基于排污量分配的流域生态补偿标准研究

饶清华,林秀珠,陈 芳,陈文花,林云杉,曾 雨

基于排污量分配的流域生态补偿标准研究

饶清华1*,林秀珠1,陈 芳1,陈文花2,林云杉2,曾 雨3

(1.福建技术师范学院,近海流域环境测控治理福建省高校重点实验室,福建 福清 350300；2.福建省环境监测中心站,福建 福州 350003；3.福建省环境影响评价技术中心,福建 福州 350003)

为体现“差异性公平”,本研究通过构建流域排污量分配指标体系及分配模式,采用熵权法确定分配指标的权重,根据不同地区的分配比例,结合流域可分配排污量,确定流域内不同地区分配排污量.以闽江流域为例,对流域内各个地区2010～2019年的排污量进行分配,根据排污量分配情况分别测算2010～2019年闽江流域生态补偿标准.结果表明,福州地区实际COD排放量均高于理论COD排放量,其超量排放范围分别为871～20857t;南平地区除2010年的实际COD排放量略高于理论COD排放量外,其余年份均低于理论COD排放量;三明地区实际COD排放量均低于理论COD排放量,其损失的排放量范围分别为1479～12507t. 2010～2019年福州地区需要支付的生态补偿额度分别为1175～28139万元;南平地区除2010年需要支付生态补偿外(补偿值为821万元),其余年份均获得其他地区的生态补偿,补偿值分别为1253～13157万元;三明地区获得生态补偿额度分别为1996～16874万元.

排污量；分配；生态补偿；闽江流域

流域生态补偿机制是指通过经济手段,控制流域水环境污染,促使污染产生者在治污成本和经济补偿之间进行权衡,促进各种水污染治理措施的有效执行[1].近年来,流域生态补偿受到广泛关注[2],构建科学有效的流域生态补偿标准及其测算方法,已经成为当前完善流域生态环境管理、推进生态文明建设亟待解决的重要现实问题[3-6].已有的测算方式更多的是从水质、水量的角度考虑生态补偿标准,而通过考虑流域内不同地区污染物排放情况,并结合发展权损失来建立流域生态补偿机制,以实现流域社会公平和效率为目标,进而实现流域水环境质量改善与流域污染物总量控制同步发展的研究相对匮乏.

排污权公平分配是涉及流域内不同地区之间公平发展的重要问题[7].流域排污权分配涉及到水环境容量、社会经济发展水平、生态环境保护等.学者对于流域排污权分配分配思路大多是基于总量控制指标或水体环境容量,按照效率优先、公平优先或者二者兼顾的角度进行排污权分配[8-10].①效率优先是要求在保证流域水环境质量达标前提下,经济效益最大化的一种分配方式.由于效率优先的分配方式,更多的考虑成本最小化、效益最大化,忽略了公平,其分配结果可能会对污染治理的积极性产生影响.②公平优先是指污染物总量在流域内不同地区之间公平而合理的分配方式.由于利益和认识的不同,对公平的认识也往往存在差异,使得污染物在流域内不同地区之间的公平分配难以实现量化.③兼顾效率与公平的分配方式是指在在进行流域排污权分配时,除了考虑流域内不同地区人口数量、收入水平、生活水平等,还要考虑不同地区的经济发展水平、经济增长速度、经济发展方式、总体用水效率等,做到公平和效率兼顾.此外,在排污权分配方法上,主要有历史排污量法、等比例削减法、排污绩效法等[11-13].历史排污量法、等比例削减法主要以不同地区某一时段的排污量为基数,根据不同地区原有的排污量进行初始核定.该方法在某种程度上鼓励了落后的地区,致使公平争议较多,不同地区参与排污权交易的积极性不高.排放绩效法虽然是较为公平而客观的一种方法,但是该方法主要适用于电力行业,适用范围较小.

