中國北方煤炭資源富集區(qū)生態(tài)承載力評價研究

薛 陽 馮銀虎 趙 栩 胡麗娜

(1.內(nèi)蒙古工業(yè)大學經(jīng)濟管理學院，內(nèi)蒙古自治區(qū)呼和浩特市，010051；2.中國礦業(yè)大學(北京)管理學院，北京市海淀區(qū)，100083；3.國家發(fā)展和改革委員會宏觀經(jīng)濟研究院，北京市西城區(qū)，100035)

我國煤炭資源蘊藏豐富，總體呈現(xiàn)出“西多東少、北富南貧”的區(qū)域分布特征。截至到2017年，煤炭資源消費在我國能源消費結(jié)構(gòu)中比重仍高達65%左右。盡管這一比例有所下降，但煤炭資源在我國能源消費結(jié)構(gòu)中的重要地位沒有改變。內(nèi)蒙古自治區(qū)位于中國北部邊疆，資源儲量豐富，有“東林西礦、南農(nóng)北牧”之稱，煤炭儲量和產(chǎn)量連續(xù)多年位居全國首位，草原、森林和人均耕地面積居全國第一。自2014年起，內(nèi)蒙古煤炭產(chǎn)量有所下降，但占全國產(chǎn)量的比重一直穩(wěn)定在25%左右，2010-2016年內(nèi)蒙古及全國煤炭產(chǎn)量情況如圖1所示。

圖1 2010-2016年內(nèi)蒙古及全國煤炭產(chǎn)量情況

以煤炭產(chǎn)業(yè)為主導的資源型產(chǎn)業(yè)在內(nèi)蒙古國民經(jīng)濟體系中占有重要地位。實踐證明，這種“一枝獨大”的資源型產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不但抵御市場波動風險能力較差，而且對生態(tài)環(huán)境承載力的負面影響顯著，區(qū)域可持續(xù)發(fā)展能力相對不足。如何在有效保護生態(tài)環(huán)境的同時，合理調(diào)整社會經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)內(nèi)蒙古區(qū)域可持續(xù)發(fā)展面臨的重要問題，本文的研究內(nèi)容可以為中國北方煤炭資源富集區(qū)提高生態(tài)承載力、維護生態(tài)系統(tǒng)平衡以及促進可持續(xù)發(fā)展等方面提供預測、預警以及案例借鑒。

1 構(gòu)建評價指標體系

生態(tài)承載力作為一個復雜系統(tǒng)涉及到資源、環(huán)境、社會、經(jīng)濟和生態(tài)等諸多要素，主要包括兩層基本涵義：第一層涵義是指生態(tài)系統(tǒng)的自我維持與自我調(diào)節(jié)能力，以及資源與環(huán)境子系統(tǒng)的共容能力，為生態(tài)承載力的支持部分；第二層涵義是指生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)社會經(jīng)濟子系統(tǒng)的發(fā)展能力，為生態(tài)承載力的壓力部分。

內(nèi)蒙古生態(tài)環(huán)境問題的原因在于自然系統(tǒng)和社會經(jīng)濟系統(tǒng)的相互作用，這種作用極大地偏離了平衡態(tài)。因此，在選取指標時，既需要更多地考慮到反映生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況的指標，又要立足支持和壓力兩個方面，從生態(tài)風險、環(huán)境污染、生態(tài)治理這3個角度，共篩選出25項體現(xiàn)支持和壓力狀態(tài)，構(gòu)建內(nèi)蒙古生態(tài)承載力指數(shù)評價指標體系見表1。

表1 內(nèi)蒙古生態(tài)承載力指數(shù)評價指標體系

2 測度生態(tài)承載力指數(shù)

2.1 基于信息熵的指標權(quán)重確定

本文采用信息熵和TOPSIS方法構(gòu)建內(nèi)蒙古生態(tài)承載力測度模型，其中信息熵作為客觀賦權(quán)方法，克服主觀賦權(quán)法帶來的誤差，能夠從客觀上反映指標之間的權(quán)重關(guān)系。主要步驟如下：

