区域经济发展对生态环境压力的定量评价

238区域经济发展对生态环境压力的定量评价环境学院00级赵珊珊摘要：本文提出了评价区域经济发展对生态环境压力的一种定量方法：生态环境压力指数法。该方法设计了一个0~100尺度的生态环境压力指数（ESI）作为量度区域经济发展对生态环境的压力的大小。生态环境压力指数（ESI）由资源能源消耗分指数（RECI）和环境污染分指数（EPI）来计算。根据ESI数值和RECI与EPI的关系，可以判断生态环境压力的变化和主要来源。该方法被成功地应用于评价中国各地区几个重点城市工业经济发展对生态环境压力的现状和长期趋势。结果表明，该方法具有较强的综合性，较高的可靠性，较好的直观性，同时原理简单，计算简便，是一种值得推广的评价区域经济发展对生态环境压力的定量方法。关键词：经济发展，资源能源消耗，环境污染，生态环境压力指数，定量评价1引言生态环境是人类社会生存与发展的基础。然而，人类经济活动产生的各种环境污染和生态破坏已对这个基础产生了越来越大的压力。如果这种压力超过了生态环境的最大承受能力，则会造成自然生态系统的崩溃，进而人类社会也会无法生存。因此，如何定量评价经济发展对生态环境的压力？怎样减轻这种压力？以及如何协调经济效益、生态效益和环境效应等问题是可持续发展研究的重要议题。关于生态环境压力的定量评价问题，国内外已进行了许多研究，提出了一些指标和方法如生态足迹(EcologicalFoodprint)分析法[1]、绿色核算(GreenAccounting)方法[2]、能值分析法[3]、环境质量法[4]、污染物排放指标法[5]、系统动力学法[6]，投入产出法[7]、多元统计分析法[8]等。这些方法对评价经济发展对生态环境的压力问题作出了积极贡献，但仍存在一些问题。如生态足迹分析法对环境污染产生的压力描述极少[9],环境质量法和污染物排放指标法不能描述生态破坏产生的压力，因此这些方法综合性不够；绿色核算把环境污染和生态破坏用货币形式表示，在定量化方面可靠性不够；系统动力学法、投入产出法及多元统计法等,虽然较为综合，考虑的因素也较多，但计算较为复杂，并且结果表达不直观。这些问题表明，在增加评价方法的综合性、可靠性、易用性和直观性等方面还有很多工作要做。鉴于此，本文设计了一种定量评价方法－生态环境压力指数法，希望在这些方面有所改进。2生态环境压力指数（ESI）的设计与计算为定量评价区域经济发展对生态环境的压力，本研究设计了一个0~100连续尺度的生态环境压力指数（ESI），并定义当ESI为0时，压力最小；当ESI为100时压力最大。并且，将0~100的连续数之间隔20由小到大分为五段：0~20，20~40，40~60，60~80和80~100，分别对应于压力很小、小、中等、大、很大五种状态（见图1）。239生态压力指数(ESI)由两个分指数构成，即资源能源消耗分指数（RECI）和环境污染分指数（EPI）。其计算公式如下：21WEPIWRECIESI(1)式中，ESI为区域经济发展对生态环境压力指数，RECI表示资源能源消耗分指数，EPI表示环境污染分指数，W1和W2分别为这两个分指数的权重。资源能源消耗分指数RECI表征区域经济发展产生的生态压力，RECI越大，生态压力越大；环境污染分指数EPI表征区域经济发展产生的环境污染压力，EPI越大，环境污染压力越大。这样，可以用RECI和EPI构成的二维空间描述区域经济发展的生态系统压力和环境污染压力的相互关系，判断生态环境压力的主要来源。与ESI的设计相同，分别把RECI和EPI设计为0~100的连续尺度，并分别按20的间隔将其有由小到大分为五段：0~20，20~40，40~60，60~80和80~100，分别对应于压力很小、小、中等、大、很大五种状态。这样可以将RECI-EPI关系图划分为25个小区域，代表25种组合关系，各区域压力分指数的变化及其压力状态如图2所示。