受不同地区地理位置、行业政策、资源禀赋条件等因素的影响,排污权分配不可能做到绝对公平.因此,流域内不同地区的污染物控制责任分担不应采用“一刀切”的方式,污染总量配额分配因区域差异应存在“合理的差别”,从而实现区域的“差异性公平”.流域排污权分配的公平性不是绝对的等量平分或者等比例平分,而是在充分考虑各地区经济、人口、水资源量、水环境容量等多项可以量化的公平性指标基础上实行统一规则的差额分配办法,从而实现分配的排污量与该区域客观因素的公平匹配,也就是虽然各区域的排放总量不同,但是各区域每个单位指标下的负荷污染物量相等.因此,由于原有的单一考虑效率优先或公平优先的排污权分配方式具有一定的片面性,其分配模式难以兼顾多个方面的需求[14],在流域社会经济活动中,可能导致经济主体任意排放废物以致危害下游流域.为体现流域内不同地区的“差异性公平”,兼顾效率与公平的排污权分配具有十分重大的意义[15].

闽江是福建省最大的河流,流域范围涉及福州、南平和三明等市.目前,针对闽江流域生态补偿开展了一定的研究,其研究视角主要基于生态系统服务、机会成本[16]等测算流域生态补偿标准,关于排污量分配的闽江流域生态补偿标准的研究较少.在此深刻背景下,本课题以闽江流域为研究对象,在体现“差异性公平”的前提下对流域内不同地区的排污权进行公平分配,并根据排污量分配结果分别测算2010～2019年闽江流域生态补偿标准.研究结果可为建立符合我国重点流域实际情况的流域生态补偿机制提供借鉴.

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

闽江是福建省最大的河流(116°23′～119°35′E, 25°23′～28°16′N),是我国东南沿海最重要的河流之一,其发源于闽赣、闽浙交界的山脉,干支流流经38个县市,流域面积达60992km2,位于境内的面积有59922km2[17].本研究根据行政区划将三明地区划分为闽江流域上游,南平地区划分为中游,福州地区划分为下游.

1.2 研究方法

1.2.1 流域排污量分配模型 闽江流域的排污量分配问题涉及到社会效益、经济效益、生态效益等多个因素,原有的分配模式按照人口、生产总值等确定,具有一定的片面性.由于指标体系相对薄弱,其分配模式难以兼顾多个方面的需求.本研究通过建立完整的指标体系,将多个因素纳入考量,判定指标权重,兼顾社会公平、经济效率、生态可持续,为闽江流域的排污量分配提供参考.

(1) 排污量分配指标体系

流域排污量的分配应确保公平性、合理性,同时兼顾经济发展和环境保护.本研究从闽江流域的整体利益出发,遵循指标数据易收集、计算简便可操作、指标体系相互独立的原则,参考已有研究成果[14,18],最终选取13个指标因子,并从社会公平、经济效率、流域生态环境可持续3个维度构建闽江流域排污量分配的指标体系(表1).

(2) 排污量分配指标权重

第1步:构建排污量分配评价指标矩阵.

第2步:评价数据标准化处理.

将初始矩阵标准化处理得到标准化矩阵[]=(y)×n.其中,对于正向型指标:y=x/xmax;对于负向型指标:y=xmin/x.

第3步:计算不同指标在流域各个地区的比值.

表1 闽江流域排污量分配指标体系

第4步:计算不同指标的信息熵.

第5步:计算不同指标的熵权.

(3) 流域排污量分配模型

根据第项排污量分配指标的权重,得到流域内第个地区在排污量分配中的所占最终权重,即:

根据不同地区的权重和流域可分配排污量确定流域不同地区的理论排污量.

Q=·θ(3)

式中:Q为流域内第个地区理论排污量;为流域内第地区在排污量分配中的所占最终权重;为流域可分配总排污量.

