云南省戰略性礦產資源開發生態風險評價

黃惠芳，李 煒，劉雪蓮，宋 楠，周 鑫

(1.云南省國土資源規劃設計研究院，云南 昆明 650216 2.紅河學院，云南 蒙自 661199)

礦產資源開發生態風險是一定區域內由礦產資源開發活動所引起的不確定的事故或災害對生態系統結構、功能和生態過程產生損傷的可能性[1]。我國的礦產資源占據著極其重要的地位，特別是戰略性礦產資源保障關乎國家資源安全。但是礦產資源的開發利用，可能會引發地表沉陷、植被破壞、地下水位下降、水土流失和土地沙化等生態問題[24]，造成部分地區生態嚴重破壞甚至生態失衡[11]。目前，國內外學者對礦產資源開發生態風險評價進行了研究[18，23]。近年來，國外的礦區生態風險評價逐漸由原先的單一風險評價轉向多級風險評價[27]，而國內學者著重探討由重金屬土壤污染導致的生態風險評價[6，14，17]、生態梯度風險評價、基于土地破壞的礦區生態風險評價[3，20]、煤礦區景觀生態風險評價等[2，8，12]。

云南被譽為“植物王國”“動物王國”“有色金屬王國”，是我國西南生態安全屏障。礦產資源豐富，是全省工業體系中最龐大的產業，工業總產值占全省規模以上工業企業的38.95%。“十四五”提出了“打造綠色鋁、綠色硅產業集群，全產業鏈重塑云南有色產業新優勢”的目標，當前乃至今后一段時期，對礦產資源剛性需求和供應能力不足的矛盾依然存在，找準礦產資源開發與生態環境保護契合點，通過生態風險評價引導戰略性礦產資源開發活動已迫在眉睫。

礦產資源開發區主要是以具有重要戰略作用的礦區或以某地區重要優勢礦產為主要原則，具備特性：1)礦產資源儲量大且條件好，且具備一定的開發利用基礎；2)大型礦產地和礦產聚集區，同時這些礦產資源在全省資源開發上具有極其重要的地位。本文選取云南省60個礦產資源開發區為評價單元[7]，其中8個礦產資源開發區分別涉及2個州(市)，為便于區域政策實施和行政管理，將其按州(市)分為16個礦產資源開發區，共68個評價單元。

1 評價指標體系

1.1 建立評價指標體系

在礦產資源開發生態風險評價中，如何根據現有條件和目標任務建立科學合理的評價指標體系對礦產資源開發進行合理評估是核心任務。本研究對現有的生態風險評價指標體系進行了總結，根據云南省礦產資源開發現狀和文獻資料的查閱，選擇目標層A、準則層B、指標層C三個層次[13、26]為核心內容的評價結構。

第一層目標層是整個評價指標體系最高層次，主要是對礦產資源開發區生態風險進行量化，反映整個開發區域生態風險水平；第二層準則層包括若干個對生態風險起制約作用子系統，決定礦產資源開發區礦產資源開發生態風險綜合能力，包含了三項指標，分別為開發強度、“三廢”和生態環境[21]；第三層指標層是描述云南省礦產資源開發生態風險基礎性指標，這一層是根據第二層每一項指標性質選取若干個基礎性指標[22]，要素層對子系統承載力水平進行量化。最終建立云南省礦產資源開發生態風險評價指標體系(表1)。

表1 云南省礦產資源開發生態風險評價因子表

1.2 評價指標標準化

生態風險評價中，涉及了較多指標，而且每個指標的單位存在著一定差異，不能進行比較和分析，為使評價結果具準確性，需對指標實際值進行標準化處理。本研究使用的指標數據既有正向指標、又有負向指標，因此采用極差標準化[10]對原始數據處理。根據下述流程進行標準化：

其中：Nij為標準化后的值；Mij為原始值；max(Mi)為標準化前最大值；min(Mi)為標準化前最小值。

1.3 確定評價指標權重

權重在綜合性評價中至關重要，科學合理的確定每個指標因子的權重值也是本研究的重點。權重不僅可以體現每個指標因子在分析中的重要性，還對多指標綜合評價結果產生極大影響，每個指標權重的浮動都會改變評價結果。根據權重計算時所使用的原始數據來源，將常見的幾十種權重確定方法主要分兩類：1)主觀賦權法，如專家打分法、古林法、德爾菲法(Delphi)、層次分析法(AHP)等，這類方法有人為參與，主要是專家根據自己的經驗和已有的資料對每個指標主觀判斷，從而得到原始數據[5]。2)客觀賦權法，如離差最大化法、均方差法、主成分分析法等，這類方法沒有主觀因素影響，原始數據是客觀存在的，是將被評價單位中各個指標的實際數據組成原始數據。本研究采用均方差法[9，19]確定權重，不僅在很大程度上避免了主觀賦權法中某些隨機性和主觀臆斷性問題，而且極好地解決了個別客觀賦權法存在的局限。經計算云南省礦產資源開發生態風險評價因子權重詳見表1。具體計算步驟如下：

