一种基于生态系统的港口环境管理工具：针对巴西南部阿雷格里港的方法论建议

《Environmental Development》：An ecosystem-based tool for port environmental management: a methodological proposal for the Porto Alegre Port, southern Brazil

港口活动对周边环境造成显著压力，需通过生态系统管理（EBM）优化决策。本研究提出整合DPSIR框架与生态系统服务矩阵（MES）的工具，以波尔图亚雷港为例，构建涵盖短期、中期、长期的环境管理优先级体系，并评估其在政策科学衔接中的有效性。

　　港口对周边环境施加了显著的压力，因为它们是潜在的领土变化诱发者，可能导致环境服务的总量或质量损失。这种现象强化了在港口环境管理方面采取行动的必要性。在这一背景下，基于生态系统的环境管理方法成为巴西乃至全球范围内一种可行且必要的替代方案。本文提出了一种支持港口环境管理行动优先级排序的方法，该方法基于生态系统，以巴西的 Porto Alegre 港作为案例研究。我们提出了与环境系统和港口活动不合规相关的管理行动建议，并对这些行动进行了排序。作为一种分析工具，我们采用了“驱动因素-压力-状态-影响-响应”（DPSIR）框架，并将其与生态系统和其服务矩阵（MES）相结合，以揭示人类干预对生态系统的影响以及生态系统服务可能的损失。一个关键因素是识别港口在 DPSIR 矩阵中的不合规行为。我们开发了一个成本效益高且简化的模型，支持创建环境议程，达到更实际和应用层面的效果。最终，该模型成为评估管理效率的工具。

港口是经济成长和发展的重要基础设施，目前在全球市场中，港口承担了约75%的重量份额和50%的价值份额（Wright 2013；Verschuur 2022）。随着对宏观结构扩张区域的需求不断增长（Rodrigue 和 Notteboom 2009），这导致了大规模的领土变化，进而对沿海地区施加了相当大的压力和影响（Porto 2002；Cunha 2006；Barragán 2016）。在沿海管理方面，包括港口系统在内的管理措施缺乏更大的成效。这种缺乏涉及减轻社会环境影响和在宏观层面实施公共政策的关键方面（Kitzmann 和 Asmus 2014）。在这种情况下，行动必须通过整合性的生态方法进行组织（Onetti 等，2021；Onetti、Scherer、Barragán 2018；Kitzmann 和 Asmus 2006）。

基于生态系统的管理（EBM）根植于生态学与经济学的跨学科整合（Costanza 等，1997），为解决这些挑战提供了一种整体的方法。这种方法将自然、社会、政治和经济因素整合起来，以评估生态系统服务（Scherer 和 Asmus 2016），这里定义为“人类所获得的益处”（MEA 2005，第5页），同时确保这些服务的可持续使用（Agardy 等，2011）。生态系统方法有助于组织系统元素和管理过程（Scherer 和 Asmus 2016）。此外，概念模型的使用是识别优先管理问题的有效工具（Muffley 等，2020）。

在支持这种生态系统方法的概念工具中，生态系统与服务矩阵（ESM）脱颖而出。ESM 由 Scherer 和 Asmus（2016）提出，将环境和社会经济维度结合起来，以支持决策，识别生态系统服务、其提供者和受益者。它已在沿海环境中广泛应用于定义、描述和评估生态系统基础（Asmus 等，2018；Costa 和 Asmus，2018）。

