礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓力的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

都沁軍，董騰云，馮蘭剛

（石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院 管理科學(xué)與工程學(xué)院，石家莊 050031）

礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓力是由于礦產(chǎn)資源的開發(fā)活動(dòng)而產(chǎn)生的社會(huì)代謝和生態(tài)占用等對(duì)自然環(huán)境的擾動(dòng)和破壞，這種擾動(dòng)和破壞影響了區(qū)域特別是礦產(chǎn)資源開發(fā)地自然環(huán)境的正常演化過程，導(dǎo)致區(qū)域環(huán)境功能的退化。研究礦產(chǎn)資源開發(fā)的環(huán)境壓力，可以為礦產(chǎn)資源的可持續(xù)開發(fā)利用提供定量化的依據(jù)。

1 礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓力評(píng)價(jià)的理論基礎(chǔ)

通過建立評(píng)價(jià)指標(biāo)，定量評(píng)價(jià)礦產(chǎn)資源開發(fā)的環(huán)境壓力是非常復(fù)雜的。這是因?yàn)榈V產(chǎn)資源開發(fā)對(duì)自然環(huán)境擾動(dòng)、損害的形式、程度多種多樣，要想把環(huán)境損害綜合起來表達(dá)是非常困難，但是從根本上講，礦產(chǎn)資源開發(fā)活動(dòng)對(duì)環(huán)境功能的損害程度取決于其對(duì)自然環(huán)境的損耗和向自然環(huán)境排放廢棄物的量，以及礦產(chǎn)資源開發(fā)所在區(qū)域承載力的大小?；谶@樣的考慮，從源頭上分析礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓力就為這一問題的解決提供了新的思路。

礦產(chǎn)資源開發(fā)的物質(zhì)流分析從社會(huì)-經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)之間物質(zhì)交換的角度，來分析礦產(chǎn)資源開發(fā)活動(dòng)對(duì)自然環(huán)境的影響程度。其結(jié)果是以一組物質(zhì)流分析指標(biāo)定量地測(cè)量了對(duì)礦產(chǎn)資源的直接損耗（即直接使用量）、對(duì)環(huán)境的擾動(dòng)（隱藏流的開挖和處置）及其產(chǎn)生的污染（各種廢棄物的排放），物質(zhì)流分析中的物質(zhì)投入指標(biāo)和輸出指標(biāo)可以從物質(zhì)重量的角度反映礦產(chǎn)資源開發(fā)對(duì)環(huán)境的壓力。物質(zhì)流分析的理論可以作為礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓力評(píng)價(jià)的理論基礎(chǔ)之一。

通過礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)足跡分析，能夠從礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)性資源占用的角度，測(cè)度礦產(chǎn)資源開發(fā)中資源的消費(fèi)及廢棄物的排放對(duì)環(huán)境的影響，并把其歸結(jié)為人類最根本的資源：生態(tài)生產(chǎn)性土地。以各類資源消費(fèi)和吸納廢棄物所需要的生態(tài)生產(chǎn)性土地面積來測(cè)度礦產(chǎn)資源開發(fā)活動(dòng)對(duì)自然生態(tài)環(huán)境的影響。生態(tài)足跡是礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓力的一種測(cè)度。生態(tài)足跡分析可作為礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓力評(píng)價(jià)的另一理論基礎(chǔ)。

礦產(chǎn)資源開發(fā)對(duì)自然環(huán)境的沖擊可以從重量和面積兩個(gè)角度來分析。物質(zhì)流分析從社會(huì)代謝的角度測(cè)度其規(guī)模，生態(tài)足跡分析從生態(tài)生產(chǎn)性土地的角度測(cè)度其面積的大小。物質(zhì)流分析和生態(tài)足跡分析共同構(gòu)成了礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓力評(píng)價(jià)的理論基礎(chǔ)。

2 礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)