(1)建立原始數(shù)據(jù)矩陣。根據(jù)內(nèi)蒙古生態(tài)承載力測度指標體系， 構(gòu)建原始評價矩陣X=(Xij)m×n， 其中，Xij表示第j個被評價對象的第i項指標的值。

(2)量化指標隸屬度。鑒于該指標體系均為正向指標，為測評指標隸屬于某個集合的程度， 用式(1)和式(2)計算各項實際指標的隸屬度Yij，構(gòu)成單因素評價矩陣。其中，用于對正向指標和負向指標的歸一化處理見式(1)和式(2)：

(3)確定指標權(quán)重。利用熵權(quán)法來確定指標權(quán)重，通過計算指標權(quán)重來表示不同影響因素對內(nèi)蒙古生態(tài)承載力指數(shù)的貢獻度。具體測度步驟如下：

首先將原始指標同度量化，見式(3)：

(3)

式中：Pij——原始指標同度量化結(jié)果。

然后計算各評估指標的信息熵ei，見式(4)：

(4)

式中：k——調(diào)節(jié)系數(shù)；

N——樣本個數(shù)。

再求各項指標的差異性系數(shù)gi，見式(5)：

gi=1-ei

(5)

最后計算各指標的權(quán)重Wi，得到權(quán)重矩陣，見式(6)：

(6)

計算所得各指標權(quán)重，具體結(jié)論見表1。

2.2 基于TOPSIS的生態(tài)承載力指數(shù)測度

TOPSIS方法(逼近理想排序技術(shù))是一種常用的多屬性決策方法。通過計算評價方案最佳正理想點、最差負理想點的貼近度進行排序。該方法計算簡單、穩(wěn)定性高。用TOPSIS方法進行內(nèi)蒙古生態(tài)承載力指數(shù)測度的主要步驟如下：

(1)建立加權(quán)評價矩陣。內(nèi)蒙古生態(tài)承載力指數(shù)測度指標體系由生態(tài)風險指標、環(huán)境污染指標以及生態(tài)治理指標構(gòu)成， 記作集合S={S1,S2,S3}，評價指標體系集為C={C1,C2,C3,……C25}；Xij為參與主體i=1，2，3……11對指標Cj={j=1,2，3……25}的評價值，則有評價矩陣：X=[Xij]11×25；同時，指標的權(quán)重矩陣記作W=[Wi]；并得到加權(quán)評價矩陣V=[Wi×Xij]11×25。

(3)計算i與正負理想點的距離，見式(9)和式(10)：

式中：Di+——i與正理想點的距離；

Di-——i與負理想點的距離。

(4)計算參與主體i與理想點的貼近度，見式(11)：

(11)

式中：Ci——貼近度。

(5)結(jié)果排序。根據(jù)貼近度Ci的大小可以對參與主體的評價值進行排序，S值是最終得分， 處于0和1之間，越大表明內(nèi)蒙古生態(tài)承載力越高，2006-2016年內(nèi)蒙古生態(tài)承載力指數(shù)變化趨勢如圖2所示。

圖2 2006-2016年內(nèi)蒙古生態(tài)承載力指數(shù)變化趨勢

說明：因缺少2016年工業(yè)廢水達標排放總量、治理水土面積、節(jié)水灌溉面積、草庫倫面積(圍欄草場面積)、造林和封山育林面積、生態(tài)補水、森林有害生物防治率指標統(tǒng)計數(shù)據(jù)，故2016年數(shù)據(jù)采用趨勢外推法得到

由圖2可以看出，對上述得分情況進行了6次多項式趨勢分析后發(fā)現(xiàn)，結(jié)果為y=9E-05x6-1.1107x5+5583.6x4-1E+07x3+2E+10x2-2E+13x+6E+15，其中擬合優(yōu)度判斷系數(shù)R2=0.8867>0.5，擬合結(jié)果較好。可以看出，內(nèi)蒙古生態(tài)承載力指數(shù)經(jīng)歷了2006-2010年和2011-2016年的兩輪周期性變化趨勢，其中后一周期較前一周期生態(tài)承載力指數(shù)呈上升趨勢，且極差擴大。

