基于NbS的矿山可持续性评价研究：以北岳恒山露天矿区为例

崔 君，魏海英，王晓军

(山西大学环境与资源学院，山西 太原 030006)

可持续发展被广泛接受的理念是既能满足当代人的需要,又不对后代人满足其需要的能力构成危害，是一个国家或地区发展的必然选择和经济社会健康发展的重要标志。中国作为矿产资源大国，矿业领域的可持续发展对于我国实现整体可持续发展起重要推动作用。矿山可持续性评价是将矿山视作“社会-经济-自然”耦合的生态系统[1]来建立评价指标体系，并对其可持续发展能力进行判定和分析。

国内外学者在矿山可持续性评价方面做过相关研究，钟民[2]从地理、资源、气候、社会四维因素分析对矿区可持续发展的影响；周晓山等[3]从经济、社会、资源和环境四个方面对矿区可持续发展进行全面评价；丁日佳等[4]从矿山资源与能源消耗、污染控制、资源综合利用、生态保护和管理五个层面利用层次分析法对煤矿可持续发展进行评估；DOROTA等[5]提出使用生命周期评估进行环境评估和使用成本效益分析进行经济、社会评估的煤矿可持续性评价方法。以往对矿山可持续性评价的研究主要是在众多影响因素中侧重于某一项或其中几项进行评价，目前尚未确定统一的矿山可持续性评价评价标准和方法。

基于自然的解决方案(Nature-based Solution，NbS)近十年来发展迅速，世界自然保护联盟(IUCN)将其定义为在可持续发展理念指导下的重视自然生态系统自我修复能力，同时妥善处理经济发展与生态保护的综合解决方案[6]。NbS成为被广泛采用的术语并且在学术研究和政策制定中得到了越来越多的关注，被认为是实现可持续发展全球目标的重要工具[7]，不过目前还未发现NbS在矿山可持续性评价方面的研究。本文基于NbS指标体系建立矿山可持续性评价体系，以北岳恒山露天矿区为例进行可持续性评价研究，旨在为日后开展同类评价提供一种新的方法，为开展矿山生态修复提供参考依据并对矿山生态修复方案设计提供指导。

1 研究区概况

北岳恒山露天矿区位于山西省浑源县，由5座露天煤矿组成，总面积50.06 km2,自20世纪80年代开始矿产资源开采活动，早期开采管理混乱，小煤窑数量众多，越界开采和私挖乱采现象严重，目前处于政策性停产状态。

研究区生态环境损毁类型按引发因素可分为挖损、压占、占用、污染和景观破坏五种。挖损面积为21.31 km2，表现为原地表形态、地质层组、生物种群被直接摧毁，原生态系统彻底消失；压占面积为25.57 km2，表现为废弃岩土直接堆置于原地貌造成原生态系统的破坏和丧失；占用面积为3.18 km2，表现为改变原有土地利用类型。挖损、压占和占用均对土壤、水系和大气造成严重污染，影响面积远超矿区生产作业区范围；地貌和植被景观破坏严重，影响扩散至周边村庄和北岳恒山风景区，与旅游观光环境极不协调，破坏景观美学。研究区除部分排土场进行简单覆土外其余废弃土地均未进行复垦或其他保护、开发与利用，生态环境损毁现状表明生态环境问题显著，生态系统结构与功能紊乱，生态系统服务功能已不存在，无法满足周边人类生存所必需的环境条件。

2 研究方法

2.1 建立评价指标体系

NbS是通过一系列的行动来保护、可持续管理和恢复自然的或者是已经被改变的生态系统，以有效和适应性地应对社会挑战，同时提升人类福祉和生物多样性效益[8]，推动可持续发展目标的实现，这与我国生态文明建设理念、目标和手段等有许多共通之处。NbS全球标准[9]的发布为相关管理或执行者规范化开展NbS提供主要依据，而NbS指标体系则是全球标准的核心，包含8项准则和28项指标[10]，其内容涵盖了多个不同学科领域专业知识和利益相关者的专业技能、经验和实践成果，为矿山可持续性评价研究提供了一种可行的自评估工具[11]。

