基于熵權(quán)法-模糊綜合評價的污染物總量減排績效評估與思考

吳崇丹,陳 茁,刁 劍

(四川省環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院，成都 610041)

1 前 言

經(jīng)過 “十二五”污染物總量減排工作的努力，四川省主要污染物的排放總量得到了大幅的削減，但區(qū)域環(huán)境質(zhì)量并未得到全面改善，霧霾、水體富營養(yǎng)化等環(huán)境問題日益突出。提出將環(huán)境質(zhì)量目標(biāo)和主要污染物減排目標(biāo)作為 “十三五”時期經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展主要約束性指標(biāo)納入考核中。根據(jù)“十三五”主要污染物總量減排考核要求，總量減排將與環(huán)境質(zhì)量緊密相關(guān)，以總量減排考核為手段，重點工程項目為具體實施方式，著力環(huán)境質(zhì)量改善為最終目標(biāo)，當(dāng)前環(huán)保工作思路將向從以管控污染物總量為主，向以改善環(huán)境質(zhì)量為主轉(zhuǎn)變。因此，是否能制定出科學(xué)、適用、合理的績效評估方法，是否能選擇有可靠性的評估因素，為下一步環(huán)境質(zhì)量污染防控工作的開展提供支撐，就具有了很大的研究價值。

有關(guān)事物的評價，各行業(yè)均有豐富的案例，其中根據(jù)事物要素建立評估體系并給予評價的思路較多，且評價方法多樣。在此，對各種評價方法進(jìn)行比選，并根據(jù)四川省減排特點，選擇熵權(quán)法-模糊綜合評價法和合理的評價指標(biāo)，為全省污染物減排工作科學(xué)評價和指導(dǎo)提出新思路。

2 研究依據(jù)

2.1 方法比選

胡星[1]利用模糊綜合評價法對船舶運輸節(jié)能減排進(jìn)行了評價指標(biāo)體系的建立，能夠考慮到多種因素的作用；崔和瑞[2]運用熵權(quán)法對指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)，構(gòu)建河北省節(jié)能減排指標(biāo)體系，利用模糊評價方法對指標(biāo)體系進(jìn)行客觀評價，最終獲得了河北省節(jié)能減排績效排序；盧文喜,李迪等[3]利用層次分析法的模糊綜合評價方法，對長春市石頭口門水庫匯水流域的3條主要河流的水質(zhì)進(jìn)行了評價；在對環(huán)境污染物評價方面，彭躍[4]基于云理論對某流域的水污染物總量進(jìn)行了減排績效評估，此方法對于定性與定量相結(jié)合信息的處理具有較好的適用性；馬端超[5]基于熵權(quán)法的模糊替換對遼河源頭地表水主要污染物控源減排績效建立了指標(biāo)體系，并得到了3年的減排績效排序。

基于對文獻(xiàn)的思考，將常見的評價方法的原理和優(yōu)點匯總見表1。

表1 常用評價方法比較Tab.1 Comparison of common evaluation methods

本文是基于四川省21個市(州)的污染物排放及相關(guān)指標(biāo)、治理成效、環(huán)境質(zhì)量和宏觀經(jīng)濟(jì)情況，對水環(huán)境和大氣污染物的減排工作績效評估，要求評估過程客觀、科學(xué)，涉及眾多因素都能給予考慮。因此，考慮多種評價方法的特點和實際應(yīng)用情況，本文選擇熵權(quán)法-模糊綜合評價。

2.2 指標(biāo)比選

2.2.1 涉水污染物總量減排績效評估體系指標(biāo)

由于對涉水總量減排的成效最終是反映在地表水環(huán)境質(zhì)量的改善上，并綜合考慮影響總量減排的目標(biāo)體系的各項指標(biāo)，建立涉水污染物總量減排績效評估的指標(biāo)體系，包括減排現(xiàn)狀、減排效果和減排治理效果3個方面，共包含指標(biāo)14個，其中正向指標(biāo)9個，負(fù)向指標(biāo)5個。

①針對減排現(xiàn)狀，結(jié)合總量減排考核目標(biāo)要求和管理，將減排目標(biāo)完成情況和重點工程完成情況作為正向指標(biāo)納入減排現(xiàn)狀指標(biāo)體系；②針對減排效果，主要需要反映在萬元GDP強(qiáng)度和人均排放強(qiáng)度的下降上，故作為負(fù)向指標(biāo)納入；而地表水的斷面達(dá)標(biāo)率、地表水中COD達(dá)標(biāo)率和氨氮達(dá)標(biāo)率的提升，是最終實現(xiàn)總量減排目標(biāo)在環(huán)境質(zhì)量上的體現(xiàn)，故作為正向指標(biāo)納入；③針對減排治理，根據(jù)發(fā)展節(jié)水型社會，將人均生活用水量作為負(fù)向指標(biāo)納入，而城市生活污水處理率和生活垃圾處理率作為影響總量減排的成效的主要投入因素，作為正向指標(biāo)納入核算體系。

2.2.2 涉氣污染物總量減排績效評估體系指標(biāo)

