基于可拓物元模型的林紙一體化項目環(huán)境影響綜合評價

劉 蕾 高軍俠 姜靈艷 梁麗珍

（鄭州航空工業(yè)管理學院資源與環(huán)境研究所，河南鄭州，450015）

林紙一體化是造紙工業(yè)及林業(yè)發(fā)達國家的普遍做法。制漿造紙企業(yè)以多種形式建設速生豐產(chǎn)原料林基地，并將制漿、造紙、造林、營林、采伐與銷售結合起來，形成良性循環(huán)的產(chǎn)業(yè)鏈，使紙業(yè)和林業(yè)得到了較快發(fā)展。借鑒國外這一成功經(jīng)驗，加快發(fā)展木漿造紙、營造速生豐產(chǎn)林、走林紙一體化發(fā)展道路，是我國發(fā)展現(xiàn)代造紙工業(yè)和林業(yè)的必由之路。

林紙一體化項目環(huán)境影響評價是可行性研究階段的一項重要內容，其目的是了解林紙項目在施工和運營期間對周圍自然環(huán)境、社會環(huán)境和經(jīng)濟環(huán)境的影響，以及對環(huán)境的危害程度，制定有效防治對策和減緩對環(huán)境影響的措施，把對環(huán)境的影響限制到最低程度。目前，林紙一體化項目環(huán)境影響評價主要有列表清單法、網(wǎng)絡法、質量指標法和環(huán)境預測模型等；這些方法以不同的、形象化的形式提出各種信息，表述林紙一體化項目對環(huán)境的影響范圍、程度和性質，但這些方法只是進行定性說明，沒有定量分析，其評價結果存在一定的主觀性，而且評價依據(jù)不夠科學［1-2］。林紙一體化評價的過程實質上是一個解決實測樣本與分類標準的不相容的矛盾問題，并把這些不相容程度用量化的數(shù)字表現(xiàn)出來，物元可拓分析正是從定性和定量兩個角度去處理現(xiàn)實世界中矛盾問題的一種新方法，因此，本研究嘗試采用可拓物元模型分析方法建立林紙項目環(huán)境影響綜合評價指標體系，以綜合評價其對環(huán)境的影響。

1 林紙一體化項目環(huán)境影響綜合評價指標體系

1.1 指標選取

林紙一體化項目環(huán)境綜合評價是一個十分復雜的、系統(tǒng)的工作。建立科學的指標體系是進行正確評價的先決條件。環(huán)境是一個多因素耦合的動態(tài)系統(tǒng)，因此，建立合理的評價指標體系必須從環(huán)境影響實際情況出發(fā)，對環(huán)境污染因素進行調查分析，確立主要污染源，篩選出主要的污染因子。對于林紙一體化項目，從影響因素來看，主要包括四方面內容：水環(huán)境、聲環(huán)境、空氣環(huán)境和林地生態(tài)環(huán)境（見表1）。

（1）廢水排放對環(huán)境的影響

廢水主要來自制漿過程的除渣、洗漿、漂洗、濃縮以及抄造過程的凈化篩選和紙機濕部脫水等工段，以及再生新聞紙的脫墨工段。廢水中的污染物主要有3類：①還原性物質，如木質素、無機鹽等，以化學需氧量（COD）為指標；②可生物降解物質，為半纖維素、樹脂酸、低分子糖、醇、有機酸和腐敗性物質等，以生化需氧量（BOD5）為指標；③酸堿度：以pH值表示，以超出標準的比例即超標率為評價因子。

表1 林紙一體化環(huán)境影響綜合評價指標體系

（2）噪聲對環(huán)境的影響

噪聲主要來自施工噪聲和生產(chǎn)噪聲。施工噪聲包括運輸車輛、吊車、混凝土攪拌機、打樁機、推土機等產(chǎn)生的噪聲；生產(chǎn)噪聲主要有木片場、備料車間、制漿車間和污水處理廠的噪聲。

（3）廢氣排放對空氣質量的影響

廢氣污染包括施工期間開挖土石方時施工現(xiàn)場的揚塵，生產(chǎn)過程中廢氣排放，原料林基地的采伐對大氣環(huán)境的影響等。評價因子參照GB3095—1996中要求的二氧化硫、氮氧化物、總懸浮顆粒物日平均濃度。