環(huán)境壓力的度量可以從兩個(gè)方面來考慮，即礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓力的產(chǎn)生者和礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓力的承受者。礦產(chǎn)資源開發(fā)是人類在一定的地域開展的活動(dòng)，該地域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的持續(xù)性取決于其所依附的生態(tài)-環(huán)境系統(tǒng)所承受的壓力與該生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)所具有的承載力的對(duì)比。第一，從施力者的角度講，礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立應(yīng)能夠度量特定區(qū)域生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)所承受的來自礦產(chǎn)資源開發(fā)活動(dòng)的壓力；第二，從受力者的角度講，礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立應(yīng)能夠度量特定區(qū)域?qū)ΦV產(chǎn)資源開發(fā)活動(dòng)的支撐能力；第三，該指標(biāo)體系還應(yīng)具備比較壓力與支撐能力的功能；第四，礦產(chǎn)資源開發(fā)活動(dòng)也是為取得一定的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出，該指標(biāo)體系也應(yīng)具備這方面的能力。

根據(jù)以上分析，該指標(biāo)體系首先應(yīng)包含環(huán)境壓力的絕對(duì)量指標(biāo)，即總量指標(biāo)；另一方面，如果僅僅有總量指標(biāo)，不能反映自然生態(tài)環(huán)境在其作用下發(fā)生改變的程度，還應(yīng)與特定地域的環(huán)境承載力相比較，分析環(huán)境壓力的強(qiáng)度，應(yīng)包括承載力指標(biāo)和強(qiáng)度指標(biāo)；考慮礦產(chǎn)資源開發(fā)活動(dòng)的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出問題，該指標(biāo)體系應(yīng)包括效率指標(biāo)。因此，礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系包括總量指標(biāo)、承載力指標(biāo)、強(qiáng)度指標(biāo)和效率指標(biāo)，見表1。

3 礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓力評(píng)價(jià)的總量指標(biāo)

表1 礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

3.1 本地礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境載荷

一個(gè)區(qū)域中礦產(chǎn)資源開發(fā)的社會(huì)代謝對(duì)環(huán)境造成的壓力（環(huán)境載荷）并不是完全由本區(qū)域的環(huán)境承受。其中，消費(fèi)非本地區(qū)生產(chǎn)的礦產(chǎn)品對(duì)應(yīng)的基本物質(zhì)的開采以及由此引起的隱藏流發(fā)生在礦產(chǎn)品的生產(chǎn)區(qū)，其承受者是礦產(chǎn)品生產(chǎn)區(qū)的環(huán)境。這樣，可以把由礦產(chǎn)資源生產(chǎn)區(qū)環(huán)境承受的載荷稱為本地礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境載荷，可以用TEL_MRER表示，計(jì)算公式為：

（1）式中，TDE_MRE指礦產(chǎn)資源開發(fā)中的國內(nèi)總開采，等于國內(nèi)直接使用的原料開采量（DE_MRE）與國內(nèi)未使用的開挖量即國內(nèi)隱藏流（HF）之和。TDE_MRE代表了礦產(chǎn)資源開發(fā)系統(tǒng)輸入端對(duì)本地環(huán)境產(chǎn)生的壓力，可稱為本地礦產(chǎn)資源開采載荷；TDO_MRE代表了礦產(chǎn)資源開發(fā)系統(tǒng)輸出端對(duì)本地環(huán)境產(chǎn)生的壓力，可稱為本地礦產(chǎn)資源排放載荷。由此可以知道，礦產(chǎn)資源開發(fā)中的隱藏流既產(chǎn)生開采載荷，又產(chǎn)生排放載荷。

