中國北方煤炭資源富集區生態承載力評價研究

薛 陽 馮銀虎 趙 栩 胡麗娜

(1.內蒙古工業大學經濟管理學院，內蒙古自治區呼和浩特市，010051；2.中國礦業大學(北京)管理學院，北京市海淀區，100083；3.國家發展和改革委員會宏觀經濟研究院，北京市西城區，100035)

我國煤炭資源蘊藏豐富，總體呈現出“西多東少、北富南貧”的區域分布特征。截至到2017年，煤炭資源消費在我國能源消費結構中比重仍高達65%左右。盡管這一比例有所下降，但煤炭資源在我國能源消費結構中的重要地位沒有改變。內蒙古自治區位于中國北部邊疆，資源儲量豐富，有“東林西礦、南農北牧”之稱，煤炭儲量和產量連續多年位居全國首位，草原、森林和人均耕地面積居全國第一。自2014年起，內蒙古煤炭產量有所下降，但占全國產量的比重一直穩定在25%左右，2010-2016年內蒙古及全國煤炭產量情況如圖1所示。

圖1 2010-2016年內蒙古及全國煤炭產量情況

以煤炭產業為主導的資源型產業在內蒙古國民經濟體系中占有重要地位。實踐證明，這種“一枝獨大”的資源型產業結構不但抵御市場波動風險能力較差，而且對生態環境承載力的負面影響顯著，區域可持續發展能力相對不足。如何在有效保護生態環境的同時，合理調整社會經濟產業結構是實現內蒙古區域可持續發展面臨的重要問題，本文的研究內容可以為中國北方煤炭資源富集區提高生態承載力、維護生態系統平衡以及促進可持續發展等方面提供預測、預警以及案例借鑒。

1 構建評價指標體系

生態承載力作為一個復雜系統涉及到資源、環境、社會、經濟和生態等諸多要素，主要包括兩層基本涵義：第一層涵義是指生態系統的自我維持與自我調節能力，以及資源與環境子系統的共容能力，為生態承載力的支持部分；第二層涵義是指生態系統內社會經濟子系統的發展能力，為生態承載力的壓力部分。

內蒙古生態環境問題的原因在于自然系統和社會經濟系統的相互作用，這種作用極大地偏離了平衡態。因此，在選取指標時，既需要更多地考慮到反映生態環境質量狀況的指標，又要立足支持和壓力兩個方面，從生態風險、環境污染、生態治理這3個角度，共篩選出25項體現支持和壓力狀態，構建內蒙古生態承載力指數評價指標體系見表1。

表1 內蒙古生態承載力指數評價指標體系

2 測度生態承載力指數

2.1 基于信息熵的指標權重確定

本文采用信息熵和TOPSIS方法構建內蒙古生態承載力測度模型，其中信息熵作為客觀賦權方法，克服主觀賦權法帶來的誤差，能夠從客觀上反映指標之間的權重關系。主要步驟如下：

(1)建立原始數據矩陣。根據內蒙古生態承載力測度指標體系， 構建原始評價矩陣X=(Xij)m×n， 其中，Xij表示第j個被評價對象的第i項指標的值。

(2)量化指標隸屬度。鑒于該指標體系均為正向指標，為測評指標隸屬于某個集合的程度， 用式(1)和式(2)計算各項實際指標的隸屬度Yij，構成單因素評價矩陣。其中，用于對正向指標和負向指標的歸一化處理見式(1)和式(2)：

(3)確定指標權重。利用熵權法來確定指標權重，通過計算指標權重來表示不同影響因素對內蒙古生態承載力指數的貢獻度。具體測度步驟如下：

首先將原始指標同度量化，見式(3)：

(3)

式中：Pij——原始指標同度量化結果。

然后計算各評估指標的信息熵ei，見式(4)：

(4)

式中：k——調節系數；

N——樣本個數。

再求各項指標的差異性系數gi，見式(5)：

gi=1-ei

(5)

最后計算各指標的權重Wi，得到權重矩陣，見式(6)：

(6)

計算所得各指標權重，具體結論見表1。

2.2 基于TOPSIS的生態承載力指數測度

TOPSIS方法(逼近理想排序技術)是一種常用的多屬性決策方法。通過計算評價方案最佳正理想點、最差負理想點的貼近度進行排序。該方法計算簡單、穩定性高。用TOPSIS方法進行內蒙古生態承載力指數測度的主要步驟如下：

(1)建立加權評價矩陣。內蒙古生態承載力指數測度指標體系由生態風險指標、環境污染指標以及生態治理指標構成， 記作集合S={S1,S2,S3}，評價指標體系集為C={C1,C2,C3,……C25}；Xij為參與主體i=1，2，3……11對指標Cj={j=1,2，3……25}的評價值，則有評價矩陣：X=[Xij]11×25；同時，指標的權重矩陣記作W=[Wi]；并得到加權評價矩陣V=[Wi×Xij]11×25。

