農村環(huán)境質量綜合評價技術體系區(qū)域適用性驗證

2018-09-04 02:07:20錢貞兵孫立劍戴曉峰

中國環(huán)境監(jiān)測 2018年4期

錢貞兵，孫立劍，陳超，戴曉峰，徐升

安徽省環(huán)境監(jiān)測中心站，安徽合肥 230071

長期以來，中國環(huán)境保護重點關注的區(qū)域是城市，農村環(huán)境保護工作基礎相對薄弱[l-3]。隨著農村的快速發(fā)展，農村的環(huán)境問題越來越多，各種農村環(huán)境污染不僅影響到了農村環(huán)境，還會通過水、氣、土壤和食品等渠道影響到城市環(huán)境[4-6]。因此，保護農村環(huán)境具有重要意義，開展農村環(huán)境監(jiān)測評價等基礎性研究工作也成為迫切需要[7-8]。

近些年來，原環(huán)境保護部在一些試點地區(qū)對農村環(huán)境監(jiān)測與環(huán)境質量評價工作進行了針對性研究，并于2014年在系統內部推出《農村環(huán)境質量綜合評價技術規(guī)定(試行)》(以下簡稱技術規(guī)定)，該技術規(guī)定試行一年后，原環(huán)境保護部對其進行了修訂。由于中國的國土面積大，地形地貌復雜，該技術規(guī)定若想正式推出，還需要進行深入研究和驗證。安徽處于南北過渡帶，具有很強的區(qū)域代表性[9]。研究利用近幾年安徽省域的農村環(huán)境監(jiān)測數據，將安徽省重點生態(tài)功能區(qū)考核縣域的數據與其他縣域的監(jiān)測數據進行分類整理，從三級指標層面進行對比分析，深度剖析評價體系的各級指數的結果合理性，來驗證該技術規(guī)定的區(qū)域適用性。同時，根據各級指標對比中發(fā)現的問題，對評價體系的相關指標提出修改完善建議。

1 研究背景

1.1 安徽省域概述

安徽省位于中國大陸東部，屬于華東地區(qū)，介于東經114°54′～119°37′，北緯29°41′～34°38′之間，南北長、東西窄，緯向跨度大，由北向南氣候依次變化。按照地理地貌劃分，安徽省可分為5個自然地理區(qū)(淮北平原區(qū)、江淮丘陵區(qū)、大別山區(qū)、沿江平原區(qū)和皖南山區(qū))。按自然氣候劃分，安徽省從北向南跨暖溫帶、北亞熱帶、中亞熱帶3個氣候帶，日照、氣溫、濕度、降水、季風等氣候資源均顯示南北過渡的特色。安徽省處于南北過渡帶這一特殊地理位置，使得安徽省在經度、緯度、海拔3個維度內，具有世界和中國同一自然地帶上獨特的自然地理和生態(tài)環(huán)境以及野生生物資源[10]。

安徽省是農業(yè)大省，農業(yè)資源豐富，區(qū)位條件優(yōu)越。近些年來，農業(yè)綜合生產能力不斷提高，農業(yè)發(fā)展方式加快轉變，傳統農業(yè)正向現代農業(yè)加速演進。目前，安徽省農村處于工業(yè)化、城鎮(zhèn)化加速推進階段，鄉(xiāng)村人口逐年減少，鄉(xiāng)村發(fā)展分區(qū)差異明顯，存在村莊體系不穩(wěn)定、基礎設施配套不完善、可持續(xù)發(fā)展能力較弱等問題。在新的形勢下，安徽省農村地區(qū)生態(tài)環(huán)境面臨的主要問題為農村飲用水水源地環(huán)境安全問題突出、農村生活污染嚴重、農業(yè)生產環(huán)節(jié)環(huán)境污染突出、農村地區(qū)工業(yè)企業(yè)污染嚴重。

因此，采用安徽省域的農村環(huán)境監(jiān)測數據來測試驗證《農村環(huán)境質量綜合評價技術規(guī)定(試行)》具有很強的區(qū)域代表性。

1.2 國家重點生態(tài)功能區(qū)工作

國家重點生態(tài)功能區(qū)作為主體功能區(qū)中限制開發(fā)區(qū)的重要組成部分，是指承擔水源涵養(yǎng)、水土保持、防風固沙和生物多樣性保護等方面具有關鍵作用的區(qū)域，對維護國家或地區(qū)生態(tài)安全具有重要意義[11-13]。