由于對涉氣總量減排的成效最終是反映在空氣環(huán)境質(zhì)量的改善上，并綜合考慮影響總量減排的目標(biāo)體系的各項指標(biāo)，建立涉氣污染物總量減排績效評估的指標(biāo)體系，包括減排現(xiàn)狀、減排效果和減排治理效果3個方面，共包含指標(biāo)14個，其中正向指標(biāo)5個，負(fù)向指標(biāo)9個。

①針對減排現(xiàn)狀，結(jié)合總量減排考核目標(biāo)要求和管理，將減排目標(biāo)完成情況和重點工程完成情況作為正向指標(biāo)納入減排現(xiàn)狀指標(biāo)體系；②針對減排效果，主要需要反映在萬元GDP強(qiáng)度和人均排放強(qiáng)度的下降上，故作為負(fù)向指標(biāo)納入。而空氣質(zhì)量中，將二氧化硫、二氧化氮、PM10和PM2.5空氣中的年均濃度作為負(fù)向指標(biāo)納入，而最終實現(xiàn)總量減排目標(biāo)在環(huán)境質(zhì)量上的體現(xiàn)是AQI指數(shù)小于等于100的優(yōu)良天數(shù)比例的提升，故作為正向指標(biāo)納入；③針對減排治理，根據(jù)全省二氧化硫和氮氧化物主要來源于工業(yè)源，故將工業(yè)增加值占GDP比例和萬元GDP能耗作為負(fù)向指標(biāo)納入，而建城區(qū)綠化覆蓋率作為正向指標(biāo)納入核算體系。

3 基于熵權(quán)法的模糊綜合評價

3.1 理論基礎(chǔ)

熵值法是一種根據(jù)各項指標(biāo)觀測值所提供的信息的大小，即信息熵來確定指標(biāo)權(quán)重的客觀賦權(quán)方法。根據(jù)熵的特性，我們可以通過計算熵值來判斷某個指標(biāo)的離散程度，指標(biāo)的離散程度越大，該指標(biāo)對綜合評價的影響越大，則其權(quán)重也就越大。通過計算各指標(biāo)熵值和熵權(quán)，確定各指標(biāo)的權(quán)重，從而計算綜合得分，進(jìn)行評價。

熵權(quán)法賦權(quán)步驟包括[6]：

(1)數(shù)據(jù)歸一化處理

正指標(biāo)的歸一化公式：

(1)

逆指標(biāo)的歸一化公式：

(2)

其中，aij表示第i(i=1,2,…,m)個對象的第j(j=1,2,…,n)個指標(biāo)值；maxaij和minaij是所有年份各個對象第j個指標(biāo)對應(yīng)量值的最大值和最小值，

歸一化后得到歸一化矩陣

(3)

公式中xij表示歸一化后的指標(biāo)值.

(2)計算熵值

(4)

(5)

其中k=1/ln(m)，；xij表示第j個對象在第i個指標(biāo)上的標(biāo)準(zhǔn)值； ej表示第j(j=1,2,…,n)個指標(biāo)的熵值

(3)計算熵權(quán)

(6)

(4)計算綜合得分

(7)

其中，Ui(i=1,2,…,m)表示第i個對象的綜合得分。

3.2 評估體系建立

3.2.1 涉水污染物減排評價體系建立

以2016年四川省統(tǒng)計數(shù)據(jù)、主要污染物減排核算數(shù)據(jù)及環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，根據(jù)熵權(quán)法計算方法，通過對14個涉水指標(biāo)在基于熵權(quán)法的模糊綜合評價方法下進(jìn)行運算，得到各指標(biāo)權(quán)重，見表2。

表2 涉水污染物總量減排指標(biāo)權(quán)重Tab.2 The water pollutants emission reduction index weight

3.2.2 涉氣污染物減排評價體系建立

根據(jù)熵權(quán)法計算方法，通過對14個涉氣指標(biāo)在基于熵權(quán)法的模糊綜合評價方法下進(jìn)行運算，得到各指標(biāo)權(quán)重，見表3。

表3 涉氣污染物總量減排指標(biāo)權(quán)重Tab.3 The air pollutants emission reduction index weight

3.3 基于熵權(quán)法的模糊綜合評價結(jié)果

3.3.1 涉水污染物減排評價體系核算結(jié)果

從減排現(xiàn)狀、減排效果和減排治理3個方面綜合評估，根據(jù)各指標(biāo)計算結(jié)果，得到全省各市(州)涉水污染物總量減排績效評估結(jié)果，其中綿陽得分最高、其次是攀枝花、廣安、成都和廣元，位于前5位，而內(nèi)江、甘孜和資陽得分最低(見表4)。

根據(jù)評估結(jié)果，自貢、內(nèi)江和資陽受地表水污染因子達(dá)標(biāo)率較低，直接拉低其綜合排名；甘孜州雖地表水達(dá)標(biāo)率較高，但減排目標(biāo)完成率和減排治理效果全省最低，故排名較低；成都雖然地表水達(dá)標(biāo)率較低，但由于當(dāng)年減排任務(wù)的超額完成和減排治理效果明顯優(yōu)于其他市(州)，故排名靠前。