(3)計算i與正負理想點的距離，見式(9)和式(10)：

式中：Di+——i與正理想點的距離；

Di-——i與負理想點的距離。

(4)計算參與主體i與理想點的貼近度，見式(11)：

(11)

式中：Ci——貼近度。

(5)結果排序。根據貼近度Ci的大小可以對參與主體的評價值進行排序，S值是最終得分， 處于0和1之間，越大表明內蒙古生態承載力越高，2006-2016年內蒙古生態承載力指數變化趨勢如圖2所示。

圖2 2006-2016年內蒙古生態承載力指數變化趨勢

說明：因缺少2016年工業廢水達標排放總量、治理水土面積、節水灌溉面積、草庫倫面積(圍欄草場面積)、造林和封山育林面積、生態補水、森林有害生物防治率指標統計數據，故2016年數據采用趨勢外推法得到

由圖2可以看出，對上述得分情況進行了6次多項式趨勢分析后發現，結果為y=9E-05x6-1.1107x5+5583.6x4-1E+07x3+2E+10x2-2E+13x+6E+15，其中擬合優度判斷系數R2=0.8867>0.5，擬合結果較好。可以看出，內蒙古生態承載力指數經歷了2006-2010年和2011-2016年的兩輪周期性變化趨勢，其中后一周期較前一周期生態承載力指數呈上升趨勢，且極差擴大。

3 結果分析

2006-2016年內蒙古生態承載力變化經歷了兩個周期的變化過程，呈現出周期性變化和階段性上升的總體態勢。

3.1 第一個周期(2006-2010年)

(1)生態風險方面。正向影響指標僅有全區森林面積實現連續增長，增幅15.4%；化肥施用量、能源消費總量等負向影響指標連續增長，增幅分別為39.89%和47.12%，其中突發環境事件由2006年的1起增至2010年的5起；另外，全區人均水資源量、人均用水量等指標出現了小幅波動，濕地面積沒有發生變化；同時，全區森林火災受害森林面積受到氣候變化、森林防火管理等因素影響，出現波動較大。2006年，內蒙古呼倫貝爾、興安盟等盟市連續發生了多起嚴重的森林火災，森林火災受害森林總面積達602.45 km2，為歷年之最；2007-2008年這一指標連續兩年下降，2008年全區森林火災受害森林總面積為24.39 km2，僅相當于2006年的4%； 隨后又經歷一定幅度的波動，但沒有出現大的災情。

(2)環境污染方面。化學需氧量(COD)排放量、二氧化硫排放量等指標連續下降，2006-2010年，兩者下降比重分別為7.7%和10.46%；一般固體廢物產生量連續增加，2010年產生量是2006年的1.95倍。這說明內蒙古火力發電企業、燃煤供熱企業等燃煤企業采取的脫硫脫銷措施已經發揮作用，但工業領域產生的一般固體廢物問題仍然沒有得到較好的解決。另外，氨氮排放量、工業廢水排放總量、煙(粉)塵以及危險廢物產生量均沒有明顯下降。這表明2006-2010年，內蒙古經濟搭乘煤炭行業“黃金十年”的機遇，資源型產業稟賦優勢得到發揮，但是由此造成生態環境壓力也十分突出。

(3)生態治理方面。這一時期全區治理水土面積、節水灌溉面積和草庫倫(圍欄草場)面積等分別增長14.02%、40.91%和28.19%，同時全區一般工業廢物綜合利用量、工業廢水達標排放量、造林和封山育林面積以及生態補水等指標總體上呈現出增加的趨勢，僅有森林有害生物防治率出現了連續下降，降幅達50.5%。總體來看，這一階段內蒙古生態承載力有了較為顯著的改善，但是這一時期的生態承載力指數極差偏大，如何推進進一步生態承載力改善仍然存在很大的不確定性風險。

3.2 第二個周期(2011-2016年)

(1)生態風險方面。全區森林面積和濕地面積等正向影響因素連續增加，增幅分別為5.14%和41.59%；突發環境事件由2011年的14起，實現連續6年下降，至2016年全區未發生環境突出事件；另外，全區人均水資源量、森林火災受害森林面積、人均用水量、能源消費總量等指標呈現出一定的波動性，但總體幅度不大；同上一周期相比，全區森林面積、人均水資源量、濕地面積等正向影響指標增加較明顯，森林火災受害森林面積下降顯著；化肥施用量、能源消費總量等負向影響因素增加較為顯著。

(2)環境污染方面。這一時期，全區二氧化硫排放量實現連續下降，較上一周期年度平均降幅為15.2%。但同上一周期相比，化學需氧量(COD)排放量和氨氮排放量年度平均分別增加154.2%和27.9%。同時，工業廢水排放總量、工業廢氣排放量、一般工業固體廢物產生量以及危險廢物產生量較上一周期也有明顯增加。這表明，內蒙古過于粗放型的經濟發展方式仍然沒有得到根本扭轉，根本原因在于資源型產業占內蒙古國民經濟體系主導地位的格局仍然沒有轉變，高投入、高能耗、高污染、低產出、低效益的“三高兩低”問題仍然比較突出。

