中国北方煤炭资源富集区生态承载力评价研究

薛 阳 冯银虎 赵 栩 胡丽娜

(1.内蒙古工业大学经济管理学院，内蒙古自治区呼和浩特市，010051；2.中国矿业大学(北京)管理学院，北京市海淀区，100083；3.国家发展和改革委员会宏观经济研究院，北京市西城区，100035)

我国煤炭资源蕴藏丰富，总体呈现出“西多东少、北富南贫”的区域分布特征。截至到2017年，煤炭资源消费在我国能源消费结构中比重仍高达65%左右。尽管这一比例有所下降，但煤炭资源在我国能源消费结构中的重要地位没有改变。内蒙古自治区位于中国北部边疆，资源储量丰富，有“东林西矿、南农北牧”之称，煤炭储量和产量连续多年位居全国首位，草原、森林和人均耕地面积居全国第一。自2014年起，内蒙古煤炭产量有所下降，但占全国产量的比重一直稳定在25%左右，2010-2016年内蒙古及全国煤炭产量情况如图1所示。

图1 2010-2016年内蒙古及全国煤炭产量情况

以煤炭产业为主导的资源型产业在内蒙古国民经济体系中占有重要地位。实践证明，这种“一枝独大”的资源型产业结构不但抵御市场波动风险能力较差，而且对生态环境承载力的负面影响显著，区域可持续发展能力相对不足。如何在有效保护生态环境的同时，合理调整社会经济产业结构是实现内蒙古区域可持续发展面临的重要问题，本文的研究内容可以为中国北方煤炭资源富集区提高生态承载力、维护生态系统平衡以及促进可持续发展等方面提供预测、预警以及案例借鉴。

1 构建评价指标体系

生态承载力作为一个复杂系统涉及到资源、环境、社会、经济和生态等诸多要素，主要包括两层基本涵义：第一层涵义是指生态系统的自我维持与自我调节能力，以及资源与环境子系统的共容能力，为生态承载力的支持部分；第二层涵义是指生态系统内社会经济子系统的发展能力，为生态承载力的压力部分。

内蒙古生态环境问题的原因在于自然系统和社会经济系统的相互作用，这种作用极大地偏离了平衡态。因此，在选取指标时，既需要更多地考虑到反映生态环境质量状况的指标，又要立足支持和压力两个方面，从生态风险、环境污染、生态治理这3个角度，共筛选出25项体现支持和压力状态，构建内蒙古生态承载力指数评价指标体系见表1。

表1 内蒙古生态承载力指数评价指标体系

2 测度生态承载力指数

2.1 基于信息熵的指标权重确定

本文采用信息熵和TOPSIS方法构建内蒙古生态承载力测度模型，其中信息熵作为客观赋权方法，克服主观赋权法带来的误差，能够从客观上反映指标之间的权重关系。主要步骤如下：

(1)建立原始数据矩阵。根据内蒙古生态承载力测度指标体系， 构建原始评价矩阵X=(Xij)m×n， 其中，Xij表示第j个被评价对象的第i项指标的值。

(2)量化指标隶属度。鉴于该指标体系均为正向指标，为测评指标隶属于某个集合的程度， 用式(1)和式(2)计算各项实际指标的隶属度Yij，构成单因素评价矩阵。其中，用于对正向指标和负向指标的归一化处理见式(1)和式(2)：

(3)确定指标权重。利用熵权法来确定指标权重，通过计算指标权重来表示不同影响因素对内蒙古生态承载力指数的贡献度。具体测度步骤如下：

首先将原始指标同度量化，见式(3)：

(3)

式中：Pij——原始指标同度量化结果。

然后计算各评估指标的信息熵ei，见式(4)：

(4)

式中：k——调节系数；

N——样本个数。

再求各项指标的差异性系数gi，见式(5)：

gi=1-ei

(5)

最后计算各指标的权重Wi，得到权重矩阵，见式(6)：

(6)

计算所得各指标权重，具体结论见表1。

2.2 基于TOPSIS的生态承载力指数测度

TOPSIS方法(逼近理想排序技术)是一种常用的多属性决策方法。通过计算评价方案最佳正理想点、最差负理想点的贴近度进行排序。该方法计算简单、稳定性高。用TOPSIS方法进行内蒙古生态承载力指数测度的主要步骤如下：

(1)建立加权评价矩阵。内蒙古生态承载力指数测度指标体系由生态风险指标、环境污染指标以及生态治理指标构成， 记作集合S={S1,S2,S3}，评价指标体系集为C={C1,C2,C3,……C25}；Xij为参与主体i=1，2，3……11对指标Cj={j=1,2，3……25}的评价值，则有评价矩阵：X=[Xij]11×25；同时，指标的权重矩阵记作W=[Wi]；并得到加权评价矩阵V=[Wi×Xij]11×25。

