工業(yè)源重點(diǎn)調(diào)查單位分界點(diǎn)的確定

王 鑫，周景博，鮑 勁，安海蓉，董廣霞，李 巍，丁 凱

1．中國環(huán)境監(jiān)測總站國家環(huán)境保護(hù)監(jiān)測質(zhì)量控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100012

2．中國人民大學(xué)環(huán)境學(xué)院，北京100872

中國環(huán)境統(tǒng)計(jì)制度始建于1980年，經(jīng)過30多年的發(fā)展，已有一定的基礎(chǔ)，尤其是第一次污染源普查和其后隔年一次的污染源普查動(dòng)態(tài)更新調(diào)查，為及時(shí)和準(zhǔn)確了解污染源及污染物產(chǎn)排情況提供了良好的信息支持。但隨著對(duì)污染源情況的準(zhǔn)確把握，現(xiàn)行環(huán)境統(tǒng)計(jì)中存在的一些問題也暴露出來，其中一個(gè)技術(shù)問題就是工業(yè)源重點(diǎn)調(diào)查單位的篩選原則問題，即重點(diǎn)污染源與非重點(diǎn)污染源的分界點(diǎn)確定問題［1］。分界點(diǎn)的確定直接關(guān)系到環(huán)境統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)質(zhì)量，根據(jù)工業(yè)污染產(chǎn)排的實(shí)際情況來確定新的分界點(diǎn)，是環(huán)境統(tǒng)計(jì)實(shí)務(wù)的切實(shí)需求，但在研究領(lǐng)域，尚未有對(duì)這一研究需求的回應(yīng)，文章從理論和實(shí)證層面的探索是首次。

按目前環(huán)境統(tǒng)計(jì)制度規(guī)定，工業(yè)企業(yè)污染排放及處理利用情況的調(diào)查方法為對(duì)重點(diǎn)調(diào)查單位逐個(gè)發(fā)表填報(bào)匯總，對(duì)非重點(diǎn)調(diào)查單位的排污情況實(shí)行整體估算，其中，重點(diǎn)調(diào)查單位的定義是其主要污染物排放量占各地區(qū)(以區(qū)縣為基本單位)全年排放量的85%以上。85%這一分界點(diǎn)的確定由來已久，且根據(jù)環(huán)境統(tǒng)計(jì)要求最基層環(huán)保部門的統(tǒng)計(jì)重點(diǎn)調(diào)查范圍的排放量達(dá)到85%的要求，下級(jí)篩選的重點(diǎn)調(diào)查單位名單中必須包括上級(jí)重點(diǎn)調(diào)查單位名單中位于本轄區(qū)的企業(yè)，結(jié)果造成市、省和國家級(jí)統(tǒng)計(jì)中重點(diǎn)調(diào)查單位所占比例的逐級(jí)升高，繼而在非重點(diǎn)調(diào)查單位估算中仍按照15%的比例估算，造成環(huán)境統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)偏大的問題［2］。

目前分界點(diǎn)確定存在的主要問題，一是缺少明確的統(tǒng)計(jì)理論支持，二是未能反映污染產(chǎn)排的現(xiàn)實(shí)情況。針對(duì)這些問題，文章首先基于統(tǒng)計(jì)分布和抽樣調(diào)查基本理論，提出工業(yè)重點(diǎn)調(diào)查單位分界點(diǎn)確定的基本思路:確定目前工業(yè)污染物產(chǎn)排指標(biāo)的分布情況，確認(rèn)將污染源區(qū)分為重點(diǎn)和非重點(diǎn)的目錄抽樣調(diào)查方法的可行性，進(jìn)而，采用離散系數(shù)法和分組法來確定分界點(diǎn)，并將之與現(xiàn)行環(huán)境統(tǒng)計(jì)調(diào)查的分界點(diǎn)進(jìn)行比較;之后，采用河南污染源普查動(dòng)態(tài)更新調(diào)查數(shù)據(jù)(2010年數(shù)據(jù))進(jìn)行實(shí)證研究，確定新的分界點(diǎn)。

1 數(shù)據(jù)與方法

應(yīng)用河南省數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)證研究，數(shù)據(jù)來源于中國環(huán)境監(jiān)測總站于2011年開展的全國污染源普查動(dòng)態(tài)更新調(diào)查，數(shù)據(jù)時(shí)點(diǎn)為2010年，數(shù)據(jù)質(zhì)量經(jīng)過核查，較為可靠。數(shù)據(jù)為企業(yè)數(shù)據(jù)，包括45 213家工業(yè)企業(yè)。河南省是中國工業(yè)大省，工業(yè)部門較齊全，工業(yè)污染源產(chǎn)排情況在全國有一定的代表性。文章選擇了38個(gè)指標(biāo)，如表1所示，涵蓋了幾乎全部污染物產(chǎn)排指標(biāo)。指標(biāo)包括兩類，一般指標(biāo)和重點(diǎn)監(jiān)察指標(biāo)，對(duì)于一般指標(biāo)，按現(xiàn)行環(huán)境統(tǒng)計(jì)制度，以產(chǎn)排累計(jì)量85%為分界點(diǎn)區(qū)分重點(diǎn)單位和非重點(diǎn)單位;對(duì)于重點(diǎn)監(jiān)察指標(biāo)，則凡有產(chǎn)排的企業(yè)均計(jì)為重點(diǎn)單位，參與全面調(diào)查。

