矿产资源开发环境压力的评价指标体系构建

都沁军，董腾云，冯兰刚

（石家庄经济学院 管理科学与工程学院，石家庄 050031）

矿产资源开发环境压力是由于矿产资源的开发活动而产生的社会代谢和生态占用等对自然环境的扰动和破坏，这种扰动和破坏影响了区域特别是矿产资源开发地自然环境的正常演化过程，导致区域环境功能的退化。研究矿产资源开发的环境压力，可以为矿产资源的可持续开发利用提供定量化的依据。

1 矿产资源开发环境压力评价的理论基础

通过建立评价指标，定量评价矿产资源开发的环境压力是非常复杂的。这是因为矿产资源开发对自然环境扰动、损害的形式、程度多种多样，要想把环境损害综合起来表达是非常困难，但是从根本上讲，矿产资源开发活动对环境功能的损害程度取决于其对自然环境的损耗和向自然环境排放废弃物的量，以及矿产资源开发所在区域承载力的大小。基于这样的考虑，从源头上分析矿产资源开发环境压力就为这一问题的解决提供了新的思路。

矿产资源开发的物质流分析从社会-经济系统与生态环境系统之间物质交换的角度，来分析矿产资源开发活动对自然环境的影响程度。其结果是以一组物质流分析指标定量地测量了对矿产资源的直接损耗（即直接使用量）、对环境的扰动（隐藏流的开挖和处置）及其产生的污染（各种废弃物的排放），物质流分析中的物质投入指标和输出指标可以从物质重量的角度反映矿产资源开发对环境的压力。物质流分析的理论可以作为矿产资源开发环境压力评价的理论基础之一。

通过矿产资源开发生态足迹分析，能够从矿产资源开发生态性资源占用的角度，测度矿产资源开发中资源的消费及废弃物的排放对环境的影响，并把其归结为人类最根本的资源：生态生产性土地。以各类资源消费和吸纳废弃物所需要的生态生产性土地面积来测度矿产资源开发活动对自然生态环境的影响。生态足迹是矿产资源开发环境压力的一种测度。生态足迹分析可作为矿产资源开发环境压力评价的另一理论基础。

矿产资源开发对自然环境的冲击可以从重量和面积两个角度来分析。物质流分析从社会代谢的角度测度其规模，生态足迹分析从生态生产性土地的角度测度其面积的大小。物质流分析和生态足迹分析共同构成了矿产资源开发环境压力评价的理论基础。

2 矿产资源开发环境压力评价指标体系结构

环境压力的度量可以从两个方面来考虑，即矿产资源开发环境压力的产生者和矿产资源开发环境压力的承受者。矿产资源开发是人类在一定的地域开展的活动，该地域社会经济发展的持续性取决于其所依附的生态-环境系统所承受的压力与该生态环境系统所具有的承载力的对比。第一，从施力者的角度讲，矿产资源开发环境压力评价指标体系的建立应能够度量特定区域生态环境系统所承受的来自矿产资源开发活动的压力；第二，从受力者的角度讲，矿产资源开发环境压力评价指标体系的建立应能够度量特定区域对矿产资源开发活动的支撑能力；第三，该指标体系还应具备比较压力与支撑能力的功能；第四，矿产资源开发活动也是为取得一定的经济产出，该指标体系也应具备这方面的能力。

根据以上分析，该指标体系首先应包含环境压力的绝对量指标，即总量指标；另一方面，如果仅仅有总量指标，不能反映自然生态环境在其作用下发生改变的程度，还应与特定地域的环境承载力相比较，分析环境压力的强度，应包括承载力指标和强度指标；考虑矿产资源开发活动的经济产出问题，该指标体系应包括效率指标。因此，矿产资源开发环境压力评价指标体系包括总量指标、承载力指标、强度指标和效率指标，见表1。

3 矿产资源开发环境压力评价的总量指标

表1 矿产资源开发环境压力评价指标体系

3.1 本地矿产资源开发环境载荷

一个区域中矿产资源开发的社会代谢对环境造成的压力（环境载荷）并不是完全由本区域的环境承受。其中，消费非本地区生产的矿产品对应的基本物质的开采以及由此引起的隐藏流发生在矿产品的生产区，其承受者是矿产品生产区的环境。这样，可以把由矿产资源生产区环境承受的载荷称为本地矿产资源开发环境载荷，可以用TEL_MRER表示，计算公式为：

（1）式中，TDE_MRE指矿产资源开发中的国内总开采，等于国内直接使用的原料开采量（DE_MRE）与国内未使用的开挖量即国内隐藏流（HF）之和。TDE_MRE代表了矿产资源开发系统输入端对本地环境产生的压力，可称为本地矿产资源开采载荷；TDO_MRE代表了矿产资源开发系统输出端对本地环境产生的压力，可称为本地矿产资源排放载荷。由此可以知道，矿产资源开发中的隐藏流既产生开采载荷，又产生排放载荷。