(3)计算i与正负理想点的距离，见式(9)和式(10)：

式中：Di+——i与正理想点的距离；

Di-——i与负理想点的距离。

(4)计算参与主体i与理想点的贴近度，见式(11)：

(11)

式中：Ci——贴近度。

(5)结果排序。根据贴近度Ci的大小可以对参与主体的评价值进行排序，S值是最终得分， 处于0和1之间，越大表明内蒙古生态承载力越高，2006-2016年内蒙古生态承载力指数变化趋势如图2所示。

图2 2006-2016年内蒙古生态承载力指数变化趋势

说明：因缺少2016年工业废水达标排放总量、治理水土面积、节水灌溉面积、草库伦面积(围栏草场面积)、造林和封山育林面积、生态补水、森林有害生物防治率指标统计数据，故2016年数据采用趋势外推法得到

由图2可以看出，对上述得分情况进行了6次多项式趋势分析后发现，结果为y=9E-05x6-1.1107x5+5583.6x4-1E+07x3+2E+10x2-2E+13x+6E+15，其中拟合优度判断系数R2=0.8867>0.5，拟合结果较好。可以看出，内蒙古生态承载力指数经历了2006-2010年和2011-2016年的两轮周期性变化趋势，其中后一周期较前一周期生态承载力指数呈上升趋势，且极差扩大。

3 结果分析

2006-2016年内蒙古生态承载力变化经历了两个周期的变化过程，呈现出周期性变化和阶段性上升的总体态势。

3.1 第一个周期(2006-2010年)

(1)生态风险方面。正向影响指标仅有全区森林面积实现连续增长，增幅15.4%；化肥施用量、能源消费总量等负向影响指标连续增长，增幅分别为39.89%和47.12%，其中突发环境事件由2006年的1起增至2010年的5起；另外，全区人均水资源量、人均用水量等指标出现了小幅波动，湿地面积没有发生变化；同时，全区森林火灾受害森林面积受到气候变化、森林防火管理等因素影响，出现波动较大。2006年，内蒙古呼伦贝尔、兴安盟等盟市连续发生了多起严重的森林火灾，森林火灾受害森林总面积达602.45 km2，为历年之最；2007-2008年这一指标连续两年下降，2008年全区森林火灾受害森林总面积为24.39 km2，仅相当于2006年的4%； 随后又经历一定幅度的波动，但没有出现大的灾情。

(2)环境污染方面。化学需氧量(COD)排放量、二氧化硫排放量等指标连续下降，2006-2010年，两者下降比重分别为7.7%和10.46%；一般固体废物产生量连续增加，2010年产生量是2006年的1.95倍。这说明内蒙古火力发电企业、燃煤供热企业等燃煤企业采取的脱硫脱销措施已经发挥作用，但工业领域产生的一般固体废物问题仍然没有得到较好的解决。另外，氨氮排放量、工业废水排放总量、烟(粉)尘以及危险废物产生量均没有明显下降。这表明2006-2010年，内蒙古经济搭乘煤炭行业“黄金十年”的机遇，资源型产业禀赋优势得到发挥，但是由此造成生态环境压力也十分突出。

(3)生态治理方面。这一时期全区治理水土面积、节水灌溉面积和草库伦(围栏草场)面积等分别增长14.02%、40.91%和28.19%，同时全区一般工业废物综合利用量、工业废水达标排放量、造林和封山育林面积以及生态补水等指标总体上呈现出增加的趋势，仅有森林有害生物防治率出现了连续下降，降幅达50.5%。总体来看，这一阶段内蒙古生态承载力有了较为显著的改善，但是这一时期的生态承载力指数极差偏大，如何推进进一步生态承载力改善仍然存在很大的不确定性风险。

3.2 第二个周期(2011-2016年)

(1)生态风险方面。全区森林面积和湿地面积等正向影响因素连续增加，增幅分别为5.14%和41.59%；突发环境事件由2011年的14起，实现连续6年下降，至2016年全区未发生环境突出事件；另外，全区人均水资源量、森林火灾受害森林面积、人均用水量、能源消费总量等指标呈现出一定的波动性，但总体幅度不大；同上一周期相比，全区森林面积、人均水资源量、湿地面积等正向影响指标增加较明显，森林火灾受害森林面积下降显著；化肥施用量、能源消费总量等负向影响因素增加较为显著。

(2)环境污染方面。这一时期，全区二氧化硫排放量实现连续下降，较上一周期年度平均降幅为15.2%。但同上一周期相比，化学需氧量(COD)排放量和氨氮排放量年度平均分别增加154.2%和27.9%。同时，工业废水排放总量、工业废气排放量、一般工业固体废物产生量以及危险废物产生量较上一周期也有明显增加。这表明，内蒙古过于粗放型的经济发展方式仍然没有得到根本扭转，根本原因在于资源型产业占内蒙古国民经济体系主导地位的格局仍然没有转变，高投入、高能耗、高污染、低产出、低效益的“三高两低”问题仍然比较突出。