3 結(jié)果分析

2006-2016年內(nèi)蒙古生態(tài)承載力變化經(jīng)歷了兩個周期的變化過程，呈現(xiàn)出周期性變化和階段性上升的總體態(tài)勢。

3.1 第一個周期(2006-2010年)

(1)生態(tài)風險方面。正向影響指標僅有全區(qū)森林面積實現(xiàn)連續(xù)增長，增幅15.4%；化肥施用量、能源消費總量等負向影響指標連續(xù)增長，增幅分別為39.89%和47.12%，其中突發(fā)環(huán)境事件由2006年的1起增至2010年的5起；另外，全區(qū)人均水資源量、人均用水量等指標出現(xiàn)了小幅波動，濕地面積沒有發(fā)生變化；同時，全區(qū)森林火災受害森林面積受到氣候變化、森林防火管理等因素影響，出現(xiàn)波動較大。2006年，內(nèi)蒙古呼倫貝爾、興安盟等盟市連續(xù)發(fā)生了多起嚴重的森林火災，森林火災受害森林總面積達602.45 km2，為歷年之最；2007-2008年這一指標連續(xù)兩年下降，2008年全區(qū)森林火災受害森林總面積為24.39 km2，僅相當于2006年的4%； 隨后又經(jīng)歷一定幅度的波動，但沒有出現(xiàn)大的災情。

(2)環(huán)境污染方面。化學需氧量(COD)排放量、二氧化硫排放量等指標連續(xù)下降，2006-2010年，兩者下降比重分別為7.7%和10.46%；一般固體廢物產(chǎn)生量連續(xù)增加，2010年產(chǎn)生量是2006年的1.95倍。這說明內(nèi)蒙古火力發(fā)電企業(yè)、燃煤供熱企業(yè)等燃煤企業(yè)采取的脫硫脫銷措施已經(jīng)發(fā)揮作用，但工業(yè)領域產(chǎn)生的一般固體廢物問題仍然沒有得到較好的解決。另外，氨氮排放量、工業(yè)廢水排放總量、煙(粉)塵以及危險廢物產(chǎn)生量均沒有明顯下降。這表明2006-2010年，內(nèi)蒙古經(jīng)濟搭乘煤炭行業(yè)“黃金十年”的機遇，資源型產(chǎn)業(yè)稟賦優(yōu)勢得到發(fā)揮，但是由此造成生態(tài)環(huán)境壓力也十分突出。

(3)生態(tài)治理方面。這一時期全區(qū)治理水土面積、節(jié)水灌溉面積和草庫倫(圍欄草場)面積等分別增長14.02%、40.91%和28.19%，同時全區(qū)一般工業(yè)廢物綜合利用量、工業(yè)廢水達標排放量、造林和封山育林面積以及生態(tài)補水等指標總體上呈現(xiàn)出增加的趨勢，僅有森林有害生物防治率出現(xiàn)了連續(xù)下降，降幅達50.5%。總體來看，這一階段內(nèi)蒙古生態(tài)承載力有了較為顯著的改善，但是這一時期的生態(tài)承載力指數(shù)極差偏大，如何推進進一步生態(tài)承載力改善仍然存在很大的不確定性風險。

3.2 第二個周期(2011-2016年)

(1)生態(tài)風險方面。全區(qū)森林面積和濕地面積等正向影響因素連續(xù)增加，增幅分別為5.14%和41.59%；突發(fā)環(huán)境事件由2011年的14起，實現(xiàn)連續(xù)6年下降，至2016年全區(qū)未發(fā)生環(huán)境突出事件；另外，全區(qū)人均水資源量、森林火災受害森林面積、人均用水量、能源消費總量等指標呈現(xiàn)出一定的波動性，但總體幅度不大；同上一周期相比，全區(qū)森林面積、人均水資源量、濕地面積等正向影響指標增加較明顯，森林火災受害森林面積下降顯著；化肥施用量、能源消費總量等負向影響因素增加較為顯著。

