山西省城乡绿化的生态效益评价*

武 静

(山西大学商务学院，太原 030000)

0 引言

近年来，全球污染问题日益加剧。为改善生态环境，山西省大力开展对重点污染源的整治，取缔、关闭、治理、改造，多管齐下，取得了一定的成效[1]。2016年全年共投资30.07亿元，完成330个环境治理项目，但环境问题依然不容乐观。2016年，山西省PM2.5的年平均浓度为60μg/m3，远超出大气环境标准，环境治理依然是需要全省关注的重点问题。

城乡规划是政府用来进行社会经济调控的一个重要手段和依据[2]。城乡绿化是城乡规划建设的重要组成成分，对维持生态环境稳态具有重要作用[3]。城市绿化对城乡建设具有重要生态效益，除能有效增加人文景观外，重要的是可吸附有害气体，净化空气，调节大气环境成分比例，在环境治理方面发挥重要作用[4]。近年来，关于城乡绿化带来的生态效益研究越来越备受关注。罗丹[5]分析了5种园林植物滞尘量硫和氯等的吸收量，并针对生态效益进行了排序，对这些植物的合理规划布置提出了建议。古润泽等[6]以北京城近郊8个区为研究范围，在对各种园林植物生态效益进行系统分析的基础上，最终获得了生态效益指标的定量计算方法。刘宇等[7]建立了包头市园林绿化生态效益定量评价模式，对各种园林植物单位面积的叶片在单位时间内固定二氧化碳、释放氧气、吸热降温、滞尘等4个方面的生态效益进行了探讨。桑利群[8]调查了西藏自治区林芝地区园林植物的种类，并评估了其中一个乡镇园林植物的生态效应。《2016年山西省环境状况公报》显示，部分地区经济发展和环境保护的矛盾更加突出，全省污染问题进一步凸显。今后必须坚持目标导向和问题导向，进一步加强和改善环境保护工作。文章在前人的基础上，利用熵值法，对2014—2016年山西省11个地级市城乡绿化产生的生态效益进行系统分析，以期为山西省今后城乡规划提供理论参考，从而缓解山西省环境质量恶化，促进资源环境和社会经济的协调发展。

1 研究区概况

山西省(34°34′N～40°44′N，110°14′～114°33′E)位于我国黄河中游东岸，为内陆省份。总面积15.6万km2，占国土总面积的1.6%。东西宽约385km，南北间距较长，约682km。地势东北高西南低，平均海拔在1 500m以上。属于暖温带、中温带大陆性气候，年降水量在400～650mm之间。截止2016年年底，全省常住人口达3 681.64万人，其中城镇人口为2 932.19万人，占总人口的79.64%，城镇化水平有了明显提升。全年实现地区生产总值1.296 62万亿元，比2015年增长1.56%。年人均可支配收入为1.90万元，比2015年增长6.15%。山西省共辖11个地级市，其中包括太原市、大同市、阳泉市、长治市、晋城市、朔州市、晋中市、运城市、忻州市、临汾市、吕梁市。其中太原市地区生产总值为2 955.6亿元，占全省的22.79%，远高于其他市的地区生产总值。

城乡绿化是城市现代化建设的基础，具有不可替代的生态效益。2016年，山西省在加快城乡规划建设过程中，实现城市绿地面积为4.3万hm2，比2015年增长2.38%。其中公园绿地面积为1.34万hm2，比2015年增长3.88%。建成区绿化覆盖率达40.5%。空气中细颗粒物(PM2.5)的年平均浓度为60μg/m3，可吸入颗粒物(PM10)年平均浓度为109μg/m3，二氧化氮和二氧化硫浓度分别为37μg/m3和66μg/m3。

