秦曉楠　盧小麗

摘要 針對(duì)現(xiàn)有生態(tài)安全研究側(cè)重概念模型要素之間的比較及綜合評(píng)價(jià)，缺乏要素間互動(dòng)關(guān)系及生態(tài)安全狀況演變趨勢(shì)預(yù)測(cè)的研究現(xiàn)狀，以“驅(qū)動(dòng)力-壓力-狀態(tài)-影響-響應(yīng)”（DPSIR）框架為基礎(chǔ)，構(gòu)建適用于中國(guó)沿海城市的生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。研究以原始DPSIR概念模型為基礎(chǔ)，提出了7組因果關(guān)系假設(shè)，采用結(jié)構(gòu)方程模型對(duì)假設(shè)進(jìn)行測(cè)度，發(fā)現(xiàn)“沿海城市生態(tài)安全響應(yīng)對(duì)狀態(tài)起到正向作用”的研究假設(shè)被拒絕，論文根據(jù)各組假設(shè)的因果關(guān)系結(jié)果構(gòu)建出中國(guó)沿海城市生態(tài)安全DPSIR概念模型。同時(shí)研究以沿海城市DPSIR概念模型內(nèi)因果鏈及要素間的作用系數(shù)為基礎(chǔ)，構(gòu)建了生態(tài)安全作用機(jī)制系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，對(duì)沿海城市生態(tài)安全狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)仿真。沿海城市生態(tài)安全的初始狀態(tài)良好，于仿真模擬第三年（2012年）的時(shí)候變?yōu)樨?fù)值，并且該狀態(tài)變量的數(shù)值持續(xù)降低。通過(guò)調(diào)整模型中的主要參數(shù)，發(fā)現(xiàn)環(huán)境污染治理投資額、工業(yè)產(chǎn)值占比、第三產(chǎn)業(yè)占比、單位GDP能耗指數(shù)四個(gè)指標(biāo)在生態(tài)安全作用機(jī)制中發(fā)揮重要作用，對(duì)改善生態(tài)安全狀態(tài)起到顯著影響。本文選取上海、煙臺(tái)、溫州、?？谒念?lèi)典型沿海城市對(duì)生態(tài)安全狀態(tài)進(jìn)行情景模擬，發(fā)現(xiàn)：上海生態(tài)安全狀態(tài)惡化速度最快，于仿真第三年轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)值；煙臺(tái)、溫州生態(tài)安全狀態(tài)的演化趨勢(shì)在前5年基本一致，其中煙臺(tái)的生態(tài)安全狀態(tài)演化曲線逐漸陡峭，反映其生態(tài)安全狀態(tài)逐漸劣于溫州；?？诘纳鷳B(tài)安全狀況一直優(yōu)于其他三個(gè)城市，其生態(tài)安全系統(tǒng)演變曲線最為平緩。

關(guān)鍵詞生態(tài)安全；沿海城市；SEM模型；系統(tǒng)模擬；情景仿真

中圖分類(lèi)號(hào)N945； F205； X21文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)1002-2104（2014）02-0060-09doi：10.3969/j.issn.1002-2104.2014.02.009

生態(tài)安全是指人的生活、健康、安樂(lè)、基本權(quán)利、生活保障來(lái)源、必要資源、社會(huì)秩序和人類(lèi)適應(yīng)環(huán)境變化的能力等方面不受威脅的狀態(tài)，是由自然生態(tài)安全、經(jīng)濟(jì)生態(tài)安全和社會(huì)生態(tài)安全組成的復(fù)合系統(tǒng)[1]。生態(tài)安全的系統(tǒng)屬性決定了其研究既要包含社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境各個(gè)維度，又要體現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部要素的作用關(guān)系。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者構(gòu)建了PSR、DSR、DPSIR等概念模型，分解出生態(tài)安全驅(qū)動(dòng)力、壓力、狀態(tài)、影響以及響應(yīng)等系統(tǒng)要素，辨析要素間的因果關(guān)系鏈，形成了系統(tǒng)化的研究范式，主要集中在生物多樣性保護(hù)[2-3]、生態(tài)健康性和脆弱性評(píng)價(jià)[4-5]、生態(tài)安全系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展[6]和生態(tài)安全管理[7-8]等方面。這種基于因果關(guān)系鏈的概念模型使得生態(tài)安全系統(tǒng)內(nèi)部指標(biāo)之間的關(guān)系清晰，研究者能夠簡(jiǎn)潔、綜合的探究生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的信息。盡管該生態(tài)安全概念模型在生態(tài)安全研究中得到了較好的應(yīng)用，仍呈現(xiàn)出一系列的共性問(wèn)題，主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：首先，現(xiàn)有研究默認(rèn)了概念模型因果關(guān)系的普適性，缺乏對(duì)生態(tài)安全系統(tǒng)各要素因果關(guān)系的科學(xué)驗(yàn)證及數(shù)理分析[9]，忽略了不同生態(tài)安全體系內(nèi)由于各要素間作用路徑和強(qiáng)度的不同而形成的差異，導(dǎo)致以該因果關(guān)系為基礎(chǔ)建立的框架模型無(wú)法科學(xué)有效的揭示不同系統(tǒng)內(nèi)生態(tài)安全的作用機(jī)理。其次，缺乏對(duì)生態(tài)安全系統(tǒng)演化趨勢(shì)的研究?，F(xiàn)有研究大多是針對(duì)生態(tài)安全現(xiàn)狀的測(cè)度[10]，缺乏對(duì)各因素相互作用導(dǎo)致的系統(tǒng)演變進(jìn)行分析，難以對(duì)生態(tài)安全系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。