在对角线上的数据点，其RECI/EPI＝1，表明环境污染和资源能源消耗对生态环境具有同等压力；在对角线上方的数据点，其RECI/EPI1，表明生态环境压力主要来源于环境污染；在对角线下方的数据点，其RECI/EPI1，表明生态环境压力主要来源于资源能源消耗；并且距离对角线越远，环境污染压力与资源能源消耗压力相差越大。这样，在对角线所在的5个区域（即A、B、C、D、E）可分别代表5种典型的生态环境压力状态（即很小、小、中等、大、很大），环境污染和资源能源消耗的压力相差不大；在对角线上方的10个区域（即B1、C1、C2、D1、D2、D3、E1、E2、E3、E4）的生态环境压力主要来自环境污染，在对角线上方的10个区域（即B2、C3、C4、D4、D5、D6、E5、E6、E7、E8）的生态环境压力主要来自资源能源消耗。资源能源消耗分指数RECI和环境污染分指数EPI的计算公式如下：iniiPRNCIRECI1（2）020406080100很小小中等大很大压力状态生态压力指数（ESI）图1生态压力指数与压力状态的对应关系20406080100020406080100很小小中等大很大很小小中等大很大RNCI分指数大小及相应压力状态EPI分指数大小及相应压力状态图2资源能源消耗分指数与环境污染分指数相互关系AEBCDB1B2C1C2C3C4D1D2D3D4D5D6E1E2E3E4E5E6E7E8240jmjjPEPIEPI1（3）式（2）、（3）中，RECIi表示第i个资源能源消耗指标的指数值，Pi为第i个资源能源消耗指标的权重；EPIj表示第j个环境污染指标的指数值，Pj为第j个环境污染指标的权重。指标权重可利用经验法、专家咨询法(DELPHI)、层次分析法(AHP)及其相互结合等方法确定。各指标压力指数的计算采用下列公式：100iiiRECMaxRECRECI(i=1,2,……,n)(4)100jjjEPMaxEPEPI(j=1,2,……,m)(5)式（4）、（5）中，RECi和EPj分别表示第i个资源能源消耗指标和第j个环境污染指标的实际值，Max(RECi)和Max(EPj)分别为所有资源能源消耗指标和所有环境污染指标中的最大值。由上述公式可以看出，要计算生态环境压力指数以及资源能源消耗分指数（RECI）和环境污染分指数（EPI），必须首先选择相应的资源能源消耗指标和环境污染指标，并确定各自权重。为了反映生态环境压力的总体状态和趋势，应选择相应的总量指标，如总耗水量、总耗能量及工业废水、废气、固体废物、COD、SO2排放总量。生态环境压力指数法的完整流程见图3。3方法应用3.1实例1：2000年中国各地区经济发展对生态环境压力状态的定量评价2000年中国内地31个行政区资源能源消耗和环境污染分指数的计算指标和各指标的权重见表1。各指标的具体数据来源于中国环境年鉴2000[10]。首先根据公式（4）、（5）计算各指标的具体指数值RECi和EPj，然后利用公式（2）、（3）分别计算资源能源消耗分指数（RECI）和环境污染分指数（EPI），最后根据公式（1）计算生态环境压力指数指标选择指标权重确定分指数计算ESI计算结果分析环境污染指标选择资源能源消耗指标选择环境污染指标权重确定环境污染分指数计算资源能源消耗指标权重确定资源能源消耗分指数计算图3生态环境压力指数法流程图241（ESI）。2000年各地区生态环境压力状况以及资源能源消耗和环境污染相互关系分别见图4和图5。表12000年中国内地各地区工业经济发展对生态环境压力评价的指标及其权重Table1Indicatorsandtheirweightingfactorsforassessingthestressstatusofindustrialeconomicdevelopmenttoeco-environmentindifferentregionsinMainlandChinain2000分指数具体指标代号意义计算ESI的权重*代号意义单位计算分指数的权重*RECI资源能源消耗指数0.5REC1总耗水量109吨0.15REC2新鲜水消耗量109吨0.35REC3燃料煤消耗总量106吨0.175REC4原料煤消耗总量106吨0.175REC5燃料油消耗总量104吨0.15EPI环境污染指数0.5EP1废水排放总量104吨0.20EP2COD排放总量104吨0.20EP3废气排放总量109立方米0.20EP4SO2排放总量104吨0.20EP5固体废弃物排放总量104吨0.20*由经验法和专家咨询法得到。