内蒙古生态环境质量评价与预警研究



内蒙古生态环境质量评价与预警研究

何 孙 鹏，甄 江 红，贺静，李 灵 敏，罗 莎 莎

(内蒙古师范大学 地理科学学院，内蒙古 呼和浩特 010022)

摘要：本文以内蒙古生态环境质量为研究对象，运用加权合成法得出生态环境质量综合指数并进行评价分析，在此基础上运用灰色方法建立预测模型，得出预测值。研究表明：从1990-2010年，生态环境质量总的趋势是不断变好，但在不同的阶段其变化情况略有不同，在整个时段内生态环境质量处于一般等级。通过预测得出环境质量综合指数不断上升，环境质量不断改善，到2030年环境质量将达到良好等级。

关键词：内蒙古；生态环境质量；评价；预警

1引言

生态环境与人类社会的生存和发展有着密切的关系，是一个社会稳定和发展的基础[1]。因此，研究和预测生态环境质量对人类有着非常重大的意义。近年来有不少专家学者对生态环境质量评价有诸多研究，例如，马金珠(2004)对甘肃省生态环境质量综合评价[2]、李崧(2006)将层次分析法应用于黑龙江省生态环境质量评价研究[3]、冀晓东(2010)基于可变模糊集模型的区域生态环境质量评价[4]、纪芙蓉(2011)对西安城市生态环境质量评价体系研究[5]、董思宜(2013)对永定河流域生态环境质量评价[6]和宋静(2013)生态环境质量评价研究进展及方法评述[7]等。

内蒙古地处我国北部边疆，地跨东北、华北和西北这“三北”地区，其生态环境质量的好坏不仅关系着本地区经济和人民生活水平质量，也关系到祖国边疆政治稳定和民族团结，而且对我国其他地区尤其是京津唐地区有着重要的影响，因此研究和保护内蒙古生态环境就显得尤为重要。从历年已有的资料来看，关于研究内蒙古或各盟市生态环境的文章有内蒙古高原生态环境质量评价指标体系研究、内蒙古生态环境问题及对策研究、内蒙古生态环境退化现状及对策研究、内蒙古生态环境可持续发展研究、呼和浩特城市生态系统环境评价与分析等[8-12]，但对内蒙古近21年来生态环境质量到底是怎样的，生态环境质量变化情况如何以及未来环境质量到底如何发展等问题却鲜有研究。

因此，本文以内蒙古地区为研究对象，首先在熵技术支持下的层次分析法得出权重值并建立指标体系，再利用加权合成法得出环境质量综合指数并进行了下一步的分析，在此基础上运用灰色方法建立灰色模型[13]来预测生态环境质量的变化情况，希望通过本文对研究者和政府决策提供些许依据。

2研究区概况

内蒙古自治区东西长2500多km,南北宽1700多km,呈弧形狭长地带横卧于祖国的北疆。自东向西分别与黑龙江、吉林、辽宁、河北、山西、陕西、宁夏、甘肃等省(区)相邻,北与俄罗斯、蒙古国交界;总土地面积118.3万km2,占国土面积的八分之一,是中国的第三大省区。内蒙古自治区是一个以蒙古族为主体,蒙、汉、满、回等多民族聚居区,截至2013年年底有人口2489万人,其中蒙古族人口380多万人。全区现辖12个盟市101个旗县(市、区)[14]。

内蒙古自治区属内蒙古高原,平均海拔1000m左右。地貌复杂多样,但主要以高原为主，高原面积占全区总面积53.4%，山地占20.9%，丘陵占16.4%，平原和滩川约占8.5%，河流、湖泊、水库等水面面积占0.8%。内蒙古地处中纬度地区,大部分地区属中温带大陆性季风气候,东西南北有较明显的气候差异。年平均气温在0～8℃之间,年降水量为50～450mm,农业地区降水量为200～450mm[14]。

3生态环境质量指标体系构建和研究方法

3.1　构建评价指标体系及其标准

要评价一个地区生态环境质量的好坏，就需要一个合理全面的评价标准。本文参考了城市生态环境质量评价指标体系、祁连山区生态环境质量评价指标体系的构建、南京市城市生态环境质量评价体系、乌鲁木齐城市生态环境质量评价等[15]-[18]相关研究成果，遵循科学性、代表性、可操作性等原则，结合内蒙古地区生态环境的实际状况，从自然资源环境、社会经济环境、生态破坏与环境污染、环境治理四个方面构建了生态环境质量评价指标体系(见表1)。

