农村环境质量综合评价方法及典型区应用

2014-10-12马广文何立环王晓斐王业耀刘海江董贵华

中国环境监测 2014年5期

马广文，何立环，王晓斐，王业耀，刘海江，董贵华

中国环境监测总站，国家环境保护环境监测质量控制重点实验室，北京 100012

农村是以从事农业生产为主的劳动者聚居的地方，农村环境兼有生产和生活双重功能，一方面农村环境要素对农产品生产数量和质量起着决定性的作用;另一方面，农村环境质量直接关系到人们的生活条件，因此，农村环境是人们生存环境极为重要的组成部分［1］。中国农村村庄数量庞大，当前的环境形势严峻，环境污染与生态破坏交织在一起，建设生态文明的美丽中国，重点地区是农村，因此保护和改善农村环境意义重大。农村环境质量评价是农村生态学和环境科学研究的重要领域，村落生态系统的人、各种生物有机体和非生物成分的组成要素通过协同进化成为一个统一的有机整体，只有深入研究各成分的性质及其与系统中各种其他成分的相互关系，才能对系统的整体性有更好地了解［2］。

在农村环境质量评价研究方面，国外学者注重从农村环境要素(如土壤、饮用水源和农业景观生态等)出发进行研究［3-5］，侧重于单要素评价，但不能直接用于中国农村环境质量评价。国内学者在监测布点和评价指标体系、土壤环境质量、评价模型和农村环境质量指数等方面进行了一些研究［6-11］，但只是单一考虑农村生态状况或环境状况，很少进行农村环境质量综合评价，且注重于较小尺度的评价方法研究，很难在全国范围进行推广应用。总的来看，目前国内外研究中缺乏对农村环境质量综合评价的研究。笔者从适合全国范围农村环境质量评价的角度出发，依据农村环境状况和生态状况监测结果，综合环境质量和生态质量2方面内容，对原有的评价方法加以改进，提出了以县域为基本评价单元，更适合中国农村实际的农村环境质量综合评价方法，以期为中国农村环境质量评价提供技术支撑。

1 研究对象

1.1 研究区

以中国广大的农村地区为研究区，综合考虑农村环境状况和生态状况，以县域为基本评价单元，研究构建农村环境质量综合评价方法。同时，考虑地域、气候、社会经济、生态环境现状和环境管理水平等因素，选择分布于中国东、中、西部，涵盖南方和北方的9个县(区、市)作为典型区，利用建立的方法评价其综合质量。典型区分别是尚志市、祁连县、保德县、定南县、夷陵区、永定区、乐东县、威宁县和平利县。

1.2 典型区概况

尚志市位于黑龙江省东南部，属哈尔滨市所辖的县级市，处于 44°29'～ 45°34'N，127°17'～129°12'E之间，总面积8 910 km2，属温带大陆性季风气候，年平均气温2.5℃，多年平均降水量652.20 mm，全年有5个月在0℃以下;祁连县位于青海省东北部，海北藏族自治州西北部，处于37°25' ～39°05'N，98°05' ～101°02'E 之间，总面积1.57×104km2，属高原大陆性气候，年均温0.7℃，多年平均降水量为391.10 mm;保德县位于山西省西北部，属忻州市所辖，处于38°39'～39°07'N，111°56'～ 111°20'E 之间，总面积为997.5 km2，属典型的温带大陆性气候，年平均气温8.8℃，多年平均降水量470.5 mm;定南县位于江西省最南端，隶属赣州市，总面积1 318.72 km2，属中亚热带季风气候，年均气温19℃，多年平均降水量1 550 mm;夷陵区隶属湖北省宜昌市，总面积3 424 km2，属中亚热带季风气候，年平均气温 16.9℃，年平均降水量1 177.34 mm;永定区为湖南省张家界市政府驻地，总面积 2 174 km2，位于 28°52'～ 29°48'N，109°40'～111°20'E 之间，属中亚热带季风气候，年平均气温17℃，降水量1 400 mm;乐东黎族自治县(简称乐东县)位于海南省西南部，处于18°24'～18°58'N，108°39'～ 109°24'E 之间，总面积2 747 km2，属热带季风气候，年平均温度24℃，年降水量1 600 mm;威宁彝族回族苗族自治县(简称威宁县)位于贵州省西北部，属毕节市辖范围，面积6 295 km2，属亚热带季风气候，年均温11.2℃，年降水量739 mm;平利县位于陕西省东南部，陕、鄂、渝3省交界处，隶属于安康市，处于 31°37'～ 32°39'N，109° ～ 109°33'E，总面积2 627 km2，属亚热带季风气候，年均温13.9℃，年均降水量952.5 mm。研究区具体位置见图1。