（4）林地生態(tài)環(huán)境的影響

紙漿林主要是一種人工的原料林，樹種結構單一，可能對生態(tài)系統(tǒng)造成以下三方面干擾：①速生林輪伐期一般都不到7年，更像一種多年生的莊稼，會更快地對土壤中各種營養(yǎng)成分進行掠奪性吸收，快速消耗地力，容易造成土壤貧瘠；②目前我國造紙原料林主要是速生豐產(chǎn)林，樹種結構單一，穩(wěn)定性差，林下植被難以發(fā)育，通常形成單層結構，生物多樣性明顯降低，同時易發(fā)生大面積病蟲害；③為保證樹種速生豐產(chǎn)，要翻耕土地、清除雜草雜木，顯著降低表土層的穩(wěn)定性，容易造成水土流失。

1.2 指標權重

林紙一體化環(huán)境影響綜合評價是一種多指標評價，每個指標在評估過程中所占的地位或重要性不同，因此應區(qū)別對待，對其賦予不同的權重。權重分配的合理與否將直接影響到評價結果的準確性。確定權重的方法很多，本研究采用層次分析法來確定各評價指標的權重。

2 林紙一體化環(huán)境影響綜合評價物元模型

2.1 物元的基本概念

給定事物N，該事物關于特征B的量值為X，以有序三元組R=（N，B，X）作為描述事物的基本元，簡稱物元。一個事物具有n個特征B1，B2...Bn和相應的特征量值X1，X2...Xn時，則用n維物元進行描述。

物元模型評價的基本思路是：首先確定各評價指標的備選集，再將待評指標物元的指標特征值代入各等級的集合中進行物元變換，計算待評物元與各評價等級集合的關聯(lián)度，選取最大關聯(lián)度中的最大值對應的等級作為待評物元的隸屬等級。它的特點是將“是”與“非”定性描述轉化為定量描述。其核心是可拓域的確定，實現(xiàn)手段是可拓域中元素的物元變換。

2.2 整體綜合評價物元

林紙一體化項目環(huán)境影響綜合評價是指在主要單個環(huán)境要素評價的基礎上，對區(qū)域各環(huán)境要素從總體上進行定性或定量的多層次評價。因此，環(huán)境影響綜合評價是一個從基層到頂層遞推運算、逐層收斂的過程，實際評價時先完成各單要素的評價（如水環(huán)境影響），再由各單要素指標組成指標集，經(jīng)過多指標綜合評價，并按它與各等級集合的關聯(lián)度比較評價結果，以確定林紙一體化項目的環(huán)境影響程度。

以項目環(huán)境綜合影響N為事物，評價指標（B1，B2...Bn）為特征，評價指標的取值為特征值，林紙一體化項目環(huán)境影響綜合評價物元可描述為：

式（1）中：N為對象，即林紙一體化環(huán)境綜合影響；Bi為事物特征，即水環(huán)境影響、聲環(huán)境影響等；Xi為各特征相應的特征值。

2.3 單個環(huán)境要素綜合評價物元

林紙一體化環(huán)境影響綜合評價過程是逆向進行的，因此單個要素評價是整體綜合評價的基礎，單個要素綜合評價就是將表1指標體系中中間層指標作為研究對象，建立其經(jīng)典域、節(jié)域、待評物元模型及等級關聯(lián)度函數(shù)，以進行綜合評價［3-4］。

（1）確定經(jīng)典域、節(jié)域、待評物元

◇確定經(jīng)典域

式（2）中：N0j為研究對象等級（j=1，2，3，...m），m為所劃等級，取m=3；Ci為研究對象的評價指標（i=1，2，3，...n）；n為指標個數(shù)；區(qū)間〈a01j，b01j〉為N0j關于評價指標Ci所規(guī)定的量值范圍，即各等級關于對象的評價指標所取的經(jīng)典域。

◇確定節(jié)域

式（3）中：Np為研究對象等級的全體；區(qū)間〈apn，bpn〉為關于評價指標Ci所有取值范圍，即Np的節(jié)域。

◇確定待評物元

對于林紙一體化項目環(huán)境影響綜合評價體系中研究對象N0（如水環(huán)境影響），把監(jiān)測或統(tǒng)計得到的各分項指標值用物元表示，稱為該對象的待評物元。

