基于DPSIR模型的环境友好型矿区指标体系设计——以张集煤矿为例

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摘 要:本论文基于 DPSIR 环境指标体系模式,通过筛选典型指标,设计了一套评价环境 友好型矿区的指标体系。将该体系应用于案例区——徐州张集煤矿区后,通过应用全排列多 边形综合图示法来评价该案例区的环境友好度。评价结果表明,案例区的环境友好度达到 0.59,属于具有较高环境友好度的矿区。 关键词:DPSIR,环境友好型矿区,指标体系,环境友好度 中图分类号:X8
2. DPSIR 模型
在研究矿区环境污染、生态破坏以及清洁生产、循环经济指标时,一般学者采用的方法 都是层次分析法,即将矿区的环境问题分层研究,再按照评价指标体系的一般步骤,按层次 提出指标。这种方法在目标决策方面有其优点,但各指标之间的关系较为分散,逻辑性不够 强。80 年代末,最初由加拿大政府组织力量初步研究,后由经济合作和发展组织(OECD) 与联合国环境规划署(UNEP)合作,共同提出了组织环境指标的压力(Pressure)-状态(State) -响应(Response)概念模型,即 PSR 概念模型[1,2,3,4],其基本思路是人类活动给自然资源 和环境施加“压力”,改变了环境的“状态”和自然资源的质量与数量;人类社会则通过环境、经 济等政策对这些变化做出“响应”,减缓由于人类活动对环境造成的压力,维持环境系统的可 持续性。简单地说该模型主要是用以解释发生了什么、为什么发生以及我们将如何应对这 3
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络[14]为代表的隐式客观赋权法,以层次分析法(Analytic Hierarchy Process, AHP)为代表的主 观赋权法,以及对多种赋权方法进行综合的组合赋权法[15]等。其中客观赋权法可以最大限 度的排除人为偏好,使得评价结果更加接近客观实际,而且相比其它的方法较为科学、简单、 实用[16]。本文拟采用客观赋权法来评价矿区环境友好度,但上述几种方法适用于多样本评 价,不适用于本文提出的指标体系评价。近年来,在客观赋权法概念的指导下,王如松[17,18,19,20] 等提出了一种全排列多边形综合图示法,用以消除主观权重对系统评价的人为影响。这种方 法提出以后,曾经有一些学者对其进行研究,并应用到实际案例中[21,22],这些案例主要包括 区域生态化水平的评价、城市可持续发展水平的评价以及生态市评价指标体系的应用等方 面,与本文要进行的评价具有一定的类似性。而且他们在实际应用中,证明这种评价方法能 较为科学合理的评价系统的动态发展程度,并最大程度地消除了人为偏好的影响,能较好的 反映区域的发展能力,因此,本文在评价矿区环境友好度时,也采用此种方法。具体的步骤 和计算过程见本文 4.3 节的案例评价。
4、影响指标分析和筛选 从人群健康与人类社会经济活动这一环境问题的最终“受体”出发,同样可以反映环境问 题,该类指标被称为环境问题影响指标。例如大气污染问题可通过与大气污染有关的呼吸道 疾病、肺癌的发病率和死亡率的增加来表征。另外还可对该类指标反映的人类社会经济活动 所遭受的损失进行货币化估算,得到环境问题影响的货币化指标,如环境污染经济损失,当 然这一目标的实现需要环境污染损失货币化技术的不断完善。矿区的企业为了减少这种环境 变化带来的损失,就要投入资金改善环境,一般情况认为,环保资金投入比例越高,驱动力 和压力对环境造成的影响越大。因此,认为企业环保投资率作为影响指标。 5、响应指标分析和筛选 响应指标反映了政府、企业和公众为了预防和改善那些不利于人类生存与发展的环境状 态的变化所提出的政策与采取的措施。在矿区中,响应指标可以分为两部分,一是指企业为 了减少环境污染和生态破坏而采取治理措施后的实施程度,如矿井水利用率、瓦斯抽采利用 率、土地复垦率等;另一部分是指一些政策措施,但一些政策往往较难直接设置量化的指标。 在环保措施方面,可以用选矿水重复利用率、矿井水重复利用率、瓦斯利用率、煤矸石 综合利用率和土地复垦率来衡量其环保措施实施的程度,可以分别体现煤炭企业在资源开发 利用的全过程中,面对每个环节的生产带来的环境问题所采取措施得到的成效。如矿井水重 复利用率和瓦斯利用率可以体现企业在开采过程中控制环境污染、节约资源的能力,选矿水 重复利用率可以体现企业在加工过程中的污染控制和节水能力,煤矸石综合利用率和土地复 垦率则能反映在煤炭开采完毕后,企业面对产生的环境问题的处理水平。 对于政策方面,由于难以量化,本文认为可从下述几方面来加以考虑:(1)是否制订了 生态、环境保护政策,采取了实际行动来保护生态、环境;(2)是否采用了清洁生产、循环 经济等新工艺、新技术;(3)是否对煤炭资源的开发利用制订了管理及保护政策,落实了管 理措施。
