物元分析法在生態(tài)效率評價中的應用研究

謝臥龍，曾 劍

（山西省環(huán)境規(guī)劃院，山西 太原 030002）

生態(tài)效率譯自英文的Eco-efficiency，其中eco-既是生態(tài)學ecology的詞根，又是經(jīng)濟學economy的詞根，efficiency有“效率、效益”的含義，兩者組合則意味著應該兼顧生態(tài)和經(jīng)濟兩個方面的效率，促進企業(yè)、區(qū)域或者國家的可持續(xù)發(fā)展[1]。生態(tài)效率評價可以將生產(chǎn)活動中的經(jīng)濟效益和生態(tài)環(huán)境影響結(jié)合起來考慮，真實地反映生產(chǎn)過程的環(huán)境友好程度，是將可持續(xù)發(fā)展的宏觀目標融入中觀和微觀的發(fā)展規(guī)劃與管理中的有效工具。

目前，常用的生態(tài)效率評價方法有影響價值比值法、數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法[2]、主成分分析法[3]等。這些方法各自都有其優(yōu)越之處，但也都有在某些條件下不太適用的情況。生態(tài)效率評價時遇到的情況較為復雜，因而有必要豐富和完善評價的方法體系，探索使用新的評價方法。

1 物元分析法簡介

物元分析是研究解決矛盾問題的規(guī)律和方法，是系統(tǒng)科學、思維科學、數(shù)學交叉的邊緣學科，是貫穿自然科學和社會科學而應用較廣的橫斷學科[4]，利用物元分析方法，可以建立事物多指標性能參數(shù)的質(zhì)量評定模型，并能以定量的數(shù)值表示評定結(jié)果，從而能夠較完整地反映事物質(zhì)量的綜合水平，并易于用計算機進行編程處理[5]。

2 基于物元分析法的生態(tài)效率評價模型構(gòu)建

利用物元分析方法對現(xiàn)狀生態(tài)效率進行分級評價的具體步驟如下。

第一，收集指標，建立評價指標體系。

第二，利用德爾菲法確定各指標的權(quán)重λi.

第三，確定等級k關(guān)于指標i的分級標準。

第四，確定基本模型。如果有受評對象M，它關(guān)于特征C的量值為V，以有序3元R＝｛N，C，V｝組作為描述事物的基本元，稱為物元，若以 c1,c2,…,cn表示 M 的 n個特征，以…，xn表示其量值，則M可以表示為：

第五，確定經(jīng)典域、節(jié)域?qū)⒃u價等級k記為標準事物M0k（k=1…4）.M0k的特征 ci的量值范圍 x0ki=［a0ki，b0ki］，稱為經(jīng)典域，記為X0k＝（x0k1，x0k2，…，x0kn）T..i=1,w…，n.以 Rok表示經(jīng)典域的物元矩陣，則有：

對于經(jīng)典域，構(gòu)造其節(jié)域R，建立物元，R取R∩ R.稱 X=Pi〈api，bp〉i（i=1，2…，n）為MP關(guān)于c（ii=1，2…，n）的節(jié)域。

第六，確定關(guān)聯(lián)函數(shù)[6]關(guān)聯(lián)函數(shù)表示物元的量值取值為實軸上一點時，物元符合要求的范圍程度。由于可拓集合的關(guān)聯(lián)函數(shù)可用代數(shù)式表示，就使得解決不相容問題能夠定量化。令有界區(qū)間 x0ki=［a0ki，b0ki］的模定義為：

本次研究中所選用的指標均為值越小越好型指標，根據(jù)沈珍瑤[7]等的研究，對于越小越好型指標，某一點xi到區(qū)間x0ki的距離應為：

第七，評價等級的確定。對于每個特征ci，待評對象關(guān)于等級k的關(guān)聯(lián)度為：

本研究中，將各個產(chǎn)業(yè)的生態(tài)效率分為相對落后、國內(nèi)平均、國內(nèi)領(lǐng)先和國際先進4個等級，相對應等級的指標也應該達到某一區(qū)間值，通過測算和賦值，為不同指標在不同等級賦以分值，最后通過權(quán)重求和計算，對各主導產(chǎn)業(yè)的生態(tài)效率進行綜合評價和歸類。