式（4）中：N0為待評對象；X0i為關于指標Ci所取的量值，即待評對象的實際指標值。

（2）單指標關聯(lián)度

單要素綜合評價對象N0的第i個評價指標關于等級j的關聯(lián)度為

其中：

（3）多指標綜合關聯(lián)度

對于單個要素中的每個評價指標Ci，如取權系數(shù)為Wi，則單個要素待評對象（如水環(huán)境影響）N0關于等級j的關聯(lián)度為

（4）等級評定

則單個要素評價對象N0屬于等級j0

則稱j*為N0所屬等級的特征值，表示待評對象屬于等級j0的程度。

2.4 單個環(huán)境要素指標備選集及特征值

將林紙一體化項目對環(huán)境影響分為3個等級，分別是小、中、大，記為Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級。各項評價指標通過引用規(guī)范、工程類比、專家打分和實際測量取得。

3 實例分析

應用上述理論和方法，對河南某林紙一體化項目環(huán)境影響程度進行綜合評價。本環(huán)境影響評價工作按照有關《環(huán)境影響評價技術導則》、《環(huán)境影響評價法》等法律法規(guī)要求進行。主要程序是通過現(xiàn)場調查和現(xiàn)狀監(jiān)測，掌握項目建設地區(qū)環(huán)境質量現(xiàn)狀和目前存在的主要環(huán)境問題；按照規(guī)劃建設內容，分析論述項目建設對水環(huán)境、聲環(huán)境、區(qū)域大氣、林地生態(tài)環(huán)境的影響，從環(huán)境角度評述項目建設可行性，為上級主管部門和環(huán)境管理部門進行決策、建設單位進行環(huán)境管理以及設計單位優(yōu)化其具體項目的設計提供科學依據(jù)。

3.1 單個環(huán)境要素綜合評價

由于單個要素綜合評價方法基本類似，以水環(huán)境影響為例，介紹其評價方法。

（1）評價備選集

林紙一體化項目環(huán)境影響評價體系中水環(huán)境影響的主要評價指標為化學需氧量、生化需氧量和酸堿度（見表2）。

表2 造紙企業(yè)排放水質等級標準

（2）確定水環(huán)境影響經(jīng)典域、節(jié)域、待評物元

◇經(jīng)典域物元

◇節(jié)域物元

◇待評物元

◇指標權重

W=（0.48，0.32，0.2）

（3）計算待評物元的單指標關聯(lián)度和多指標綜合關聯(lián)度

分別用式（5）～式（9）計算待評物元關于各等級的單指標關聯(lián)度和多指標綜合關聯(lián)度，計算結果見表3。

表3 水環(huán)境影響各等級的單項指標關聯(lián)度

水環(huán)境影響因子B1中，最小值是-0.43、最大值是0.20，所以

3.2 整體綜合評價

應用與上述相似的步驟，完成同一層其他單要素對象的評價后，得到各單要素的綜合評價等級和等級特征值，利用層次分析法確定其權重，再按從底層到頂層逐層遞歸的方式，最終得到林紙一體化整體環(huán)境影響的綜合關聯(lián)度、影響性等級及特征值，結果如表4所示。

表4 某林紙一體化環(huán)境影響綜合評價結果

從表4可以看出，該林紙一體化項目環(huán)境影響為Ⅰ級，即對環(huán)境造成的影響較小，等級特征值為1.477，即準確的等級為1.477級，介于Ⅰ級和Ⅱ級之間，更偏向于Ⅰ級。

4 結語

物元模型以促進事物轉化、解決不相容問題為核心，適用于多因子評價問題。該模型計算方法簡便，研究把可拓學的物元分析模型用于林紙一體化項目的環(huán)境影響評價，利用可拓學中的關聯(lián)函數(shù)對環(huán)境影響因素進行定量計算，從而使評價過程簡單易行，且較其他計算方法更精確，實現(xiàn)了定量和定性分析的有機結合，并以具體等級值反映評價結果。該模型還能全面直觀地反映出林紙一體化項目對水、大氣、聲、生態(tài)等方面的影響，評價結果比較客觀，具有一定的優(yōu)越性和實用價值。

［1］姜 華，吳 波，毛文永.林紙一體化項目環(huán)境影響分析及其對策建議［J］.環(huán)境保護，2008（2）：24.

［2］楊文瀾.林紙一體化建設項目環(huán)境影響評價重點分析［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學，2009（3）：1321.

［3］李作泳.環(huán)境質量評價原理與方法［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2004.

［4］蔡 文.物元模型及其應用［M］.北京：科學技術文獻出版社，1994.