1生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

1993年，歐洲環(huán)境署（EEA）為了綜合分析和描述環(huán)境問(wèn)題及其和社會(huì)發(fā)展的關(guān)系，結(jié)合了PSR框架及DSR框架的優(yōu)點(diǎn)，提出了DPSIR概念模型，該模型包含驅(qū)動(dòng)力（D）、壓力（P）、狀態(tài)（S）、響應(yīng)（R）及影響（I）五個(gè)要素，并架構(gòu)了五個(gè)要素間的因果關(guān)系鏈，形成生態(tài)安全作用的路徑網(wǎng)絡(luò)。本文基于該概念模型，從“驅(qū)動(dòng)力—壓力—狀態(tài)—影響—響應(yīng)”五個(gè)維度構(gòu)建中國(guó)沿海城市生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。每一個(gè)維度下觀測(cè)變量的選取以聯(lián)合國(guó)可持續(xù)發(fā)展委員會(huì)、世界銀行等權(quán)威機(jī)構(gòu)生態(tài)安全評(píng)價(jià)的經(jīng)典、高頻指標(biāo)[11-13]為基礎(chǔ)，通過(guò)梳理相關(guān)文獻(xiàn)[14-17]的研究指標(biāo)來(lái)確定。沿海城市生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系最終由25個(gè)指標(biāo)構(gòu)成，如表1所示。

2基于SEM模型的沿海城市生態(tài)安全作用機(jī)理分析2.1研究對(duì)象及數(shù)據(jù)來(lái)源

本文綜合考慮沿海城市的區(qū)位、海域特色、經(jīng)濟(jì)發(fā)展

2.3數(shù)據(jù)及模型檢驗(yàn)

2.3.1數(shù)據(jù)的信度及效度檢驗(yàn)

本文采用內(nèi)部一致性信度及合成信度對(duì)指標(biāo)體系進(jìn)行信度檢驗(yàn)。內(nèi)部一致性信度采用Cronbacha作為衡量指標(biāo)，一般要求a的數(shù)值大于0.6[22]；合成信度采用Composite Reliability（CR）作為衡量指標(biāo)，通常要求CR的數(shù)值大于0.7[23]。沿海城市生態(tài)安全DPSIR評(píng)價(jià)指標(biāo)體系信度分析結(jié)果如表2所示。指標(biāo)體系中DPSIR五個(gè)因子的Cronbacha值從0.633到0.892，均大于0.6，各個(gè)因子的CR值均大于0.7，該結(jié)果表明沿海城市生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系具有較高的信度。

本文采用內(nèi)斂效度和判別效度對(duì)各個(gè)因子之間的內(nèi)部一致性和差異程度進(jìn)行檢驗(yàn)。內(nèi)斂效度檢驗(yàn)要求每個(gè)因子的平均提取方差值（AVE）的臨界值大于0.5；判別效度檢驗(yàn)要求因子的AVE值的平方根大于該因子與其他因子的相關(guān)系數(shù)。本研究中DPSIR五個(gè)因子的AVE值分別為0.573、0.584、0.628、0.624和0.812，均高于臨界值05，該結(jié)果表明各因子之間具有較高的內(nèi)斂效度。各個(gè)因子之間的判別效度如表2所示，可以看出AVE的平方根（矩陣對(duì)角線數(shù)值）均大于該因子與對(duì)應(yīng)的其他因子的相關(guān)系數(shù)（對(duì)角線左下角數(shù)值），表明沿海城市生態(tài)安全DPSIR概念模型的框架中各個(gè)因子之間具有明顯的差異。