表1 工業(yè)污染源污染物產(chǎn)排指標(biāo)清單

確定分界點(diǎn)的基本思路是，首先要分析總體分布特征，確定其是否適合于通過選擇分界點(diǎn)來區(qū)分重點(diǎn)和非重點(diǎn)污染源;其次，分界點(diǎn)的確定方法有多種，要通過比較來選擇合適的分界點(diǎn)。

總體分布特征是決定環(huán)境統(tǒng)計(jì)調(diào)查方法的前提，確定分界點(diǎn)的目的是為了采用目錄抽樣法來進(jìn)行調(diào)查。目錄抽樣是全面調(diào)查和抽樣調(diào)查相結(jié)合的一種調(diào)查方法，對(duì)重點(diǎn)單位進(jìn)行全面調(diào)查，對(duì)非重點(diǎn)單位進(jìn)行抽樣調(diào)查;目錄抽樣也是一種特殊的分層抽樣，將總體分為重點(diǎn)和非重點(diǎn)兩層。理論上說，目錄抽樣適合于高度偏斜總體，即總體由指標(biāo)值較大而數(shù)目較少的單位和指標(biāo)值較小而數(shù)目較多的單位兩部分組成，只有這樣的總體才適合把重點(diǎn)和非重點(diǎn)區(qū)分開，對(duì)不同的樣本采用不同的調(diào)查方法［3］?，F(xiàn)行環(huán)境統(tǒng)計(jì)制度把污染源區(qū)分為重點(diǎn)和非重點(diǎn)，本質(zhì)上是目錄抽樣的思路，但是否適用這種思路，還是需要首先來對(duì)總體是否符合偏斜總體的特征進(jìn)行確認(rèn)。

對(duì)全部38個(gè)指標(biāo)的總體分布進(jìn)行描述統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)所有變量均為尖峰(峰度大于3)、右偏(偏度大于零)分布。進(jìn)一步的分析表明，所有污染物產(chǎn)排指標(biāo)都呈現(xiàn)高度偏斜，以SO2產(chǎn)生量指標(biāo)為例，如表2所示，可以看到，0.34%的企業(yè)產(chǎn)生了25%的SO2，29.11%的企業(yè)產(chǎn)生了95%的SO2，意味著70.89%的企業(yè)產(chǎn)生了5%的 SO2。其他指標(biāo)也有類似特征。即，各污染物產(chǎn)排指標(biāo)的總體均大致包括兩個(gè)部分:少量指標(biāo)值非常大的單位，大量指標(biāo)值非常小的單位。這種特征非常適合于采用目錄抽樣，將總體分成兩層，少數(shù)指標(biāo)值較大的單位構(gòu)成重點(diǎn)單位層，大量指標(biāo)較小的單位構(gòu)成抽樣調(diào)查層，前者進(jìn)行全面調(diào)查，后者進(jìn)行估算。下一步的關(guān)鍵就是找到和選擇分界點(diǎn)。

表2 SO2產(chǎn)生量與企業(yè)數(shù)累積比例比較 %

目錄抽樣方法有效應(yīng)用的關(guān)鍵在于尋找出一個(gè)最優(yōu)的分界點(diǎn)，來劃分企業(yè)的重點(diǎn)(大)和非重點(diǎn)(小)界限。確定分界點(diǎn)的主要方法有主觀判斷法、圖示法、離散系數(shù)法、分組法和偏度、峰度測度法。無論哪種方法，其基本目的都是一致的，即把具有大指標(biāo)值的重點(diǎn)單位和具有小指標(biāo)值的非重點(diǎn)單位區(qū)分開，但具體做法有差異。其中，主觀判斷法和圖示法都在很大程度上依賴于主觀判斷，偏度、峰度測度法對(duì)歷史數(shù)據(jù)需求較高且必須有相應(yīng)的軟件或程序支持，否則工作量龐大無法接受［3］。因此，主要采取離散系數(shù)法和分組法來確定分界點(diǎn)。

