农村环境质量综合评估方法及实证研究

芮菡艺，朱 琳，赵克强，孙勤芳，朱洪标，张卫东，朱沁园

(环境保护部南京环境科学研究所，江苏 南京 210042)



农村环境质量综合评估方法及实证研究

芮菡艺，朱 琳，赵克强，孙勤芳①，朱洪标，张卫东，朱沁园

(环境保护部南京环境科学研究所，江苏 南京 210042)

农村环境质量综合评估对指导农村环境管理有着重要意义。分析梳理了目前环境质量评估的主要方法，在比较各类方法优缺点的基础上，根据农村环境特点及现阶段农村环境监管需求，提出采用综合指数法对农村地区环境质量状况进行综合评估，依据评估指标体系，给出了农村环境质量指数计算方法和分级标准，并在宜兴市开展实证研究。结果表明，该方法切实可行，能够为地方政府的农村环境监管提供技术支撑。

农村环境质量；综合评估方法；综合指数法；实证研究

农村环境是以农民聚居区为中心的一定范围内的自然及社会条件的总和,是自然-人工复合生态系统,并具有从事农业生产的特殊性[1]12-13,[2]。农村环境质量指农村环境对人群生存和繁衍及社会经济发展的适宜程度,是根据人类要求而形成的,对环境性质及数量进行判定的尺度[1]159-160,[3]。

农村环境质量的好坏直接关系着我国生态安全、农产品安全及人类健康,但长期以来,我国环境保护工作的重心集中在城市环境保护和工业污染防治方面,农村环境保护工作未受到足够重视,尚未有针对农村地区环境质量的年度评估和考核方法。进入21世纪以来,国家陆续提出了社会主义新农村建设和加强农村环境保护的政策,比如实行农村环境保护“四轮驱动”,包括“以奖促治”、“以考促治”、“以创促治”和“以减促治”等[4]。农村环境质量评估作为农村环境保护的一项基础性工作,也开始得到重视,2014年全国环境保护工作会议上明确要求将农村环境质量评估工作列为重点工作加以推进。

国外对环境质量的评估经历了从水环境、大气环境等单项环境要素质量评估到区域环境质量综合评估的发展过程。目前,国外多以可持续发展为导向开展综合评估,如耶鲁大学、哥伦比亚大学以及世界经济论坛提出的环境可持续指数(ESI),是由21个环境可持续要素组成的整合性指标系统,联合国可持续发展委员会提出可持续发展指标体系等[5-7],但少有面向农村的环境质量综合评估。我国学者从人居环境、乡镇环境规划、生态环境、生态文明等多学科多视角开展评估,构建了评价指标体系和评估方法,并在省域、县域、乡镇及行政村等多空间尺度上开展实证研究[8-10]。其中,周侃等[8]从经济发展、基础设施配套、公共服务设施配套、生态支撑和社会协调5个方面构建了包含25个指标的人居环境质量综合评估指标体系;张铁亮等[9]从农村空气,水,土壤,农、畜、水产品质量4个方面评估农村环境质量。

总体来看,农村环境质量评估研究对环境管理工作提供了有益的借鉴,但评估指标体系与方法多根据研究区具体情况确定,缺乏普适性,且缺乏从农民主观体验角度出发对环境质量进行测度的指标。因此,笔者在分析梳理环境质量评估主要方法的基础上,提出农村环境质量综合评估方法,并以宜兴市农村地区为案例进行实证研究,以期为我国环境管理部门对农村环境质量的年度评估和考核提供借鉴。

1 评估方法确定

目前环境质量评估方法很多,其中应用比较广泛的有综合指数法、层次分析法、模糊综合判断法和神经网络法。不同方法在实际运用中有着自身的优点与不足[11-12]。综合指数法计算简便,在统一处理决策中能综合表达定性与定量因素,表现形式简单,但权重确定受人为因素影响;层次分析法能综合系统地表达定性和定量因素,但特征值和特征向量的精确求法较复杂,且所得结论过分依赖决策者的主观判断,客观性不足;模糊综合判断法能比较客观地表达评估中的模糊性,但采用取小取大的运算法则,会遗失一些有用信息;神经网络法具备自组织、自适应、自学习和容错性能力,但需大量的环境数据作为训练样本,计算工作量大。