(2)環(huán)境污染方面。這一時期，全區(qū)二氧化硫排放量實現(xiàn)連續(xù)下降，較上一周期年度平均降幅為15.2%。但同上一周期相比，化學需氧量(COD)排放量和氨氮排放量年度平均分別增加154.2%和27.9%。同時，工業(yè)廢水排放總量、工業(yè)廢氣排放量、一般工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量以及危險廢物產(chǎn)生量較上一周期也有明顯增加。這表明，內(nèi)蒙古過于粗放型的經(jīng)濟發(fā)展方式仍然沒有得到根本扭轉(zhuǎn)，根本原因在于資源型產(chǎn)業(yè)占內(nèi)蒙古國民經(jīng)濟體系主導地位的格局仍然沒有轉(zhuǎn)變，高投入、高能耗、高污染、低產(chǎn)出、低效益的“三高兩低”問題仍然比較突出。

(3)生態(tài)治理方面。這一時期全區(qū)加大生態(tài)治理投入，主要污染物無害化處理和生態(tài)修復水平顯著提升。其中，全區(qū)一般工業(yè)固體廢物綜合利用量、危險廢物綜合利用量、工業(yè)廢水達標排放總量等主要污染物處理能力，較上一周期年度平均水平分別提高90.5%、205.2%和20.7%；全區(qū)治理水土面積、節(jié)水灌溉面積、草庫倫(圍欄草場)面積、造林和封山育林面積、生態(tài)補水、森林有害生物防治率等生態(tài)修復水平較上一周期年度平均水平分別提高18.28%、23.74%、14.73%、5.87%、112.98%和7.32%。

這表明在這一時期內(nèi)蒙古生態(tài)治理能力和水平在有了大幅改善，生態(tài)環(huán)境保護的各項措施正在進一步得到落實，為消除經(jīng)濟發(fā)展過程中的環(huán)境污染奠定了堅實的基礎；同時還應當看到，內(nèi)蒙古生態(tài)承載力指數(shù)較上一周期波動幅度明顯增大，主要原因是內(nèi)蒙古在經(jīng)歷了新一輪煤炭等資源型產(chǎn)品去產(chǎn)能政策調(diào)整之后，主要污染排放顯著降低，在加上國家環(huán)保政策推動下，2016年內(nèi)蒙古生態(tài)承載力指數(shù)出現(xiàn)了強力回升，居研究區(qū)間歷年之最。但影響全區(qū)生態(tài)承載力進一步改善的壓力仍然不容忽視。

4 政策建議

結(jié)合前文分析，提高內(nèi)蒙古等中國北方煤炭資源富集區(qū)可持續(xù)發(fā)展能力，要堅持“整體布局、多點發(fā)力”，大力推進煤炭清潔經(jīng)濟高效利用，加大生態(tài)環(huán)境保護制度創(chuàng)新，大力發(fā)展區(qū)域特色循環(huán)經(jīng)濟，推動生態(tài)環(huán)境建設資金投入方式多元化。

4.1 大力推進煤炭清潔經(jīng)濟高效利用

從資源稟賦特征來看，中國以煤為主的能源供給格局不會發(fā)生改變，因此，如何推進煤炭清潔高效利用是發(fā)揮地區(qū)資源比較優(yōu)勢、緩解生態(tài)環(huán)境壓力的關(guān)鍵。要大力推進煤炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變，提高煤炭資源綜合開發(fā)利用水平，實現(xiàn)煤炭工業(yè)安全、綠色、集約和高效發(fā)展。要著力發(fā)展非煤能源，推進清潔、可再生能源規(guī)模化發(fā)展，提高非化石能源和天然氣比重，實現(xiàn)從高碳到低碳的轉(zhuǎn)變。