1.2.2 基于排污量分配的流域生态补偿标准模型 排污量分配是明确流域内各个地区的排污权.排污权与该地区的经济发展水平有关,因此,某种意义上说,排污权就是发展权.合理分配排污量,既体现了“污染者付费”原则,又明确了流域中各个地区的责任与权利.测算基于排污量分配的流域生态补偿额度,需要确定两个值:一是流域内不同地区损失的排污量,即为了保护流域生态环境而减少的污染排放量;二是单位排污指标的交易成本.

流域内不同地区基于排污量分配的流域生态补偿标准为:

E= (Q- Q)·(4)

式中:E为流域中第地区基于排污量分配的最终补偿额,万元;Q为第区域的实际排污量;Q为第区域的理论排污量;为排污指标的交易成本.

1.2.3 数据来源 水量数据来源于福建省生态环境厅、水质数据来源于福建省生态环境厅水质周报.由于2019年福建水质周报中闽侯竹岐和水汾桥两个流域断面没有数据显示,将2019年水质数据中闽侯下西园代替闽侯竹岐、延平南溪代替水汾桥.水环境容量利用率为流域不同地区污染物入河量与采用水质模型计算出的水环境容量比值[19].不同城市的社会公平、经济效率、流域生态环境可持续指标数据分别来源于福建省统计年鉴(2010～2019年)、福建省水资源公报(2010～2019年)、三明市统计年鉴(2010～2019年)、南平市统计年鉴(2010～2019年)、福州市统计年鉴(2010～2019年).

2 结果分析

2.1 闽江流域排污量分配

2.1.1 分配指标权重 将闽江流域排污量分配指标数据进行标准化处理,分别计算不同指标在流域各个地区的比值.按照熵值法的计算步骤,分别计算不同年份不同地区各个指标的信息熵和熵权.由于版面限制,不同年份不同地区各个指标的权重不再列出.根据公式(1),得到流域内不同地区在排污量分配中的所占最终权重(表2).

由表2可知,福州地区分得排污量比例分别为39.67%～46.13%,近10年来总体呈上升的趋势;南平地区分得排污量比例分别为24.52%～31.44%,总体呈现下降的趋势;三明地区分得排污量比例分别为26.71%～30.30%,总体上变化不大.

2.1.2 可分配排污量 污染物主要通过有组织排放和无组织排放的方式进入水体.其中,工业生产产生的废水经过处理达标后经过统一的排放口排放,农村生活和农业生产活动中产生的各种污染物或无机物主要以无组织的形式排放.由于无组织排放的污染物数据难以收集,本研究只考虑统计年鉴中给出的排放数据,以2010～2019年三明、南平、福州等地区实际COD排污量总和作为闽江流域可分配排污量,具体见表3.

表2 闽江流域不同地区排污量分配最终权重

由表3可知,闽江流域可分配COD排污量分别为133933～238218.62t,除2010～2011年、2017～ 2018年可分配COD排污量上升外,其余年份呈现逐年下降的趋势并保持在较低水平,说明闽江流域内三明、南平、福州等地区的COD减排工作取得较好的绩效,生态环境保护水平总体上呈现递增的趋势.

表3 闽江流域各地区排污量分配情况及生态补偿额度

2.1.3 各地区排污量分配情况 根据本研究构建的闽江流域排污量分配模型和各指标最终权重,得到闽江流域不同地区的排污量分配情况(表3).福州地区实际COD排放量均高于理论COD排放量,其增加的排放量范围分别为871～20857t.除2010年外,其增加的COD排放量均处于较高水平.南平地区除2010年的实际COD排放量略高于理论COD排放量外,其余年份均低于理论COD排放量.南平地区2011～2019年损失的排放量范围分别为929～9752t,除2015年外,其损失的COD排放量均处于较高水平.三明地区实际COD排放量均低于理论COD排放量,其损失的排放量范围分别为1479～12507t.除2010年损失COD排放量略低外,其余年份损失COD排放量均较高.

