礦山生態環境質量評價指標體系初探

鄒長新，沈渭壽，劉發民

(1.環境保護部南京環境科學研究所，江蘇 南京 210042；2.南京林業大學，江蘇 南京 210037；3.中國科學院寒區旱區環境與工程研究所，甘肅 蘭州 730000)

近年來，我國礦產資源的開發力度在不斷加強，而礦山環境保護與恢復治理的力度卻沒有跟上，礦山環境污染和生態破壞越來越嚴重，已成為影響我國經濟和社會發展的重要因素。我國國民經濟正處于快速、持續、健康發展的階段，對礦產資源的需求持持續增加，加強礦山環境的保護管理刻不容緩。如不及時采取有效的措施，礦山環境的破壞與污染程度，勢必將進一步加劇，后果極為嚴重。然而，礦山環境管理一直是我國環境管理中的一個薄弱環節，起步比較晚。礦山生態環境存在多頭管理的局面，統一監管的機制和體制尚未建立，礦山生態監測與生態狀況評價能力較弱，缺乏相應的評價規范和技術標準等依據。礦山生態環境質量評價，是礦山環境管理的一項重要工作，是衡量礦山生態環境保護與恢復治理成效的主要依據。因此，構建綜合反映礦山生態環境質量的評價指標體系，是加強礦山環境管理的基礎和條件。

1 我國礦山生態環境面臨的形勢

我國礦產資源開發與利用范圍廣，面積大，資源開采條件有限，特別是大多數技術水平低下，對生態環境的影響十分巨大。據不完全統計，我國現有的國營礦山企業8000多個，個體礦山企業達到23萬多個。如此大規模的礦山開采，對土地和環境的破壞是相當驚人的。在這些礦山中，大多數礦山企業技術和生產設備落后，特別是個體礦山企業，重自身經濟利益、輕生態環境保護與治理，造成了嚴重的礦山生態環境問題。主要表現為：大氣、水環境、土壤環境、噪聲、固體廢棄物污染；地表開挖、壓占、毀損，造成土地資源破壞與地表景觀改變；破壞地表植被，加劇水土流失；破壞和改變野生動植物棲息環境，使生物多樣性面臨威脅；井下開采造成礦井水外排，破壞地下水系；地表發生沉降、塌陷、崩塌甚至滑坡、泥石流等次生地質災害。

據國土資源部門[1]統計，截至2007年底，全國礦業開發占用和損毀土地約166萬hm2，其中尾礦堆放占地約9l萬hm2，露天采坑占地約52萬hm2，采礦塌陷占地約20萬hm2。發生采礦塌陷災害的礦業城市有30多個,每年因采礦地面塌陷造成的損失達4億元以上[2]。我國人均耕地只有0.09 hm2，不足世界的1/2，礦山開采對土地的破壞，使本已稀缺的土地資源呈加速減少的趨勢。全國工業固體廢棄物最多的為煤矸石，全國歷年累計工業固體廢棄物約60億t，其中煤矸石約12億t，每年全國工業固體廢棄物排放約5億～6億t，其中煤矸石有1億多t?，F有800多座矸石山占地約6 000 hm2，造成矸石山大量占地的局面[3]。采礦活動每年產生的廢水、廢液數量約61.9億t，年排放量約48.6億t，僅煤礦開采累計排放礦井水約800億t，礦井水利用率僅為44%。

2 礦山生態環境質量評價指標體系的理論框架

2.1 礦山生態環境評價研究進展

目前，我國關于礦山生態環境評價的研究較多，主要包括礦山環境質量與環境污染評價、礦山生態要素與環境影響評價、礦山地質環境評價等等[4-10]。以往開展的礦山生態環境評價研究，具有以下特點：①多采用建立評價指標體系后結合評價模型進行評價，評價指標多體現某一礦山類型或某一區域范圍，缺乏普適性和代表性；②當前的研究成果主要集中于對環境要素的評價，缺乏對礦山生態環境的綜合性評價技術與方法；③由于目前絕大多數礦山尚未建立生態環境監測體系，且礦山生態環境評價缺乏相關的標準，甚至單要素或單個指標的評價無據可依，導致基礎數據不足，研究深度不夠。

2.2 礦山環境管理

由于礦山生態環境問題復雜多樣，礦山環境管理也涉及到多個管理部門，廣義的礦山環境管理的內容，包括環境影響評價、環境污染防治、廢棄資源利用、生態保護與恢復、土地復墾、水土流失防治、地質環境保護與恢復等[11-12]。因此，礦山生態環境質量評價，除了考慮環境質量，還應包括礦山生態環境中各要素的評價，這樣才能實現對礦山環境的綜合管理。礦山生態環境質量評價，應針對主要礦山生態環境問題，選取具典型意義的生態環境要素，組建礦山生態環境質量評價指標體系基本框架(圖1)，主要包括生態要素和環境要素兩個部分。生態要素包括地表景觀、植被覆蓋、生物多樣性、地質災害和生態恢復等，環境要素包括大氣環境、水環境、土壤環境、固廢處理和聲環境。