4.2 加大生態(tài)環(huán)境保護制度創(chuàng)新

要進一步完善森林生態(tài)效益補償制度，有效保護天然林資源；要探索建立健全草原生態(tài)效益補償獎勵制度，做好退耕還林、退牧還草工作；大力改良退化草場，提高草場可持續(xù)收益能力，支持草原生態(tài)保護后續(xù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展；要逐步探索多種形式的耕地、草場經(jīng)營權(quán)有償流轉(zhuǎn)機制，推動耕地、草場等的集中使用，進一步優(yōu)化資源配置和生產(chǎn)關(guān)系。

4.3 大力發(fā)展區(qū)域特色循環(huán)經(jīng)濟

按照“減量化、再利用、資源化”的要求，構(gòu)建循環(huán)型現(xiàn)代工業(yè)體系，一方面以煤炭、電力、冶金、化工和建材等重點行業(yè)為突破口，培育一批國家級循環(huán)經(jīng)濟骨干企業(yè)。抓好稀土、有色金屬等伴生礦產(chǎn)資源的綜合開發(fā)利用，推進煤矸石、粉煤灰、尾礦及工業(yè)廢渣等廢物的資源化利用；另一方面積極構(gòu)建循環(huán)型農(nóng)牧業(yè)產(chǎn)業(yè)體系，積極推動適度規(guī)模經(jīng)營，大力推廣綠色施肥、用藥技術(shù)，發(fā)揮農(nóng)牧業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的整體功能，積極構(gòu)建生產(chǎn)、加工、廢棄物資源化利用的現(xiàn)代循環(huán)綠色產(chǎn)業(yè)鏈條，嚴格控制氮氧化物、二氧化硫、化學需氧量(COD)以及煙(粉)塵等主要污染物超標排放。

4.4 推動生態(tài)環(huán)境建設資金投入方式多元化

生態(tài)環(huán)境保護投入的目的就是用良好的生態(tài)環(huán)境以及生產(chǎn)生活環(huán)境回饋社會，因此必須構(gòu)建可靠的投入機制為保障。要在利用國家和地方財政投入支持生態(tài)環(huán)境保護的同時，積極推動國際國內(nèi)兩種資源，強化生態(tài)環(huán)境保護投入支持。一方面，積極爭取更多的國際專項投入支持，世界銀行、亞洲開發(fā)銀行以及部分外國政府貸款，不斷加大對環(huán)保領域支持。另一方面，利用國內(nèi)商業(yè)銀行、政策性銀行信貸資金以及靈活采用PPP(Public-private Partnership，公共私營合作制)模式，利用國家和地方財政在生態(tài)環(huán)境保護方面的投入，撬動更多的優(yōu)質(zhì)民間資本加入到生態(tài)環(huán)境保護領域中來，化解生態(tài)環(huán)境保護資金投入不足的問題。

5 結(jié)論

從生態(tài)風險、環(huán)境污染、生態(tài)治理三大維度構(gòu)建內(nèi)蒙古生態(tài)承載力評價模型，通過實證分析揭示了影響內(nèi)蒙古等中國北方煤炭資源富集地區(qū)可持續(xù)發(fā)展能力的主要影響因素。研究結(jié)果顯示，在2006-2016年間，內(nèi)蒙古生態(tài)承載力變化經(jīng)歷了兩輪周期的變化過程且極差擴大，呈現(xiàn)出“周期性變化、階段性上升”的總體態(tài)勢。

總體而言，內(nèi)蒙古生態(tài)治理能力和水平在有了大幅改善，生態(tài)環(huán)境保護的各項措施正在進一步得到落實，為消納經(jīng)濟發(fā)展過程中的環(huán)境污染奠定了堅實的基礎；同時，兩周期變化過程中，內(nèi)蒙古生態(tài)承載力指數(shù)在經(jīng)歷了上一周期的下降之后出現(xiàn)較快的恢復性上升，但受產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、生態(tài)治理投入、技術(shù)水平等因素的影響，如何突破“資源詛咒”的發(fā)展怪圈，促進全區(qū)生態(tài)承載力進一步改善的壓力仍然十分突出。

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