3.3.2 涉氣污染物減排評價體系核算結(jié)果

從減排現(xiàn)狀、減排效果和減排治理三個方面綜合評估，根據(jù)各指標(biāo)計算結(jié)果，得到全省各市(州)涉氣污染物總量減排績效評估結(jié)果，其中涼山得分最高、其次是資陽、廣安、攀枝花和達(dá)州，位于前5位，而阿壩、雅安和綿陽得分最低(見表5)。

表4 涉水污染物總量減排各市(州)得分排名Tab.4 The rankings of water pollutants emission reductions of cities

表5 涉氣污染物總量減排各市(州)得分排名Tab.5 The rankings of air pollutants emission reductions of cities

根據(jù)評估結(jié)果，雖然阿壩州與甘孜州空氣質(zhì)量較好，但是減排目標(biāo)完成率偏低，污染物排放強(qiáng)度較高，導(dǎo)致排名靠后；而受空氣環(huán)境質(zhì)量的影響，拉低了成都、自貢、綿陽排名；雅安污染物減排目標(biāo)完成情況全省最低，使得績效排名靠后。

3.3.3 各市(州)污染物減排評價結(jié)果分級

根據(jù)各指標(biāo)計算結(jié)果，利用成圖軟件將各市(州)污染物減排評估排名進(jìn)行等級劃分，從下圖中可以明顯的看出：全省各市(州)污染物總量減排績效評估結(jié)果中，攀枝花市、廣安市的水環(huán)境和大氣的污染物減排排名均在前列，而阿壩州、甘孜州的水環(huán)境和大氣的污染物減排排名均較差。

4 建 議

4.1 健全完善總量控制制度[7]：建議采用基于不同環(huán)境質(zhì)量要求全面實施新(改、擴(kuò))建項目不同倍量的總量置換削減、排污指標(biāo)申購，對超標(biāo)單元、污染嚴(yán)重城市實施以環(huán)境質(zhì)量目標(biāo)為約束的企事業(yè)單位總量控制和排污許可。

4.2 加強(qiáng)環(huán)境質(zhì)量污染防治：突出重點區(qū)域和重點流域的污染防控，以岷江和沱江流域為重點整治區(qū)域，以金沙江、嘉陵江、長江干流(四川段)三大流域為重點保護(hù)區(qū)域，實行污染防治全流域一體規(guī)劃，以流域為單位全面開展水污染防治；建立完善污染源分級管控清單，強(qiáng)化重點源監(jiān)管和防控，實施重污染天氣應(yīng)急管控。

圖 四川省各市(州)污染物減排評估結(jié)果Fig. Pollutant emission reduction assessment results of cities and counties in Sichuan Province

4.3 推動產(chǎn)業(yè)布局調(diào)整：加大各行業(yè)落后產(chǎn)能淘汰力度和降低污染物排放強(qiáng)度，依法淘汰落后產(chǎn)能；取締“十小”企業(yè)，全面排查“散亂污”工業(yè)企業(yè)；降低煤炭在一次能源消費中的比重，限制高硫分、高灰分煤炭的開采使用。

4.4 加強(qiáng)重點污染源治理力度：專項整治造紙、氮肥、印染、農(nóng)副食品加工、制藥、制革等重點行業(yè)的清潔化改造，提高重點企業(yè)的工業(yè)用水重復(fù)利用率和脫硫脫硝設(shè)施穩(wěn)定投運率和去除率；加快城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施建設(shè)與改造，強(qiáng)力控制岷江、沱江和嘉陵江流域的重點整治區(qū)域的總磷、氨氮、化學(xué)需氧量；加強(qiáng)重點城市機(jī)動車尾氣治理，加快淘汰污染嚴(yán)重的老舊車輛，鼓勵使用新能源汽車；全面調(diào)查工業(yè)無組織排放情況、民用生活源分散式中小鍋爐使用情況。

4.5 大力發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)：全面推進(jìn)現(xiàn)役30萬千瓦以上燃煤發(fā)電機(jī)組超低排放改造；對非電力行業(yè)燃煤機(jī)組實行提標(biāo)改造；推進(jìn)水泥和平板玻璃生產(chǎn)線減排治理，對燃煤鍋爐實施治理改造；壓減煤炭消費總量。

4.6 實現(xiàn)污染源數(shù)據(jù)調(diào)查常態(tài)化：將污染物排放總量逐個落實到企事業(yè)單位，從涉及污染物相關(guān)的行業(yè)及產(chǎn)品進(jìn)行全過程監(jiān)測；建立排污許可登記管理系統(tǒng)，明確企事業(yè)單位自主監(jiān)測法律責(zé)任。

5 總 結(jié)

綜上所述，通過使用熵權(quán)法-模糊綜合評價法對四川省主要污染物總量減排進(jìn)行績效評估，可看出此方法較傳統(tǒng)模糊評價相比，更加科學(xué)合理的納入影響污染物排放的指標(biāo)，能夠分析多個因素的作用性和作用強(qiáng)弱，對污染物減排績效評估和科學(xué)指導(dǎo)環(huán)境評價工作具有重要意義。