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经济发展与上海的生态环境负荷
经济发展与上海的生态环境负荷
随着人口增加,在中心城区承载能力有限的背景下,大量的居民以及工作都会向周边人口密度较低的郊区迁移。
郊区建设也在各种规划下发展壮大。
同时,城市扩张不可避免地增加额外的生态环境负荷。
一上海城市扩张现状
城市化是每个城市必须经历的过程。
近年来,大量外来人口涌入上海,城市面临经济大发展的同时,也面临着由人口密度增加所带来的压力。
为此,城市不得不向外扩张,人口由密度较大的中心城区向密度较低的郊区迁移,随之郊区也蓬勃发展起来。
(一)城市空间扩张演变与发展
上海一直都重视城镇体系的建设,并在不同的时期,根据不同的发展背景做出符合实际发展的城镇发展规划(见表1)。
表1上海城镇体系布局演变*
“一城九镇”、“1966”等规划政策的实施,上海的“主城+卫星城”的城市空间结构逐步完善[1](见图1)。
图11990年至今上海市主城+卫星城空间结构(胡桥,2011)
(二)城市扩张变化
城市扩张主要表现在土地利用类型的变化,即非城市用地向城市用地变化。
表2列出了上海市建设用地与耕地的变化,可以看出建设用地的面积不断增加,而耕地面积在持续减少(见表2)。
根据国务院正式批复《上海市土地利用总体规划(2006~2020年)》规定,到2020年,上海全市建设用地规模为2981平方公里,与上海已建成用地面积相比,用地净增长空间只有100多平方公里[2],未来上海面临着严峻的土地瓶颈。
表2上海市建设用地与耕地面积变化(2000~2009年)
二环境影响
城市扩张,建设用地的增加,耕地面积的减少,势必会造成一系列的环境问题,增加生态环境负荷,如水质下降、空气质量下降、固体废弃物增加及温室气体大量排放等。
(一)交通出行增加,使能源消费增长、大气污染加剧
影响城市交通出行的变化主要有两大因素。
一是经济的发展。
经济越发达,基础设施建设越完善,越有利于居民交通出行。
二是城市扩张。
郊区发展,使得原有聚集在中心城区的人流、物流向郊区迁移,主城与卫星城联系越来越紧密和频繁。
从2001年到2010年,上海市公共交通出行量从37.17亿人次增加到59.25亿人次,增长了59.4%;人均乘坐公共交通次数也在增加,2010年上海人均乘公共交通为257次,比2001年(223次)增加了15.5%(见图2)。
图2上海市公共交通出行人次与人均乘车次数(2001~2010年)
除公共交通运输量增加外,私家车的数量也在不断增加。
2010年,上海注册的机动车为249万辆,比2005年增长了17.5%;汽车总量为171万辆,比2005年增长了72.7%;而私人汽车在2010年达到101万辆,比2005增长了146%[3](见图3)。
可以看出,上海市机动车结构在变化,表现最为明显的是汽车的增加,特别是私人汽车的增加。
图3上海市注册机动车增长情况(2005~2010年)
居民出行结构也发生了变化,其中依靠公共交通方式出行、机动车出行与(电)助动车的比例提高,而依靠自行车与步行方式出行的比例下降。
2009年,上海市依靠公共交通出行的比例为25.2%,比2004年增加了0.6%,比1995年增加了5.2%;个体机动(主要包括小客车、各类大客车、摩托车)比例为20%,比2004年增长了17.8%,比1995年增长了13.1%[4](见图4)。
收入的增长对居民出行结构具有一定的影响。
由于公共交通的速度和便捷性不如轿车,因此,随着居民收入的增长,居民更倾向于选择轿车出行。
公共交通出行的增加主要得益于城市对公共交通的投资。
图41995、2004和2009年上海市人员全方式出行结构
本文将上海市建设用地面积(2003~2009)分别与上海市公共交通的客运总量(2003~2009)、个人民用汽车拥有量(2003~2009)进行相关性分析,计算得到相关系数分别是0.948与0.868。