2.2 闽江流域基于排污量分配的流域生态补偿标准

2017年来,福建省生态环境厅每个季度均会发布全省排污权指标市场加权平均价.鉴于数据收集的难度,因此,本研究取2017～2019年福建省所有季度化学需氧量市场加权平均价(13491.14元/t)为参考,测算闽江流域不同地区基于排污量分配的流域生态补偿额度(表3).负数表示应给予其他地区的补偿,正数表示获得其他地区的补偿.2010～2019年福州地区需要支付的生态补偿额度分别为1175～ 28139万元.南平地区除2010年需要支付生态补偿外(补偿值为821万元),其余年份均获得其他地区的生态补偿,补偿值分别为1253～13157万元.三明地区2010～2019年获得生态补偿额度分别为1996～ 16874万元.

3 讨论

3.1 体现区域的差异性公平

闽江流域内不同地区由于地理位置、资源禀赋条件、行业发展政策等差异,在排污量分配上不能采用“一刀切”的方式,要求不同地区承担同等的减排责任,而应体现“差别而公平”.因此,本研究通过构建闽江流域排污量分配指标体系及分配模式,实现流域内不同地区差异性公平的分配方案.首先,根据地区差异构建体现地区责任、能力、潜力和差异的排污量分配指标体系;其次,采用熵权法确定分配指标的权重;最后,利用混合的分配模式,根据不同地区的分配比例,结合流域可分配排污量,确定流域内不同地区分配排污量.即闽江流域排污量分配是在充分考虑流域内不同地区社会发展、经济建设、水资源禀赋、水环境容量等多项指标的基础上而采用的差额分配模式,是对原有的等量平分或者等比例平分模型的改进.该分配模式实现了流域内不同地区的排污量分配与该地区客观因素公平匹配,即流域内各个地区分配的排污量虽然不同,但是不同地区每个分配指标下的污染物负荷量相等.

3.2 影响排污量分配的因素

分配指标权重的大小直接影响流域内不同地区排污量的分配结果.一般来说,分配指标在流域排污量分配中的影响作用越大,则指标的权重应越大.本研究采用熵权法确定分配指标的权重.熵权法是根据流域内不同地区排污量分配指标数值构成排污量分配评价初始矩阵,客观确定分配指标权重.熵权表示某项排污量分配指标在分配过程中的相对重要程度,如果某项分配指标的熵值越小,则熵权就越大,反之亦然.流域内各个地区在分配指标上的数据存在较大差异时,说明该分配指标提供的有效信息量较大,其信息熵值较小,指标的权重也应较大,该指标应重点考察.熵权法确定分配指标权重,消除了人为因素的干扰,体现了排污量分配的公平原则.本研究中,人均水资源量、万元GDP用水量、人均社会消费品零售额、人均财政收入等指标,由于不同地区数值相差较大,其权重总体较大;城镇居民恩格尔系数、GDP年增长率、人均COD排放量、第二产业比重等指标数值差异较小,其权重总体较小.

3.3 排污量时空变化分析.

