新疆煤炭环境污染因素分析及绿色开采措施

2022-05-27苏尤丽赵宁张蓝匀

牡丹江师范学院学报（自然科学版） 2022年2期

苏尤丽赵宁张蓝匀

摘要：基于主成分分析方法，分析2007-2016年不同空气污染排放物对新疆环境质量的影响及新疆煤炭行业的高碳排放因素，探索其绿色开采措施.通过提高煤矿开采技术水平、加强矿区生态环境保护的宣传、树立的环境保护观念、合理规划煤矿机械开采设备、尽量将煤矿器械设备转移到室内、降低噪音对生态环境的影响、积极开展矿区环境保护活动等活动，实现新疆煤炭清洁、安全、高效生产和利用，实现新疆煤炭工业绿色健康发展.

关键词：煤炭开采;高碳排放因素;环境质量分析;碳达峰

[中图分类号]X511 [文献标志码]A

煤炭作为一种有限的不可再生资源，在国民经济发展中发挥着不可替代的作用，但煤炭开采对生态环境有严重的负面影响.[1]采煤时产生大量废弃物严重破坏当地的生态系统，引发大气污染、水污染、塌方等一系列安全问题，威胁经济和社会的可持续发展.新疆煤矿生产区域的自然生态地理环境脆弱，煤炭资源综合开发与煤炭开采过程引起的自然生态环境灾害问题具有一定特殊性.新疆准东、吐哈、伊犁、库柏、什脱洛盖4个煤田自然气候条件恶劣，降雨量少，蒸发量大，旱涝严重，大部分属于沙漠戈壁，植被稀少，生态脆弱，开采破坏后很难恢复，煤炭资源的大规模过度开发必然带来严重的生态环境问题[2]，如地表沉降和地下水渗漏，破坏地表的农作物和植被，占用大量土地等.[3]在干旱、缺水、缺土、植被稀疏的环境下，新疆的煤炭开采应该采取高效、绿色的方法，以减少资源开采对生态环境的破坏.[4]笔者基于主成分分析方法，对比新疆、内蒙古和山西2007-2016年七个环境质量指标样本数据，分析不同空气污染排放物对新疆环境质量的影响及新疆煤炭行业的高碳排放因素，探索碳达峰、碳中和的实现途径.

1 环境质量评价

1.1 数据来源

我国煤炭资源分布极不均衡，主要集中在山西、内蒙古和新疆等地区.本文基于主成分分析方法，对新疆、内蒙古和山西2007-2016年七个环境质量指标为样本数据进行对比分析.为增强评价的实效性，所有环境污染指标的原始数据均来源于2007-2016年《新疆环境统计年鉴》《内蒙古环境统计年鉴》《山西环境统计年鉴》中有关的环境污染数据，依次为工业固体废物产生量（X1），工业固体废物排放量（X2），工业二氧化硫排放量（X3），工业废水废物排放量（X4），工业烟尘排放量（X5），工业粉尘排放量（X6），工业废气排放量（X7）.鉴于第三次全国污染源普查正在进行，故获取数据截至2016年.由于某些指标的维数不同，某些指标的值在数量级上存在较大差异，不同的维数和数量导致主成分分析应用中的新问题.因此，在进行数据分析之前，对所选数据进行标准化.

1.2 主成分分析

主成分分析（Principal Component Analysis）可以将原始变量结合到新组合的独立综合变量的统计方法中，根据实际需要提取部分变量，并尽可能地反映原始变量的信息.[5]选择前两个主成分分析指标来代替原数据七个数据指标，结果见表1.由表1可知，KMO检验值为0.638，大于0.5，可以看出变量间没有显著差异，数据符合使用主成分分析方法的原则.Bartley球形检验值为0，满足小于0.005的条件，拒绝了球形假设，原始变量之间可能存在相关性.[6]因此，本文所选取的数据适用于进行主成分分析.

使用SPSS17.0软件计算相关系数矩阵，大部分指标具有很强的相关关系，能够进行主成分分析，计算结果见表2.

表3为各主成分对应各变量的初始因子载荷系数，由SPSS17.0计算完成数据指标中的特征根、方差贡献率和因子载荷阵.由表3可知，前两个主成分的累计贡献率为97.380%，符合总方差贡献率大于80%的原则.因此，可以提取前两个变量进行主成分分析.