(3)生态治理方面。这一时期全区加大生态治理投入，主要污染物无害化处理和生态修复水平显著提升。其中，全区一般工业固体废物综合利用量、危险废物综合利用量、工业废水达标排放总量等主要污染物处理能力，较上一周期年度平均水平分别提高90.5%、205.2%和20.7%；全区治理水土面积、节水灌溉面积、草库伦(围栏草场)面积、造林和封山育林面积、生态补水、森林有害生物防治率等生态修复水平较上一周期年度平均水平分别提高18.28%、23.74%、14.73%、5.87%、112.98%和7.32%。

这表明在这一时期内蒙古生态治理能力和水平在有了大幅改善，生态环境保护的各项措施正在进一步得到落实，为消除经济发展过程中的环境污染奠定了坚实的基础；同时还应当看到，内蒙古生态承载力指数较上一周期波动幅度明显增大，主要原因是内蒙古在经历了新一轮煤炭等资源型产品去产能政策调整之后，主要污染排放显著降低，在加上国家环保政策推动下，2016年内蒙古生态承载力指数出现了强力回升，居研究区间历年之最。但影响全区生态承载力进一步改善的压力仍然不容忽视。

4 政策建议

结合前文分析，提高内蒙古等中国北方煤炭资源富集区可持续发展能力，要坚持“整体布局、多点发力”，大力推进煤炭清洁经济高效利用，加大生态环境保护制度创新，大力发展区域特色循环经济，推动生态环境建设资金投入方式多元化。

4.1 大力推进煤炭清洁经济高效利用

从资源禀赋特征来看，中国以煤为主的能源供给格局不会发生改变，因此，如何推进煤炭清洁高效利用是发挥地区资源比较优势、缓解生态环境压力的关键。要大力推进煤炭产业发展方式转变，提高煤炭资源综合开发利用水平，实现煤炭工业安全、绿色、集约和高效发展。要着力发展非煤能源，推进清洁、可再生能源规模化发展，提高非化石能源和天然气比重，实现从高碳到低碳的转变。

4.2 加大生态环境保护制度创新

要进一步完善森林生态效益补偿制度，有效保护天然林资源；要探索建立健全草原生态效益补偿奖励制度，做好退耕还林、退牧还草工作；大力改良退化草场，提高草场可持续收益能力，支持草原生态保护后续产业发展；要逐步探索多种形式的耕地、草场经营权有偿流转机制，推动耕地、草场等的集中使用，进一步优化资源配置和生产关系。

4.3 大力发展区域特色循环经济

按照“减量化、再利用、资源化”的要求，构建循环型现代工业体系，一方面以煤炭、电力、冶金、化工和建材等重点行业为突破口，培育一批国家级循环经济骨干企业。抓好稀土、有色金属等伴生矿产资源的综合开发利用，推进煤矸石、粉煤灰、尾矿及工业废渣等废物的资源化利用；另一方面积极构建循环型农牧业产业体系，积极推动适度规模经营，大力推广绿色施肥、用药技术，发挥农牧业生态系统的整体功能，积极构建生产、加工、废弃物资源化利用的现代循环绿色产业链条，严格控制氮氧化物、二氧化硫、化学需氧量(COD)以及烟(粉)尘等主要污染物超标排放。

4.4 推动生态环境建设资金投入方式多元化

生态环境保护投入的目的就是用良好的生态环境以及生产生活环境回馈社会，因此必须构建可靠的投入机制为保障。要在利用国家和地方财政投入支持生态环境保护的同时，积极推动国际国内两种资源，强化生态环境保护投入支持。一方面，积极争取更多的国际专项投入支持，世界银行、亚洲开发银行以及部分外国政府贷款，不断加大对环保领域支持。另一方面，利用国内商业银行、政策性银行信贷资金以及灵活采用PPP(Public-private Partnership，公共私营合作制)模式，利用国家和地方财政在生态环境保护方面的投入，撬动更多的优质民间资本加入到生态环境保护领域中来，化解生态环境保护资金投入不足的问题。

5 结论

从生态风险、环境污染、生态治理三大维度构建内蒙古生态承载力评价模型，通过实证分析揭示了影响内蒙古等中国北方煤炭资源富集地区可持续发展能力的主要影响因素。研究结果显示，在2006-2016年间，内蒙古生态承载力变化经历了两轮周期的变化过程且极差扩大，呈现出“周期性变化、阶段性上升”的总体态势。

总体而言，内蒙古生态治理能力和水平在有了大幅改善，生态环境保护的各项措施正在进一步得到落实，为消纳经济发展过程中的环境污染奠定了坚实的基础；同时，两周期变化过程中，内蒙古生态承载力指数在经历了上一周期的下降之后出现较快的恢复性上升，但受产业结构、生态治理投入、技术水平等因素的影响，如何突破“资源诅咒”的发展怪圈，促进全区生态承载力进一步改善的压力仍然十分突出。

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