胡 悦 马 静 李雪燕 陈国鹰

(河北工业大学经济与管理学院，天津 300401)

自国家全面启动京津冀协同发展战略以来，当前该地区已成为中国经济发展格局中最具活力和潜力的前沿阵地之一[1]。但是，粗犷的发展模式对能源和资源的投入需求量高，使得京津冀地区生态破坏和环境污染问题非常凸出，加上该地区本身的生态脆弱性，生态安全问题逐渐成为了制约该地区经济高质量发展的瓶颈。因此，加强对京津冀地区生态安全评价研究，并厘清制约生态安全的障碍因子，是解决京津冀地区生态安全问题、协调经济发展与环境保护的重要保障。其中，科学地测度及评价地区的生态安全水平是关键[2]，重点在于指标体系的构建[3-4]。DPSIR模型能够针对生态系统的复杂性，全部考虑人口、经济、资源、环境等多方面因素，从系统整体性的角度综合分析影响地区生态安全的各影响因子间的相互作用[5]，精确地勾勒出经济发展、生态环境、人类活动间的耦合关系[6]，所以本研究利用DPSIR模型构建生态安全评价指标体系，采用加入时间变量的改进熵值法[7]进行指标赋权，来评价京津冀地区的生态安全水平，并进一步利用障碍度模型识别出影响该地区生态安全的障碍因子，为保障京津冀地区生态安全提供科学依据与决策参考。

1 研究方法

1.1 DPSIR模型

1.1.1 指标体系

参考生态安全评价指标体系已有研究成果[8-9]，结合京津冀地区的自然属性和社会经济发展特点，从驱动力、压力、状态、影响、响应5个系统层出发，构建了11个因素层共计25个指标(见表1)。

表1 京津冀地区生态安全评价指标体系

1.1.2 指标的标准化处理

为使各指标能够相互比较，采用极差法[10]对数据进行标准化处理。正指标使用式(1)进行标准化，负指标使用式(2)进行标准化。各变量单位根据实际情况而定。

(1)

(2)

式中：i为年份序号；j为指标序号；Cij、Xij分别为i年j指标的标准化值和原始值；Xmin、Xmax分别为所有统计年份中j指标的最大值、最小值。

1.1.3 指标权重确定

加入时间变量的改进熵值法打破了传统熵值法只能用于单一年份的局限性，先根据式(3)计算j指标的信息熵(Hj)，然后再根据式(4)计算权重(Wj)。

(3)

(4)

式中：m为参与评价的省市数目，本研究中为3；n为统计年份数，本研究中为10。

1.1.4 生态安全综合指数计算

采用式(5)综合评价京津冀地区各省市的生态安全水平[11]。

(5)

式中：ESIi为i年的生态安全综合指数。

1.1.5 等级划分

借鉴相关研究[12-13]，将生态安全水平分为重度预警、中度预警、轻度预警、临界安全、一般安全、安全、理想状态6个等级，等级划分标准见表2。

1.2 障碍度模型

障碍度模型通过j指标的因子贡献度(Uj)和i年j指标的指标偏离度(Jij)来计算i年j指标的障碍度(Mij)，并进行排序来确定障碍因子的主次关系[14]，选择前6大障碍因子进行分析。障碍度计算公式如下：

Uj=Wj×Wr

(6)

Jij=1-Cij

(7)

(8)

式中：Wr为j指标所属的系统层r的权重，由其各项指标的权重加和得到。

1.3 数据来源

北京市、天津市和河北省2008—2017年的指标原始数据主要来源于中国统计年鉴，若有数据缺失则查找地方统计年鉴的数据加以补充，但是环境空气质量优良率原始数据来自北京市、天津市、河北省的2008—2017年的(生态)环境状况公报。

2 结果与分析

2.1 生态安全评价结果分析

京津冀地区的生态安全评价结果见表3。北京市的生态安全综合指数2008—2010年从0.503 3上升到0.535 7，处于临界安全状态；2011—2015年生态安全综合指数为>0.4～0.5，处于轻度预警状态；2016、2017年的生态安全指数分别为0.588 0、0.615 0，分别处于临界安全和一般安全状态。2008—2014年，天津市的生态安全水平长期处于中度预警状态，仅2011年是轻度预警状态，2015年生态安全综合指数突破0.6，达到一般安全状态，但2016、2017年又回落到临界安全状态。河北省的生态安全水平总体呈向好趋势，逐步实现了中度预警—轻度预警—临界安全—一般安全的转变。总的来说，京津冀地区的生态安全水平向好发展。

京津冀地区系统层的生态安全综合指数变化趋势见图1。

北京市的驱动力系统层生态安全综合指数总体上呈先降后升趋势，人口数量和经济活动等在北京市的聚集提高了驱动力系统层对生态安全的需求；压力系统层生态安全综合指数总体呈向好发展趋势，产业结构优化升级以及人们消费方式的转变减轻了城市的生态安全承载压力；状态、影响和响应系统层生态安全综合指数呈波动变化状态，说明北京市的有关生态环境保护政策和污染治理制度落实缺乏连续性和稳定性。