2.4沿海城市生態(tài)安全作用機(jī)理分析

本文以圖2評(píng)價(jià)模型中各要素間的因果關(guān)系為基礎(chǔ)，對(duì)中國(guó)沿海城市生態(tài)安全的作用機(jī)理進(jìn)行剖析。

（1）“驅(qū)動(dòng)力D”是沿海城市生態(tài)安全系統(tǒng)的動(dòng)力源?！膀?qū)動(dòng)力D”對(duì)“壓力P”的正向作用是整個(gè)生態(tài)安全網(wǎng)絡(luò)要素相互作用的原動(dòng)力。沿海城市社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力對(duì)壓力的路徑系數(shù)較高（0.657），表明中國(guó)沿海經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及城市化進(jìn)程對(duì)沿海生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生較強(qiáng)的壓力，是加劇沿海城市生態(tài)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的主要因素。

（2）“壓力P”是不同路徑對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生影響的轉(zhuǎn)換器。“壓力P”對(duì)“狀態(tài)S”的負(fù)向影響是構(gòu)成生態(tài)安全作用機(jī)理的必要條件。沿海城市生態(tài)安全“壓力P”對(duì)“狀態(tài)S”的路徑系數(shù)為-0.552，表明中國(guó)沿海城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)已對(duì)沿海生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生較強(qiáng)的負(fù)面影響。

（3）“狀態(tài)S”是沿海城市生態(tài)安全系統(tǒng)的映像元，反映了生態(tài)安全的現(xiàn)實(shí)狀態(tài)?！盃顟B(tài)S”對(duì)“影響I”起到促進(jìn)、推動(dòng)的負(fù)向作用，其路徑系數(shù)為-0.248，說(shuō)明目前沿海城市生態(tài)安全狀態(tài)對(duì)海洋災(zāi)害的推動(dòng)及激發(fā)的作用并不大。其生態(tài)環(huán)境的變化處于自然系統(tǒng)承載力的范圍內(nèi)，不會(huì)引發(fā)大規(guī)模的自然災(zāi)害。

（4）“影響I”是自然系統(tǒng)對(duì)生態(tài)安全體系的沖擊波，促使沿海城市采取相應(yīng)的生態(tài)安全保護(hù)措施。沿海生態(tài)安全系統(tǒng)中“影響I”對(duì)“響應(yīng)R”的路徑系數(shù)較低（0283），顯示雖然近兩年海洋自然災(zāi)害頻繁，造成了越來(lái)越多的損失，但沿海城市并沒(méi)有因?yàn)樽匀粸?zāi)害的發(fā)生而對(duì)生態(tài)安全充分重視，并未加強(qiáng)災(zāi)害預(yù)防及環(huán)境保護(hù)等方面的工作。

（5）“響應(yīng)R”是沿海城市生態(tài)安全受到干擾的緩沖器，起到緩解生態(tài)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的作用。沿海生態(tài)安全系統(tǒng)“響應(yīng)R”對(duì)“驅(qū)動(dòng)力D”產(chǎn)生顯著的正向作用，路徑系數(shù)為0.813，表明生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)措施對(duì)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到較強(qiáng)的推動(dòng)作用，促使整個(gè)生態(tài)安全系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)改善，功能增強(qiáng)。同時(shí)“響應(yīng)R”對(duì)“壓力P”產(chǎn)生較弱的負(fù)面影響，其路徑系數(shù)為-0.254，說(shuō)明目前中國(guó)沿海城市生態(tài)安全保護(hù)措施的針對(duì)性較差，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)影響要素的分解及代謝功能不強(qiáng)。

（6）中國(guó)沿海城市生態(tài)安全框架模型中，“響應(yīng)R”對(duì)“狀態(tài)S”的正向作用沒(méi)有通過(guò)假設(shè)檢驗(yàn)，該結(jié)果與DPSIR原始概念模型的架構(gòu)不一致，表明目前中國(guó)沿海城市生態(tài)安全的生態(tài)保護(hù)措施并沒(méi)有對(duì)生態(tài)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)起到緩解作用，生態(tài)保護(hù)措施缺乏有效性。