2.3 層次分析法

層次分析法(AHP)是構建指標體系的最常用方法之一。層次分析法運用系統分析思想，把復雜的問題分成若干聯系的、有序的層次，對每一層次的相關元素進行比較分析。根據礦山生態環境的主要問題分類，將指標體系分為目標層、要素層和指標層三個層次。

1)目標層(A)：即礦山生態環境質量評價的總體目標，評價礦山生態環境質量優劣程度，是指標體系的最高層次。

2)要素層(B)：指標體系的中間層次，評價礦山生態環境質量的兩個要素，即生態質量要素和環境質量要素，每一要素又包括若干具體指標。

3)指標層(C)：指標體系的最基本層次，包括礦山生態環境質量評價的所有具體指標，這些指標是反映礦山生態環境質量的直接可度量因子。

圖1 礦山生態環境質量評價指標體系基本框架

3 礦山生態環境質量評價指標體系構建的原則

3.1 科學性原則

全面客觀地反映礦產資源開發造成的生態環境影響和礦區生態系統的科學內涵和基本特征。各項指標含義明確，計算方法規范，功能相對獨立。

3.2 可比性原則

包括三層含義，一是區域可比，即指標體系能綜合反映全國或同一區域礦區生態環境質量特征；二是不同礦山類型可比，即各指標能夠反映不同礦種、不同開采方式生態環境評價的共性；三是指標之間的可比，即通過歸一化處理，使不同量級的評價指標處于規定數值范圍內。

3.3 動態性原則

指標體系在考慮區域差異的同時，還應考慮礦產資源開發過程中的生態環境影響及生態環境狀況的動態變化，以此反映出不同時期礦山生態環境質量的好壞，便于對礦產資源開發生態環境管理實行動態管理。

3.4 可操作性原則

指標體系中的指標，一定要具有可測性和可比較性。評價指標盡量簡化，減少一些對評價結果影響甚微的指標，所設計指標數據方便采集，容易獲取和整理，最好利用現有的統計資料。

4 礦山生態環境質量評價指標

根據礦山生態環境質量評價指標體系的理論框架，將評價指標體系分為生態質量指標和環境質量指標兩大類三個層次(表1)。依據指標體系構建原則，遴選礦山生態環境質量評價指標包括：土地毀損度、地下水系破壞度、植被覆蓋度、次生地質災害破壞度、生態恢復治理率、大氣環境質量指數、水環境質量指數、固廢處理指數、土壤環境質量指數、聲環境質量指數。

表1 礦山生態環境質量評價指標體系

4.1 生態要素指標

4.1.1 土地毀損度

是指礦山各類土地毀損面積占礦山總面積的比例。土地毀損面積包括礦山開采過程中，開挖、壓占、毀損的土地面積等，反映了礦產開采造成的土地資源破壞、地表景觀的改變以及隨之引起的土地利用方式與格局的變化情況。

4.1.2 植被覆蓋度

是指礦山各類植被面積占礦山總面積的比例。礦山綠色植物的主要生態服務功能包括：通過光合作用調節礦區空氣中的氧和二氧化碳含量；具有保護土壤，防止水土流失的作用；可以改善礦區小氣候；能降低礦區空氣中某些有害污染物的濃度；具有明顯的減塵效應；具有明顯的消、隔噪聲效應。因此，植被覆蓋度能夠正面表征礦山生態質量狀況，礦區植被覆蓋度越高，生態質量狀況越好。

4.1.3 生物豐度

該項指標可參照《生態環境狀況評價技術規范(試行)》(HJ/T192-2005)中的定義和計算方法。礦山生物豐度指通過單位面積上不同生態系統類型在生物物種數量上的差異，間接地反映礦山區域內生物多樣性的豐貧程度。該項指標可通過遙感解譯實現。

4.1.4 次生地質災害破壞度

是指礦山發生的各類次生地質災害面積占礦山總面積的比例。次生地質災害包括滑坡、崩塌、泥石流、地面沉降、塌陷、地裂縫及礦震等。礦山開采中，受重力和其他外力作用的情況下，可能發生崩塌、滑坡和地表塌陷；廢土、廢石的不規范堆放，可能在雨季誘發泥石流。這些次生地質災害，能夠改變地表景觀，破壞水土資源，加重水土流失，甚至造成財產損失和人員傷亡。