1. 引言
矿业的发展极大地推动了国民经济的进步,然而由于在开采过程中不重视区域环境保 护,造成了矿山及其周围严重的环境问题,这与国家提出的建设环境友好型社会的目标是背 道而驰的。环境友好型社会是一种人与自然和谐共生的社会形态,其核心内涵是人类的生产 和消费活动与自然生态系统协调可持续发展。环境友好企业是建设环境友好型社会的单元, 国家环保总局在开展的创建环境友好企业的工作中,将环境友好企业的特征认识为:科技含 量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少、环境与经济“双赢”的企业典范,以此促进企 业开展清洁生产,深化工业污染防治,走新型工业化道路,并提出了一系列针对企业的环境 友好型认证指标(试行)。然而煤炭开采具有对矿山企业内部和周围矿区大范围的环境污染 和生态破坏的特殊性,具有由于资源开采而造成对环境各要素类型污染情况不同的复杂性, 以及煤炭在其生命周期全过程都对环境产生污染的持久性,因此这套认证指标并不能很好的 反映煤矿区环境污染和生态破坏的实际状况。本文结合建设环境友好型社会的大目标,基于 环境友好企业的特征和矿区在环境污染和生态破坏方面的特殊性,并参考《煤炭工业发展“十 一五”规划》中的要求,认为环境友好型矿区应该具有以下特征:经济效益好、能耗低、环 境污染少、生态破坏得到恢复、采用清洁生产或循环经济等新技术。鉴于这些特征,本文设 计了一套评价矿区环境友好度的指标体系,既强调了矿区环境保护的重要性,又体现了煤矿 特色。
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化,水环境状态的变化,土壤结构与功能的变化,噪声、固体废物污染状态的变化,森林面 积、质量及其生命生态支持功能的变化等。状态指标既是驱动力和压力影响的结果,也是影 响和响应的出发点。在本研究中,能够描述矿区环境质量现状的指标就可作为状态指标。一 般用水环境质量和大气环境质量达到功能区所要求的等级来描述矿区的环境质量状态,以表 明驱动力和压力对环境造成的影响,导致环境的现状变化。如果能够达到功能区要求,则是 环境友好型矿区,否则为环境不友好的矿区。
4. 实例分析
选取张集煤矿区作为环境友好型矿区指标体系设计的实例。利用 DPSIR 模型建立评价 指标体系,利用全排列多边形综合图示法评价其环境友好度。
4.1 指标分析和筛选
1、驱动力指标 在针对区域的环境指标中,驱动力一般用来描述推动区域环境状况发生变化的动力。区 域的环境状况主要由社会经济、人口的变化所推动。而在矿区中,由于区域来自百度文库般相对较小, 人口数量较低,煤矿区环境问题主要由资源的开采所造成,煤矿区煤炭的开采对环境的破坏 远远比人类活动对环境的破坏严重的多。因此本文将驱动力视为煤矿区的煤炭开采情况和生 产能源消费状况,选用回采率和作为驱动力指标。 2、压力指标分析和筛选
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基于 DPSIR 模型的环境友好型矿区指标体系设 计——以张集煤矿为例
崔方瑜 1,张惠远 2,许开鹏 2,李中和 1
1 中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京 (100083) 2 环境保护部环境规划院,北京(100012)
E-mail: cc_0208@163.com
矿区的压力指标可以被认为是污染物排放现状和生态破坏现状。 选用烟尘、粉尘和 SO2 作为大气污染物排放状况的指标。主要应用三者的排放浓度来衡 量矿区在污染物排放方面是否达到国家要求的水平,从而达到“环境友好型”矿区的要求,单 位均为 mg/m3。而为了衡量煤炭企业在生产时,在所处区域的污染物排放水平,从而反映企 业在对区域环境的贡献方面是减少了区域的环境污染水平,还是增加了区域的环境污染水 平,特引入万元产值 SO2 排放量,单位 kg/万元,与当年的区域水平做比较,低于区域水平 视为环境友好,高于区域水平则视为不友好。 水污染指标可以包括 PH、COD 和悬浮物三个方面的指标,利用浓度指标衡量。其中 COD 和悬浮物的单位均为 mg/L。同时引入万元产值 COD 排放量,与当年的区域水平做比 较。 矿区固体废弃物排放状况采用煤矸石排放率来衡量。 而在衡量矿区生态破坏状况时,土地资源因占用、沉陷而造成的破坏情况作为对生态环 境最大的压力而被认为是环境友好指标体系中最为典型的方面。因此采用土地塌陷率来表示 采煤过程中土地的破坏面积占矿区总面积的比例是多少。 3、状态指标分析和筛选 状态指标反映了那些受到人类活动压力影响的环境要素状态的变化,如大气组成的变