这说明上海市建设用地面积将会对上海公共交通客运总量以及私家车的增长有着显著的影响。
汽车拥有量与使用量的增加势必会增大能源的消耗,排放更多的二氧化碳。
2010年,上海市交通运输、仓储及邮电通信业的能源消耗为2062.90万吨标准煤,比2000年增长了2.45倍(见图5)。
图5上海市交通运输、仓储及邮电通信业部分年份能源消耗情况(1990~2010年)
2009年上海市客运交通能源消耗为513.8万吨标准煤,占当年交通运输、仓储及邮电通信业的能源消耗的26.5%,比2004年增长了57%。
2009年,上海个体机动交通是城市客运能源消费的主体,占能源消耗的65%,而公共交通约占35%,其中,出租车17%,公共汽车10%,轨道交通7%,轮渡1%[5](见图6)。
图6城市客运交通能源结构
交通领域是能源相关的温室气体排放的主要部门之一。
2008年上海市机动车二氧化碳排放量约为1388万吨,其中,社会客车排放量占42%,出租车占15%,公共汽车占13%,货运占30%[6]。
交通污染源是重要的大气污染源之一。
例如,上海机动车排放的氮氧化物占上海市总的氮氧化物排放量的30.9%(2007年)。
机动车排放尾气中的污染物主要是一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)、碳氢化合物(HC)、可吸入颗粒物(PM)等。
根据污染源普查,2007年上海市机动车CO、NOx、HC与PM的排放总量分别是53.1万吨、7.6万吨、7.2万吨和0.85万吨(见表3)。
表32007年上海市机动车污染排放情况
机动车尾气排放标准方面,上海在1999年与2001年分别对轻型车与中型车执行国Ⅰ排放标准,2003年全面推行国Ⅱ排放标准,2008年执行国Ⅲ排放标准,2009年实施国Ⅳ排放标准。
城市扩张与私人汽车拥有量的增长加大了对城市道路的需求。
而城市道路修建将降低地面的渗水性,由于下水道容量有限,在出现暴雨时,往往道路会积水,影响出行与行车速度,又增加车辆的能耗与污染物排放。
此外,更多的雨水流入河道,增加河流的最大流量,进而会提高洪灾出现的概率。
2010年,上海市的道路长度达16687公里,比2000年增加了151%,道路面积为25607万平方米,比2000年增长了214%(见图7)。
图7上海市道路交通长度与道路面积(2000~2010年)
(二)土地利用类型改变,使城市生态服务价值降低
从土地利用类型的转变上看,城市扩张主要表现在建设用地的增加,耕地、园林、林地、水域、未利用地面积的减少。
从表2可以看出,上海市耕地面积从2000年的2859平方公里减少到2009年的2023平方公里,减少了29.2%,而建设用地的面积则增长了97%。
有研究人员利用遥感图像解译出上海的土地利用情况,并利用评估模型来研究上海不同土地利用类型的生态系统服务价值的变化,认为从2003到2007年,由土地利用变化导致的上海市的生态系统服务价值减少了1.1万亿元[7](见表4)。
虽然对生态系统服务价值的评估在学术界依旧是难点,并没有统一的标准,但是该项研究至少说明了城市扩张对城市生态服务价值的影响是负面的。
此外,城市扩张还会破坏动物的栖息地,可能使物种消失,使城市生物多样性受到威胁。
据联合国政府间气候变化专门委员会(2007)估算,在人类活动引起温室气体排放中,土地利用类型的变化导致的温室气体排放约占1/4,仅次于化石能源燃烧排放的温室气体。
城市中土地类型的变化往往是由土壤有机碳密度(反映土壤固持有机碳能力,其值越高固持有机碳的能力越强)高的土地利用类型向固持有机碳能力低的土地利用类型转变,如农田向建设用地、草坪、园林转变等。
这就导致了土壤中的有机碳由碳汇变成了碳源。
表4上海市生态系统服务价值变化(2003~2007年)(鹿亚楠等,2011)
