1 地区生态环境问题表象
随着京津冀地区社会经济快速增长，人口大量集聚，用地范围日益蔓延，从而导致对自然资源的需求急剧增加，带来一系列的资源短缺和生态破坏问题；同时，城市生活生产排出大量废弃物，远超出城市生态系统的自净能力，造成一系列的环境污染问题（方创琳等，2008）。
1.1 资源紧缺
水资源、能源与土地资源是区域和城市发展中最重要的资源束缚。京津冀地区水资源和能源对区域发展的制约作用尤为突出。
1.1.1 水资源
首先，京津冀地区地处我国水资源最为短缺的海河流域（图1），水资源总量有限，多年平均水资源总量不足全国的1.3%。2012年，人均水资源量仅为286m3，为全国平均水平的13%，世界平均水平的1/30。其次，区域水资源时空分配不均。时间分布方面，降雨集中在7月和8月，年内分布不均。空间分布方面，在国内以1.3%的水资源量承载着全国约10%的人口、粮食和GDP；在京津冀地区内，京、津两市与河北水资源总量比例为1∶4，河北为京、津提供大量水源。另外，区域水资源开发利用程度高，海河流域水资源开发利用率达118%，可开发利用潜力十分有限。
图1 2012年全国水资源一级区水资源总量（亿m3）
1.1.2 能源
京津冀地区能源资源紧缺，能源对外依存度越来越大。2003～2012年，常规一次能源生产由8 668万吨标煤增长至15 242万吨标煤，年均增长5.8%（图2）。2003～2012年，能源消费总量由23 161万吨标煤增长至45 635万吨标煤，年均增长7.0%（图3）。京津冀地区一次能源自给率由2003年的37.4%下降至2012年的33.3%。
图2 京津冀地区一次能源生产量变化趋势
图3 京津冀地区能源消费总量变化趋势
以煤为主的能源消费结构难以改变。自1998年以来，北京市为改善大气环境质量，加大了能源结构的优化力度，净调入电力、天然气、油品等优质能源迅速增加，到2012年优质能源供应比重已达到75%，较2003年提高了23个百分点（2003年是52％）。但地区以煤为主的能源消费结构难以改变，2012年煤炭消费仍占到地区一次能源消费量的71%（图4）。巨大的化石能源消耗以及以煤为主的能源消费结构是导致京津冀地区严重环境污染的根本原因。
图4 京津冀地区一次能源消费结构变化趋势（%）
1.2 环境污染
城市发展和城市化造成的环境污染主要包括大气污染、水污染、土壤污染、噪声污染、电磁辐射污染等。其中，大气雾霾和水体污染是京津冀地区最主要的环境污染问题。
1.2.1 大气污染
京津冀地区是我国空气污染最严重的区域，特别是PM2.5污染，已经成为国际社会及公众关注的热点（吴兑等，2014）。2013年，京津冀13个城市空气质量无一达标（图5），平均达标天数比例仅为37.5%。PM2.5是京津冀空气污染中的首要污染物，年均浓度达106μg/m3，是74个城市年均浓度（72μg/m3）的1.5倍，超过长三角地区（57.7%）和珠三角地区（126.3%）（图6），更为世界卫生组织指导值和美国年均浓度的10倍以上。
图5 2013年京津冀13个城市PM2.5年均浓度比较（μg/m3）
图6 2013年京津冀PM2.5年均浓度与全国其他地区比较（μg/m3）
2014年5月，世界卫生组织发布全球91个国家、约1 600个城市的空气质量数据，其中中国邢台PM2.5年均值为160μg/m3，超过印度德里，成为全球空气质量最差的城市，河北省的邢台、石家庄、保定、邯郸、衡水五个城市也位列倒数十名。
从源解析结果来看，区域大气污染是传统煤烟型污染、汽车尾气污染与二次污染物相互叠加形成的复合污染，具有高浓度、大区域、长时间、跨介质、复合型、非线性等新特征。二次颗粒物在PM2.5中的比例高，整个京津冀为50%～70%，北京市、天津市和河北省分别为60%、53%和59%。在北京市PM2.5中，一次颗粒物主要来自工业过程，二次颗粒物的前体物主要来自能源和交通运输部门；天津市和河北省的PM2.5主要来自能源部门（关大博、刘竹，2014）。京津冀大气污染存在显著跨界输送特征，北京市PM2.5受外来源的影响达28%～36%，特定气象条件下，跨界输送对PM2.5浓度的贡献甚至可高达40%以上（北京市环保局，2014）。