在时间序列上,闽江流域可分配COD排污量呈现先上升后下降的趋势,三明、南平、福州等地区实际COD排污量变化趋势与闽江流域可分配COD排污量变化趋势较为一致,均表现为先上升后下降趋势并稳定在较低的排放水平.说明闽江流域内三明、南平、福州等地区近10年来深入践行习近平生态文明思想,牢固树立绿水青山就是金山银山理念,统筹推进生态环境高水平保护和经济高质量发展,为全方位推进高质量发展超越提供强有力的生态环境支撑.2010年以来,三明市成立重点流域水环境综合整治领导小组,定期制定下发“闽江流域三明辖区水环境综合整治责任分解表”,着力营造水质良好、生态优越的和谐环境.三明市成为福建省首个进入国家地表水考核断面“水环境质量排名前30位”和“水质变化情况排名前30位”双榜单的设区市.南平市“十二五”期间出台《关于进一步加强重点流域水环境综合整治的实施意见》,推动闽江流域南平段水环境综合整治.“十二五”期间,南平市已基本完成闽江流域水环境综合整治计划重点项目共123项,完成投资约32.6亿元,累计COD削减17.85%,氨氮削减15.40%,全面完成“十二五”减排目标任务.“十三五”期间,南平市深入推进城乡污水处理、垃圾处理和河道水环境综合整治,基于流域水环境突出的问题,大力推进畜禽养殖污染和农村环境综合整治.“十二五”期间,闽江干流断面(福州段)省控断面I类—Ⅲ类水质比例保持在90%以上,总体水质保持为优.福州市全面完成省政府下达的“十二五”水污染物排放总量控制目标,即COD削减8.2%,氨氮削减9.2%.“十三五”期间,福州市发布了《闽江流域水环境(福州段)综合治理方案(2016-2020)》,方案提出:要深化流域水污染防治,加大COD、氨氮、总磷、重金属及其他影响人体健康的污染整治力度;加强生活污水治理和畜禽养殖污染整治;加强工业企业废水污染治理,推进造纸、建陶、氮肥、有色金属、印染、钢铁、农副食品加工、原料药制造、农药、电镀等重点行业专项治理.实际COD排污量在空间上表现为三明<≈南平<福州.卢爱桐[20]对江苏省工业COD排放与经济发展关系及影响因素进行了分解研究,其研究结果表明,经济规模效应、经济结构效应以及技术效应是工业COD排放的主要驱动因素.其中,经济规模效应是驱动江苏省工业COD排放增加的主要因素,技术效应是驱动江苏省工业COD排污量减少的主要因素,经济结构效应的影响很有限.就三个地区的GDP而言,总体上表现为南平<≈三明<福州,与经济规模效应相对应,福州地区COD排污量总体最高.另有研究表明,人口增长是我国工业废水排放的主要驱动因素之一[21].人口数量的增加,对应的生产活动增加,环境污染排放相应增多,因此,工业COD的排放随之增加.就三个地区的人口数量而言,总体上表现为三明<南平<福州.因此,经济规模效应以及人口数量的共同作用下,闽江流域不同地区实际COD排污量在空间上表现为三明<≈南平<福州.

3.4 流域生态补偿结果分析

根据表3中的生态补偿数值可以看出,上游地区三明市不同年份均获得生态补偿,说明三明地区实际COD排放量均小于理论COD排放量,同时也说明了三明地区为闽江流域绿色发展高质量发展提供了坚实的生态环境保障.南平市生态补偿值总体上为正数,但其获得的生态补偿额小于三明市,说明南平在保护闽江流域生态环境方面付出了努力.基于排污量分配的流域生态补偿测算方法,综合考虑了排污量分配后各个地区的污染物减排行为的贡献,明确了水环境容量使用各方的权利和义务,体现了水资源和排污权的价值性,对推动流域水污染减排工作具有正面促进作用.此外,通过引入基于排污量分配的流域生态补偿机制,以损失的污染物排放量计算流域内各个地区获得/支付的补偿额,弥补了流域上游地区生态环境保护的发展权损失,兼顾了流域上下游的利益,有利于实现流域内不同地区污染物排放公平与效率.

3.5 补偿结果不确定性分析

①流域排污量的分配链接不同地区的发展权,应确保公平、合理性.本研究选取13个指标因子构建闽江流域排污量分配的指标体系,克服了指标体系相对薄弱的缺点.虽然在建立指标体系过程中综合考虑的社会公平、经济效率、流域生态可持续等因素,但在指标选取过程中存在一定的主观随意性,从而可能导致排污量分配结果存在偏差.②由于污染物排放数据收集存在一定的难度,本研究仅收集统计年鉴中的排放数据,并以2010～2019年三明、南平、福州等地区实际COD排污量总和作为闽江流域可分配排污量,忽略了上述三个地区在水污染减排方面的情况,可能导致排污量分配结果存在偏差.③流域内不同地区经济的发展可能受多种因素的制约,本研究在测算生态补偿额度时仅仅考虑流域水污染物减排对地区经济发展制约,则有夸大流域生态环境保护对地区的制约作用.此外,由于2010～2016年的数据收集存在困难,采用2017～2019年福建省所有季度化学需氧量市场加权平均价代表研究期内的COD交易成本,可能导致流域生态补偿测算存在偏差.