表4为主成分矩阵.在第一主成分中，X1，X2，X4，X5，X6，X7得分较高，说明第一主成分基本反应了这六个指标;在第二主成分中，X3得分较高，说明第二主成分基本上反应了X3这一指标.因此第一主成分、第二主成分基本能够反应全部指标的信息，因子由原来的7个减少为2个，起到了降维的作用.因此，决定用2个指标来代替原来的7个指标，用SPSS17.0标准化后的数据除以第一主成分、第二主成分相对应的特征值，用得到的数据求出其平方根，作为综合得分中各个指标相对应的系数，构建综合评价得分模型.用W1表示第一主成分环境质量得分，W2表示第二主成分环境质量得分，W表示环境质量综合得分.W1和W2的得分表达式为：

根据公式（3）可以分别求出2007-2016年新疆环境质量综合评价值W为-1.788，-1.691，-1.515，-1.337，-0.081，0.966，1.608，1.826，1.942，1.370.

自2015年起，新疆的環境质量有所改善，得益于国家在十三五规划中，绿色能源的投入使用，能源革命加快了步伐，主要依靠化石能源的供给转化为非化石能源的增量需求.[7]即W值在2015年之前逐年增加，从2015年开始有所降低.

采用主成分分析方法，对内蒙古和山西两个能源开采大省进行环境质量分析，与新疆环境质量综合评价得分进行对比，绘制成折线图，见图1.在2007-2011年，新疆的环境质量得分W逐年增加，相比较于2011-2015年，增加趋势趋于平稳，环境质量得分W由-1.788增加到-0.081.2011-2015年随着煤炭消耗以及开采，新疆的环境质量恶化速度加快，环境质量得分由-0.081增加到1.942，2016年的环境质量得分由2015年的1.942降低到1.370.

2012年以前，新疆、内蒙古、山西三省的环境质量得分W整体上是逐年增加的，说明随着煤炭的消耗以及开采，环境质量逐年恶化.2012年以后，新疆、内蒙古、山西三省的W均在减少，表明环境质量在不断改善.整体上来说，新疆W得分高于内蒙古和山西两地.

新疆和内蒙古两地在2007-2016年十年里，环境质量得分由负数趋于正数，近几年又逐渐趋于负数.这可能是由于山西和内蒙古两地近年来针对煤炭排放采取了一系列有效措施.两地发展非化石能源，煤炭企业大力调整能源消费结构，重视风、光、水电等可再生能源项目[8];大力吸引国内外先进的技术来提高能源的综合利用率，注重新技术的研发;减少煤炭从业人员比重，缓解人员冗余带来的碳排放量增加的问题.

近年来，新疆煤炭勘探开发实施大企业、大集团战略.山东鲁能、江苏徐州矿业、山东新汶、神华、国投集团等企业相继在新疆从事煤炭勘探开发和煤电、煤化工基地建设，也严重影响了新疆的环境质量.

2 新疆煤炭绿色开采措施

在“碳中和”目标下，煤炭开采作为碳排放的最大贡献者，对煤炭行业产生了巨大影响.国家和地方政府要尽快出台配套工作机制和优惠政策，加快智能煤矿建设，实现煤炭清洁、加快安全、高效生产和利用，煤炭工业绿色健康发展的同时[9]，大力发展非化石能源.我国非化石能源在一次能源中消费中，低碳发展至少体现三个效益：首先是环境效益，与应对气候变化同步协同，将带来大气污染治理的一系列成效.其次是社会效益，低碳的发展提供了更高质量的绿色就业机会.第三是经济效益，预计到2030年，全国的低碳产业产值将达到23万亿美元，对国内生产总值的贡献将超过16%，从15.3%增加到25%.

2021年我国提出的“碳达峰，碳中和”目标，既是对世界的庄严承诺，也是自身发展大势使然，是统筹国内国际两个大局的战略决策.[10]碳含量中和对于促进改善全球生态环境.推动我国经济高质量发展具有重要指导意义.实现“碳中和”意味着我国经济增长与碳排放要深度脱钩，这将带来巨大的经济结构性变革，破立之间，挑战与机遇并存.