1.2.2 水污染
京津冀地区所处的海河流域是水资源开发程度最高的流域，也是我国水污染最严重的流域，污染物排放量远超过环境容量。区域地表水以Ⅳ类、Ⅴ类水体居多。地表水功能区有72％达不到相应的功能区水质标准。2013年，区域51个国控断面中劣Ⅴ类占35.3%，23个国控省界断面中劣Ⅴ类占43.5%，主要污染指标为氨氮、总磷、COD等。京津冀地区流域范围内山区平原水质相差很大，上游水质良好；城市下游几乎无天然径流，河道内为城市排水，水质多为劣Ⅴ类。
地下水污染问题也不容乐观，区域1/3的地下水已经遭受不同程度的污染。重金属污染多集中在石家庄等城市周边以及天津、唐山等工矿企业周围，地下水中“三氮”超标率较高（国家环保部规划院，2014）。以北京为例，平原区第一层和第二层地下水超标面积分别达到3 694km2和1 185km2，污染范围逐年扩大，并逐渐从浅层向深层发展。
此外，近海海水污染严重，渤海湾劣Ⅳ类海水占75%，全国九个重要海湾中，劣Ⅳ类比例仅次于杭州湾和长江口（中国环境保护部，2012；图7）。水污染问题更加重了区域水危机的严重程度。
图7 全国近海海水水质状况（%）
1.3 生态退化
区域生态破坏和退化主要体现在两个方面：一是城市蔓延导致近郊或远郊大量农田、草地、林地、湖泊等自然生态用地被水泥建筑和柏油路面所取代，生态源地遭到破坏，生物多样性逐渐丧失；二是地下水超采或过分集中开采，导致地面沉降、海水入侵等一系列的环境地质问题。
1.3.1 水生态系统退化
（1）地表水
海河流域地表水多年平均年径流量和径流深均处于全国倒数第二；17条主要河流年均断流335天，河流缺水严重（图8）。另外，湿地萎缩的问题也不容忽视。海河流域面积超过1万亩的194个大型天然湖泊、湿地绝大多数干涸，其中12个大型平原湿地的面积从2 694km2衰减到538km2。现存湿地，如白洋淀、北大港、南大港、团泊洼、千顷洼、草泊、七里海、大浪淀等，均面临干涸及水污染的困境。
图8 海河流域断流情况
（2）地下水
京津冀地区地下水总开发量大，浅层地下水开采程度达80%以上，深层地下水开采程度达140%以上，地面累计沉降量大于200mm的沉降面积近6.2万km2。严重的地下水超采导致地下水位急剧下降，地面沉降，海水入侵（图9）。目前，华北已成为世界上最大的地下水“漏斗区”，包括浅层漏斗和深层漏斗在内的华北平原复合地下水漏斗面积达73 288km2，占总面积的52.6%。
图9 京津冀地区地下水埋藏深度（m）
（3）沿海生境退化
近50年来，入海水量逐渐减少，且主要是汛期洪涝水和污水，遇干旱年份，入海水量几乎为零。
1990年代以来，渤海湾进行了大量的围垦项目，造成河口生态退化、湿地萎缩、生态服务功能降低等一系列的问题。1994～2010年，津唐共围垦450km2海域、218km2潮间滩涂，占1994年工业围垦前津唐滩涂总面积的34%。沿海滩涂面积的骤减，直接导致沿海生境的破坏，湿地鸟类栖息地和觅食地缩减或消失。据统计， 2007～2011年，随着唐山和天津两个围垦项目的加速进行，以红腹滨鹬为代表的过境候鸟数量骤减，水鸟的觅食空间和栖息地大幅压缩，仅剩的北堡村滩涂的水鸟数量逐年增加，四年间红腹滨鹬的密度增加了四倍。
1.3.2 土地退化
京津冀地区荒漠化土地面积44 167.2km2，接近全区总土地面积的20%。水土流失面积5.8万km2，占全区总土地面积的31.7%，水土流失严重的地区多为贫困人口集中的西部和北部的太行山东坡、燕山山地，进一步引发生态与贫困的恶性循环，对官厅和密云两大水库行洪和供水形成巨大压力。
1.3.3 农田萎缩
2000～2010年，京津冀地区城镇面积增加4 076km2，挤占了大量农田、湿地和草地。2005年区域耕地面积108 455km2，到2010年下降至106 097km2，五年时间面积萎缩2 358km2，城镇化快速发展导致区域的农田生态系统受到的冲击加大。