生态环境质量是在一个具体的时间和空间范围内，生态系统总体和部分生态环境因子的组合对人类生存及社会经济持续发展的适宜程度[19]-[20]。由于评价标准体系的复杂性，且因地而异，需要分层次进行，而我国目前生态环境质量评价标准尚处于探索阶段，无统一标准。因此，本文依据国内外学术界的相关研究成果以及广泛借鉴生态环境质量等级划分，将生态环境质量分为优、良、一般、较差、差五个等级(见表2)。

表1:内蒙古地区生态环境质量评价指标体系及其权重

3.2　指标权重的确定

权重是计算生态环境综合指数的一个重要数据。为使评价指标的权重更加科学、合理，本文采用熵技术支持下的层次分析法来确定各指标权重。首先对各评价指标的重要性进行排序，采用层次分析法计算出各指标的权重，然后采用熵技术对AHP法确定的权重进行修正，最后得出权重的最终结果(见表1)。

3.3　生态环境质量评价方法

本文采用加权合成法计算内蒙古地区生态环境质量综合指数I，即：

(1)

式中，I为生态环境质量综合指数，Wi为第i个指标的权重值，Yi为第i个指标的标准化数值。

4生态环境质量综合评价

4.1　数据来源及处理

本文选用指标的原始数据主要来源于《内蒙古统计年鉴》(1990～2010)、《内蒙古国民经济和社会发展统计公报》(1990～2010)等。为使指标数据具有可比性，采取以下方式进行标准化处理，以消除其单位和量纲，即：

Yi=Xi/Xi0

(2)

Yi=Xi0/Xi

(3)

式中，Yi为第i个指标的标准化数值，Xi为第i个指标的实际值，Xi0为第i个指标的标准值(Xi0的确定参考了国家或国际标准值、具有良好生态环境城市的现状值、生态文明建设规划等相关研究成果)。其中，正指标采用公式(2)处理；逆指标采用公式(3)处理。当指标值大于标准值时，采用标准值作为该指标的指数值。

4.2　综合评价值的计算及其等级的界定

根据公式(1)，可计算出生态环境质量各评价等级综合分值(表2)及1990～2010年间内蒙古地区生态环境质量评价综合指数(表3、图1)。由表2可知，综合指数在1～0.8088之间生态环境质量等级为优；综合指数在0.8088～0.7201之间生态环境质量等级为良；综合指数在0.7201～0.4877之间生态环境质量等级为一般；综合指数在0.4877-0.3203之间生态环境质量等级为较差；综合指数在0.3203～0之间生态环境质量等级为差。

表2:内蒙古地区生态环境质量评价等级综合分值

表3:1990～2010年内蒙古生态环境质量综合指数

年份值年份值19900.569120010.639319910.549920020.622819920.551920030.574519930.555320040.531419940.550420050.530219950.546920060.546919960.582820070.576219970.573120080.584319980.588020090.605619990.606520100.587920000.6162平均值0.5757

5生态环境质量分析

5.1　整个时段内(1990-2010)生态环境质量变化规律

由表3、图1可知，从1990-2010年生态环境质量综合指数有较大的增长，并且呈现出在波动中逐步向前增长的态势。综合指数由1990年的0.5691增加到了2010年的0.5879，增加了0.033倍。尤其是从1999—2002年这四年的综合指数都在0.6以上(分别为0.6065，0.6162，0.6393，0.6228)并且在2001年达到了最大值0.6393，说明这段时间是内蒙古生态环境质量最好的时期。从2003年以后生态环境质量有较大下降，在2005年降到了这21年来的最低值0.5302，表明这一年是整个时段内生态环境质量最差的一年。从2006年以后环境质量又明显转好，综合指数不断上升，并在2009年突破了0.6达到了0.6065，虽然在2010年又下降到0.5879，但依然保持着较高的环境质量指数。生态环境质量虽然在整个时段内都处于一般等级，但环境质量明显朝着良好的方向发展。

图1:1990～2010年间内蒙古生态环境质量变化图

5.2　不同时段生态环境质量变化规律和原因分析

内蒙古的生态环境质量在不同的时段内具体变化还有所差异。具体可以分为两个时段：

由表3和图1可知，从1990—1999年这10年间综合指数在波动中向前增长，从1990年的0.5691到1999年的0.6065增长了0.0374，增长速度较快，环境质量在不断变好。这得益于内蒙古地区地处边疆，原有的生态环境基础好，经济和工业化发展相对缓慢没有遭到人为大的破坏，再加上政府环境保护政策的有力实施和蒙古族自古以来重视草原，合理放牧和保护环境的风俗习惯。