3.2 本地礦產(chǎn)資源開發(fā)綜合生態(tài)足跡

礦產(chǎn)資源開發(fā)所產(chǎn)生的環(huán)境壓力或環(huán)境沖擊并不完全是由該區(qū)域的環(huán)境所承受，即承載著礦產(chǎn)資源開發(fā)的生態(tài)占用的這只腳不僅踩在本區(qū)域的土地上，而且通過相關(guān)的貿(mào)易踩在了其它區(qū)域的土地上；另一方面，踩在特定區(qū)域土地上的礦產(chǎn)資源開發(fā)的生態(tài)足跡不僅是由發(fā)生在本區(qū)域的消費(fèi)所產(chǎn)生的，另外一部分是由消費(fèi)其它區(qū)域生態(tài)物質(zhì)引起的。因此，要計(jì)算特定區(qū)域的本區(qū)域環(huán)境所承受的礦產(chǎn)資源開發(fā)的環(huán)境壓力。需要計(jì)算踩在本區(qū)域上的礦產(chǎn)資源開發(fā)綜合生態(tài)足跡，稱為本地礦產(chǎn)資源開發(fā)綜合生態(tài)足跡（MEFTR）。礦產(chǎn)資源開發(fā)綜合生態(tài)足跡（MEFT）度量的是礦產(chǎn)資源開發(fā)過程中對(duì)生態(tài)資源的占用，其出發(fā)點(diǎn)是環(huán)境壓力的制造者；本地礦產(chǎn)資源開發(fā)綜合生態(tài)足跡（MEFTR）度量的是給定區(qū)域的環(huán)境所承受的壓力，其出發(fā)點(diǎn)是環(huán)境壓力的承受者。

本地礦產(chǎn)資源開發(fā)綜合足跡也可以（2）式表示，

式（2）中，MEFTR、MEFDR、MEFPR分別代表本地礦產(chǎn)資源開發(fā)消費(fèi)足跡、本地礦產(chǎn)資源開發(fā)地質(zhì)災(zāi)害足跡、本地礦產(chǎn)資源開發(fā)污染足跡。

4 礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓力評(píng)價(jià)的承載力指標(biāo)

4.1 礦產(chǎn)資源開發(fā)的有效生態(tài)面積

為了使礦產(chǎn)資源環(huán)境承載力更接近于實(shí)際環(huán)境承載力并使之更具橫向可比性，應(yīng)該把礦產(chǎn)資源開發(fā)區(qū)域土地面積中承載力很低或?yàn)榱愕哪遣糠置娣e從總的國土面積中扣除，用其余額作為礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境承載力的估值，把這一面積稱為礦產(chǎn)資源開發(fā)的有效生態(tài)面積。即由于強(qiáng)調(diào)環(huán)境承載力的生命支持功能和廢棄物的吸納能力，可以把具備這樣功能的耕地、牧草地、水域、林地、建設(shè)用地、水資源地等看作有效生態(tài)面積，其中水資源地的生態(tài)面積需要換算。礦產(chǎn)資源開發(fā)有效生態(tài)面積的計(jì)算如式（3）所表示。

式（3）中，SMECV指礦產(chǎn)資源開發(fā)的有效生態(tài)面積，hm2；i礦產(chǎn)資源開發(fā)區(qū)域所擁有的耕地、牧草地、水域、林地、建設(shè)用地等有效生態(tài)面積的種類，Si指第i類土地的實(shí)際物理面積，hm2；W指礦產(chǎn)資源開發(fā)區(qū)域的水資源量，m3；Yw指水資源的世界平均生產(chǎn)能力，m3/hm2。

在式（3）中，在水資源量W前乘一個(gè)系數(shù)（1-0.6），是因?yàn)楦鶕?jù)相關(guān)研究，一個(gè)國家或地區(qū)的水資源開發(fā)利用率若超過30～40%，則可能引起生態(tài)環(huán)境的惡化。因此，一個(gè)國家或地區(qū)的水資源有效生態(tài)面積計(jì)算中必須至少扣除60%用于維持生態(tài)環(huán)境，因此，在水資源有效生態(tài)面積的計(jì)算中應(yīng)按上述原則扣除維持生態(tài)環(huán)境的水資源量。

4.2 礦產(chǎn)資源開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)生態(tài)面積

生態(tài)承載面積是測(cè)度環(huán)境承載力的一個(gè)較合適指標(biāo)。為表達(dá)其特有的內(nèi)涵，可以把經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化處理可以表示礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境承載力的生態(tài)承載面積稱為礦產(chǎn)資源開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)生態(tài)面積，如式（4）所表示。

式（4）中SMECS表示某一區(qū)域礦產(chǎn)資源開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)生態(tài)面積，gha；Si表示所研究的礦產(chǎn)資源開發(fā)區(qū)域擁有的5類具有生態(tài)能力的土地中第i土地的物理面積，hm2；γi表示第i類土地在全球范圍內(nèi)的當(dāng)量因子；λi表示區(qū)域范圍內(nèi)第i類土地的產(chǎn)量因子；γw表示水資源的當(dāng)量因子。