图1 典型县域分布示意图

2 研究方法

2.1 综合指数法

综合指数法是将区域环境系统(评价单元)分解为若干子系统，对各子系统分别选取有代表性的评价项目，将其表现程度进行等级划分，并给出归一化系数，将同一子系统内各评价项目的指标按权重进行叠加，得出该子系统评价指数，再将各子系统评价指数按权重叠加，得出每个评价单元的环境质量指数，然后综合分析各单元的指数情况，进行区域环境质量的总体评价［12］。

2.2 专家评估法

专家评估法又称德尔菲法，是经验估计法与意义推求法的综合，即由一定数量专家直接根据经验并考虑反映特定评价观点后定出权重值［13］。该方法主要是由调查者拟定调查表，按照既定程序，以函件的方式分别向专家组成员进行征询，专家组成员以匿名的方式提交意见。经过几次反复征询和反馈后，专家组成员的意见逐步趋于集中，最后获得具有很高准确率的集体判断结果。

3 农村环境质量综合评价方法构建

用农村环境质量综合指数反映被评价区域农村环境质量综合状况。该指数由农村环境状况指数和农村生态状况指数构成。其中，农村环境状况指数反映被评价区域农村环境质量状况，农村生态状况指数反映被评价区域农村生态状况。该方法组织架构见图2。

图2 农村环境质量综合评价方法组织架构

3.1 农村环境质量综合状况评价方法

3.1.1 环境质量综合指数

农村环境质量综合指数(RQI)用来反映农村环境质量综合状况。

式中，RQI为农村环境质量综合指数，Cenv为农村环境状况指标权重，Ienv为农村环境状况指标，Ceco为农村生态状况指标权重，Ieco为农村生态状况指标。通过专家评估法获得Cenv和Ceco的值分别为0.60 和 0.40。

3.1.2 环境质量综合状况分级

根据农村环境质量综合指数值，将农村环境质量综合状况分为5级，即优、良、一般、较差和差，分别表征无污染、轻微污染、轻度污染、中度污染和重度污染，见表1。

表1 农村环境质量综合状况分级

根据中国农村环境质量综合指数值变化幅度(△RQI)，将农村环境质量变化程度分为5级，即无明显变化、明显变好、明显变差、显著变好、显著变差，见表2。

表2 农村环境质量变化程度分级

3.2 农村环境状况评价

3.2.1 农村环境状况评价方法

农村环境状况评价通过对饮用水源地水质指

式中，Ienv为农村环境状况指数，Xi分别为环境空气质量指数、饮用水源地水质指数、地表水水质指数、土壤环境质量指数，Ai则为各指数对应的权重。通过专家评估法获得环境空气质量指数、饮用水源地水质指数、地表水水质指数和土壤环境质量指数权重系数分别为 0.35、0.20、0.20 和0.25。

3.2.2 农村环境状况分级

环境空气质量指数采用农村环境空气监测指标，根据空气质量所属级别确定环境空气质量指数、地表水水质指数、环境空气质量指数、土壤环境质量指数4项评价指标加权计算农村环境状况指数。根据监测要素的不同，监测布点和采样的区域尺度分为县域和村庄。以县域为单元进行农村环境质量评价，用农村环境状况指数(Ienv)评价农村环境状况。数值，通过专家评估法获得空气质量指数级别一级、二级、三级、四级、五级、六级，指数值分别为100、80、60、30、15 和 0。饮用水源地分为地表水饮用水源地和地下水饮用水源地，按照单因子评价法，根据饮用水源地水质类别确定饮用水源地水质指数值，通过专家评估法获得水质类别Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类、Ⅴ类和劣Ⅴ类，指数值分别为100、90、60、30、15 和 0。农村地表水分为河流和湖库2种，分别根据地表水水质类别确定地表水水质指数值，通过专家评估法获得水质类别Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类、Ⅴ类和劣Ⅴ类，指数值分别为100、90、80、40、20 和 0。采用单因子评价法确定区域内土壤环境质量指数，并据此将土壤环境质量分为5级，根据土壤环境质量所属级别确定土壤环境质量指数值，通过专家评估法获得土壤污染等级Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级和Ⅴ级的指数值分别为 100、80、60、40和 20。农村环境状况指数各分指数计算方法见表3。

表3 农村环境状况指数各分指数计算方法

3.3 农村生态状况评价

3.3.1 农村生态状况评价方法

农村生态状况采用农村生态状况指数(Ieco)进行评价。参考文献［21］和［22］评价办法确定。Ieco的计算如式(3)所示。

式中，Ieco为农村生态状况指数，Aj分别为生物丰度指数、植被覆盖指数、水网密度指数、土地退化指数和人类干扰指数，Xj分别为生物丰度指数、植被覆盖指数、水网密度指数、土地退化指数和人类干扰指数的权重值。通过专家评估法获得权重值分别为 0.25、0.20、0.20、0.20 和 0.15。