3基于SD的沿海城市生態(tài)安全系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真模型構(gòu)建SEM模型分析顯示，沿海城市DPSIR概念模型內(nèi)因果關(guān)系形成了閉合的網(wǎng)絡(luò)。其中驅(qū)動(dòng)力（D）、壓力（P）、響應(yīng)（R）、影響（I）、狀態(tài)（S）五個(gè)要素承擔(dān)著不同的系統(tǒng)功能。

基于SEM模型分析的系統(tǒng)生態(tài)安全狀態(tài)是針對(duì)生態(tài)安全現(xiàn)狀的靜態(tài)描述。而實(shí)際上，生態(tài)安全系統(tǒng)具有不同的演化路徑及變化趨勢(shì)，為了動(dòng)態(tài)揭示沿海城市生態(tài)安全系統(tǒng)的演變路徑，本文從時(shí)間維度上對(duì)其演變趨勢(shì)進(jìn)行研究。

3.1沿海城市生態(tài)安全系統(tǒng)動(dòng)態(tài)流圖

本文結(jié)合上述SEM模型分析結(jié)果，辨析出沿海城市生態(tài)安全系統(tǒng)的關(guān)鍵要素、因果關(guān)系路徑及影響系數(shù)，采用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)專(zhuān)用軟件（Vensim PLE）構(gòu)建沿海城市生態(tài)安全系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型。該動(dòng)力學(xué)模型以狀態(tài)變量（S）為系統(tǒng)的中心樞紐，描述了驅(qū)動(dòng)力（D）、壓力（P）、響應(yīng)（R）、影響（I）四個(gè)變量對(duì)其產(chǎn)生直接、間接影響的動(dòng)力機(jī)制。同時(shí)，本文考慮到生態(tài)安全系統(tǒng)是經(jīng)濟(jì)、社會(huì)及自然三個(gè)系統(tǒng)的有機(jī)組合，設(shè)立城市人口總數(shù)（POP）、國(guó)民生產(chǎn)總值（GDP）、環(huán)境污染治理投資額（EINT）及海洋自然災(zāi)害發(fā)生頻次（FMD）作為系統(tǒng)的輸入端，將輸入端與沿海城市生態(tài)安全系統(tǒng)動(dòng)力模型相融合，形成生態(tài)安全系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)流圖，如圖3所示。

其中，SHYD為生活用電總量，SHWS為生活污水排放量，SHLJ為生活垃圾排放量，GYFS為工業(yè)廢水排放量，GYFQ為工業(yè)廢氣排放量，GYYD為工業(yè)用電總量，NHZZ為GDP能耗總值，C4為工業(yè)產(chǎn)值占GDP的比例。C5、C6、C7為城市居民生活能源消耗系數(shù)及污染物排放系數(shù)，C8、C9為工業(yè)發(fā)展過(guò)程中污染物排放系數(shù)，C10為工業(yè)產(chǎn)業(yè)的電量消耗系數(shù)，C11為單位GDP能耗指數(shù)。

3.2.3響應(yīng)（R）

響應(yīng)（R）是對(duì)生態(tài)安全系統(tǒng)中物質(zhì)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)化和耗散的措施行為，對(duì)狀態(tài)（S）起到正向作用。響應(yīng)（R）包含第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、科學(xué)教育支出額、城鎮(zhèn)生活污水處理率、生活垃圾無(wú)害化處理率、工業(yè)廢水達(dá)標(biāo)排放率、工業(yè)廢氣達(dá)標(biāo)排放率、環(huán)境污染治理投資額。其中第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、科學(xué)教育支出額是隨著國(guó)民生產(chǎn)總值（GDP）的增長(zhǎng)而逐年增加；環(huán)境污染治理投資額一方面對(duì)響應(yīng)（R）有直接的正向作用，另一方面其為城鎮(zhèn)生活污水處理、生活垃圾無(wú)害化處理、工業(yè)廢水達(dá)標(biāo)排放和工業(yè)廢氣達(dá)標(biāo)排放提供資金支撐。響應(yīng)（R）的動(dòng)力方程為：

其中，DSCY為第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值，KJJY為科技教育支出額，SHWSCL為生活污水處理率，SHLJWH為生活垃圾無(wú)害處理率，GYFSDB為工業(yè)廢水達(dá)標(biāo)排放率，GYFQDB為工業(yè)廢氣達(dá)標(biāo)排放率。環(huán)境污染治理投資額為：EINT（t）=α·GDP（t），其中α為環(huán)境污染治理投資額占GDP比例。C12、C13為相應(yīng)的GDP占比，C14、C15、C16、C17是環(huán)境污染治理投資額（EINT（t） ）產(chǎn)生的相應(yīng)拉動(dòng)系數(shù)。