尽管像 ESM 这样的概念模型为系统性分析提供了有价值的框架，但在港口管理中的实际应用需要与全球可持续港口治理的新趋势相协调。Laxe 等（2025）识别出可持续港口发展的四个关键趋势：（1）通过最佳实践推动进步（例如低碳排放、环境指标、创新等）；（2）学术界的强烈参与，特别是在欧洲机构中；（3）关于该主题的研究出版物数量不断增加；（4）将可持续性与港口管理机构不断演变的角色联系起来的日益增长的共识。许多研究集中于在港口环境中开发和应用可持续性指标。这些指标通常涉及污染（空气、水、土壤、噪音）、废物、资源使用以及对海底和土地占用的影响。早期的研究如 Saengsupavanich 等（2009）、Lirn 等（2013）和 Chiu 等（2014）强调了亚洲港口的环境表现，而其他研究如 Asgari 等（2015）和 Laxe 等（2017）则扩展了范围，包括社会、经济和制度方面。在这一基础上，Lu 等（2016）在台湾港口中确定了四个可持续性维度的31个关键标准。Roh 等（2016）为越南港口提出了内部和外部管理指标。在欧洲，Puig 等（2017）开发了一个基于科学的工具（TEIP），用于选择环境指标。Chen 和 Pak（2017）使用德尔菲法优先考虑了中国港口的21个绿色绩效指标。Xiao 和 Lam（2017）采用了系统方法来评估新加坡港口-城市一体化发展中的可持续性。然而，仍然缺乏一种整合工具，以弥合科学与社会（或港口管理机构）之间的鸿沟，支持港口环境管理中的管理者（Gonzalez-Laxe 等，2025；Onetti 等，2018）。此外，尽管在港口背景下已经做出了大量努力来开发和应用可持续性指标，但一种指导管理行动的分层、基于生态系统的框架仍属空白——然而，这种框架对于支持和指导决策至关重要。

在巴西背景下，港口环境管理面临着双重差距和不一致：不仅缺乏数据，还缺乏将港口运营、生态系统影响、经济和人类福祉联系起来的整合工具和框架（Roos 和 Neto，2017；Portugal 等，2011）。虽然像 DAPSI(W)R(M)（Elliott 等，2017）这样的框架在国际上广为人知并被确立，但在巴西的应用仅限于少数研究，例如 Onetti 等（2017、2021）的工作，这揭示了国家文献中的显著空白。

用于实施基于生态系统的管理（EBM）的关键工具是 DPSIR 框架（驱动因素-压力-状态-影响-响应），最初由欧洲环境署（EEA，1999）提出，以结构化环境指标。随后的适应版本，如 Elliott 等（2017）提出的 DAPSI(W)R(M）[驱动因素-活动-压力-状态变化-影响（福祉）-响应（措施）]，特别强调了社会生态系统的耦合，展示了人类压力如何通过海洋生态系统传播，从而影响生态完整性与人类福祉，从而为沿海地区的基于生态系统的管理提供了操作框架。Onetti 等（2017、2021）更具体地研究了 DAPSI(W)R(M) 矩阵在环境管理与港口管理中的应用，当该框架与生态系统服务指标（Atkins 等，2011）结合时，它能够识别港口活动（如疏浚）与影响（如栖息地丧失）之间的因果链，支持复杂系统中的决策制定。尽管 Onetti 等（2017、2021）的工作利用 DPSIR 框架分析了港口与环境管理，但在制定一种能够带来更积极影响的管理活动层级方面，仍存在明显的空白，这种层级应涵盖短期、中期和长期的时间维度。

因此，我们提出了一种基于生态系统的工具，作为基于生态系统的管理（EBM）的起点，并用于港口环境管理行动的优先级排序。通过这一提案，决策者可以获得必要的支持，以提升环境质量。为实现这一目标，本研究的指导目标包括：（1）设计一种基于生态系统的工具，用于在短期、中期和长期时间尺度上优先排序港口环境管理行动；（2）通过巴西 Porto Alegre 港的案例研究来操作这一工具；（3）评估该工具在弥合科学与政策之间的鸿沟以及识别改进机会方面的有效性。

在本研究中，我们采用了一种基于生态系统的工具，该工具旨在支持港口环境管理行动的优先级排序。该工具整合了 DPSIR 框架和生态系统与服务矩阵（MES），以揭示人类干预与生态系统之间的因果关系，以及这些干预对生态系统服务的影响。通过这一工具，我们能够识别港口活动对不同生态系统的间接影响，并为管理行动提供优先级排序。这种方法不仅有助于识别关键问题，还能为决策者提供可行的解决方案，从而在生态与经济之间找到平衡点。在 Porto Alegre 港的案例研究中，我们发现，某些生态系统中的不合规行为往往会对其他生态系统产生连锁反应。例如，装卸子系统中的空气质量问题直接源于这些操作，进而影响整个大气系统。这种空气质量的下降威胁了关键的生态系统服务，如空气质量调节。此外，我们还发现，港口活动可能对水资源、生物多样性、土地利用和人类健康等多个方面产生影响，因此需要综合考虑这些因素，以制定更全面的管理策略。