3.2 本地矿产资源开发综合生态足迹

矿产资源开发所产生的环境压力或环境冲击并不完全是由该区域的环境所承受，即承载着矿产资源开发的生态占用的这只脚不仅踩在本区域的土地上，而且通过相关的贸易踩在了其它区域的土地上；另一方面，踩在特定区域土地上的矿产资源开发的生态足迹不仅是由发生在本区域的消费所产生的，另外一部分是由消费其它区域生态物质引起的。因此，要计算特定区域的本区域环境所承受的矿产资源开发的环境压力。需要计算踩在本区域上的矿产资源开发综合生态足迹，称为本地矿产资源开发综合生态足迹（MEFTR）。矿产资源开发综合生态足迹（MEFT）度量的是矿产资源开发过程中对生态资源的占用，其出发点是环境压力的制造者；本地矿产资源开发综合生态足迹（MEFTR）度量的是给定区域的环境所承受的压力，其出发点是环境压力的承受者。

本地矿产资源开发综合足迹也可以（2）式表示，

式（2）中，MEFTR、MEFDR、MEFPR分别代表本地矿产资源开发消费足迹、本地矿产资源开发地质灾害足迹、本地矿产资源开发污染足迹。

4 矿产资源开发环境压力评价的承载力指标

4.1 矿产资源开发的有效生态面积

为了使矿产资源环境承载力更接近于实际环境承载力并使之更具横向可比性，应该把矿产资源开发区域土地面积中承载力很低或为零的那部分面积从总的国土面积中扣除，用其余额作为矿产资源开发环境承载力的估值，把这一面积称为矿产资源开发的有效生态面积。即由于强调环境承载力的生命支持功能和废弃物的吸纳能力，可以把具备这样功能的耕地、牧草地、水域、林地、建设用地、水资源地等看作有效生态面积，其中水资源地的生态面积需要换算。矿产资源开发有效生态面积的计算如式（3）所表示。

式（3）中，SMECV指矿产资源开发的有效生态面积，hm2；i矿产资源开发区域所拥有的耕地、牧草地、水域、林地、建设用地等有效生态面积的种类，Si指第i类土地的实际物理面积，hm2；W指矿产资源开发区域的水资源量，m3；Yw指水资源的世界平均生产能力，m3/hm2。

在式（3）中，在水资源量W前乘一个系数（1-0.6），是因为根据相关研究，一个国家或地区的水资源开发利用率若超过30～40%，则可能引起生态环境的恶化。因此，一个国家或地区的水资源有效生态面积计算中必须至少扣除60%用于维持生态环境，因此，在水资源有效生态面积的计算中应按上述原则扣除维持生态环境的水资源量。

4.2 矿产资源开发的标准生态面积

生态承载面积是测度环境承载力的一个较合适指标。为表达其特有的内涵，可以把经过标准化处理可以表示矿产资源开发环境承载力的生态承载面积称为矿产资源开发的标准生态面积，如式（4）所表示。

式（4）中SMECS表示某一区域矿产资源开发的标准生态面积，gha；Si表示所研究的矿产资源开发区域拥有的5类具有生态能力的土地中第i土地的物理面积，hm2；γi表示第i类土地在全球范围内的当量因子；λi表示区域范围内第i类土地的产量因子；γw表示水资源的当量因子。

5 矿产资源开发环境压力评价的强度指标

一个区域的环境状况及其发展变化趋势不仅取决于环境压力的总量，且与区域环境承载力有着密切的关系。因此，有必要将矿产资源开发环境压力总量指标与矿产资源开发环境承载力指标相结合，构建新的指标来度量一定区域环境承受矿产资源开发的压力，从而进一步表征环境所承受的来自矿产资源开发的受力状态，并使其在不同地域间具有可比性。

5.1 矿产资源开发环境压强

前面构建的本地矿产资源开发环境载荷指标的单位是重量，相当于力学事件中的载荷力；包括矿产资源开发有效生态面积、矿产资源开发标准生态面积在内的矿产资源承载力的单位是面积，相当于力学事件中的承载面积；一个区域的矿产资源开发对环境的影响可看作一个力学事件。这样，可以借用力学中的压强概念，定义矿产资源开发环境压强（EnvironmentalStressofMineralResourcesExploitation，ES_MRE）为单位环境承载面积（区域国土面积、矿产资源开发有效生态面积、矿产资源开发标准生态面积）上的本地矿产资源开发环境载荷。前面在分析矿产资源开发环境承载力时提到了三种不同含义的环境承载面积，相应地矿产资源开发环境压强也有三种计算方式。

以矿产资源开发区域国土面积（SMECR）计算的矿产资源开发环境压强ES_MRER，其计算公式如（5）：

以矿产资源开发有效生态面积（SMECV）计算的矿产资源开发环境压强ES_MREV,其计算公式如(6):