4.1.5 生態恢復治理率

是指礦山進行生態恢復與治理的面積占礦山總面積的比例。礦山生態恢復與治理，是礦山生態環境質量動態變化的重要因素，反映了礦山企業對已造成的生態破壞進行修復的實施進度和成效，一般包括露天采空區恢復、井下回填、排土場恢復、尾礦場恢復、塌陷區治理、臨時道路、料場等地表景觀恢復等。

4.2 環境要素指標

4.2.1 大氣環境質量指數

以礦區主要大氣污染物濃度表征礦山空氣環境質量，例如煤炭礦山的大氣污染以煤煙型污染為主要特征，這種類型的污染物主要是二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、總懸浮顆粒物、可吸入顆粒物等。采用多因子賦分法計算大氣環境質量指數，計算公式如下：

其中，Ia為礦山大氣環境質量指數，i=1，2，……n；f(xi)為第i類大氣污染物的日均濃度值對應的環境質量指數賦值(表2)，大氣質量等級為《環境空氣質量標準(GB 3095-1996)》中規定的一級、二級和三級標準。

表2 大氣環境質量指數賦值

4.2.2 水環境質量指數

礦山的廢水主要包括礦井水、礦區工業用水、選礦水、尾礦水等。關于地下水環境質量評價，由于目前已經制定的《地下水環境質量標準》和《地下水環境監測技術規范》都不適用于礦井水，且礦山開采對地下水的影響主要為地下水系的破壞。因此，礦山水環境質量評價，暫不考慮地下水環境質量。

由于《地表水環境質量標準》中規定的水質參數和水質類別較多，選取評價礦山地表水特征污染物，采用多因子賦分法(同大氣環境質量)計算水環境質量指數，計算公式如下：

其中，Iw為礦山水環境質量指數，i=1，2，……n；f(xi)為第i類水污染物濃度值對應的環境質量指數賦值(表3)。

表3 礦山地表水環境質量指數取值

4.2.3 固廢處理指數

是指礦山固體廢棄物處理量和綜合利用量占固體廢棄物總量的比例，表征礦山固體廢物綜合利用及處理水平。礦山生產過程中產生的固體廢棄物，包括排巖土、建筑廢料、鍋爐灰渣、煤矸石等。礦山固廢的利用與處理形式，包括回填礦井、矸石發電、矸石制磚、建筑物料、衛生填埋等。

4.2.4 土壤環境質量指數

礦山土壤污染主要為Cu、Cd、Pb、Zn等重金屬污染及酸堿性污染。根據不同礦山開采存在的重金屬含量、土壤pH值作為評判礦山土壤環境質量的依據。按照《土壤環境監測技術規范》(HJ/T 166-2004)中土壤環境質量評價的技術規定，采用內梅羅法進行土壤環境質量指數的計算。

式中，Si為內梅羅指數；Pi均和Pi最大分別為平均單項污染指數和最大單項污染指數。內梅羅指數對應的土壤環境質量指數取值見表4。

表4 土壤內梅羅污染指數評價標準

4.2.5 聲環境質量指數

礦山企業一般遠離城區，噪聲污染較其他污染程度較輕。礦山機械噪聲和交通噪聲是礦山聲環境污染的主要原因。其中，工業場地強噪聲源最為集中，聲學環境也很復雜，聲源的輻射噪聲對環境的污染比較嚴重；礦山生產服務的各種輔助企業的設備噪聲源輻射的生產噪聲，以及生產運輸機動車輛對所在地附近的局部產生一定程度的影響或污染。

聲環境質量指數由礦山企業聲環境測點的達標比例來表示。分別在礦山的居住區、辦公區、生產區和運輸區四類功能區布設監測點，噪聲標準值執行《城市區域環境噪聲標準》(GB3096-93)1，2，3，4類標準(表5)。

表5 礦山各類功能區噪聲標準值等效聲級LAeq：dB

5 結論與討論

礦山生態環境形勢日益嚴峻，礦山環境管理水平亟待提升。開展礦山生態環境評價，是礦山環境管理的重要內容，既能衡量礦山生態環境質量的總體狀況，也能反映礦山生態恢復與環境污染治理成效，是對礦產資源開發實行全過程監管的有效手段。

本文針對我國礦山生態環境存在的普遍問題，初步探討了礦山生態環境評價指標體系的構建。然而，由于開采區域、開采方式、礦產類型、礦山技術經濟條件等方面的差異，礦產資源開發造成的生態破壞和環境污染問題復雜多樣。當前，礦山生態環境監測水平低，基礎數據缺失嚴重。因此，對于某一地區或某一類礦山的生態環境評價指標體系，可在突出主要生態環境問題的基礎上，結合礦山實際情況制定更為具體的評價體系和評價指標。

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