农村环境质量评估必须体现综合性,真实系统地反映自然环境、与农业相关环境及人居环境等状况,同时重视农村居民对环境的主观感知。需要注意的是,现阶段我国农村环境监测标准化建设薄弱,环境监管能力不足,这就要求评估方法尽可能简单易行,以便有效利用评估方法监管区域环境状况及变化。综合以上因素,采用综合指数法对农村环境质量进行评估。

2 农村环境质量综合评估方法解析

评估的基本思路是选取有代表性的若干个环境指标,综合计算成1个指数,综合表征农村环境质量。主要步骤是构建评估指标体系,计算各要素指数并进行归一化处理,加权计算农村环境质量指数(RIES),并根据RIES值进行评估分级。

2.1 评估指标体系

以目标层、要素层、指标层和因子层为框架,构建农村环境质量综合评估指标体系[13](表1)。

表1 农村环境质量综合评估指标体系

Table 1 Comprehensive rural environmental quality assessment index system

目标层要素层指标层因子层农村环境质量综合指数环境空气质量指数环境空气质量达标率SO2、NO2、PM10水环境质量指数集中式饮用水水源地水质达标率地表水:GB3838—2002《地表水环境质量标准》表1、表2中的29项指标;地下水:GB/T14848—93《地下水环境质量标准》中5.3节规定的20项指标地表水水质达标率pH、CODMn、NH3-N、TP地下水水质达标率pH、肉眼可见物、嗅和味、硝酸盐土壤环境质量指数土壤环境质量达标率土壤pH、阳离子交换量、六六六和滴滴涕、镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍、有机质含量生态环境质量指数植被覆盖率林地面积、草地面积、耕地面积、陆域面积外来有害物种入侵危害程度外来有害物种数量、生态危害人居环境建设指数生活垃圾无害化处理率无害化处理的生活垃圾数量、生活垃圾产生总量生活污水处理率经过污水处理厂以及其他经技术规范推荐的农村生活污水处理设施处理的生活污水量、生活污水排放总量饮用水集中供水率集中供水形式取得饮用水的人口、总人口规模化畜禽养殖粪便综合利用率规模化畜禽养殖场或养殖小区综合利用的畜禽养殖粪便量、规模化畜禽养殖场或养殖小区畜禽养殖粪便产生总量使用清洁能源的居民户数比例使用清洁能源户数、总户数公众满意度公众满意度空气质量满意度、水环境满意度、土壤环境满意度、生态环境满意度、饮用水质量满意度、垃圾转运满意度、秸秆焚烧满意度、畜禽污染控制满意度

2.2 各要素指数计算方法

由于指标体系中各评估指标具有不同性质,数值差异巨大,且计量单位往往也不一样,为消除原始指标量纲影响,对各要素指数进行归一化处理,使各指数值介于0～100之间。

2.2.1 环境空气、水环境和土壤环境质量指数计算方法

环境空气、水环境和土壤环境质量指数以达标率衡量。其中,水环境质量指数涉及集中式饮用水水源地水质、地表水水质和地下水水质,计算方法与环境空气和土壤环境质量指数计算方法稍有不同。

(1)环境空气质量指数、土壤环境质量指数计算方法

一次监测中,各监测指标均达标,则该监测频次达标,否则不达标,按达标频次占总监测频次的比例作为达标率指数值,其计算公式为

(1)

式(1)中,Q为环境空气质量指数(或土壤环境质量指数);n为达标频次;N为监测频次;F为归一化系数,取100。

(2)水环境质量指数计算方法

对照GB 3838—2002和GB/T 14848—93,同样采用达标频次占比,从集中式饮用水水源地水质、地表水水质和地下水水质3方面计算水环境质量指数值,其计算公式为