表2 生态安全等级划分标准

表3 京津冀地区的生态安全评价结果

图1 京津冀地区系统层的生态安全综合指数变化趋势Fig.1 Change trend of ecological security comprehensive index in view of system layer in Beijing-Tianjin-Hebei region

天津市驱动力系统层生态安全综合指数总体呈下降趋势，主要是受北京市影响，驱动了天津市人口和经济的持续增长；压力系统层生态安全综合指数呈波动变化状态，天津市的环境压力主要受产业结构影响；状态系统层生态安全综合指数保持稳定增长趋势，这得益于天津市科学研究和高技术服务业行业对环境状态和产业结构的改善；影响系统层生态安全综合指数在2009—2011、2014—2017年分别呈增长状态，而在2012—2014年偏低，在此期间响应系统层生态安全综合指数却相对较高，说明天津市在生态环境方面的响应系统还未完全跟上影响系统。

河北省的驱动力系统层生态安全综合指数总体在2011年前上升，2011年后下降，主要是受GDP增长率的影响，折射出河北省经济发展动力不足；压力和状态系统层生态安全综合指数的持续增长趋势是因为河北省降耗政策的实施和节能技术的应用；影响系统层生态安全综合指数先降后升，主要是因为影响产生具有一定的滞后性；河北省服从国家重大战略布局，始终以构建京津冀生态安全支撑区为使命，持续加大国土绿化和生态修复力度，统筹推进生态敏感区和脆弱区的造林绿化，不断提高生态系统的结构稳定性和服务质量，因此河北省响应系统层生态安全综合指数能够保持持续、缓慢的增长趋势。

2.2 生态安全障碍因子分析

由表4可见，在北京市6大生态安全障碍因子中出现频率最高的4个因子依次是每万人拥有公共交通工具数(9次)、GDP增长率(7次)、SO2排放量(6次)和城市人口密度(6次)。2008—2010年SO2排放量为北京市生态安全的第一障碍因子，2011—2017年GDP增长率上升为第一障碍因子且障碍度呈逐年上升趋势，2017年达到21.67%。由此可见，北京市每万人拥有公共交通工具数出现了冗余，生态建设的经济支撑不足，今后为保障生态安全必须把调控重点放在合理规划公共交通、控制SO2排放、促使资源环境承载力与经济发展相匹配上。

表4 北京市障碍因子诊断结果1)

由表5可见，在天津市6大生态安全障碍因子中出现频率最高的4个因子依次是人口自然增长率(9次)、SO2排放量(8次)、城镇失业人口登记率(7次)和城镇化率(7次)。2008—2014年城镇失业人口登记率为天津市生态安全的第一障碍因子，人口自然增长率为第二或第三障碍因子，SO2排放量也始终排在前三位；2015—2016年有效灌溉面积上升为第一障碍因子；2017年人口自然增长率为第一障碍因子，有效灌溉面积为第二障碍因子。由此可见，天津市的主要问题是城市人口扩增所带来的失业增加和有效灌溉面积减少，使生态赤字加大。

由表6可见，在河北省6大生态安全障碍因子中出现频率最高的4个因子依次是SO2排放量(8次)、第二产业对GDP增加值的贡献率(6次)、第三产业占GDP比例(6次)和废水排放总量(6次)。2008—2017年河北省生态安全的第一障碍因子经历由SO2排放量—第二产业对GDP增加值的贡献率—废水排放总量—GDP增长率的转变过程，这些因子基本都是第一障碍因子或第二障碍因子。由此可见，产业结构对河北省生态安全具有重大影响。同时，SO2排放和废水排放等污染的排放也是河北省生态安全的障碍因子。这主要是由河北省自主创新能力薄弱以及技术成果转化较低导致的。

3 结论与建议

京津冀地区2008—2017年的生态安全水平整体呈现向好的趋势。北京市影响生态安全的主要障碍因子为GDP增长率、SO2排放量和每万人拥有公

表5 天津市障碍因子诊断结果

表6 河北省障碍因子诊断结果

共交通工具数，应合理规划公共交通、控制SO2排放、促使资源环境承载力与经济发展相匹配；天津市的主要问题是城市人口扩增所带来的失业增加和有效灌溉面积减少，生态赤字加大；影响河北省生态安全的障碍因子主要在产业结构和污染排放方面。

针对人口聚集、环境容量有限的京津地区，要采取双向调控政策，一是设定人口、产业的进京津标准，二是将人口疏散至周边地区，降低人口密度，减轻资源环境承载压力；针对第二产业负担重的河北省，应加快产业的转型升级，建立适宜的绿色产业体系，引导高耗能产业向生态化产业转化，实现高碳行业的低污染、低排放，以建立高速发展的生态经济；京津冀地区还应形成生态治理合力，强化监管，完善区域生态保护体系，继续推行生态文明建设，倡导环保的生活方式，落实科学治理措施以减低生态环境风险。