3. 环境友好度及其评价方法
3.1 环境友好度
随着经济发展对环境的压力日益增大,环境问题已经制约着经济社会的持续发展。在人 类社会不断对环境问题进行反思的基础上,1992 年里约峰会通过的《21 世纪议程》中,正 式提出了“环境友好”理念。在此之后,国际社会又发出提供环境友好产品与服务、发展环境 友好农业、建设环境友好城市等倡议,对环境友好理念的认同程度进一步提高[8]。2005 年, 我国把“建设资源节约型、环境友好型社会”确定为国民经济与社会发展中长期规划的一项战 略任务。环境友好理念的提出和发展反映了把自然界当作为人类无偿和无限提供资源和服务 的传统观念的转变,为建立新的人与自然关系提供了理论基础。
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个问题。随着有关环境指标体系的不断演化,在 PSR 基础上,由 OECD 在 1993 年提出了 一套驱动力(Driving force)-压力(Pressure)-状态(State)-影响(Impact)-响应(Response) 的模型,即 DPSIR 模型[5],并为欧洲环境局所采用[6,7]。在 DPSIR 概念模型中,“驱动 力”(Driving Force) 是造成环境变化的潜在原因;“压力” (Pressure) 是指人类活动对其紧邻的 环境以及自然环境的影响,是环境的直接压力因子,例如废物排放、基础设施建设等;“状 态”(State) 是指环境在上述压力下所处的状况,如污染水平、土地退化程度等;“影响”( Impact) 是指系统所处的状态反过来对人类健康和社会经济结构的影响;“响应”(Response) 过程表明 人类在促进可持续发展进程中所采取的对策,如提高资源利用效率、减少污染、增加投资等 措施。简单的说,DPSIR 模型以更细致的概念来分析影响环境各种因素间的相互关系,是 PSR 模型的升级。研究这两个模型的应用,对于本文应用 DPSIR 模型会有很大帮助。
3.2 评价方法
评价矿区环境友好度,就是根据设计的评价指标体系框架和评价标准,把 DPSIR 体系 下的各评价指标值转换成单个综合评价指标值,进而根据评价标准对矿区的环境友好度进行 评判。在评判中会用到权重这一概念,用来表示各个指标在影响矿区环境友好度时,所占的 比例是多少,以表现不同指标带来的不同程度的影响。近年来已提出的确定权重的方法主要 有以熵权法[12]、投影寻踪[13](Projection Pursuit ,PP)为代表的显式客观赋权法,以人工神经网
综合上述学者的研究成果可以看出,环境友好是对社会经济系统与生态环境系统之间协 调关系的高度概括。其核心是强调经济发展、资源利用、环境保护之间合理均衡,体现人与 自然关系的平衡和融洽。本文用环境友好度概念来表征环境友好状态,用来度量在一定的时 间和空间范围内,由资源、环境等因素组成的生态环境系统在受到社会经济发展所产生的负 面影响时,系统所具有的服务功能仍然可以满足人类可持续发展要求的程度。
目前,有关环境友好的理论研究,多集中在其概念和内涵等一般性的讨论层面上,而关 于定量评价的理论与方法研究尚未真正开展起来。通过定量评价,可以使区域环境友好状况 具有可度量性和可比性,从而能为区域环境友好型社会建设提供科学的依据。
中国科学院可持续发展战略研究组[9]认为,环境友好是指人类应尽量采取对环境无害的 方式进行社会生产活动,尽可能少地产生污染,保持生态系统的平衡,实现人与自然的和谐 发展。王金南[10]认为,环境友好就是在经济发展过程中,要以环境承载力为基础,以遵循 自然规律为准则,实现经济、社会、环境协调发展。陈吉宁[11]认为,环境友好是指人类的 生产和消费活动与自然生态系统的协调,人类必须将其生产和生活强度规范在生态承载能力 和环境容量的范围之内。
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