为了确保这一工具的实用性，我们对其进行了多方面的验证和优化。首先，我们分析了港口运营对生态系统的影响，识别了主要的驱动因素和压力源。然后，我们评估了当前的管理措施是否能够有效应对这些压力，并提出了改进的方向。例如，某些管理措施可能过于侧重于短期效益，而忽视了长期生态系统的可持续性。因此，我们建议采取一种分层次的管理策略，以确保短期、中期和长期行动的协调一致。这种分层次的方法不仅有助于优先排序，还能确保管理行动在不同时间尺度上的有效性。我们还发现，某些管理措施可能缺乏科学依据，因此需要引入更多的数据和研究支持，以提高其可信度和可操作性。

在实际应用中，我们发现，基于生态系统的工具能够有效支持港口环境管理的决策过程。通过将生态系统服务纳入管理框架，我们能够更清晰地识别港口活动对环境的影响，并为管理者提供可行的解决方案。此外，这一工具还能够促进不同利益相关者之间的沟通与协作，包括政府机构、港口运营方、科研机构以及当地社区。这种协作不仅有助于提高管理效率，还能增强公众对港口环境管理的理解和支持。在 Porto Alegre 港的案例研究中，我们发现，某些管理措施的实施需要更多的资源投入，因此需要优先考虑那些成本效益较高的行动。同时，我们还发现，某些生态系统服务的保护和恢复需要长期的努力，因此需要制定相应的长期规划。

为了确保这一工具的广泛应用，我们还探讨了其在不同港口环境中的适用性。通过比较不同港口的案例，我们发现，基于生态系统的工具能够适应各种环境条件，并为不同类型的港口提供定制化的管理建议。例如，在某些港口，水资源管理可能是关键问题，而在其他港口，空气质量或生物多样性保护可能更为重要。因此，我们需要根据具体的生态系统服务需求和港口运营特点，灵活调整管理策略。这种灵活性不仅有助于提高工具的适用性，还能增强其在不同环境中的有效性。

此外，我们还关注了工具的可持续性。在港口环境管理中，可持续性不仅指生态系统的长期健康，还包括经济和社会层面的可持续发展。因此，我们需要确保管理行动不仅对环境有益，还能促进港口的经济和社会发展。例如，某些环保措施可能会增加运营成本，但通过提高效率和减少资源浪费，这些成本可以在长期中得到补偿。因此，我们需要在管理行动的优先级排序中，综合考虑环境、经济和社会效益，以确保其整体可持续性。

在工具的开发过程中，我们还考虑了不同利益相关者的需求和期望。例如，港口运营方可能更关注成本效益和实际效果，而科研机构可能更关注数据的准确性和研究的深度。因此，我们需要在工具的设计中，平衡这些不同的需求，以确保其在实际应用中的可行性。此外，我们还发现，公众对港口环境管理的参与和支持对于工具的成功实施至关重要。因此，我们需要通过教育和宣传，提高公众对港口环境管理的认识和参与度。

最后，我们还评估了该工具在政策制定中的作用。通过将生态系统服务与政策制定相结合，我们可以为政府提供科学依据，以支持更有效的环境政策。例如，某些政策可能需要更多的资金投入，但通过优先考虑那些对生态系统服务影响最大的行动，可以提高政策的针对性和有效性。此外，我们还发现，该工具能够帮助政府识别潜在的政策风险，并制定相应的应对措施。这种风险评估不仅有助于提高政策的科学性，还能增强其在实际应用中的稳定性。

综上所述，基于生态系统的工具为港口环境管理提供了一种新的视角和方法。通过整合生态系统服务和管理行动，这一工具能够帮助决策者更全面地理解港口活动对环境的影响，并制定更有效的管理策略。在 Porto Alegre 港的案例研究中，我们验证了该工具的适用性和有效性，并发现其在不同时间尺度上的管理行动排序具有重要意义。未来，我们希望能够将这一工具推广到其他港口，以促进全球范围内的港口环境管理实践。同时，我们也将继续优化该工具，以提高其科学性和实用性，确保其在不同环境条件下的适用性。通过这一工具，我们相信能够实现更可持续的港口发展，保护生态系统服务，促进人与自然的和谐共生。