4 结论

4.1 从社会公平、经济效率和流域生态环境可持续等三个维度构建体现“差异性公平”的流域排污量分配指标体系,采用熵权法确定各分配指标权重,引入混合分配模式,测算不同地区的分配比例,结合流域可分配排污量,确定流域内不同地区分配的排污量.

4.2 福州地区实际COD排放量均高于理论COD排放量,其增加的排放量范围分别为871～20857t.南平地区除2010年的实际COD排放量略高于理论COD排放量外,其余年份均低于理论COD排放量.南平地区2011～2019年损失的排放量范围分别为929～9752t.三明地区实际COD排放量均低于理论COD排放量,其损失的排放量范围分别为1479～ 12507t.

4.3 2010～2019年福州地区需要支付的生态补偿额度分别为1175～28139万元.南平地区除2010年需要支付生态补偿外(补偿值为821万元),其余年份均获得其他地区的生态补偿,补偿值分别为1253～ 13157万元.三明地区2010～2019年获得生态补偿额度分别为1996～16874万元.

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Research on the ecological compensation standard for river basin based on pollutant allocation.

RAO Qing-hua1*, LIN Xiu-zhu1, CHEN Fang1, CHEN Wen-hua2, LIN Yun-shan2, ZENG Yu3

(1.Fujian Provincial Key Laboratory of Coastal Basin Environment, Fujian Polytechnic Normal University, Fuqing 350300, China；2.Fujian Environmental Monitoring Center, Fuzhou 350003, China；3.Fujian Province Environmental Impact Assessment Technology Centre, Fuzhou 350003, China)., 2022,42(6)：2828～2837

In order to reflected "difference fairness", we used the information entropy method to build the pollutant allocation index system and allocation model of a basin. Based on the allocation ratio of different areas and the total pollutant allocation in a basin, the quantity of pollutant allocation in different areas within a basin were determined. Taking the Minjiang River Basin as a case study, the ecological compensation standards values of the water environment from 2010 to 2019 were calculated based on the pollutant allocation in different areas of the Minjiang River Basin.The results showed that the actual COD discharges in Fuzhou city were higher 871 to 20857t than the theoretical COD discharges. Except for 2010, the value of COD discharges in Nanping city were lower than the theoretical COD discharges.The COD discharges in Sanming city were lower than the theoretical COD discharges, and the quantity of emission loss ranged from 1479 to 12507t. From 2010 to 2019, the number of ecological compensations in Fuzhou were 1175×104～28139×104Yuan. Except for 2010, Nanping needed to pay ecological compensation (the compensation value was821×104Yuan). In other years, Nanping should receive ecological compensation from other areas with the compensation values ranged from 1253 to 13157×104Yuan. Sanming should receive a ecological compensation values, ranging from 1996×104to 16874×104Yuan.

pollution discharge；pollutant allocation；ecological compensation；Minjiang River basin

X32

A

1000-6923(2022)06-2828-07

饶清华(1981-),男,福建福州人,副教授,博士,主要从事环境影响评价方面研究.发表论文31篇.

2021-11-30

福建省高校以马克思主义为指导的哲学社会科学学科基础理论研究项目(JSZM2021056);福建省习近平新时代中国特色社会主义思想研究中心重大项目(FJ2021XZZ011);福建省自然科学基金项目(2020J01306,2021J01327,2021J011243)

*责任作者, 副教授, raoqinghua@sina.com