3.2.4影響（I）

影響（I）是測(cè)度海洋災(zāi)害對(duì)沿海城市生態(tài)安全系統(tǒng)的影響作用，包含海洋災(zāi)害直接經(jīng)濟(jì)損失和海洋災(zāi)害死亡人數(shù)兩個(gè)觀測(cè)變量。這兩個(gè)變量都受到海洋災(zāi)害頻次的影響，其動(dòng)力方程為：

ZJJJSS（t）=C18·FMD（t）

SWRS（t）=C19·FMD（t）

I（t）=0.755ZJJJSS（t）+0.445SWRS（t）

其中，ZJJJSS為海洋災(zāi)害直接經(jīng)濟(jì)損失，SWRS為海洋災(zāi)害死亡人數(shù)，C18、C19為引發(fā)系數(shù)。

3.2.5狀態(tài)（S）

狀態(tài)（S）反映了生態(tài)安全的現(xiàn)實(shí)狀態(tài)，是沿海城市生態(tài)安全系統(tǒng)的映像元。根據(jù)沿海城市生態(tài)系統(tǒng)的特色，本文主要采用近岸海域水質(zhì)狀況、海洋養(yǎng)殖區(qū)綜合環(huán)境質(zhì)量、空氣質(zhì)量達(dá)到（API）Ⅱ級(jí)以上天數(shù)、建成區(qū)綠化面積、安全水資源量5個(gè)觀測(cè)變量對(duì)狀態(tài)（S）進(jìn)行評(píng)價(jià)。其動(dòng)力方程如下：

S（t）=0.404JASZ（t）+0.425YAQZL（t）+0.621KQDB（t）

+0.597JCQLH（t）+0.089DSZY（t）

其中，JASZ為近岸海域水質(zhì)狀況，YAQZL為海洋養(yǎng)殖區(qū)綜合環(huán)境質(zhì)量，KQDB為空氣質(zhì)量達(dá)到（API）Ⅱ級(jí)以上天數(shù)，JCQLH為建成區(qū)綠化面積，DSZY為安全水資源量。

本文結(jié)合前文SEM模型分析獲得的要素間作用路徑及影響系數(shù)，建立的要素間動(dòng)力方程為：

D（t）=0.813R（t）

P（t）=0.657D（t）-0.254R（t）

R（t）=0.283DELAY（I（t），1）

I（t）=-0.248S（t）

S（t）=S（t-1）-0.552P（t）

3.3模型檢驗(yàn)

模型結(jié)構(gòu)與實(shí)際系統(tǒng)一致性檢驗(yàn)：本文結(jié)合了沿海城市生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及修正的DPSIR概念模型，構(gòu)建了生態(tài)安全系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型。模型中變量間作用路徑及影響系數(shù)是建立在沿海城市實(shí)際統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，并通過(guò)了結(jié)構(gòu)方程的檢驗(yàn)。因此，該系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型是對(duì)沿海城市生態(tài)安全系統(tǒng)的真實(shí)反映。

模型行為靈敏性檢驗(yàn)：本文參數(shù)值的選取是在合理取值范圍內(nèi)，通過(guò)合理改變模型結(jié)構(gòu)及調(diào)整模型方程式，發(fā)現(xiàn)模型行為變化并不敏感，表明模型具有強(qiáng)壯性，能夠很好反應(yīng)實(shí)際的生態(tài)安全系統(tǒng)的反饋機(jī)制。

4沿海城市生態(tài)安全系統(tǒng)的模擬仿真

4.1沿海城市生態(tài)安全狀況的發(fā)展預(yù)測(cè)

本文基于上述系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型對(duì)沿海城市生態(tài)安全狀態(tài)進(jìn)行仿真預(yù)測(cè)。仿真中把沿海樣本城市視為一個(gè)整體，以2010年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為依據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化。人口總數(shù)（POP）、國(guó)民生產(chǎn)總值（GDP）、環(huán)境污染治理投資額（EINT）和海洋自然災(zāi)害頻次（FMD）四個(gè)輸入端的初始值分別設(shè)定為1、1、0.01、1，四個(gè)速率變量按照2010年實(shí)際變化量設(shè)定，仿真時(shí)間為10年。沿海城市生態(tài)安全狀態(tài)（S）的預(yù)測(cè)仿真結(jié)果如圖4所示。