3.3.2 农村生态状况指数

生物丰度指数间接反映被评价区域内生物物种丰贫程度;植被覆盖指数反映被评价区域内植被覆盖程度;水网密度指数反映被评价区域水的丰富程度;土地退化指数反映被评价区域内生态系统在自然营力和人类活动综合作用下的土地退化程度，为负指数;人类干扰指数反映人类活动对生态的干扰程度，为负指数。归一化系数取自文献［23］，归一化系数是对数据的标准化处理，采用最大值法标准化，把反映生态环境质量的各个数据通过数据的无量纲化，统一到同一个层面上。各项指数的计算方法见表4。

表4 农村生态状况指数各分指数计算方法

4 结果与讨论

4.1 评价结果

根据2012年的农村环境试点监测结果、国家重点生态功能区县域生态环境质量考核监测结果和全国生态状况监测结果，利用农村环境质量综合评价方法，根据式(2)和式(4)，分别得出典型县域Ienv和Ieco值，由式(1)得出RQI值(表5)。尚志市、祁连县、保德县、定南县、夷陵区、永定区、乐东县、威宁县和平利县的 Ienv分别为 87.00、75.00、82.00、85.00、84.00、82.00、65.00、61.00和 89.00，Ieco分别为 57.01、52.69、21.87、62.89、63.95、61.71、69.68、43.84 和 61.20，RQI分别为75.00、66.08、57.95、76.16、75.98、73.88、66.87、54.14和77.88。根据表1得出农村环境质量综合状况为平利县、尚志市、定南县、夷陵区、永定区为“良”，祁连县、保德县、乐东县和威宁县为“一般”。

表5 农村环境质量综合评价结果

4.2 讨论

以县域为基本评价单元的农村环境质量综合评价方法，综合考虑了农村环境和生态2方面的质量状况，虽然计算过程中权重系数采用统一数据，在运用中可能存在一定的片面性，但评价农村环境状况涉及69项指标，农村生态状况涉及53项指标，众多指标已经较全面地涵盖了农村环境和生态的内容，减弱了农村环境质量综合评价方法中权重系数的决定性作用，在利用专家评估方法确定权重系数过程中，也综合考虑了权重系数的取值，使其趋于合理。邀请了19位专家，对3个层次各指数值和权重系数进行评估，通过3轮专家咨询、信息反馈和数据分析，最终形成目前的指数值和权重系数，专家表回收率100%，支持的比例数89.47%。

2006年国家环境保护总局发布《生态环境状况评价技术规范(试行)》［21］，其中的环境质量指数是利用县域的SO2排放量、COD排放量和固体废物排放量等指标加权计算得出，反映县域整体的环境质量，但是不能反映农村的环境质量状况。采用村庄饮用水源地水质、地表水水质、环境空气、土壤环境监测结果评价农村环境状况，结合相应的标准、办法、规定和规范，更符合农村的实际情况。

对典型县域农村环境质量综合评价结果分析，平利县属湿润区，农村环境状况和生态状况指标较高，因此农村环境质量综合指数较高。威宁县地处贵州省西北部，农村环境状况指标中土壤环境质量较差，农村生态状况指数中生物丰度指数和水网密度指数较低，因此农村环境质量综合指数较低。由于气候条件和区域自然禀赋的不同，各县域之间 RQI不具有可比性，用各县域年际间ΔRQI表达农村环境质量的变化情况更具有实际意义，但是由于农村环境监测数据有限，ΔRQI未进行计算，有待于今后进一步开展农村环境监测工作。

5 结论

构建了农村环境质量综合评价方法，该方法包括农村环境状况评价和农村生态状况评价2个方面。农村环境状况评价利用饮用水源地水质指数、地表水水质指数、环境空气质量指数、土壤环境质量指数计算Ienv。农村生态状况评价由生物丰度指数、植被覆盖指数、水网密度指数、土地退化指数、人类干扰指数加权计算Ieco。

运用农村环境质量综合评价方法评价2012年典型县域农村环境质量:尚志市、祁连县、保德县、定南县、夷陵区、永定区、乐东县、威宁县和平利县的 RQI 分别为 75.00、66.08、57.95、76.16、75.98、73.88、66.87、54.14 和 77.88。评价农村环境质量综合状况结果为平利县、尚志市、定南县、夷陵区、永定区为“良”，祁连县、保德县、乐东县和威宁县为“一般”，该结果反映了典型县域农村地区的环境质量状况。

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