2 研究方法和数据来源

2.1 研究方法

2.1.1 评价指标选取

城乡绿化不仅具有观赏性和艺术美感，更重要的是为居民提供一个舒适健康的人居环境。绿化植物具有净化空气，吸收大气中的二氧化碳，维持大气中碳氧平衡； 吸收二氧化氮和二氧化硫等有害气体，减少对人体的危害； 吸收颗粒物质，减低PM2.5的浓度等作用[9]。该研究指标选取基于可持续发展、地域分异规律、生态经济等理论，坚持科学性、全面性及可操作性等原则，并结合山西省环境质量现状，选取细颗粒物(PM2.5)年平均浓度，可吸入颗粒物(PM10)年平均浓度，二氧化硫年平均浓度，二氧化氮年平均浓度和空气质量达标天数，作为生态效益的评定指标。

2.1.2 熵值法计算各指标的权重和得分

熵值法是一种可克服人为主观因素，客观评价研究指标权重的数学方法，被广泛应用于社会经济领域[10]。该研究根据原始指标所提供的信息，采用熵值法来确定各指标的权重。

第一步，为消除指标量纲对结果造成的影响，对数据进行标准化处理。同时数据会出现0值，为进行熵值的计算，需要对数据进行无零化处理，正向指标计算公式：

(1)

负向指标计算公式：

(2)

式(2)中，Xij表示第i个城市第j项指标的数值，Xjmax表示第j个指标评价样本中的最大值，Xjmin表示第j个指标评价样本中的最小值。

第二步，计算第j项指标的熵值，计算公式为：

(3)

式(3)中，Wij表示第i个城市第j个指标值的比重，m为评价样本数。

第三步，计算指标权重，公式为：

表1 2014—2016年研究指标权重

图1 2014—2016年山西省城乡绿化的生态效益评价得分

Mj=(1-Sj)/∑(1-Sj)

(4)

第四步，计算生态效益综合得分，公式为：

(5)

式(5)中，n代表指标的个数。

由公式(1)～(5)计算得出该研究各指标所占权重如表1。

2.2 数据来源

该文所采用的数据来自《2015—2017年山西统计年鉴》和山西省各个地级市2014—2016年国民经济统计国民经济和社会发展统计公报。

3 结果与分析

3.1 山西省城乡绿化生态效益评价

由图1可以看出，2015年山西省城乡绿化的生态效益评价分值明显高于2014年和2016年，比2016年高出10.58%，比2014年高出38.99%，说明2015年全省城乡规划过程中，城乡绿化带来的生态效益最为明显，其次是2016年。2015年，山西省在城乡规划当中加大了对园林设计投入，其中实现城市绿地面积4.20万hm2，建成区绿化覆盖率达到了40.1%。虽然2015年的绿地面积低于2016年，但2015年该省在城乡绿化维护工作方面发挥较大作用。

3.2 各地级城乡绿化的生态效益评价

分析2014—2016年山西省各地级市城乡规划过程中园林植物的生态效益，得出如表2所示的结果。可以看出，2014—2016年各个地级市变化趋势不一，2014年的评分普遍较低。大同市作为中华人民共和国住房和城乡建设部评选出的国家园林城市，2014年—2016年园林植物的生态效益评分均显著高于其他市，且2015年评分最高。大同市地处温带大陆性季风气候区，四季鲜明，气候条件优越，是园林植物的宜居城市，并且大同市在工业化发展过程中，注重园林规划和规划后的管理，提高园林绿化管理的水平，完善自上而下的监管机制，做到园林植物定期整理和补植，将园林规划作为城乡规划过程中的重要工作，取得了较好成效。吕梁市2015年和2016年的生态效益评分仅次于大同市。大同市区2016年绿地面积达到4 684hm2，吕梁市区仅为867hm2。太原市作为山西省的省会城市，是山西省政治、经济和文化发展中心，2016年创造的地区生产总值为2 955.6亿元，占全省总产值的23.5%。但该省对园林规划的投入增幅不大，园林植物规划带来的生态效益明显低于其他城市。运城市、晋中市、晋城市和长治市的水平相当。