可以看出，在初始狀態(tài)下（2010年），沿海城市生態(tài)安全狀況（S）值為0.765，但在仿真第三年（2012年）變?yōu)樨?fù)值（S（3）=-0.423），在接續(xù)的仿真年內(nèi)，狀態(tài)S一直為負(fù)。該結(jié)果表明2010年，沿海城市生態(tài)安全狀態(tài)良好，生圖4沿海城市生態(tài)安全狀態(tài)預(yù)測(cè)仿真

Fig.4Change diagram of coastal urban ecological

security state

態(tài)安全響應(yīng)（R）的正向作用能夠完全抵御社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)生態(tài)安全系統(tǒng)產(chǎn)生壓力（P）的負(fù)面影響。從2012年起，沿海城市的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生的壓力超過(guò)了生態(tài)系統(tǒng)的承載力，生態(tài)安全系統(tǒng)狀況逐漸惡化。

4.2沿海城市生態(tài)安全重要影響指標(biāo)

為了深入辨析沿海城市生態(tài)安全系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)演變過(guò)程，本文對(duì)動(dòng)態(tài)方程的結(jié)構(gòu)關(guān)系進(jìn)行了分析，對(duì)系統(tǒng)仿真模型中參數(shù)在合理范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，考察不同參數(shù)設(shè)定對(duì)沿海城市生態(tài)安全系統(tǒng)狀況的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)環(huán)境污染治理投資額占GDP比率、工業(yè)產(chǎn)值占GDP比率、第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占GDP比率、單位GDP能耗指數(shù)均在城市生態(tài)安全動(dòng)力系統(tǒng)中起到關(guān)鍵作用，如表3所示。

基于表3的分析結(jié)果，可以得出以下結(jié)論：

環(huán)境污染治理投資額（EINT）作為響應(yīng)措施（R）的核心要素，對(duì)耗散、轉(zhuǎn)化經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展所產(chǎn)生的生態(tài)系統(tǒng)壓力起到關(guān)鍵作用。基于2010年環(huán)境污染治理投資額占比（3%）進(jìn)行模擬，則沿海城市生態(tài)安全狀況在模擬第三年首次變?yōu)樨?fù)值（-0030），并持續(xù)降低。當(dāng)增加環(huán)境污染治理投資占GDP的比例時(shí)，生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)的惡化趨勢(shì)變得平緩；當(dāng)環(huán)境污染治理投資額占GDP的比例增加到6%時(shí)，沿海城市生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)于模擬仿真第10年出現(xiàn)了正向發(fā)展趨勢(shì)（由-1.540變?yōu)?1.520）。該模擬結(jié)果表明，目前我國(guó)沿海城市環(huán)境污染治理投資占GDP比例偏低，難以彌補(bǔ)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的破壞作用，使生態(tài)安全狀態(tài)持續(xù)惡化。工業(yè)產(chǎn)值占GDP比率對(duì)城市的能源消耗量及污染物排放量有顯著影響。以2010年沿海城市工業(yè)產(chǎn)值占GDP的平均值（40%）進(jìn)行模擬仿真，沿海城市生態(tài)安全狀態(tài)從第三年起轉(zhuǎn)化為負(fù)值（-0030）。而當(dāng)工業(yè)產(chǎn)業(yè)的比例下調(diào)到30%時(shí)，生態(tài)安全狀態(tài)惡化的趨勢(shì)明顯放緩，在模擬仿真第四年轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)值（-0260）?？梢?jiàn)，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，降低工業(yè)產(chǎn)業(yè)比例，能夠有效降低資源能源消耗水平，減少污染物排放量，延緩了沿海城市生態(tài)安全狀態(tài)的惡化程度。

第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)緩解、降低社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展所產(chǎn)生的生態(tài)系統(tǒng)壓力起到重要作用。2010年沿海城市第三產(chǎn)業(yè)占GDP比例平均為43%。在第三產(chǎn)業(yè)不發(fā)達(dá)的城市（占比為35%），其生態(tài)安全狀態(tài)從第三年時(shí)變?yōu)樨?fù)值（-0100），且惡化趨勢(shì)較快，當(dāng)發(fā)展到第10年時(shí)，其生態(tài)安全狀態(tài)為-4300。而對(duì)第三產(chǎn)業(yè)占比達(dá)到50%時(shí)的城市，其生態(tài)安全狀況惡化趨勢(shì)明顯放緩：在模擬仿真第四年時(shí)生態(tài)安全狀況才變?yōu)樨?fù)值（-0340），在第10年時(shí)，生態(tài)安全狀態(tài)為-3010，明顯優(yōu)于第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展滯后的城市。