由图4可以看出，2000年中国内地经济发展对生态环境压力具有两个主要特征。其一，大多数地区对生态环境的压力较小。有22个地区的压力很小和小，有8个地区的压力较大，只有1个地区的压力大。其二，经济发展对生态环境的压力存在着地区差异，表现为：东部地区中部地区西部地区。在11个东部地区中，1个压力大，4个压力中等，2个压力小，4个压力很小；在9个中部地区中，3个压力中等，4个压力小，2个020406080100海南宁夏天津新疆北京甘肃江西福建吉林陕西内蒙贵州云南重庆黑龙江安徽湖南湖北广西上海四川河南辽宁浙江河北山西山东广东江苏生态环境压力指数（ESI）生态环境压力状态很大大中等小很小西藏青海图42000年中国内地各地区经济发展对生态环境压力状态中部地区西部地区东部地区242压力很小；在11个西部地区中，1个压力中等，4个压力小，6个压力很小。这些差异可能与经济发展水平以及单位产值资源能源消耗和污染物排放量有关。一般来说，经济发展较快的地区以及单位产值资源能源消耗和污染物排放量较大的地区对生态环境产生的压力较大。如江苏、广东和山东虽然其单位产值资源能源消耗和污染物排放量较小，但其工业总产值很高，其资源能源消耗和污染物排放总量就很大；而山西、河北和四川虽然其工业总产值不高，但其单位产值资源能源消耗和污染物排放量较大，这样，其资源能源消耗和污染物排放总量也较大。由图5中可以看出，（1）2000年中国内地大部分地区位于对角线上方，表明其生态环境压力主要来源于环境污染；（2）不同地区对生态环境的相对压力大小不同，以东部地区最大，中部地区次之，西部地区最小；（3）东、中、西部不同地区对生态环境压力的主要来源不同。一般来说，对生态环境的压力，东部地区主要来自资源能源消耗，西部地区主要来自环境污染，而中部地区来自这两个方面。图52000年中国内地各地区资源能源消耗和环境污染相互关系山东广东江苏河北四川广西湖南湖北山西浙江辽宁河南云南上海安徽黑龙江贵州重庆陕西内蒙古福建吉林宁夏天津北京新疆甘肃江西西藏海南青海02040608010020406080100资源能源消耗分指数（RECI）环境污染分指数（EPI）东部地区中部地区西部地区243综合图4、5和上面的分析，可以得到2000年中国内地各地区经济发展对生态环境压力状态综合评价结果（见表2）。表22000年中国内地各地区经济发展对生态环境压力状态综合评价结果Tab.2Comprehensiveassessmentresultsforthestressstatueofindustrialeconomicdevelopmenttoeco-environmentinMainlandChinain2000压力状态ESI范围RECI和RECI和EPI大小与相互关系分布地区RECIEPI关系类型很小0－200－200－20A东部：海南、天津、福建、吉林中部：北京、江西西部：青海、西藏、宁夏、新疆、甘肃小20－400－2020－40B1东部：无中部：无西部：云南、贵州、重庆、内蒙古、陕西*20－4020－40B东部：黑龙江中部：湖南、湖北、安徽西部：无中等40－600－2040－60C1东部：无中部：广西西部：无20－4040－60C2东部无中部：河北西部：四川40－6040－60C东部：辽宁、浙江中部：河南、山西西部：无40－6020－40C3东部：上海*中部：无西部：无大60－8040－6060－80D3东部：山东*中部：