3.3 各地级城乡规划园林植物的生态效益指标评定结果

3.3.1 细颗粒物年平均浓度

根据我国环境空气质量标准，PM2.5是指环境空气中空气动力学当量直径小于等于2.5μm的颗粒物，也称细颗粒物，颗粒物越小对人体的危害越大。PM2.5还能影响成云和降雨过程，间接影响气候变化。从表3可以看出，2014—2016年大同市该项指标的评分明显高于其他城市，且2016年评分最高，为0.223 5，说明大同市城乡绿化对控制PM2.5年平均浓度的作用优于其他地区。吕梁市这3年的评分变化趋势与大同市一致，2016年评分最高为0.151 7，比大同市降低了32.11%。运城、长治和太原市的评分较低，细颗粒物(PM2.5)的年平均浓度高于其他城市，2015年大同市的年平均浓度为40μg/m3，运城市达到了67μg/m3。我国2016年1月1日开始实施的GB3095-2012首次将细颗粒物(PM2.5)作为环境空气质量评价指标，标准指出PM2.5年平均浓度一级标准的限值为15μg/m3，二级标准的限值为35μg/m3。而我国山西省各地级市的PM2.5年平均浓度均高于35μg/m3，严重超标，该省PM2.5的浓度较高，目前通过城市绿化并没有得到有效控制。

表2 2014—2016年各地级市园林植物的生态效益评价得分

表3 2014—2016年各地级市PM2.5年平均浓度的评价得分

3.3.2 可吸入颗粒物年平均浓度

根据我国环境空气质量标准，可吸入颗粒物(PM10)指环境空气中空气动力学当量直径小于等于10μm的颗粒物，也称可吸入颗粒物。可吸入颗粒物容易被人体吸收，如长期累积会引起咳嗽、慢性支气管炎，诱发慢性肺炎等。从表4可以看出，吕梁、大同、忻州、临汾、朔州、晋中和运城市2015年可吸入颗粒物的评分高于2014年和2016年的评分，说明2015年园林植物对降低空气中的可吸入颗粒物年平均浓度起到了一定的作用。阳泉市2015年和2016年的评分相比2014年显著降低。GB3095-2012指出我国PM10年平均浓度一级标准的限值为40μg/m3，二级标准的限值为70μg/m3。而山西省各地级市该项指标除大同市和吕梁市分别在2016年和2015年接近(均为78μg/m3)达到二级标准外，其他市和年份均远高于70μg/m3。该省各地级市除大同市和吕梁市以外，PM10的浓度普遍偏高，通过城市绿化也没有得到有效控制。

3.3.3 二氧化硫年平均浓度

二氧化硫是空气中的主要污染物之一，环境中的二氧化硫主要来自于工业生产过程和燃煤烟气及汽车尾气的排放。植物在可以忍受的范围之内，对二氧化硫的吸收具有累积性。2014—2016年山西省各地级市二氧化硫年平均浓度的评价得分变化幅度较大，其中大同和长治市城乡绿化对降低二氧化硫浓度效果较明显，尤其是在2015年，大同市二氧化硫年平均浓度的评价得分最高，为0.193 9。GB3095-2012指出我国环境中二氧化硫年平均浓度一级标准的限值为20μg/m3，二级标准的限值为60μg/m3。大同市2014—2016年的浓度分别为46μg/m3、44μg/m3和48μg/m3，达到二级标准。运城市和忻州市2014年和2015年的二氧化硫年平均浓度以及长治市和临汾市2014年的浓度也达到了二级标准，其他市均超出标准。2014—2016年大同市城乡绿化在控制二氧化硫浓度方面起到了较好的作用，今后控制二氧化硫浓度也是山西省治理环境的重要任务之一(表5)。