3 模型在臨汾市主導產(chǎn)業(yè)生態(tài)效率評價中的應用

將臨汾市各產(chǎn)業(yè)的生態(tài)效率分為相對落后、國內(nèi)平均、國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進4個等級，分別作為物元分析中的I、II、III、IV4個等級。參考國家發(fā)布的各種行業(yè)標準以及各行業(yè)所發(fā)布的各種行業(yè)發(fā)展年鑒，確定不同產(chǎn)業(yè)關(guān)于指標i各等級的分級標準xi1，xi2，xi3，xi4，其中 xi3、xi4值的確定主要參考相關(guān)產(chǎn)業(yè)的《清潔生產(chǎn)標準》；xi2值的確定主要通過統(tǒng)計整理相關(guān)行業(yè)發(fā)展年鑒中有關(guān)環(huán)境保護的統(tǒng)計數(shù)據(jù)；xi1的值取xi2值的1.25倍。

運用excel的矩陣計算功能進行計算，計算結(jié)果如表1所示。

4 研究結(jié)論

表1 各產(chǎn)業(yè)生態(tài)效率對于不同等級的綜合關(guān)聯(lián)度

4.1 分級評價模型

通過構(gòu)建基于物元分析的生態(tài)效率分級評價模型，可以實現(xiàn)對主導產(chǎn)業(yè)相對生態(tài)效率的評價，解決了已有的相對生態(tài)效率評價中無法體現(xiàn)同一級別區(qū)間內(nèi)歸屬程度變化的問題，豐富了評價的技術(shù)方法。

4.2 焦化產(chǎn)業(yè)生態(tài)效率

臨汾市現(xiàn)狀焦化產(chǎn)業(yè)的生態(tài)效率屬于等級III（國內(nèi)領(lǐng)先水平），對于等級III的綜合關(guān)聯(lián)度為-0.113 1.

具體分析各指標，焦化產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀揮發(fā)酚、石油類排放的生態(tài)效率達到國際先進水平，新水消耗、顆粒物排放和氨氮排放的生態(tài)效率達到國內(nèi)領(lǐng)先水平，能耗、SO2和COD排放的生態(tài)效率為國內(nèi)平均水平。

4.3 火電產(chǎn)業(yè)生態(tài)效率

臨汾市火電產(chǎn)業(yè)的生態(tài)效率水平為相對落后水平。對于等級I的綜合關(guān)聯(lián)度為0.4630，對于等級II的綜合關(guān)聯(lián)度為0.0411，對于其他等級的綜合關(guān)聯(lián)度均小于0.

具體分析各指標，火電產(chǎn)業(yè)能耗、新水消耗、SO2排放屬于相對落后水平，顆粒物排放屬于國內(nèi)平均水平。

4.4 鋼鐵產(chǎn)業(yè)生態(tài)效率

鋼鐵產(chǎn)業(yè)的主要產(chǎn)品為鐵、鋼和材，臨汾市現(xiàn)狀大多數(shù)鋼鐵企業(yè)不是鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，企業(yè)的產(chǎn)品為單獨的一種或幾種，因此本研究中對煉鐵、煉鋼和軋鋼3個工序分別分析。

臨汾市現(xiàn)狀煉鐵、煉鋼和軋鋼3個工序的生態(tài)效率水平均為國內(nèi)平均，對于等級II的綜合關(guān)聯(lián)度分別為：0.042 9，-0.106 2，0.487 4.具體分析各指標，煉鐵工序除新水消耗和顆粒物排放指標屬于國內(nèi)平均水平，其余指標均屬于相對落后水平；煉鋼工序的能耗、新水消耗和石油類排放指標屬于國內(nèi)平均水平，其余指標屬于相對落后水平；軋鋼工序的揮發(fā)酚排放指標屬國內(nèi)領(lǐng)先水平，COD和石油類排放指標屬于相對落后水平，其余指標為國內(nèi)平均水平。

[1]呂彬，楊建新.生態(tài)效率方法研究進展與應用[J].生態(tài)學報，2006，26（11）.

[2]張炳，畢軍，黃和平，等.基于D E A的企業(yè)生態(tài)效率評價：以杭州灣精細化工園區(qū)企業(yè)為例[J].系統(tǒng)工程理論與實踐，2008，4：159-166.

[3]劉寧，吳小慶，王志鳳，等.基于主成分分析法的產(chǎn)業(yè)共生系統(tǒng)生態(tài)效率評價研究 [J].長江流域資源與環(huán)境，2008，17(6)：831-838.

[4]蔡文.物元模型及其應用[M].北京：科學技術(shù)文獻出版社，1994.22-23.

[5]門寶輝，梁川.城市環(huán)境質(zhì)量綜合評價物元模型及其應用[J].系統(tǒng)工程理論與實踐，2003，03：134-139.

[6]蔡文.物元分析[M].廣州：廣東高等教育出版社，1987.

[7]沈珍瑤，謝彤芳.物元分析方法中關(guān)聯(lián)度函數(shù)最佳點位置的確定[J].化工環(huán)保，1996，4：231-233.