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题名: 中国地级城市十年发展的生态环境影响 综合评估与管理对策
作者: 陶宇
学位类别: 博士
答辩日期: 2016-05
授予单位: 中国科学院研究生院
授予地点: 北京
导师: 王如松 ; 李锋
关键词: 城市化,城市群,土地利用变化,生态环境影响,生态系统服务 ; Urbanization, metropolitan region, land use change, environmental impacts, ecosystem services
其他题名: Comparative study and management implications of urban growth and environmental performance in different cities and metropolitan regions of China during the years 2000–2010
学位专业: 生态学
中文摘要:      城市是一类以人类活动为中心的社会-经济-自然复合生态系统,我国快速城市化引起的资源耗竭、环境污染、土地利用变化等问题以及对区域生态系统服务的胁迫,将是我国今后实践新型城镇化发展战略,实现城市可持续发展所面临的重大挑战。本论文首先综合评估全国 286个地级城市在2000–2010年间的城市化特征及生态环境影响,比较不同类型地级城市十年发展的进程和演变规律,以及分别面临的主要生态环境问题;接着对比分析全国 7大地理区域和  22个城市群典型生态环境表现的空间分异特征和区域差异,探讨不同生态环境表现与城市化指标的相关关系;最后以快速城市化地区常州市为例,定量评估其在1986-2011年间的城市土地利用变化对生态系统碳储量的影响,揭示生态系统碳储量沿城乡梯度的时空动态变化和驱动因素。本研究结果表明:
    (1)在时间动态变化上,全国地级城市在 2000–2010年间单位GDP工业废气、城市废水和固体废弃物的排放强度平均下降了约 1/3 – 2/3左右。
    (2)不同类型地级城市的比较可知,特大城市和大城市相较于中小城市、东部城市相较于中西部城市、以及生态环保模范城市相较于其他城市,均具有较低的单位 GDP污染排放和资源消耗强度,但主要污染物的排放总量、以及城市用地增长对全市耕地资源和生态用地的挤占却更为显著。
    (3)典型生态环境指标(包括污染物排放、能耗与水耗、土地利用变化和环境投入水平)在 286个地级城市之间的空间分析可知,所有单位土地面积生态环境指标显著较高的热点城市均主要分布于我国华东地区,而不同的人均生态环境指标和单位 GDP生态环境指标显著较高的热点城市的空间分布具有较强的空间分异特征。
    (4)七大地理区域的比较可知,华东地区单位土地面积的污染物排放、能耗与水耗、土地利用变化和环境投入水平均相对较高;华北地区人均和单位GDP的工业废气排放与能耗强度较高,该地区的环境投入占 GDP比重也较高;华中地区人均和单位 GDP的城市废水排放及水耗强度较高;而包括东北、华北和西北地区在内的我国北方地区具有较高的人均和单位 GDP固体废弃物排放强度;此外,包括西北和西南地区在内的我国西部地区的单位 GDP城市用地增长较快。
    (5)二十二个城市群的比较可知,我国主要城市群相较于非城市群区域具有较高的单位土地面积和人均生态环境影响以及环境治理投入,较低的单位GDP生态环境影响,以及较高的环境治理投入占  GDP比重;12个相对较发达的城市群相比其余 10个发展中的城市群具有较高的单位土地面积生态环境影响和较低的单位 GDP生态环境影响,二者之间的人均生态环境影响并无显著差别。
    (6)不同生态环境指标与城市化指标之间的相关分析可知,我国地级城市的单位土地面积和人均生态环境影响随人均 GDP的增长而增强,单位 GDP生态环境影响随人均 GDP的增长而降低,环境治理投入占 GDP比重随人均 GDP的增长而提高;此外,人均环境治理投入随城市废水和固体废弃物人均排放强度的增强而增加,但并没有随人均工业废气排放强度的增强而显著增加;随着环境治理投入占 GDP比重的提高,单位GDP污染物排放强度显著降低,但单位GDP能耗与水耗强度并未有显著降低。
    (7)典型地级城市土地利用变化对生态系统碳储量的影响可知,常州市在1986  – 2011年间快速的城市用地增长对生态用地的挤占造成区域生态系统碳储量在这 25年间减少了约  30%,年均减少 1.5%。
    (8)常州市生态系统碳储量沿城乡梯度样带的时空动态变化表现为城郊地区的碳储量高于中心城区,生态系统碳储量显著减少的区域逐年由中心城区向城郊地区扩展,城郊地区构成了快速城市化地区生态系统碳储量变化的热点区域。
     基于上述主要结果,本研究针对不同类型的城市、不同的地理区域和城市群、以及典型地级城市分别提出了相应的生态环境调控对策与管理建议。
英文摘要:     City  is  a  kind  of  social-economic-natural  complex   ecosystem  dominated  by human activities.  Drastic resource  consumption, pollutant emissions,  and changes  in land use due to rapid urbanization in  China have resulted in degradation of ecosystem services,  as  well   as  a  wide  range  of  environmental   problems.  This  poses  great challenges to the implementation of China’s new-type  urbanization strategy towards a more sustainable future. This  research first carried out a comprehensive  evaluation of the  environmental impacts  from urbanization  for  the 286  Chinese  cities during  the years  2000 –  2010,  and  compared  these results  among  different  types of  cities  to identify critical  ecological and  environmental problems  and their dynamics  for each type  of  cities.  Then  the  research  quantified  variations  of  a  set  of  environmental performance across seven geographic regions  and twenty-two metropolitan regions of China,   and    quantified    interactions   between    environmental   performance    and urbanization for  the cities of  China. Lastly, this  research took  a typical fast-growing city of Changzhou, China as a case study to  assess changes in land use and ecosystem carbon  stocks  during   the  years  1986  –  2011,   and  reveal  the  driving   factors  of spatial-temporal  dynamics   of  ecosystem   carbon  stocks   along  the   urban-to-rural gradient. The results of this research are as follows.
