生態環境質量評價是根據特定的目的,選擇具有代表性、可比性、可操作性的評價指標和方法,對生態環境質量的優劣程度進行定性或定量的分析和判別,是研究生態環境質量現狀及其變化趨勢的重要手段。近年來,國內學者對生態環境質量的評價展開了深入廣泛的研究[1-4]。目前用于生態環境質量評價的方法有多種,相比較而言,層次分析法更具較強的邏輯性、系統性和實用性,方法較為成熟[5,6]。中國環境監測總站基于層次分析法原理制定了《生態環境狀況評價技術規范(試行)》(HJT192-2006)。本文采用2005年和2009年LandsatTM圖像為基本數據源,利用遙感與GIS技術對山東省生態環境狀況進行了監測,并依據該規范,應用生態綜合指數的概念和方法對2005—2009年山東省生態環境質量現狀及其動態變化進行了分析與評價。

1　研究區概況

山東省地處中國東部、黃河下游,位于北半球中緯度地帶,面積15•7×104km2。境域包括半島和內陸二部分:東部的山東半島突出于黃海、渤海之間;西部內陸部分自北而南依次與河北、河南、安徽、江蘇4省接壤。山東地形中部突起,為魯中南山地丘陵區,泰山為全省最高點,主峰海拔1532•7m;東部半島大都是起伏和緩的波狀丘陵區;西部、北部是黃河沖積而成的魯西北平原區,是華北大平原的一部分。山東省植被覆蓋狀況區域分布不均,林地和草地主要分布在山東半島和魯中南地區。省內水系發達,平均河網密度為0•24km/km2,長度在5km以上的河流有5000多條,較重要的有黃河、徒駭河、大汶河、小清河等。湖泊主要分布在魯中南山丘區與魯西平原的接觸帶上,以濟寧為中心,分南北兩大湖群,較大的湖泊有南四湖和東平湖。全省海岸帶總長3791km,沿海7市近海海域面積17×104km2。氣候屬暖溫帶季風氣候,降水集中,雨熱同季,春秋短暫,冬夏較長。省內區域經濟發展不平衡,從東至西呈東部較發達、中部過渡、西部相對滯后的經濟發展格局。

2　評價方法與基礎數據

2.1　生態環境質量評價指標體系

根據國家環境保護部頒布實施的《生態環境狀況評價技術規范(試行)》(HJT192—2006),采用生態環境狀況指數(EI)表征被評價區域生態環境質量狀況。該評價指標體系包括生物豐度指數、植被覆蓋指數、水網密度指數、土地退化指數和環境質量指數等5個一級指標以及林地、耕地、水域等15個二級指標。生態環境狀況指數計算方法如下:EI=0•25×生物豐度指數+0•2×植被覆蓋指數+0•2×水網密度指數+0•2×(100-土地退化指數)+0•15×環境質量指數。根據生態環境狀況指數,將生態環境質量分為五級,即優、良、一般、較差和差;依據生態環境狀況指數變化幅度(ΔEI)的大小,將其分為4級,即無明顯變化、略有變化(好或差)、明顯變化(好或差)、顯著變化(好或差)。

2.2　技術路線

山東省生態環境質量評價技術路線見圖1。

2.3　基礎數據

2005年和2009年LandsatTM圖像。LandsatTM圖像是以縣(市、區)為單位的LandsatTM4、3、2波段合成的LandsatTM圖像,地面分辨率為30m。2005年和2009年河流長度、土地侵蝕、SO2排放量、COD排放量、固體廢物排放量、水資源量和降水量等數據。河流長度數據來源于《1∶25萬山東省電子地圖》,土地侵蝕數據來源于《2002年全國第二次水土流失遙感調查》,SO2、COD和固體廢物排放量、水資源量和降水量數據來源于環境統計數據。

3　評價結果與分析

3.1　2009年生態環境質量評價

依據《生態環境狀況評價技術規范(試行)》(HJT192-2006)計算2009年山東省生態環境狀況指數和縣域生態環境狀況指數。2009年山東省生態環境狀況指數為47•16,生態環境質量狀況屬于“一般”(35≤EI<55)。全省123個縣域生態環境質量狀況分為“良好”(55≤EI<75)和“一般”(35≤EI<55)2個等級。在123個縣域中,有9個生態環境質量為“良好”,總面積0•92×104km2,占全省面積的5•9%,主要分布在山東半島的威海、煙臺和青島地區,魯中南的淄博地區,魯西北的濟寧地區。其主要特征為:分布在東部沿海地區的縣域評價區生物豐度較高、植被覆蓋較好、近海海域面積大、水資源量較豐富;分布在魯中南地區的縣域評價區山地面積大,生物多樣性和植被覆蓋較好;分布在魯西北地區的縣域評價區湖庫分布較多,水資源量豐富。在123個縣域中,有114個生態環境質量為“一般”,總面積14•78×104km2,占全省面積的94•1%。其主要特征表現為植被覆蓋和生物多樣性均處于一般水平,湖庫分布和水資源量相對較小,并存在不同程度的水土流失現象。114個生態環境質量為“一般”的縣域中,有28個縣域評價區生態環境狀況指數在50~55之間,生態環境質量相對較好。主要分布在煙臺、威海、青島、東營等沿海地區,濟南、淄博、泰安、萊蕪等魯中南山地丘陵區和以濟寧為中心的魯西湖庫地帶。此分布特征與山東省的自然地理特征基本吻合。

3.2　2005—2009年生態環境質量動態變化分析

2005—2009年,山東省生態環境狀況指數由47•7變為47•16,變化量為-0•54,屬于“無明顯變化”(|ΔEI|≤2),生態環境質量基本穩定。在表征生態環境狀況指數的5個單項指數中,生物豐度指數和植被覆蓋指數分別下降了0•31和0•51,主要原因是由于城鎮的擴張、工業和交通業的發展帶來的耕地和草地面積的減少;水網密度指數下降了2•97,主要原因是全省平均降雨量從2005年的810mm下降為2009年的674mm,而全省水資源量減少了約131×108m3;環境質量指數上升了1•54,說明主要污染物排放量下降,統計數據表明,全省COD和SO2削減量分別為12•3×104t和41•3×104t。2005—2009年,山東省各縣域生態環境質量基本穩定。在123個縣域中,有115個縣域生態環境質量“無明顯變化”(|ΔEI|≤2),總面積為14•97×104km2,占全省面積的95•3%;6個縣域生態環境質量“略微變差”(-5≤ΔEI<-2),總面積0•58×104km2,占全省面積的3•7%;2個縣域生態環境質量“略微變好”(2<ΔEI≤5),總面積0•16×104km2,占全省面積的1•0%。在115個生態環境質量“無明顯變化”的縣域中,有86個縣域生態環境狀況指數略有下降,其降低原因主要為降雨量減少,水資源量及湖庫面積有所減少;有29個縣域生態環境狀況指數有所上升。這表明全省生態環境質量整體趨于穩定,部分縣域生態環境質量有所改善。生態環境質量有所改善的縣域主要分布在魯西北經濟發展相對滯后的地區。