本文基于NbS指标体系采用层次分析法建立露天矿区可持续性评价体系，如图1所示。其中，目标层是研究区最终实现的目标，以露天矿区可持续性评价作为目标层；准则层是针对要实现的目标需要综合考虑的影响因素，指标层在准则层要求下需要进行评价的具体指标，以NbS指标体系的8项准则和28项指标分别作为可持续性评价体系的准则层和指标层。

图1 露天矿区可持续性评价指标体系Fig.1 Sustainability evaluation index system of open-pit mining area

2.2 构造判断矩阵及一致性检验

评价指标体系建立后将各准则之于目标层的相对重要性进行两两比较，用数字1～9及其倒数进行标度从而构造判断矩阵；采用同样的方法构造各指标在对应准则层内的判断矩阵。对构造的判断矩阵求最大特征根，其所对应的特征向量即为指标的重要性排序，将其归一化处理后便可得到指标权重分配。随后进行一致性检验[12]以判断矩阵权重分配是否合理，通过检验则说明权重分配合理可接受；不通过时则要修正判断矩阵直至其满足一致性检验。

2.3 指标打分标准

采用专家打分法[13]即由参与研究区生态修复设计的各位成员组成专家组并对各项评价指标进行打分，评估研究区实际情况与评价指标的匹配程度，其中，专家专业涵盖恢复生态学、环境科学、生态工程、土地资源管理、工程造价、社会学和经济学学科领域。向专家组成员发放指标打分表，各项指标分数阈值为0～9分，要求各位专家在互不干扰的前提下对各项指标打分以确保结果可靠性和有效性，打分标准见表1。专家打分结束后收回打分表进行有效性分析，并取专家打分平均值为各项指标得分。

2.4 确定评价等级

为使矿山可持续性评价结果具有可比性，事先采用评价者或专家人为分等定级[14]建立可持续性评价等级标准(表2)，确定各等级分数阈值。

表1 专家打分标准Table 1 Expert scoring standard

表2 露天矿区可持续性评价等级标准Table 2 Sustainability assessment grade standard in open-pit mining area

采用综合指数法对评价指标权重和专家打分进行加权综合分析[15]，计算得出矿山可持续性评价综合得分E，对照表2确定最终评价等级并对露天矿区可持续性强度进行定量评价，计算见式(1)。

(1)

式中：Wi为第i个指标综合权重；Pi为第i个指标得分。

3 结果与分析

3.1 指标权重

露天矿区可持续性评价体系准则层和指标层的评价因子综合权重计算结果见表3。

从准则层看，重要性程度排在第一位的是B3生态系统净收益，权重占0.209 2，并且是唯一超过0.2的准则层；第二位是B2基于尺度设计，权重占0.193 1；第三位是B1应对社会挑战，权重占0.177 2。这说明露天矿区的可持续发展首先应基于自然、经济和社会生态系统的尺度设计和制定工作方案，将景观的动态性、复杂性和不确定性考虑进去，其范围不仅包括矿区范围内的环境和生物，也要包括政策体系、经济制度和文化等因素；其次，要求方案在有效应对社会挑战即改善研究区生态环境问题的前提下始终把生态系统净收益放在最重要的位置，其中包括生物多样性、生态系统的完整性和连通性等。另外，准则层B4经济可行性、B5包容性治理、B6效益权衡、B7适应性管理和B8可持续性及主流化的权重均为0.084 1，表明这些因素对于露天矿区可持续性的重要性程度一致，在设计和制定工作方案时应同步考虑这些准则的内容以及其带来的影响。

从指标层看，各项指标在对应的准则层内的权重可以确定其重要性程度，权重数值越大则说明指标对于该准则层越重要。指标层较为全面地列出了影响矿山可持续性的有效因素，在后续矿山生态修复方案设计时应该将各项评价指标纳入考虑并将其作为工作的重点。

表3 露天矿区可持续性评价指标权重表Table 3 Weight of sustainability assessment in open-pit mining area