从2000—2010年这11年间内蒙古生态环境质量综合指数先期不断上升，在2001年达到最大值0.6393，这与前期生态环境的良好基础和大力保护分不开。后期环境质量又有所下降到2005年达到了最低值0.5302，由于2000年以后国家实施西部大开发计划，一些地方政府只注重经济的发展，片面追求GDP的增长而忽视环境保护，大量高污染高耗能的企业落户内蒙古，矿产资源大量开发，再加上城镇化的迅速发展，城市规模不断扩大人口不断增多，使本来就脆弱的生态环境遭到严重的污染和破坏。2006年以后环境质量又有所上升，在2009年突破了0.6达到了0.6056，并呈现出良好的态势。这得益于党的十六大以后已经提出了生态文明建设，尤其是在党的十七大上已经将生态文明建设和政治建设、经济建设、文化建设一同作为一项基本的国策得以贯彻实施，生态环境得到较大治理，环境质量有了明显的改善。

6生态环境质量预警研究

6.1　灰色预测模型的建立

内蒙古生态环境质量从1990年到2010年的综合指数已经得出，那么生态环境质量以后的变化情况会是怎么样的，会朝好的方向发展还是朝坏的方向发展。本文运用灰色预测法，建立灰色模型(模型1)[21]-[24]，来预测内蒙古生态环境质量并分析其变化情况。为了提高模型的精度和准确性，经过不断检验选取了2006年—2010年5年的环境质量综合指数作为建模数据(见表4)。

表4:2006～2010年间内蒙古生态环境质量综合指数变化

由表4得内蒙古生态环境质量综合指数的原始时间序列

X(0)(t)={0.5469,0.5762,0.5843,0.6056,0.5879}

由式子得一次累加数据序列

X(1)(t)={0.5469,1.1231,1.7074,2.313,2.9009}

由式子可得

BT=

YM=[0.5762,0.5843,0.6056,0.5879]T

由此得

由此得预测模型：

=60.753e0.00950396t- 60.2061(模型1)

6.2　模型检验及得出预测值

在模型建立之后，对该模型用后验查法[25]-[26]进行检验，得方差比C=0.2746，小误差概率P=1。通过查看灰色预测精度检验等级标准(见表5)，得出了方差C等级为好，小误差概率P等级为好。因此，该模型可以用于预测内蒙古生态环境质量综合指数(见表6)。

表5:灰色预测精度检验等级标准

表6：内蒙古生态环境质量综合指数预测值

由表6可知，内蒙古生态环境质量综合指数在未来20年(2011-2030)不断上升，环境质量不断变好，在2030年开始进入良好等级。

7结论

本文基于生态环境评价理论以及内蒙古生态环境质量的实际，构建了内蒙古生态环境质量指标体系与标准，运用加权合成法得出内蒙古1990—2010年间生态环境质量综合指数，并进行分析。研究表明：研究时段内生态环境质量不断改善，但提高的速度有明显的差异，从2000年到2010年间改善的速度要大于1990年到1999年。生态环境质量处于一般等级，提高的速度并不大，呈现出在波动中上升的趋势。通过预测得到环境质量在2030年处于良好等级。

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The Ecological Environmental Quality of Assessment and Eraly Warning Research in Inner Mongolia

HE Sun-peng,ZHEN Jiang-hong,HE Jing,LI Ling-min,LUO Sha-sha

(College of Geography Science,Inner Mongolia Normal University,Huhhot 010022)

Abstract:In this paper, based on the research of the ecological environment quality in Inner Mongolia, the Inner Mongolia ecological environmental quality of comprehensive index is obtained and establishes the early warning mechanism.The research shows that: during the study period, the ecological environmental quality is rising in fluctuation in Inner Mongolia, but in different period of the progress, speed and trend of the change of it is a bit different, but in the whole period of the ecological environment quality in general condition.Ecological environment prediction model is set up by using the gray method, the Inner Mongolia ecological environmental quality comprehensive index is obtained by prediction rising.The environmental quality becomes better and better and the environmental quality in 2030 will be in good condition.

Key words:Inner Mongolia;the quality of eco-environment;evaluate;early warning

中图分类号：X82

文献标识码：A

文章编号：1004-1869(2015)02-0046-05

作者简介：何孙鹏(1988-)，陕西省咸阳市人，硕士研究生，研究方向:城市与区域发展。

基金项目：国家自然科学基金项目(41261109),内蒙古自然科学基金项目(2012MS0617)。

收稿日期：2014-10-16