基于熵权法-模糊综合评价的污染物总量减排绩效评估与思考

吴崇丹,陈 茁,刁 剑

(四川省环境保护科学研究院，成都 610041)

1 前 言

经过 “十二五”污染物总量减排工作的努力，四川省主要污染物的排放总量得到了大幅的削减，但区域环境质量并未得到全面改善，雾霾、水体富营养化等环境问题日益突出。提出将环境质量目标和主要污染物减排目标作为 “十三五”时期经济社会发展主要约束性指标纳入考核中。根据“十三五”主要污染物总量减排考核要求，总量减排将与环境质量紧密相关，以总量减排考核为手段，重点工程项目为具体实施方式，着力环境质量改善为最终目标，当前环保工作思路将向从以管控污染物总量为主，向以改善环境质量为主转变。因此，是否能制定出科学、适用、合理的绩效评估方法，是否能选择有可靠性的评估因素，为下一步环境质量污染防控工作的开展提供支撑，就具有了很大的研究价值。

有关事物的评价，各行业均有丰富的案例，其中根据事物要素建立评估体系并给予评价的思路较多，且评价方法多样。在此，对各种评价方法进行比选，并根据四川省减排特点，选择熵权法-模糊综合评价法和合理的评价指标，为全省污染物减排工作科学评价和指导提出新思路。

2 研究依据

2.1 方法比选

胡星[1]利用模糊综合评价法对船舶运输节能减排进行了评价指标体系的建立，能够考虑到多种因素的作用；崔和瑞[2]运用熵权法对指标进行赋权，构建河北省节能减排指标体系，利用模糊评价方法对指标体系进行客观评价，最终获得了河北省节能减排绩效排序；卢文喜,李迪等[3]利用层次分析法的模糊综合评价方法，对长春市石头口门水库汇水流域的3条主要河流的水质进行了评价；在对环境污染物评价方面，彭跃[4]基于云理论对某流域的水污染物总量进行了减排绩效评估，此方法对于定性与定量相结合信息的处理具有较好的适用性；马端超[5]基于熵权法的模糊替换对辽河源头地表水主要污染物控源减排绩效建立了指标体系，并得到了3年的减排绩效排序。

基于对文献的思考，将常见的评价方法的原理和优点汇总见表1。

表1 常用评价方法比较Tab.1 Comparison of common evaluation methods

本文是基于四川省21个市(州)的污染物排放及相关指标、治理成效、环境质量和宏观经济情况，对水环境和大气污染物的减排工作绩效评估，要求评估过程客观、科学，涉及众多因素都能给予考虑。因此，考虑多种评价方法的特点和实际应用情况，本文选择熵权法-模糊综合评价。

2.2 指标比选

2.2.1 涉水污染物总量减排绩效评估体系指标

由于对涉水总量减排的成效最终是反映在地表水环境质量的改善上，并综合考虑影响总量减排的目标体系的各项指标，建立涉水污染物总量减排绩效评估的指标体系，包括减排现状、减排效果和减排治理效果3个方面，共包含指标14个，其中正向指标9个，负向指标5个。

①针对减排现状，结合总量减排考核目标要求和管理，将减排目标完成情况和重点工程完成情况作为正向指标纳入减排现状指标体系；②针对减排效果，主要需要反映在万元GDP强度和人均排放强度的下降上，故作为负向指标纳入；而地表水的断面达标率、地表水中COD达标率和氨氮达标率的提升，是最终实现总量减排目标在环境质量上的体现，故作为正向指标纳入；③针对减排治理，根据发展节水型社会，将人均生活用水量作为负向指标纳入，而城市生活污水处理率和生活垃圾处理率作为影响总量减排的成效的主要投入因素，作为正向指标纳入核算体系。

2.2.2 涉气污染物总量减排绩效评估体系指标

由于对涉气总量减排的成效最终是反映在空气环境质量的改善上，并综合考虑影响总量减排的目标体系的各项指标，建立涉气污染物总量减排绩效评估的指标体系，包括减排现状、减排效果和减排治理效果3个方面，共包含指标14个，其中正向指标5个，负向指标9个。

①针对减排现状，结合总量减排考核目标要求和管理，将减排目标完成情况和重点工程完成情况作为正向指标纳入减排现状指标体系；②针对减排效果，主要需要反映在万元GDP强度和人均排放强度的下降上，故作为负向指标纳入。而空气质量中，将二氧化硫、二氧化氮、PM10和PM2.5空气中的年均浓度作为负向指标纳入，而最终实现总量减排目标在环境质量上的体现是AQI指数小于等于100的优良天数比例的提升，故作为正向指标纳入；③针对减排治理，根据全省二氧化硫和氮氧化物主要来源于工业源，故将工业增加值占GDP比例和万元GDP能耗作为负向指标纳入，而建城区绿化覆盖率作为正向指标纳入核算体系。

3 基于熵权法的模糊综合评价

3.1 理论基础

熵值法是一种根据各项指标观测值所提供的信息的大小，即信息熵来确定指标权重的客观赋权方法。根据熵的特性，我们可以通过计算熵值来判断某个指标的离散程度，指标的离散程度越大，该指标对综合评价的影响越大，则其权重也就越大。通过计算各指标熵值和熵权，确定各指标的权重，从而计算综合得分，进行评价。

熵权法赋权步骤包括[6]：

(1)数据归一化处理

正指标的归一化公式：

(1)

逆指标的归一化公式：

(2)

其中，aij表示第i(i=1,2,…,m)个对象的第j(j=1,2,…,n)个指标值；maxaij和minaij是所有年份各个对象第j个指标对应量值的最大值和最小值，

归一化后得到归一化矩阵

(3)

公式中xij表示归一化后的指标值.