(2)

式(2)中,Q为水环境质量指数;n1、n2和n3分别为集中式饮用水水源地、地表水和地下水环境质量监测达标频次;N1、N2和N3分别为集中式饮用水水源地、地表水及地下水环境质量监测频次;W1、W2和W3为对应的权重,分别取值0.5、0.25、0.25(如区域内无地表水体,则W1、W2和W3分别取值0.5、0、0.5);F为归一化系数,取100。

2.2.2 生态环境质量指数计算方法

植被覆盖和生态安全是生态环境质量的重要表征。其中,以植被覆盖率表征植被覆盖,参考已有研究成果[14],结合专家咨询意见,根据评估区林地、草地、耕地总面积占陆域面积比例计算指标值,归一化系数参考值为50。

外来有害物种入侵危害程度采取判别给分,分为存在外来有害物种且造成生态危害、存在外来有害物种但未造成生态危害及无外来有害物种3种情况,指标得分依次为0、60和100。采用专家咨询法确定权重,生态环境质量指数计算公式为:生态环境质量指数=0.7×植被覆盖指数+0.3×外来有害物种入侵指标得分。

2.2.3 人居环境建设指数计算方法

以生活垃圾无害化处理率、生活污水处理率、饮用水集中供水率、规模化畜禽养殖粪便综合利用率和使用清洁能源的居民户数比例5个方面评估人居环境建设水平高低,计算公式为:人居环境建设指数=20×(生活垃圾无害化处理率+生活污水处理率+饮用水集中供水率+规模化畜禽养殖粪便综合利用率+使用清洁能源的居民户数比例)。

2.2.4 公众满意度计算方法

参考全国城市环境综合整治定量考核中公众对城市环境保护满意率的调查方法[15],从空气质量、水环境、土壤环境、生态环境、饮用水质量、垃圾转运、秸秆焚烧和畜禽污染控制8个方面设计单项满意度问题。

单项问题计分标准:“非常满意”、“比较满意”、“一般”、“不太满意”、“很不满意”分别计100、80、60、30和0分,“说不清”按平均数计分。对同一问题,将所有被访者回答的分值相加后除以被访者人数,得到单项问题分值。公众满意度指数即为8个问题单项分值的算术平均数。

2.3 农村环境质量指数计算方法

依据各环境要素对农村环境质量的重要程度,确定各要素指数的权重。参照文献[16-17],采用专家咨询法对6个要素指数权重进行评估。通过对环境科学、地理学、生态学等领域10名专家的3轮专家咨询、意见反馈和数据分析,得到各要素指数的权重,环境空气质量指数、水环境质量指数、土壤环境质量指数、生态环境质量指数、人居环境建设指数和公众满意度权重分别为0.15、0.3、0.2、0.15、0.1和0.1。利用上述指数值及其权重加权求和得到农村环境质量指数,以表征农村环境质量综合状况。

2.4 评估分级

通过专业判断法和专家咨询法,将农村环境质量指数分为5级,≥90、75～<90、60～<75、40～<60、<40分别代表农村环境质量优、良、中、较差和差。

3 实例研究

3.1 研究区概况

选取宜兴市农村地区作为研究区。宜兴地处江苏省南部,沪、宁、杭三角中心,东临太湖,北接滆湖,河网交错,是著名的鱼米之乡,随着经济水平的提高,广大的农村居民对环境质量有着强烈的诉求,特殊的自然地理条件也决定了该地开展农村环境质量评估的急迫性。此外,宜兴市已开展了农村环境综合整治和农村环境质量试点监测工作。