離散系數(shù)法的基本思路是，高度偏斜總體的離散程度很大，這主要是由極端值(重點(diǎn)單位指標(biāo)值)的存在引起的，隨著極端值的逐步剔除，總體的離散系數(shù)將呈減少趨勢，剔除的極端值越大，總體離散系數(shù)減少得越多越快，當(dāng)全部極端值剔除后，繼續(xù)向外剔值(非重點(diǎn)單位指標(biāo)值)，離散系數(shù)仍將繼續(xù)減少，但減少的速度和幅度都比剔除極端值時(shí)大。因此，可以根據(jù)離散系數(shù)下降的情況來確定分界點(diǎn)。具體做法是，先將總體按指標(biāo)值大小排隊(duì)，計(jì)算總體離散系數(shù)Vσ=σ/X。其中，Vσ表示總體離散系數(shù)，σ表示總體標(biāo)準(zhǔn)差，表示總體均值。在總體呈高度偏態(tài)分布時(shí)，Vσ必然很大。從總體中剔除指標(biāo)值最大的單位，重新計(jì)算。逐個(gè)剔除指標(biāo)值大的單位，直至Vσ變動(dòng)成穩(wěn)步減少為止。離散系數(shù)法對(duì)穩(wěn)步減少并沒有嚴(yán)格的界定，一般由分析者根據(jù)具體情況來定。這里，定義穩(wěn)步減少為離散系數(shù)的減少幅度很小(小于1%)且減少的幅度和絕對(duì)值保持穩(wěn)定、緩慢變動(dòng)。

分組法首先也是將總體按指標(biāo)值大小排隊(duì)，然后將之分為離散程度相當(dāng)?shù)娜舾山M(一般最多分為6組)，將其中標(biāo)志值最大的組作為重點(diǎn)單位組，全面調(diào)查，其余的組作為非重點(diǎn)單位組。要找到這一分組，首先需要將總體等距分成較多的層，然后不斷調(diào)整，直至將總體劃分為離散程度相當(dāng)?shù)慕M。分組法的算法分為2種，樣本含量(容量)的最優(yōu)配置法(下稱為分組法1)和總體分布函數(shù)已知時(shí)的最優(yōu)分層法(分組法2)，兩者計(jì)算復(fù)雜，這里不贅述，具體算法詳見參考文獻(xiàn)［4］。

哪種方法更理想，理論界和應(yīng)用界都無定論，最終將在比較具體計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)行選擇。

2 結(jié)果與討論

采用離散系數(shù)法、分組法1和分組法2來分別計(jì)算分界點(diǎn)，同時(shí)，基于現(xiàn)有環(huán)境統(tǒng)計(jì)制度，把污染物產(chǎn)排累計(jì)量85%(對(duì)于重點(diǎn)監(jiān)察指標(biāo)，這一比例為100%，只是為了敘述方便，下文未做區(qū)別)也作為一個(gè)分界點(diǎn)確定的方法作為與其他3種方法的對(duì)比，這里稱之為累計(jì)比例法。即，該文共采用4種方法來確定分界點(diǎn)。

理論上說，分界點(diǎn)應(yīng)為污染物產(chǎn)品量的具體數(shù)值，譬如，COD排放量指標(biāo)的分界點(diǎn)為500 t，表示COD排放量大于500 t的企業(yè)為重點(diǎn)調(diào)查單位，小于500 t的企業(yè)為非重點(diǎn)調(diào)查單位。但為了與目前環(huán)境統(tǒng)計(jì)制度保持?jǐn)⑹鲆恢?，采用累?jì)產(chǎn)排量比例來表述分界點(diǎn)，即，如果COD排放量指標(biāo)的分界點(diǎn)為500 t，則計(jì)算全部COD排放量大于500 t的企業(yè)的排放量之和，然后計(jì)算這個(gè)合計(jì)值占全部企業(yè)COD總排放量的比例，假設(shè)這一比例為50%，則以50%來作為COD排放量分界點(diǎn)的表述。即，對(duì)于COD排放量指標(biāo)而言，重點(diǎn)調(diào)查單位的定義是COD排放量占地區(qū)總排放量的50%以上。

幾種方法的計(jì)算結(jié)果如表3所示，表中列1～列3依次為離散系數(shù)法、分組法1、分組法2的計(jì)算結(jié)果;列4為前3種方法計(jì)算結(jié)果的離散系數(shù)，即3種方法計(jì)算結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)差與均值之比，用來反映這3種方法計(jì)算結(jié)果的差異;列5為前3種方法計(jì)算結(jié)果均值;列6為作為對(duì)比的現(xiàn)行環(huán)境統(tǒng)計(jì)制度的分界點(diǎn);列7為累計(jì)比例法結(jié)果與前3種方法結(jié)果均值之差，用來反映新方法計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)行統(tǒng)計(jì)制度的平均差異。對(duì)多數(shù)計(jì)算和比較結(jié)果，還計(jì)算了最大值、最小值、標(biāo)準(zhǔn)差和均值，在表3最末4行。