2 評價方法

其中，S是綜合評價值；Ni是指標指數值；Wi是指標的權重；n為該級指標的項數。根據公式6得出云南省各礦產資源開發區礦產資源開發生態風險評價指標綜合分值結果(表2)。

3 綜合評價結果與分析

依據各礦產資源開發區綜合評分值，采用ArcGIS中自然斷點法，結合云南省各礦產資源開發區實際情況，對云南省各礦產資源開發區礦產資源開發生態風險評價結果進行等級劃分，結果見表2。當綜合評價值<0.30，為“低”生態風險區，0.30～0.45之間為“較低”生態風險區，在0.45～0.50之間為“中等”生態風險區，在0.50～0.65之間的區域劃分為“較高”生態風險區，當其值>0.65，為“高”生態風險區[4]。

表2 礦產資源開發生態風險綜合評價值等級劃分

云南省各礦產資源開發區礦產資源開發生態風險綜合評價結果值與表3所列綜合評價值等級劃分比較，云南省各礦產資源開發區礦產資源開發生態風險綜合評價等級為高、較高、中等、較低和低5個類型區。見圖1、圖2。從圖2可知，云南省各礦產資源開發區礦產資源開發生態風險低區域面積3600.81km2，占礦產資源開發區面積的8.91%，主要集中在德宏州芒市、普洱市思茅區、西雙版納州景洪市、勐臘縣等區域，分布在開發強度低、人均工業廢氣、廢水排放量小、工業固體廢棄物綜合利用率高、地質災害高易發區面積比例小、生態保護紅線面積比例小、水土流失程度較低區域；生態風險較低區域面積8658.53km2，占21.42%，主要集中在文山州硯山縣、馬關縣、麻栗坡縣、紅河州元陽縣、金平縣等區域，分布在開發強度低、人均工業廢氣、廢水排放量較小、地質災害高易發區面積比例較小、生態保護紅線面積比例較小區域；生態風險中等的區域面積有9063.75km2，占22.42%，主要集中在昆明市祿勸縣、武定縣、楚雄州元謀縣、牟定縣、麗江市華坪縣、永勝縣等區域，分布在個別單因子風險低、但各因子協調性差的區域；生態風險較高的區域面積有14322.79 km2，占35.43%，主要集中在昭通市鎮雄縣、威信縣、曲靖市宣威市、富源縣等區域，分布在人均工業廢氣、廢水排放量較高、工業固體廢棄物綜合利用率較低、地質災害高易發性面積較高、水土流失較重的區域；生態風險高的區域面積有4779.67km2，占11.82%，主要昆明市東川區、曲靖市會澤縣、普洱市鎮沅縣等區域，分布在人均工業廢氣、廢水排放量高、工業固體廢棄物綜合利用率低、地質災害高易發性面積高、水土流失較重的區域。

表3 云南省各礦產資源開發區礦產資源開發生態風險評價值及級別表

圖1 云南省各礦產資源開發區礦產資源開發生態風險綜合評價圖

4 結論與討論

本研究基于開發強度、“三廢”和生態環境等8個指標的生態風險評價指標體系，采用均方差法對云南省各礦產資源開發區礦產資源開發生態風險進行評價。評價結果顯示，云南省礦產資源開發生態風險整體為中等水平，總體發展形勢較為嚴峻。地形條件復雜、地質災害易發、水土流失嚴重等因素使生態風險偏高。

(1)生態風險低、較低的礦產資源開發區，比較適合礦產資源開發，可列為重點開采區，鼓勵大中型礦山企業集約規模開采礦產資源，提高礦產資源綜合利用水平，作為保障戰略性礦產安全的重點區域；

(2)生態風險中等的礦產資源開發區，堅持保護優先、適度開發原則，在合理引導下對礦產資源可適度開發，通過優化目前的短板弱項，或者調整局部開采布局，避開地質災害易發性高的區域和生態保護紅線區域，調整局部開采規模，控制開采強度，將礦產開發造成的生態風險降至最低；

(3)生態風險較高、高的礦產資源開發區，要強化限制開采礦種礦業權管理，實施總量調控，控制開采強度，嚴格空間準入。確需開采國家和市場緊缺礦產資源時，嚴格項目環境準入，建設綠色礦山，加強對地質災害造成重大不利影響的開發活動管控，加強生態環境全域保護和綜合整治，積極開展礦山地質環境恢復治理與土地復墾，及時修復礦區生態環境。

目前，針對生態風險評價研究仍然缺乏科學、系統的評價指標體系和綜合評價模型，評價方法也缺乏創新性。本文建立了包含開發強度、“三廢”和生態環境三個方面的指標體系，合理且全面評價了礦產資源開發的生態風險；采用均方差法確定指標權重，客觀性較強，在很大程度上避免了主觀賦權法中某些隨機性和主觀臆斷性問題；并且運算簡單，極好地解決了個別客觀賦權法存在的局限。同時用極差變換法對各指標原始數據進行無量綱處理，消除了指標量綱的影響，做到比較客觀和可操作的衡量標準。