單位GDP能耗指數(shù)是反映能源消費(fèi)水平和節(jié)能降耗狀況的主要指標(biāo)，代表城市經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中對(duì)能源的利用程度和能源利用效率的變化。按照2010年沿海城市平均單位GDP能耗指數(shù)（0.807 t標(biāo)準(zhǔn)煤）進(jìn)行模擬仿真，其生態(tài)安全狀況于第三年的時(shí)候轉(zhuǎn)化為負(fù)值（-0.030）。當(dāng)沿海區(qū)域單位GDP能耗指數(shù)下降到0.600 t標(biāo)準(zhǔn)煤，沿海城市生態(tài)安全狀況顯著的好轉(zhuǎn)：在模擬仿真第5年的時(shí)候才轉(zhuǎn)化為負(fù)值（-0.840）；在第10年的時(shí)候，生態(tài)安全狀態(tài)為-2.590，明顯優(yōu)于單位GDP能耗指數(shù)為0.807 t標(biāo)準(zhǔn)煤時(shí)的生態(tài)安全狀態(tài)（-3.780）。

四個(gè)城市生態(tài)安全狀態(tài)模擬仿真結(jié)果如圖5所示。

以上海為代表的城市類(lèi)型是全國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的龍頭，其國(guó)民經(jīng)濟(jì)總量較大，第三產(chǎn)業(yè)在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中占優(yōu)勢(shì)比例，但其經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度較緩。人口總量較大，其人口增長(zhǎng)速度低于沿海城市平均增長(zhǎng)速率。上海市生態(tài)安全狀態(tài)呈現(xiàn)出最快的惡化趨勢(shì)：在模擬仿真第三年其生態(tài)安全狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)值；在第十年其生態(tài)安全狀態(tài)值最低，明顯劣于與其他三個(gè)城市。結(jié)合上海的相關(guān)參數(shù)分析，當(dāng)前上海的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)沉重的壓力，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)上海生態(tài)系統(tǒng)緩解及修復(fù)的能力，上海的環(huán)境污染治理投資額相對(duì)較小，難以對(duì)生態(tài)安全系統(tǒng)產(chǎn)生有效的改進(jìn)和優(yōu)化。

以煙臺(tái)市為代表的城市大多作為區(qū)域的核心，其經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度較快，而其人口增長(zhǎng)速度卻相對(duì)較低，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以工業(yè)為重心，第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展相對(duì)滯后。以溫州市為代表的城市類(lèi)型與煙臺(tái)市較為相似，其經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)也是以工業(yè)為主，第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展相對(duì)滯后，但其經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度及人口增長(zhǎng)速度大于煙臺(tái)市的城市類(lèi)型。因此，煙臺(tái)市與溫州市的生態(tài)安全狀態(tài)演化趨勢(shì)也存在相似性，兩種城市的生態(tài)安全演化趨勢(shì)在前五年基本一致。然而在5-10年期間，煙臺(tái)的生態(tài)安全狀態(tài)的演化曲線開(kāi)始變得更加陡峭，反映其生態(tài)安全狀態(tài)逐漸劣于溫州。結(jié)合兩個(gè)城市的相關(guān)參數(shù)分析，煙臺(tái)市、溫州市的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了持續(xù)的壓力，造成生態(tài)安全狀態(tài)日益惡化。而煙臺(tái)市的GDP總量、工業(yè)產(chǎn)業(yè)占比明顯高于溫州市的相應(yīng)數(shù)值，這表明煙臺(tái)作為老工業(yè)基地，其過(guò)分倚重工業(yè)的發(fā)展，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級(jí)相對(duì)落后，進(jìn)而會(huì)加快其生態(tài)安全狀況惡化的速率。

以?？谑袨榇淼某鞘蓄?lèi)型是擁有較好的生態(tài)環(huán)境，其經(jīng)濟(jì)發(fā)展以第三產(chǎn)業(yè)為主。其經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展相對(duì)滯后，但其人口增長(zhǎng)速率及經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度很高。?？诘纳鷳B(tài)安全狀況一直優(yōu)于其他三種城市類(lèi)型，且其生態(tài)安全系統(tǒng)演變曲線也最為平緩。在模擬仿真第10年，其生態(tài)安全狀態(tài)才變?yōu)樨?fù)值。相對(duì)而言，?？谑邪l(fā)展歷程較短，其社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展尚未對(duì)生態(tài)安全系統(tǒng)形成顯著的破壞作用。然而值得關(guān)注的是，海口市作為以第三產(chǎn)業(yè)為主的城市，其生態(tài)安全系統(tǒng)狀況直接影響其支柱產(chǎn)業(yè)的存續(xù)及發(fā)展。因此?？谑行韪又匾暽鷳B(tài)環(huán)境的保護(hù)及改善，強(qiáng)化環(huán)境保護(hù)及治理措施。