煤炭占据了大部分的能源结构，若想短时间范围内减低全国的煤炭消耗量是十分困难的[11]，必须加快煤炭绿色开采步伐.新疆煤炭开采有露天开采和地下开采两种方式.露天开采会对矿区环境产生恶劣影响.在地下开采过程中，地表变形会引起地面裂缝和山体滑坡等地质灾害，导致各种环境问题.[12]减少煤炭开采对新疆环境造成的影响，应采取以下措施：

2.1 通过顶层设计从政策方面强化绿色发展

“十四五规划和2025年远景目标”对“碳达峰、碳中和”进行了规划部署，以加快推动经济社会发展全面向绿色低碳转型.我国积极推进能源低碳革命，建立绿色低碳产业体系，积极推进可再生能源、新能源电动汽车、可移动持续发展基础配套设施等重点领域融合发展，加快探索培育新经济增长点，形成新增长动能，加快探索建立健全覆盖绿色、低碳、循环经济体系.

2.2 通过绿色金融从资金方面引导绿色发展

我国的银行被限制向高碳排放行业企业投放资金，要求加大对低碳行业的资金支持.政府部门可以通过财税政策引导并逐步完善碳税、碳交易等的发展.

2.3 通过科学技术从产业上实现绿色发展

我国在对已有的高能耗高排放企业进行技术改造实现降低能耗的同时，大力进行科技创新，利用新技术发展新能源、数字经济、智能经济、可再生能源、植树造林等.目前科技部正抓紧研究制定《“碳达峰、碳中和”科技创新行动方案》以推进“碳中和”技术发展路线图的编制，并设立了“碳中和关键技术研究与示范”重点专项.

2.4 加强应对气候变化国际合作

积极参加应对气候变化有关的国际活动，积极参与推进国际规则标准制定，积极建设“绿色丝绸之路”等.

3 结论

新疆煤炭开采矿区生态环境破坏问题对现在煤矿的发展产生了很大的影响，合理开发、利用煤矿，保护矿区的生态环境是当前的重要课题.新疆的煤炭开采通过提高煤矿开采技术水平、加强矿区生态环境保护的宣传、树立环境保护观念、合理规划煤矿机械开采设备、尽量将煤矿器械设备转移到室内、降低噪音对生态环境的影响、积极开展矿区环境保护活动等活动，实现煤炭清洁、安全、高效生产和利用，实现煤炭工业绿色健康发展.

实现碳达峰、碳中和是一场艰苦的斗争，也是对我们党治国理政综合能力提升的一次重大考验.各地要认识到低碳工作的长期性和复杂性，充分考虑能源环境问题的区域差异，结合矿区污染状况，做好生态系统的修复工作，因地制宜，通过绿色技术，实施产业链重点领域及关键区域绿色转型，不断提高全社会推动绿色低碳发展的能力，加强绿色低碳发展的本领.

参考文献

[1]刘顺光.煤炭绿色开采技术的应用研究[J].科技创新与应用，2021，11（12）：173-175.

[2]霍超.新疆煤炭资源分布特征与勘查开发布局研究[J].中国煤炭，2020，46（10）：16-21.

[3]侯凤兰，赵雪辉.新疆煤炭开采主要生态环境问题及治理对策[J].环境与可持续发展，2015，40（04）：160-161.

[4]卞正富，雷少刚.新疆煤炭资源开发的环境效应与保护策略研究[J]. 煤炭科学技术，2020，48（04）：43-51.

[5]王珅.基于主成分分析的煤炭上市公司财务绩效评价[J].煤炭经济研究，2019，39（07）：84-88.

[6]李允洁，吕惠进.基于主成分分析煤炭型城市环境质量评价——以安徽省淮南市为例[J].科技通报，2016，32（09）：224-228.

[7]王春玉.东北三省农村能源消费结构及影响因素研究[J]. 牡丹江师范学院学报：自然科学版，2021（2）：6-10.

[8]董佳璇.低碳经济背景下山西煤炭产业的发展路径研究[J].煤，2020，29（8）：91-93.

[9]王雙明，申艳军，孙强，等.西部生态脆弱区煤炭减损开采地质保障科学问题及技术展望[J].采矿与岩层控制工程学报，2020，2（4）：5-19.

[10]巢清尘.“碳达峰和碳中和”的科学内涵及我国的政策措施[J].环境与可持续发展，2021，46（2）：14-19.

[11]李路遥.黑龙江省SO2排放量与经济发展关系研究[J].牡丹江师范学院学报：自然科学版，2015（2）：31-32.