3.2 数据来源

(1)统计数据:主要来源于《2014年宜兴市统计年鉴》、《2014年江苏省统计年鉴》和2013年宜兴市环保、林业、农业部门统计数据。

(2)监测数据:2013年宜兴市环境监测站丁蜀镇环境空气观测点1、5、8和11月连续7 d的例行监测数据;2013年宜兴市水环境例行监测数据,包括6个国控断面(每月1次)、19个省控断面(每单月1次)和集中式地表水饮用水水源地(每月1次)监测数据;2013年宜兴市环境监测站在周铁镇洋溪村5个土壤监测点位(基本农田、菜地、居民区)的监测数据;官林镇、湖滏镇村民用井地下水水质补充监测数据。

(3)调查数据:笔者于2013年12月在新庄街道、湖滏镇(洑西村、东兴村、竹海村)、官林镇(义庄村)、周铁镇(徐渎村、中新村)、徐舍镇(东岳村)开展了公众满意度调查,有效回收问卷数为200份。

3.3 评估结果

基于前述农村环境质量评估指标和评估方法,计算各要素指数与农村环境质量指数。从评估结果来看,宜兴农村环境质量较好,农村环境质量指数为83.44,评估等级为良。

从各分项指数状况分析,环境空气质量指数为100,例行监测数据中SO2质量浓度范围为0.007～0.074 mg·m-3,NO2质量浓度范围为0.013～0.080 mg·m-3,PM10质量浓度范围为0.026～0.051 mg·m-3,均达到GB 3095—2012《环境空气质量标准》日平均浓度二级标准。

水环境方面,横山水库、油车水库集中式饮用水水源地水质达标率为100%,地表水水质285次例行监测中有197次监测未达标,地表水水质达标率仅为30.9%,主要是高锰酸盐指数、氨氮存在不同程度超标,未达到相应水环境功能区水质要求,最大超标倍数分别达1.15和4.82倍,表现为地表水存在有机污染;地下水环境质量达标率为50%,以GB/T 14848—93中Ⅲ类标准为评估依据,官林镇地下水硝酸盐指标超标,达22.4 mg·L-1,综合计算得到水环境质量指数为70.225。

土壤环境各监测因子均达到GB 15618—1995《土壤环境质量标准》中相应标准要求,土壤环境质量指数为100。

生态环境方面,宜兴林地、草地和耕地总面积占陆域面积的60.42%,按照评估方法,植被覆盖率得分100。宜兴存在水花生、一枝黄花等外来有害入侵物种,但未造成生态危害,外来有害物种入侵危害程度判定为60,生态环境质量指数为88。

人居环境方面,生活垃圾处理、饮用水集中供给及畜禽养殖粪便综合利用度高,分别达100%、100%和96%,但使用清洁能源的居民户数及生活污水处理率较低,分别为31.66%和28.26%,因此人居环境建设指数得分仅为71.194。这主要与农村居民传统的生活方式有关,部分农村居民仍习惯使用传统秸秆、柴薪和煤球解决能源问题,生活污水也大多直接倒在房前屋后。

公众满意度方面,按满意度由低到高排序为水环境(57)、空气质量(64)、生态环境(68)、饮用水质量(74)、畜禽污染控制(74)、土壤环境(74)、垃圾收运(76)和秸秆焚烧(78),综合计算宜兴农村地区公众满意度为70.625。结果表明,公众对环境治理工作的认可度高于环境要素质量,对饮用水质量、畜禽污染控制、垃圾收运及秸秆焚烧有较高满意度,对水环境质量现状最不满意,这也与水环境质量指数得分较低相印证,反映出太湖流域水环境治理压力依然较大。

4 结论与展望

基于农村环境特点及环境监管需求,采用综合指数法评估农村环境质量,根据设计的评估指标体系,通过计算各指标值并进行归一化和加权计算,对农村环境质量指数进行评估分级。该评估方法重视农村居民对环境的主观感知,丰富了研究手段,采用调查问卷形式,真实直接反映公众满意度。研究结果表明,该方法可操作性强,可以为农村环境监管提供技术支持。

鉴于农村环境监管能力薄弱,为有效利用评估方法监管区域环境状况及变化,目前农村地区环境质量评估方法仍强调简单实用,今后研究将随着农村环境监测能力和管理需求进一步调整与完善评估方法。

[1] 刘培根,薛纪渝,王华东.环境学概论[M].北京:高等教育出版社,1985.