5結(jié)論與建議

本文以DPSIR概念模型為基礎(chǔ)，以中國(guó)沿海城市生態(tài)安全系統(tǒng)為研究對(duì)象，采用結(jié)構(gòu)方程分析方法對(duì)沿海城市生態(tài)安全系統(tǒng)內(nèi)部信息交互關(guān)系及流動(dòng)路徑進(jìn)行分析。利用VENSIM PLE軟件，構(gòu)建沿海城市生態(tài)安全系統(tǒng)動(dòng)態(tài)演化模型，模擬沿海城市生態(tài)安全系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)反饋過(guò)程，預(yù)測(cè)生態(tài)安全系統(tǒng)的演化趨勢(shì)。主要研究結(jié)論如下：

（1）測(cè)度沿海城市DPSIR要素間的因果關(guān)系，探究沿海城市生態(tài)安全作用機(jī)理。本文結(jié)合中國(guó)沿海城市的數(shù)據(jù)樣本，引入結(jié)構(gòu)方程的建模方法從因果鏈分析的視角對(duì)DPSIR概念模型各個(gè)要素之間的因果關(guān)系進(jìn)行驗(yàn)證，測(cè)度沿海城市生態(tài)安全系統(tǒng)內(nèi)要素間的因果路徑及作用系數(shù)，修正了沿海城市生態(tài)安全DPSIR概念模型框架，辨析生態(tài)安全作用機(jī)理。研究結(jié)果表明：在沿海城市生態(tài)安全DPSIR模型中，“驅(qū)動(dòng)力D”是沿海城市生態(tài)安全系統(tǒng)的動(dòng)力源；“壓力P”是不同路徑對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生影響的轉(zhuǎn)換器；“狀態(tài)S”反映了生態(tài)安全的現(xiàn)實(shí)狀態(tài)；“影響I”是自然系統(tǒng)對(duì)生態(tài)安全體系的沖擊波，促使沿海城市采取相應(yīng)的生態(tài)安全保護(hù)措施；“響應(yīng)R”是沿海城市生態(tài)安全受到干擾的緩沖器，起到緩解生態(tài)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的作用。與DPSIR原始概念模型架構(gòu)不一致的是“響應(yīng)R”對(duì)“狀態(tài)S”的正向作用在生態(tài)安全系統(tǒng)中沒(méi)有通過(guò)假設(shè)檢驗(yàn)，表明中國(guó)沿海城市生態(tài)安全保護(hù)措施并沒(méi)有對(duì)生態(tài)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)起到緩解作用。

（2）構(gòu)建沿海城市生態(tài)安全動(dòng)態(tài)演化模型，進(jìn)行生態(tài)安全狀態(tài)的預(yù)測(cè)仿真。本文結(jié)合SEM模型的研究結(jié)論，提煉出生態(tài)安全作用系統(tǒng)的關(guān)鍵因素、作用路徑及影響系數(shù)，構(gòu)建了生態(tài)安全作用機(jī)理的動(dòng)態(tài)演化模型，模擬預(yù)測(cè)生態(tài)安全系統(tǒng)的演變趨勢(shì)，并按照沿海城市重要影響指標(biāo)的分布規(guī)律，對(duì)典型沿海城市生態(tài)安全進(jìn)行情景仿真。研究發(fā)現(xiàn)：環(huán)境污染治理投資額（EINT）、工業(yè)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、單位GDP能耗指數(shù)四個(gè)指標(biāo)在沿海城市生態(tài)安全系統(tǒng)中起到關(guān)鍵作用。提升環(huán)境污染治理投資額，優(yōu)化城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，降低經(jīng)濟(jì)發(fā)展中資源消耗是改善生態(tài)安全狀態(tài)的關(guān)鍵。沿海城市生態(tài)安全狀態(tài)呈現(xiàn)出持續(xù)惡化的趨勢(shì)，其中上海市生態(tài)安全惡化速度最快，在模擬仿真第三年其生態(tài)安全狀態(tài)就轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)值；海口的生態(tài)安全狀態(tài)最佳，狀態(tài)演變曲線也最為平緩，但在模擬仿真第十年，?？诘纳鷳B(tài)安全狀態(tài)也演化為負(fù)值。

（編輯：李琪）

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