3.2 指标得分

本次共发出25份专家打分表，有效回收23份，打分结果见表3，28项评价指标得分均处于0～3分区间，说明评价指标在研究区均表现为尚未建立或内容严重缺失。

研究区面临的主要社会挑战是生态环境问题，矿产资源开采造成生态系统损毁面积共计为50.06 km2，其中，压占面积所占比例最高为51.08%，挖损面积所占比例为42.56%，占用面积所占比例为6.36%，而且压占、挖损和占用过程均造成严重的环境污染，地形地貌和植被等景观破坏现象严重且景观干扰范围扩大至北岳恒山风景区导致恒山历史文化价值受到严重影响。其次，研究区忽略了社会、经济和自然生态系统的相互作用，缺乏不同行业和部门之间措施互补和协同配合，不能识别和管理潜在风险。另外，由于没有建立生态系统初始评估基线，不能对生物多样性保护成效和可能产生的不利影响进行定期评估，无法及时掌握生物多样性和生态系统的状态和变化趋势，导致生态系统完整性和连通性较差。

在矿山配套管理方面，首先没有对成本和效益进行经济可行性分析，尤其是生态系统服务的成本和收益[16]，成本有效性分析和备选方案比选环节缺失，资金来源单一并对资金使用缺乏监管；其次在矿山开采过程中忽视了除矿山企业以外的其他利益相关者的参与，缺乏诉求反馈和申诉机制从而导致利益相关者在参与决策时主张诉求、表明立场或态度、公正参与及事先知情权均无法得到保障[17]，不能及时响应其诉求，在超过矿区管辖范围时没有建立联合决策机制以应对各种问题；最后，在效益权衡中缺乏对开采成本和效益、权利和责任的权衡取舍，不能定期监测评估导致研究区无法建立适应性管理体系，这些都是影响研究区可持续性评价结果的有效因素。

3.3 评价结果

综合以上各项评价指标权重和专家打分结果计算E值，计算见式(2)。

E=0.087 3×1+0.034 7×1+0.055 1×1+

……+0.016 5×1=1.24

(2)

经计算后得出研究区可持续性评价最终评价结果为1.24分，参照建立的评价等级标准，可持续性等级为Ⅴ级，即可持续发展水平表现为极弱。评价结果表明，研究区应在NbS指导下以长期可持续发展的视野和角度来开展矿山生态修复，将矿山亟需解决的生态环境问题作为生态修复治理的目标，从景观尺度上进行规划、设计和实施生态修复方案，始终将生态系统净收益作为最基础的任务；其次在配套管理方面，同步考虑经济可行性和包容性治理，生态修复全周期进行适应性管理以便及时对生态修复治理目标和方案作出调整和改善；最后通过经验和教训分享、完善政策和法规促进其在矿山生态修复领域的主流化和可持续发展。

4 结论与建议

1) 基于NbS的矿山可持续性评价体系，以露天矿区可持续性评价为目标，建立了综合评价体系，以NbS全球标准的8项准则和28项指标作为准则层和指标层，利用层次分析法计算各评价指标的权重，结合专家打分确定各项指标得分，最后采用综合指数法确定评价等级。评价体系综合考虑了矿山可持续性的有效评价因素，对矿山可持续性进行更加系统和全面的评价，为今后开展此类评价工作提供了新的方法。

2) 结合评价结果对研究区进行分析，矿山可持续性等级为V级，可持续性水平极弱，通过指标权重分析和专家打分结果明确影响研究区可持续性的有效因素，为后续开展生态修复提供主要参考依据，而NbS指标体系的8项准则和28项指标的具体含义和要求为矿山生态修复方案设计提供科学指导。

3) 基于NbS的矿山可持续性评价是一个相对新的研究课题，本文以露天矿区为例对该评价方法进行了初探，建立的评价指标体系还需要更加深入的研究探讨；在实际应用中还应结合案例的具体情况按照不同层次对评价指标进行适当修改、补充和完善，以提升其对于不同类型矿山生态系统可持续性评价的适用性。