以矿产资源开发标准生态面积（SMECS）计算的矿产资源开发环境压强ES_MRES,其计算公式如(7):

5.2 矿产资源开发生态足迹强度

从指标反映的效果上看，本地矿产资源开发环境载荷和本地矿产资源开发综合生态足迹应属于矿产资源开发环境压力总量指标，其区别仅在于度量的单位不同，环境载荷的度量单位是重量，生态足迹的度量单位是面积。按照矿产资源开发环境压强建立的基础，同样可以用单位承载面积上的生态足迹测度矿产资源开发环境压力的强度。我们引入矿产资源开发足迹强度的概念，定义特定区域内单位矿产资源开发环境承载面积上的本地矿产资源开发综合生态足迹为矿产资源开发的生态足迹强度(Ecological Footprint Intensity of Mineral Resources Exploitation，EFI_MRE)。 这里需要说明的是，尽管矿产资源开发环境承载力的面积含义有三种表达方式，为与生态足迹的计算规则相统一，在计算矿产资源开发的足迹强度时的环境承载面积用矿产资源开发的标准生态面积。具体计算公式见式（8）。

5.3 矿产资源开发生态超载强度

依据生态足迹的理论，可以定义本地矿产资源开发综合生态足迹与矿产资源开发标准生态面积之差为本地矿产资源开发生态赤字，可记为ED_MRER:

在上式中,MEFTR为本地矿产资源开发综合生态足迹，SMECS为矿产资源开发标准生态面积。当ED_MRER﹥0时，说明在一个区域中由于矿产资源开发活动对生态资源的占用超出了其所对应的生态资源，即所谓的发生了生态超载，ED_MRER代表了生态超载量。

由于ED_MRER代表的仅仅只是表示了由于矿产资源开发所导致的生态超载的大小，并不表示其生态超载的严重程度，也不能用于不同区域的比较。要分析由于矿产资源的开发所带来的生态超载严重程度及用于不同矿产资源开发区域的比较，需要计算的单位矿产资源开发标准生态面积的本地矿产资源开发生态赤字，可以定义其为矿产资源开发的生态超载强度，用EOI_MRE（Ecological Overshoot Index of Mineral Resources Exploitation）表示:

EOI_MRE﹥0时，其值越大，表明所研究的地区由于矿产资源开发所带来的生态超载程度越严重。当然，也可能存在EOI_MRE﹤0的情况，这时称为矿产资源开发的生态盈余指数。

6 矿产资源开发环境压力评价的效率指标

从本质上说，生态足迹反映的人类的社会经济活动对生态资源的占用，并且为做一定的区别，把以生态足迹为基础构建的效率指标称为生态效率，把以环境载荷为基础构建的效率指标称为环境效率。这样，应用不同矿产资源开发环境压力指标构建的环境效率指标如下：

6.1 本地矿产资源开发环境效率

矿产资源开发的环境效率（EV_MRE）是一个区域矿产资源开发系统产生单位矿产资源开发环境总载荷（TEL_MRE） 获得的工业增加值 （Value added of industry，VAI）:

本地矿产资源开发环境效率（EV_MRER）是一个区域矿产资源开发系统产生单位本地矿产资源开发环境载荷（TEL_MRER）获得的工业增加值（VAI）:

6.2 本地矿产资源开发生态效率

矿产资源开发生态效率（EE_MRE）是一个区域矿产资源开发系统产生单位矿产资源开发综合生态足迹（MEFT）获得的工业增加值（VAI）:

本地矿产资源开发生态效率（EE_MRER）是一个区域矿产资源开发系统产生单位本地矿产资源开发综合生态足迹（MEFTR）获得的工业增加值（VAI）:

以上矿产资源开发环境效率的倒数是矿产资源开发系统生产单位矿产品对环境造成的压力，可称之为矿产资源开发系统的环境冲击强度。

通过以上各个指标的计算，可以具体分析某一区域矿产资源开发环境压力变化的趋势，以及实现区域矿产资源开发环境压力零增长的条件，从而实现矿产资源开发过程的可持续性。

[1]顾晓薇,王青.可持续发展的环境压力指标及其应用[M].北京:冶金工业出版社,2005.

[2]唐剑武,叶文虎.环境承载力的本质及其定量化初步研究[J].中国环境科学,1998,18(3).

[3]顾晓薇.国家环境压力指标体系及减量化研究[D].东北大学,2005.

[4]王青,刘敬智,顾晓薇.中国经济系统的物质消耗分析[J].资源科学,2005,27(5).

[5]王广成,闫旭骞.矿区生态系统健康评价理论及其实证研究[M].北京:经济科学出版社,2006.

[6]刘年丰,谢鸿宇.生态容量及环境价值损失评价[M].北京:化学工业出版社,2005.