(2)计算熵值

(4)

(5)

其中k=1/ln(m)，；xij表示第j个对象在第i个指标上的标准值； ej表示第j(j=1,2,…,n)个指标的熵值

(3)计算熵权

(6)

(4)计算综合得分

(7)

其中，Ui(i=1,2,…,m)表示第i个对象的综合得分。

3.2 评估体系建立

3.2.1 涉水污染物减排评价体系建立

以2016年四川省统计数据、主要污染物减排核算数据及环境质量数据为基础，根据熵权法计算方法，通过对14个涉水指标在基于熵权法的模糊综合评价方法下进行运算，得到各指标权重，见表2。

表2 涉水污染物总量减排指标权重Tab.2 The water pollutants emission reduction index weight

3.2.2 涉气污染物减排评价体系建立

根据熵权法计算方法，通过对14个涉气指标在基于熵权法的模糊综合评价方法下进行运算，得到各指标权重，见表3。

表3 涉气污染物总量减排指标权重Tab.3 The air pollutants emission reduction index weight

3.3 基于熵权法的模糊综合评价结果

3.3.1 涉水污染物减排评价体系核算结果

从减排现状、减排效果和减排治理3个方面综合评估，根据各指标计算结果，得到全省各市(州)涉水污染物总量减排绩效评估结果，其中绵阳得分最高、其次是攀枝花、广安、成都和广元，位于前5位，而内江、甘孜和资阳得分最低(见表4)。

根据评估结果，自贡、内江和资阳受地表水污染因子达标率较低，直接拉低其综合排名；甘孜州虽地表水达标率较高，但减排目标完成率和减排治理效果全省最低，故排名较低；成都虽然地表水达标率较低，但由于当年减排任务的超额完成和减排治理效果明显优于其他市(州)，故排名靠前。

3.3.2 涉气污染物减排评价体系核算结果

从减排现状、减排效果和减排治理三个方面综合评估，根据各指标计算结果，得到全省各市(州)涉气污染物总量减排绩效评估结果，其中凉山得分最高、其次是资阳、广安、攀枝花和达州，位于前5位，而阿坝、雅安和绵阳得分最低(见表5)。

表4 涉水污染物总量减排各市(州)得分排名Tab.4 The rankings of water pollutants emission reductions of cities

表5 涉气污染物总量减排各市(州)得分排名Tab.5 The rankings of air pollutants emission reductions of cities

根据评估结果，虽然阿坝州与甘孜州空气质量较好，但是减排目标完成率偏低，污染物排放强度较高，导致排名靠后；而受空气环境质量的影响，拉低了成都、自贡、绵阳排名；雅安污染物减排目标完成情况全省最低，使得绩效排名靠后。

3.3.3 各市(州)污染物减排评价结果分级

根据各指标计算结果，利用成图软件将各市(州)污染物减排评估排名进行等级划分，从下图中可以明显的看出：全省各市(州)污染物总量减排绩效评估结果中，攀枝花市、广安市的水环境和大气的污染物减排排名均在前列，而阿坝州、甘孜州的水环境和大气的污染物减排排名均较差。

4 建 议

4.1 健全完善总量控制制度[7]：建议采用基于不同环境质量要求全面实施新(改、扩)建项目不同倍量的总量置换削减、排污指标申购，对超标单元、污染严重城市实施以环境质量目标为约束的企事业单位总量控制和排污许可。

4.2 加强环境质量污染防治：突出重点区域和重点流域的污染防控，以岷江和沱江流域为重点整治区域，以金沙江、嘉陵江、长江干流(四川段)三大流域为重点保护区域，实行污染防治全流域一体规划，以流域为单位全面开展水污染防治；建立完善污染源分级管控清单，强化重点源监管和防控，实施重污染天气应急管控。

图 四川省各市(州)污染物减排评估结果Fig. Pollutant emission reduction assessment results of cities and counties in Sichuan Province

4.3 推动产业布局调整：加大各行业落后产能淘汰力度和降低污染物排放强度，依法淘汰落后产能；取缔“十小”企业，全面排查“散乱污”工业企业；降低煤炭在一次能源消费中的比重，限制高硫分、高灰分煤炭的开采使用。

4.4 加强重点污染源治理力度：专项整治造纸、氮肥、印染、农副食品加工、制药、制革等重点行业的清洁化改造，提高重点企业的工业用水重复利用率和脱硫脱硝设施稳定投运率和去除率；加快城镇污水处理设施建设与改造，强力控制岷江、沱江和嘉陵江流域的重点整治区域的总磷、氨氮、化学需氧量；加强重点城市机动车尾气治理，加快淘汰污染严重的老旧车辆，鼓励使用新能源汽车；全面调查工业无组织排放情况、民用生活源分散式中小锅炉使用情况。

4.5 大力发展绿色经济：全面推进现役30万千瓦以上燃煤发电机组超低排放改造；对非电力行业燃煤机组实行提标改造；推进水泥和平板玻璃生产线减排治理，对燃煤锅炉实施治理改造；压减煤炭消费总量。

4.6 实现污染源数据调查常态化：将污染物排放总量逐个落实到企事业单位，从涉及污染物相关的行业及产品进行全过程监测；建立排污许可登记管理系统，明确企事业单位自主监测法律责任。

5 总 结

综上所述，通过使用熵权法-模糊综合评价法对四川省主要污染物总量减排进行绩效评估，可看出此方法较传统模糊评价相比，更加科学合理的纳入影响污染物排放的指标，能够分析多个因素的作用性和作用强弱，对污染物减排绩效评估和科学指导环境评价工作具有重要意义。