(3)生態治理方面。這一時期全區加大生態治理投入，主要污染物無害化處理和生態修復水平顯著提升。其中，全區一般工業固體廢物綜合利用量、危險廢物綜合利用量、工業廢水達標排放總量等主要污染物處理能力，較上一周期年度平均水平分別提高90.5%、205.2%和20.7%；全區治理水土面積、節水灌溉面積、草庫倫(圍欄草場)面積、造林和封山育林面積、生態補水、森林有害生物防治率等生態修復水平較上一周期年度平均水平分別提高18.28%、23.74%、14.73%、5.87%、112.98%和7.32%。

這表明在這一時期內蒙古生態治理能力和水平在有了大幅改善，生態環境保護的各項措施正在進一步得到落實，為消除經濟發展過程中的環境污染奠定了堅實的基礎；同時還應當看到，內蒙古生態承載力指數較上一周期波動幅度明顯增大，主要原因是內蒙古在經歷了新一輪煤炭等資源型產品去產能政策調整之后，主要污染排放顯著降低，在加上國家環保政策推動下，2016年內蒙古生態承載力指數出現了強力回升，居研究區間歷年之最。但影響全區生態承載力進一步改善的壓力仍然不容忽視。

4 政策建議

結合前文分析，提高內蒙古等中國北方煤炭資源富集區可持續發展能力，要堅持“整體布局、多點發力”，大力推進煤炭清潔經濟高效利用，加大生態環境保護制度創新，大力發展區域特色循環經濟，推動生態環境建設資金投入方式多元化。

4.1 大力推進煤炭清潔經濟高效利用

從資源稟賦特征來看，中國以煤為主的能源供給格局不會發生改變，因此，如何推進煤炭清潔高效利用是發揮地區資源比較優勢、緩解生態環境壓力的關鍵。要大力推進煤炭產業發展方式轉變，提高煤炭資源綜合開發利用水平，實現煤炭工業安全、綠色、集約和高效發展。要著力發展非煤能源，推進清潔、可再生能源規模化發展，提高非化石能源和天然氣比重，實現從高碳到低碳的轉變。

4.2 加大生態環境保護制度創新

要進一步完善森林生態效益補償制度，有效保護天然林資源；要探索建立健全草原生態效益補償獎勵制度，做好退耕還林、退牧還草工作；大力改良退化草場，提高草場可持續收益能力，支持草原生態保護后續產業發展；要逐步探索多種形式的耕地、草場經營權有償流轉機制，推動耕地、草場等的集中使用，進一步優化資源配置和生產關系。

4.3 大力發展區域特色循環經濟

按照“減量化、再利用、資源化”的要求，構建循環型現代工業體系，一方面以煤炭、電力、冶金、化工和建材等重點行業為突破口，培育一批國家級循環經濟骨干企業。抓好稀土、有色金屬等伴生礦產資源的綜合開發利用，推進煤矸石、粉煤灰、尾礦及工業廢渣等廢物的資源化利用；另一方面積極構建循環型農牧業產業體系，積極推動適度規模經營，大力推廣綠色施肥、用藥技術，發揮農牧業生態系統的整體功能，積極構建生產、加工、廢棄物資源化利用的現代循環綠色產業鏈條，嚴格控制氮氧化物、二氧化硫、化學需氧量(COD)以及煙(粉)塵等主要污染物超標排放。

4.4 推動生態環境建設資金投入方式多元化

生態環境保護投入的目的就是用良好的生態環境以及生產生活環境回饋社會，因此必須構建可靠的投入機制為保障。要在利用國家和地方財政投入支持生態環境保護的同時，積極推動國際國內兩種資源，強化生態環境保護投入支持。一方面，積極爭取更多的國際專項投入支持，世界銀行、亞洲開發銀行以及部分外國政府貸款，不斷加大對環保領域支持。另一方面，利用國內商業銀行、政策性銀行信貸資金以及靈活采用PPP(Public-private Partnership，公共私營合作制)模式，利用國家和地方財政在生態環境保護方面的投入，撬動更多的優質民間資本加入到生態環境保護領域中來，化解生態環境保護資金投入不足的問題。

5 結論

從生態風險、環境污染、生態治理三大維度構建內蒙古生態承載力評價模型，通過實證分析揭示了影響內蒙古等中國北方煤炭資源富集地區可持續發展能力的主要影響因素。研究結果顯示，在2006-2016年間，內蒙古生態承載力變化經歷了兩輪周期的變化過程且極差擴大，呈現出“周期性變化、階段性上升”的總體態勢。

總體而言，內蒙古生態治理能力和水平在有了大幅改善，生態環境保護的各項措施正在進一步得到落實，為消納經濟發展過程中的環境污染奠定了堅實的基礎；同時，兩周期變化過程中，內蒙古生態承載力指數在經歷了上一周期的下降之后出現較快的恢復性上升，但受產業結構、生態治理投入、技術水平等因素的影響，如何突破“資源詛咒”的發展怪圈，促進全區生態承載力進一步改善的壓力仍然十分突出。

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