3.3.4 二氧化氮年平均浓度

空气中的二氧化氮主要来源于燃料的燃烧和城市汽车尾气。据估计，全世界由人为污染带来的氮氧化物年均排出量大约为5 300万t。二氧化氮超标严重破坏人类的生活环境，同时二氧化氮也是引起酸雨的主要原因，当随雨水进入土壤中会直接污染水体，造成土壤质量下降，严格控制环境中二氧化氮的浓度是环境保护过程中需要高度重视的问题。从表6可以看出，2014—2016年，吕梁、大同、晋中、临汾、朔州、晋城、长治和阳泉市等8个市的二氧化氮年平均浓度评价得分均称上升趋势，说明这些市园林植物在净化二氧化氮方面取得了明显成效，但阳泉市的评分显著低于其他各市。GB3095-2012指出我国环境中二氧化氮年平均浓度二级标准的限值为40μg/m3，阳泉市2014—2016年以及太原市2016年的浓度均超出了二级标准要求，其他年份和城市均在标准之内，说明该省绝大部分地区通过城乡绿化控制了空气中二氧化氮的浓度。

3.3.5 空气指标达标天数

综合评定山西省各市空气质量达标天数得分，得出表7所示的数据。可以看出，2014—2016年大同市的评分均最高，其次为吕梁。2016年大同市空气质量达标天数达到了320d，2014年和2015年分别为300d和292d。2014—2016年吕梁市空气质量达标天数分别为255d、270d和287d。阳泉市2014年和2016年空气质量达标天数仅为202d，达标率仅为71.78%，空气质量较差。

表4 2014—2016年各地级市PM10年平均浓度的评价得分

表5 2014—2016年各地级市二氧化硫年平均浓度的评价得分

表6 2014—2016年各地级市二氧化氮年平均浓度的评价得分

表7 2014—2016年各地级市空气质量指标达标天数的评价得分

4 结论与建议

4.1 结论

随着我国工业化和城镇化的发展，大气中污染物的排放量和排放种类增多，对环境造成的污染日益加剧。该文通过熵值法计算城乡绿化产生的生态效益对应各指标的权重，在此基础上系统分析2014—2016年，山西省各地级市生态效益指标细颗粒物(PM2.5)年平均浓度，可吸入颗粒物(PM10)年平均浓度，二氧化硫年平均浓度，二氧化氮年平均浓度和空气质量达标天数的评价分值和综合得分，进而评估生态效益的水平，得出以下结论。

(1)从山西省平均水平来看，2015年城乡绿化带来的生态效益相比2014年和2016年较为明显。

(2)在山西省各地级市中，2014—2016年大同市城乡绿化带来的生态效益明显高于其他市。

(3)通过对生态效益各项指标的评定结果可以看出，大同和吕梁市的得分优于其他城市，大部分城市仅有二氧化氮年平均浓度达到了国家二级标准，PM2.5、PM10、二氧化氮和二氧化硫的浓度超出了国家二级标准要求。总体看，虽然城乡绿化控制了部分城市污染物的排放，但山西省各城市空气环境质量水平较差，目前急需改善。

4.2 建议

(1)各市在加快城镇化发展过程当中，要加大对城乡绿化的投入。目前我国自然生态环境的保护难度在加大，城乡环境绿化在一定程度上起到了一定的缓冲作用，环保部门应重视对绿化建设的扶持，综合考虑城市的社会效益、经济效益和生态效益，维持生态环境和经济的可持续发展。尤其是太原市，作为山西省的省会，是山西省的标志性城市，且目前城乡绿化带来的生态效益较低，更应该注重绿化建设。

(2)因地制宜合理选择对空气净化能力较高的绿化植物种类，该省大部分地区的PM2.5，PM10和二氧化硫年平均浓度严重超标，选择能明显降低这些指标浓度的植物，提高环境空气质量。

(3)加强对绿化植物的管理力度。植物在生命旺盛期对空气的净化作用越大，绿化植物在种植后，要加强修剪、浇灌，病虫害管理，解决好这些植物的成活与养护工作，发挥绿化植物生态效益的最大功效。