比較幾種方法的分界點(diǎn)計(jì)算結(jié)果，可以看到:

1)對(duì)不同指標(biāo)，采用不同方法計(jì)算得到的分界點(diǎn)有差異，但差異不大。列5離散系數(shù)最高為0.27，最低為 0。

2)3種方法比較而言，分組法1得到的分界點(diǎn)平均最高，為87.10%，也略高于現(xiàn)行環(huán)境統(tǒng)計(jì)制度，離散系數(shù)法和分組法2得到的分界點(diǎn)相對(duì)較低，分別為77.92%和73.82%，都明顯低于現(xiàn)行環(huán)境統(tǒng)計(jì)制度85%的分界點(diǎn);如果不考慮需要100%全面調(diào)查的重點(diǎn)監(jiān)察指標(biāo)，則分組法1得到的分界點(diǎn)平均最高，為84.22%，略低于現(xiàn)在的85%，離散系數(shù)法和分組法2的分界點(diǎn)近似，分別為72.19%和73.05%。

3)離散系數(shù)法得到的分界點(diǎn)差異相對(duì)較大(標(biāo)準(zhǔn)差為17.20和16.68)，分組法1和分組法2得到的分界點(diǎn)差異相對(duì)較小(標(biāo)準(zhǔn)差分別為10.47、11.16 和 8.84、8.69)。

4)3種方法計(jì)算得到的分界點(diǎn)均值最高為95.82，出現(xiàn)在汞產(chǎn)生量指標(biāo)(現(xiàn)行統(tǒng)計(jì)制度在這一指標(biāo)上的分界點(diǎn)為100%)，最低只有57.82%，平均為79.61%，近似為80%，不考慮重點(diǎn)監(jiān)察指標(biāo)的話，為76.49%。

表3 分界點(diǎn)計(jì)算結(jié)果(指標(biāo)值累計(jì)比例) %

3 結(jié)論

根據(jù)污染源現(xiàn)實(shí)情況來驗(yàn)證、調(diào)整或修正已有環(huán)境統(tǒng)計(jì)制度，是污染源普查和更新調(diào)查的重要目的。污染源普查動(dòng)態(tài)更新調(diào)查數(shù)據(jù)是目前較能反映工業(yè)污染源產(chǎn)排現(xiàn)狀的信息，該研究基于河南省的實(shí)證研究，有以下結(jié)論和政策建議:

1)對(duì)工業(yè)污染物產(chǎn)排指標(biāo)分布特征的考察表明，所有污染物產(chǎn)排指標(biāo)都呈現(xiàn)出高度右偏分布，因此將工業(yè)污染源區(qū)分為重點(diǎn)污染源和非重點(diǎn)污染源的目錄抽樣方法，對(duì)重點(diǎn)污染源進(jìn)行全面調(diào)查，對(duì)非重點(diǎn)污染源進(jìn)行抽樣調(diào)查(或其他估算方法)，仍是適合于環(huán)境保護(hù)現(xiàn)實(shí)的正確調(diào)查方法。

2)在具體的分界點(diǎn)的確定上，按照統(tǒng)計(jì)科學(xué)方法所確定的分界點(diǎn)一般要低于85%，根據(jù)幾種方法的平均值，這一分界點(diǎn)可以適當(dāng)下調(diào)。根據(jù)3種方法計(jì)算結(jié)果，可以調(diào)整到80%甚至更低。這種變化與中小企業(yè)特別是小企業(yè)的發(fā)展所導(dǎo)致的污染源格局變化有一定關(guān)系。在環(huán)境統(tǒng)計(jì)制度制定之初，少數(shù)大型企業(yè)的污染物產(chǎn)排量占據(jù)了污染物總產(chǎn)排量的絕大部分份額，但隨著中小企業(yè)的發(fā)展，這個(gè)份額會(huì)有所下降，因此有必要根據(jù)污染格局的變化來修正這個(gè)分界點(diǎn)。

［1］董廣霞，董文福，周冋，等．污染源普查動(dòng)態(tài)更新調(diào)查技術(shù)問題及解決對(duì)策分析［J］．中國環(huán)境監(jiān)測，2012(1):99-101．

［2］齊珺，魏佳，羅志云．對(duì)我國環(huán)境統(tǒng)計(jì)制度的思考和建議［J］．環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2011(2):66-69．

［3］欒文英．目錄抽樣調(diào)查方法研究［J］．上海統(tǒng)計(jì)，2001(6):17-19．

［4］張倩．如何確定目錄抽樣中全面調(diào)查對(duì)象與抽樣調(diào)查對(duì)象［D］．天津:南開大學(xué)，2000．