生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價是根據(jù)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(tài)環(huán)境質(zhì)量的優(yōu)劣程度進行定性或定量的分析和判別,是研究生態(tài)環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀及其變化趨勢的重要手段。近年來,國內(nèi)學(xué)者對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的評價展開了深入廣泛的研究[1-4]。目前用于生態(tài)環(huán)境質(zhì)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(tǒng)性和實用性,方法較為成熟[5,6]。中國環(huán)境監(jiān)測總站基于層次分析法原理制定了《生態(tài)環(huán)境狀況評價技術(shù)規(guī)范(試行)》(HJT192-2006)。本文采用2005年和2009年LandsatTM圖像為基本數(shù)據(jù)源,利用遙感與GIS技術(shù)對山東省生態(tài)環(huán)境狀況進行了監(jiān)測,并依據(jù)該規(guī)范,應(yīng)用生態(tài)綜合指數(shù)的概念和方法對2005—2009年山東省生態(tài)環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀及其動態(tài)變化進行了分析與評價。

1　研究區(qū)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(nèi)陸二部分:東部的山東半島突出于黃海、渤海之間;西部內(nèi)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(qū),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(qū);西部、北部是黃河沖積而成的魯西北平原區(qū),是華北大平原的一部分。山東省植被覆蓋狀況區(qū)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(qū)。省內(nèi)水系發(fā)達,平均河網(wǎng)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(qū)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?qū)倥瘻貛Ъ撅L氣候,降水集中,雨熱同季,春秋短暫,冬夏較長。省內(nèi)區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展不平衡,從東至西呈東部較發(fā)達、中部過渡、西部相對滯后的經(jīng)濟發(fā)展格局。

2　評價方法與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

2.1　生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價指標體系

根據(jù)國家環(huán)境保護部頒布實施的《生態(tài)環(huán)境狀況評價技術(shù)規(guī)范(試行)》(HJT192—2006),采用生態(tài)環(huán)境狀況指數(shù)(EI)表征被評價區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況。該評價指標體系包括生物豐度指數(shù)、植被覆蓋指數(shù)、水網(wǎng)密度指數(shù)、土地退化指數(shù)和環(huán)境質(zhì)量指數(shù)等5個一級指標以及林地、耕地、水域等15個二級指標。生態(tài)環(huán)境狀況指數(shù)計算方法如下:EI=0•25×生物豐度指數(shù)+0•2×植被覆蓋指數(shù)+0•2×水網(wǎng)密度指數(shù)+0•2×(100-土地退化指數(shù))+0•15×環(huán)境質(zhì)量指數(shù)。根據(jù)生態(tài)環(huán)境狀況指數(shù),將生態(tài)環(huán)境質(zhì)量分為五級,即優(yōu)、良、一般、較差和差;依據(jù)生態(tài)環(huán)境狀況指數(shù)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(shù)路線

山東省生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價技術(shù)路線見圖1。

2.3　基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

2005年和2009年LandsatTM圖像。LandsatTM圖像是以縣(市、區(qū))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(shù)據(jù)。河流長度數(shù)據(jù)來源于《1∶25萬山東省電子地圖》,土地侵蝕數(shù)據(jù)來源于《2002年全國第二次水土流失遙感調(diào)查》,SO2、COD和固體廢物排放量、水資源量和降水量數(shù)據(jù)來源于環(huán)境統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

3　評價結(jié)果與分析

3.1　2009年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價

依據(jù)《生態(tài)環(huán)境狀況評價技術(shù)規(guī)范(試行)》(HJT192-2006)計算2009年山東省生態(tài)環(huán)境狀況指數(shù)和縣域生態(tài)環(huán)境狀況指數(shù)。2009年山東省生態(tài)環(huán)境狀況指數(shù)為47•16,生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況屬于“一般”(35≤EI<55)。全省123個縣域生態(tài)環(huán)境質(zhì)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(tài)環(huán)境質(zhì)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(qū),魯中南的淄博地區(qū),魯西北的濟寧地區(qū)。其主要特征為:分布在東部沿海地區(qū)的縣域評價區(qū)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(qū)的縣域評價區(qū)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(qū)的縣域評價區(qū)湖庫分布較多,水資源量豐富。在123個縣域中,有114個生態(tài)環(huán)境質(zhì)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(xiàn)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(xiàn)象。114個生態(tài)環(huán)境質(zhì)量為“一般”的縣域中,有28個縣域評價區(qū)生態(tài)環(huán)境狀況指數(shù)在50~55之間,生態(tài)環(huán)境質(zhì)量相對較好。主要分布在煙臺、威海、青島、東營等沿海地區(qū),濟南、淄博、泰安、萊蕪等魯中南山地丘陵區(qū)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(tài)環(huán)境質(zhì)量動態(tài)變化分析

2005—2009年,山東省生態(tài)環(huán)境狀況指數(shù)由47•7變?yōu)?7•16,變化量為-0•54,屬于“無明顯變化”(|ΔEI|≤2),生態(tài)環(huán)境質(zhì)量基本穩(wěn)定。在表征生態(tài)環(huán)境狀況指數(shù)的5個單項指數(shù)中,生物豐度指數(shù)和植被覆蓋指數(shù)分別下降了0•31和0•51,主要原因是由于城鎮(zhèn)的擴張、工業(yè)和交通業(yè)的發(fā)展帶來的耕地和草地面積的減少;水網(wǎng)密度指數(shù)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(huán)境質(zhì)量指數(shù)上升了1•54,說明主要污染物排放量下降,統(tǒng)計數(shù)據(jù)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(tài)環(huán)境質(zhì)量基本穩(wěn)定。在123個縣域中,有115個縣域生態(tài)環(huán)境質(zhì)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(tài)環(huán)境質(zhì)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(tài)環(huán)境質(zhì)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(tài)環(huán)境質(zhì)量“無明顯變化”的縣域中,有86個縣域生態(tài)環(huán)境狀況指數(shù)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(tài)環(huán)境狀況指數(shù)有所上升。這表明全省生態(tài)環(huán)境質(zhì)量整體趨于穩(wěn)定,部分縣域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量有所改善。生態(tài)環(huán)境質(zhì)量有所改善的縣域主要分布在魯西北經(jīng)濟發(fā)展相對滯后的地區(qū)。