     (1)  The industrial  waste  gas emissions  per  GDP,  urban sewage  emissions  per GDP,  and solid  waste  emissions per  GDP  for the  286  Chinese cities  decreased  on average by one third to two thirds, respectively, during the years 2000 –  2010.
    (2)  We  found lower  intensities  of  per  GDP pollutant  emissions  and  resource consumption,  larger total  quantities  of  pollutant emissions,  and  greater  urban  land growth that  has encroached  larger areas  of agricultural  land and  ecological land  for megacities and large cities as compared to  small and medium-sized cities, for cities in the eastern part of China as compared to  cities in the mid-west, and for environmental protection model cities and eco-cities as compared to the other cities, respectively.
    (3)  We found  larger proportions  of  the hotspot  cities  with greater  values  of a wide range  of environmental  performance per  unit  area of  land, including  pollutant emissions,  energy   and  water  consumption,   land  use  change,   and  environmental investment, distributed  in the East  China region  rather than the  other six geographic regions of China. While we  found larger proportions of the hotspot cities with  greater values of  environmental performance in  per capita and  per GDP terms distributed  in different regions of China.
    (4) We  found by  comparing among  the seven  geographic regions  that the  East China region showed greater pollutant emissions, energy and water consumption, land use  change, and  environmental investment  per  unit area  of  land over  the  other six geographic regions  of China. The  North China region  showed the  greatest industrial
waste gas emissions and energy consumption in per capita and per GDP terms, as well as the highest environmental investment  as a share of GDP. The Central China  region showed  the  greatest  per  capita  and  per  GDP  urban  sewage  discharge   and  water consumption,  respectively.  While  the  northern  parts  of  China,  which  include  the Northeast  region, the  North  region,  and the  Northwest  region  showed the  greatest solid  waste   emissions  in  per  capita   and  per  GDP   terms.  In  addition,   both  the Northwest  region  and  the  Southwest  region  showed  greater  per  GDP  urban land growth over the other regions.
    (5) Major  metropolitan regions  of China  showed greater  overall environmental impacts and investment  in per unit  area of land and  per capita terms,  lower per GDP environmental impacts,  and  higher environmental  investment as  a share  of  GDP as compared  to  non-metropolitan  regions.  The  twelve  more  economically  developed metropolitan regions  showed greater  overall environmental  impacts per  unit area  of land and lower per GDP environmental impacts as compared to the ten less developed metropolitan regions,  while we  did not  observe  significant differences  in per  capita environmental impacts between these two groups of metropolitan regions.
    (6) We observed positive correlations between  environmental impacts in per unit area of land  and per capita terms  with per capita GDP,  negative correlations between  per  GDP  environmental   impacts  and   per  capita  GDP,   and  positive  correlations between environmental investment as a  share of GDP and per capita GDP for the  286 cities  of China.  We  also found  that  per capita  environmental  investment increased with  increasing  intensities  of  per  capita  urban  sewage  discharge  and  solid  waste emissions,  respectively,   but  not  with   increasing  per  capita   industrial  waste   gas emissions.   Moreover,   per  GDP   pollutant   emissions   decreased   with   increasing environmental  investment   as  a   share  of  GDP,   but  per   GDP  energy  and   water consumption did not decrease with growing environmental investment.
     (7)  Results from  the  case study  on  changes in  urban  land  use and  ecosystem carbon stocks  showed that rapid  urban land  growth in the  city of Changzhou  during the years 1986 –  2011 has led to drastic decrease  in ecosystem carbon stocks by 30% over the past 25 years, representing a 1.5% annual decrease.
     (8)  Ecosystem  carbon  stocks  in  Changzhou  showed  overall  decreasing  trend from peri-urban  area to the urban  center along the  urban-to-rural gradient. The  areas experiencing drastic  decrease in  ecosystem carbon  stocks shifted  outwards from the urban center to peri-urban  area over the past  several decades, making peri-urban area the hotspot area  with drastic changes  in urban land  use and ecosystem carbon  stocks
for rapid urbanizing regions.
    The results of this  research have strong policy  implications for more sustainable environmental management  targeted at  different types  of cities, different  geographic regions and metropolitan regions, and typical fast-growing cities of China.
内容类型: 学位论文
URI标识: http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/36963
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陶宇. 中国地级城市十年发展的生态环境影响 综合评估与管理对策[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2016.
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