[2] 高怀友,郎林杰.浅论“农业环境”与“农村环境”[J].农业环境与发展,2000,17(1):34-35.

[3] 李川.环境质量意义的变迁:对环境的重新认识[J].环境保护科学,1998(2):40-42.

[4] 环境保护部.关于印发《2013年全国自然生态和农村环境保护工作要点》的通知[Z].环办[2013]5号.

[5] SANDS G R,PODMORE T H.A Generalized Environmental Sustainability Index for Agricultural Systems[J].Agriculture Ecosystem & Environment,2000,79(99):29-41.

[6] ALTILI P,ZOPPOLI P.Measuring Sustainability of Nations:A Comparative Analysis[J].Agricoltura Istituzioni Mercati,2011,1(1):81-104.

[7] 叶文虎,仝川.联合国可持续发展指标体系述评[J].中国人口·资源与环境,1997,7(3):83-85.

[8] 周侃,蔺雪芹,申玉铭,等.京郊新农村建设人居环境质量综合评价[J].地理科学进展,2011,30(3):361-368.

[9] 张铁亮,刘凤枝,李玉浸,等.农村环境质量监测与评价指标体系研究[J].环境监测管理与技术,2009,21(6):1-4.

[10]刘某承,苏宁,伦飞,等.区域生态文明建设水平综合评估指标[J].生态学报,2014,34(1):97-104.

[11]崔功豪,魏清泉,刘科伟.区域分析与区域规划[M].北京:高等教育出版社,1999:37-44.

[12]李政大,袁晓玲,杨万平.环境质量评价研究现状、困惑和展望[J].资源科学,2014,36(1):175-181.

[13]孙勤芳,赵克强,朱琳,等.农村环境质量综合评估指标体系研究[J].生态与农村环境学报,2015,31(1):39-43.

[14]环境保护部.生态县、生态市、生态省建设指标(修订稿)[Z].环发[2007]195号.

[15]国家统计局.国家统计局关于开展公众对城市环境保护满意率调查的通知[Z].国统字[2006]196号.

[16]郝英群,赵晓军,周扣洪,等.农村环境质量评价方法研究:以江苏省泰州市姜堰沈高镇河横村为例[J].中国环境监测,2011,27(3):97-101.

[17]肖辰畅,吴文晖,邓荣，等.农村环境质量监测与综合评价方法研究[J].农业环境与发展,2012(6):72-76.

(责任编辑： 许 素)

Methods for Comprehensive Quality Assessment of Rural Environment and Empirical Research.

RUI Han-yi, ZHU Lin, ZHAO Ke-qiang, SUN Qin-fang, ZHU Hong-biao, ZHANG Wei-dong, ZHU Qin-yuan

(Nanjing Institute of Environmental Sciences, Ministry of Environmental Protection, Nanjing 210042, China)

Comprehensive quality assessment of rural environment means great significance to guiding management of rural environment. The main methods currently available for quality assessment of rural environment were compared in terms of advantages and disadvantages. In the light of characteristics of the rural environment and present requirements for monitoring and management of rural environment, a comprehensive index method was suggested for adoption in comprehensive quality assessment of rural environment. Based on the assessment index system, methods for calculation of rural environmental quality indices and criteria for grading of the indices were brought forth and applied to demonstration in Yixing. Results show that this method is practicable and can be used as technical support to the government in managing the rural environment.

rural environmental quality;comprehensive assessment method;comprehensive index method;empirical research

2015-09-25

环保公益性行业科研专项(201309037)

{X822}

A

1673-4831(2016)05-0852-05

10.11934/j.issn.1673-4831.2016.05.026

芮菡艺(1987—),女,江苏溧阳人,硕士生,从事农村环境规划与管理研究。E-mail: ruihanyi@126.com

① 通信作者E-mail： 749272800@qq.com