史利江(2009)利用遥感图像(1994年、2000年、2003年及2006年)探讨了上海土地利用/覆盖(LUCC)的时空格局与演变,并结合不同土地利用方式的土壤有机碳密度的变化,认为工业用地、道路用地等表层0~20厘米的土壤碳密度为0,推导出从1994年到2006年,城市绿地、农田、林地、园林和滩涂5种土地利用类型下的表层0~20厘米的有机碳总储量减少了20.4%[8](见表5)。
可见,城市扩张导致的土地利用类型变化对城市碳汇的影响同样是负面的。
表5上海1994~2006年5种土地利用类型土壤有机碳储量(史利江,2009)
(三)城市用水量增加
城市扩张势必导致城市用水量的增加(见图8)。
本文利用上海市建设用地面积(2003~2009年)与上海市用水量(2003~2008年)作相关系数分析,得出相关系数为0.837,表明两者之间存在高度的正相关。
图8上海市历年用水情况(2005~2010年)
水的大量消耗一方面增加了地表水与地下水的供水负荷,对水环境产生了一定的影响;另一方面也加剧了水污染,特别是在污水处理达标率不理想的情况下。
虽然上海的水资源非常丰富,但是同样面临着水质性缺水问题。
因此,在城市扩张过程中,必须加大再生水方面的投资建设与利用,提高污水处理水平,以及发展各种节水措施。
三如何应对城市扩张带来的生态环境负荷增加问题
解决城市扩张过程中带来的生态环境负荷是城市不得不面临的问题。
例如,美国的一些城市利用“智慧增长”策略来降低城市扩张中的环境影响。
智慧增长的核心内容是:
用足城市存量空间,减少盲目扩张;加强对现有社区的重建,重新开发废弃、污染工业用地,以节约基础设施和公共服务成本;城市建设相对集中、密集组团,生活和就业单位尽量拉近距离,减少基础设施、房屋建设和使用成本。
其有利于保护农用地、减少环境污染、繁荣城市经济以及提高居民的生活质量。
KentPortney构建了一套绿色政策指标来判断城市是否智慧增长。
该指标包括城市是否再开发棕色地带,是否通过区划确定环境敏感区,是否对有利于环境的交通给予税收优惠,是否限制停车场地面积,是否购买和租赁节能汽车,生态工业园的建立、产业集群的发展、生态村工程项目、土地使用规划项目、广泛的土地利用计划包括项目价值、城市内部公共交通的运营等[9]。
根据该指标体系的启发,结合上海的实际情况,上海在城市扩张中应采取以下措施应对生态环境负荷的增加。
(一)棕色地带再开发
棕色地带是指一类不动产,这类不动产因为现实的或潜在的有害及危险物的污染而影响到他们的开发、复兴和再利用(美国,1980)。
具体来讲,一是城市中未充分利用或是废弃的用地,二是存在潜在的、一定的环境污染[10]。
由于历史、发展等原因,上海在城市扩张中也出现了一些棕色地带,如宝山、吴泾等地。
上海一直注重棕色地带的开发,2010年世博会的召开更是为城市棕色地带的开发带来前所未有的机遇。
上海世博园就是在原有的工业场地(上钢三厂、江南造船厂等重工业区)上规划与建设的,不仅改善了园区及周边的环境,更为城市的绿色发展增添了新的活力。
其中,后滩公园建造在原工业场址的棕色地带上,它是上海黄浦江畔的一处再生生态景观。
公园设计包括了湿地、生态防洪、回收工业建筑和材料、城市农业等策略,能处理污染的河水,恢复河畔景色[11]。
宝山区从绿化、河道水环境治理方面入手,以创建生态良好的城区。
到2010年初,宝山区绿化覆盖率达到41.5%,人均公共绿地面积达到21平方米[12],高于上海市平均水平。
上海市工业用地的面积约为790平方公里,规划工业区块104个,约占全市建设用地总规模的26%(见图9)。
其中,除小部分工业地块位于中心城区外,其他都位于郊区。
“十一五”期间,上海出台了《上海市土地资源节约集约利用“十一五”规划》,对工业用地资源节约集约利用的主要任务、目标做了制定,并提出了相应的促进措施。
除此之外,上海还可以从空间结构调整、产业结构及工业用地调整上开展工业用地集约化发展。
空间结构
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