5 礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓力評(píng)價(jià)的強(qiáng)度指標(biāo)

一個(gè)區(qū)域的環(huán)境狀況及其發(fā)展變化趨勢(shì)不僅取決于環(huán)境壓力的總量，且與區(qū)域環(huán)境承載力有著密切的關(guān)系。因此，有必要將礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓力總量指標(biāo)與礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境承載力指標(biāo)相結(jié)合，構(gòu)建新的指標(biāo)來度量一定區(qū)域環(huán)境承受礦產(chǎn)資源開發(fā)的壓力，從而進(jìn)一步表征環(huán)境所承受的來自礦產(chǎn)資源開發(fā)的受力狀態(tài)，并使其在不同地域間具有可比性。

5.1 礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓強(qiáng)

前面構(gòu)建的本地礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境載荷指標(biāo)的單位是重量，相當(dāng)于力學(xué)事件中的載荷力；包括礦產(chǎn)資源開發(fā)有效生態(tài)面積、礦產(chǎn)資源開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)生態(tài)面積在內(nèi)的礦產(chǎn)資源承載力的單位是面積，相當(dāng)于力學(xué)事件中的承載面積；一個(gè)區(qū)域的礦產(chǎn)資源開發(fā)對(duì)環(huán)境的影響可看作一個(gè)力學(xué)事件。這樣，可以借用力學(xué)中的壓強(qiáng)概念，定義礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓強(qiáng)（EnvironmentalStressofMineralResourcesExploitation，ES_MRE）為單位環(huán)境承載面積（區(qū)域國土面積、礦產(chǎn)資源開發(fā)有效生態(tài)面積、礦產(chǎn)資源開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)生態(tài)面積）上的本地礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境載荷。前面在分析礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境承載力時(shí)提到了三種不同含義的環(huán)境承載面積，相應(yīng)地礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓強(qiáng)也有三種計(jì)算方式。

以礦產(chǎn)資源開發(fā)區(qū)域國土面積（SMECR）計(jì)算的礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓強(qiáng)ES_MRER，其計(jì)算公式如（5）：

以礦產(chǎn)資源開發(fā)有效生態(tài)面積（SMECV）計(jì)算的礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓強(qiáng)ES_MREV,其計(jì)算公式如(6):

以礦產(chǎn)資源開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)生態(tài)面積（SMECS）計(jì)算的礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓強(qiáng)ES_MRES,其計(jì)算公式如(7):

5.2 礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)足跡強(qiáng)度

從指標(biāo)反映的效果上看，本地礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境載荷和本地礦產(chǎn)資源開發(fā)綜合生態(tài)足跡應(yīng)屬于礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓力總量指標(biāo)，其區(qū)別僅在于度量的單位不同，環(huán)境載荷的度量單位是重量，生態(tài)足跡的度量單位是面積。按照礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓強(qiáng)建立的基礎(chǔ)，同樣可以用單位承載面積上的生態(tài)足跡測(cè)度礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓力的強(qiáng)度。我們引入礦產(chǎn)資源開發(fā)足跡強(qiáng)度的概念，定義特定區(qū)域內(nèi)單位礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境承載面積上的本地礦產(chǎn)資源開發(fā)綜合生態(tài)足跡為礦產(chǎn)資源開發(fā)的生態(tài)足跡強(qiáng)度(Ecological Footprint Intensity of Mineral Resources Exploitation，EFI_MRE)。 這里需要說明的是，盡管礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境承載力的面積含義有三種表達(dá)方式，為與生態(tài)足跡的計(jì)算規(guī)則相統(tǒng)一，在計(jì)算礦產(chǎn)資源開發(fā)的足跡強(qiáng)度時(shí)的環(huán)境承載面積用礦產(chǎn)資源開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)生態(tài)面積。具體計(jì)算公式見式（8）。

5.3 礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)超載強(qiáng)度

依據(jù)生態(tài)足跡的理論，可以定義本地礦產(chǎn)資源開發(fā)綜合生態(tài)足跡與礦產(chǎn)資源開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)生態(tài)面積之差為本地礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)赤字，可記為ED_MRER:

在上式中,MEFTR為本地礦產(chǎn)資源開發(fā)綜合生態(tài)足跡，SMECS為礦產(chǎn)資源開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)生態(tài)面積。當(dāng)ED_MRER﹥0時(shí)，說明在一個(gè)區(qū)域中由于礦產(chǎn)資源開發(fā)活動(dòng)對(duì)生態(tài)資源的占用超出了其所對(duì)應(yīng)的生態(tài)資源，即所謂的發(fā)生了生態(tài)超載，ED_MRER代表了生態(tài)超載量。

由于ED_MRER代表的僅僅只是表示了由于礦產(chǎn)資源開發(fā)所導(dǎo)致的生態(tài)超載的大小，并不表示其生態(tài)超載的嚴(yán)重程度，也不能用于不同區(qū)域的比較。要分析由于礦產(chǎn)資源的開發(fā)所帶來的生態(tài)超載嚴(yán)重程度及用于不同礦產(chǎn)資源開發(fā)區(qū)域的比較，需要計(jì)算的單位礦產(chǎn)資源開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)生態(tài)面積的本地礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)赤字，可以定義其為礦產(chǎn)資源開發(fā)的生態(tài)超載強(qiáng)度，用EOI_MRE（Ecological Overshoot Index of Mineral Resources Exploitation）表示:

EOI_MRE﹥0時(shí)，其值越大，表明所研究的地區(qū)由于礦產(chǎn)資源開發(fā)所帶來的生態(tài)超載程度越嚴(yán)重。當(dāng)然，也可能存在EOI_MRE﹤0的情況，這時(shí)稱為礦產(chǎn)資源開發(fā)的生態(tài)盈余指數(shù)。

6 礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓力評(píng)價(jià)的效率指標(biāo)

從本質(zhì)上說，生態(tài)足跡反映的人類的社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對(duì)生態(tài)資源的占用，并且為做一定的區(qū)別，把以生態(tài)足跡為基礎(chǔ)構(gòu)建的效率指標(biāo)稱為生態(tài)效率，把以環(huán)境載荷為基礎(chǔ)構(gòu)建的效率指標(biāo)稱為環(huán)境效率。這樣，應(yīng)用不同礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓力指標(biāo)構(gòu)建的環(huán)境效率指標(biāo)如下：

6.1 本地礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境效率

礦產(chǎn)資源開發(fā)的環(huán)境效率（EV_MRE）是一個(gè)區(qū)域礦產(chǎn)資源開發(fā)系統(tǒng)產(chǎn)生單位礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境總載荷（TEL_MRE） 獲得的工業(yè)增加值 （Value added of industry，VAI）:

本地礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境效率（EV_MRER）是一個(gè)區(qū)域礦產(chǎn)資源開發(fā)系統(tǒng)產(chǎn)生單位本地礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境載荷（TEL_MRER）獲得的工業(yè)增加值（VAI）:

6.2 本地礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)效率

礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)效率（EE_MRE）是一個(gè)區(qū)域礦產(chǎn)資源開發(fā)系統(tǒng)產(chǎn)生單位礦產(chǎn)資源開發(fā)綜合生態(tài)足跡（MEFT）獲得的工業(yè)增加值（VAI）:

本地礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)效率（EE_MRER）是一個(gè)區(qū)域礦產(chǎn)資源開發(fā)系統(tǒng)產(chǎn)生單位本地礦產(chǎn)資源開發(fā)綜合生態(tài)足跡（MEFTR）獲得的工業(yè)增加值（VAI）:

以上礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境效率的倒數(shù)是礦產(chǎn)資源開發(fā)系統(tǒng)生產(chǎn)單位礦產(chǎn)品對(duì)環(huán)境造成的壓力，可稱之為礦產(chǎn)資源開發(fā)系統(tǒng)的環(huán)境沖擊強(qiáng)度。

通過以上各個(gè)指標(biāo)的計(jì)算，可以具體分析某一區(qū)域礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓力變化的趨勢(shì)，以及實(shí)現(xiàn)區(qū)域礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓力零增長的條件，從而實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源開發(fā)過程的可持續(xù)性。

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