准前提下进行赋权计算，得出区域 j 和国家的生态安全现状。另外，在国内外学者论述生态学理论中生态承载力与生态安全 的基础上，姜艳玲1 4 l j 基于生态足迹分析对工业园进行生态安全评价，通过对区域生态足 迹和生态承载力的计算，将二者的比值定义为生态安全度。杨京平f 4 2 l 以环境、生物与生 态分类系统为基础将生态安全评价的指标划分为环境安全指标、生物安全指标、生态系 统安全指标，并建立各自的评价指标。 1 2 3 生态安全评价方法研究进展 用于生态安全的评价方法可归结为数学综合评估法、生态承载力分析法、生态模型 法、景观生态学分析法、数字地面模型法五种。较常用的有综合指数法、景观生态法、 多层次权重决策法、模糊数学、灰色关联、主成分分析、物元可拓等。模糊综合评价法。 模糊综合评价是在考虑多种因素的影响下，运用模糊数学工具对某事物做出综合评价。 在设计评价参数对评定等级的隶属函数基础上，建立模糊关系进行复合运算，最终计算 出特征值。灰色关联度法。在灰色理论基础上发展起来的一种新的分析方法，先采用量 化方法所获得的灰关联度来区分系统之间关系的密切程度或影响大小，然后进行综合评 价。主成分分析法。在保证原始数据信息丢失最小的前提下，以高维变量空间进行降维 处理，抓住主要矛盾，简化评价工作，根据累计方差贡献率计算综合评价值。物元可拓 综合评价法。将生态安全视为不相容问题进行转化和解决，以物元为基元建立模型来描 述矛盾问题，以物元变换为转化矛盾问题为相容问题的手段，并在可拓集合中，通过建 工业生态安全评价与实证研究 立关联