截至2016年9月，國務院共批復676個國家重點生態(tài)功能區(qū)的縣(區(qū))，安徽省有15個縣(區(qū))陸續(xù)被列入國家重點生態(tài)功能區(qū)縣域生態(tài)環(huán)境質量考核名單，這些縣(區(qū))多位于安徽省的皖南山區(qū)和大別山區(qū)，其國家重點生態(tài)功能區(qū)縣域的功能定位和區(qū)域優(yōu)勢，使得這些縣域在生態(tài)環(huán)境質量方面要明顯好于其他縣域，為安徽省環(huán)境質量最好的區(qū)域。

1.3 農村環(huán)境監(jiān)測工作

農村環(huán)境監(jiān)測工作為綜合性監(jiān)測，涉及環(huán)境質量監(jiān)測和生態(tài)環(huán)境監(jiān)測2個方面。環(huán)境質量監(jiān)測多采用傳統的監(jiān)測分析方法對水、氣、土等環(huán)境要素開展監(jiān)測；生態(tài)環(huán)境監(jiān)測多采用遙感和調查等方法評價生態(tài)環(huán)境質量[14]。

2015、2016年，安徽省選擇19個縣(區(qū))35個村莊開展農村環(huán)境質量監(jiān)測工作。從地理位置來說,從南到北均有分布，覆蓋全省全部16個地市；從地形地貌來說，涵蓋平原、丘陵和山區(qū)3種類型；從村莊的類型分布來看,涵蓋了《全國農村環(huán)境質量試點監(jiān)測技術方案》中劃定的5種類型：生態(tài)型、旅游型、種植型、工業(yè)型和其他類型等。總體來說,這35個村莊，在安徽省域具有較強的代表性。其中8個縣(區(qū))為國家重點生態(tài)功能區(qū)考核縣，分別為岳西縣、太湖縣、金寨縣、霍山縣、潛山縣、石臺縣、黃山區(qū)、涇縣，共20個村莊；其他11個縣(區(qū))分別為濉溪縣、銅陵縣、肥西縣、南陵縣、含山縣、鳳臺縣、懷遠縣、潁上縣、利辛縣、天長市、埇橋區(qū)，共15個村莊。為增加可比性，每個縣(區(qū))至少有1個村莊在2 a內連續(xù)進行監(jiān)測。

2 研究方法

2.1 監(jiān)測方法

根據國家相關技術規(guī)范要求，對村莊的環(huán)境空氣、飲用水源地、土壤環(huán)境以及縣(區(qū))的生態(tài)和地表水開展監(jiān)測，監(jiān)測點位布設、監(jiān)測項目、監(jiān)測頻次等詳見表1[15]。

2.2 評價方法

驗證時采用的評價方法為綜合指數法，是將評價單元分解為若干子系統，對各子系統分別選取有代表性的評價項目，將其表現程度進行等級劃分，并給出歸一化系數，將同一子系統內各評價項目的指標按權重進行疊加，得出該子系統評價指數，再將各子系統評價指數按權重疊加，得出每個評價單元的環(huán)境質量指數，然后綜合分析各單元的指數情況，進行區(qū)域環(huán)境質量的總體評價的方法。其中，權重系數確定采用專家評估法確定。該評價體系由三級指數構成，評價體系詳見圖1[14-18](圖中括號內為指標權重)。

2.2.1 農村環(huán)境質量綜合狀況分級

根據農村環(huán)境質量綜合狀況指數(RQI)值、農村環(huán)境狀況指數(Ienv)值、農村生態(tài)狀況指數(Ieco)值，分別劃分為五級(表2)。

表1 農村環(huán)境狀況和生態(tài)狀況監(jiān)測方法Table 1 Monitoring methods for environmental and ecological conditions in rural areas

圖1 農村環(huán)境質量評價體系Fig.1 Rural environmental quality evaluation system

表2 農村環(huán)境質量綜合狀況分級

2.2.2 農村環(huán)境質量綜合狀況變化度分級

根據農村環(huán)境質量綜合狀況指數、農村環(huán)境狀況指數和農村生態(tài)狀況指數與上一年比較，分別按變化幅度分為四級(表3)。

表3 農村環(huán)境質量綜合狀況變化度分級Table 3 Classification of changing levels for the comprehensive conditions of environmental quality in rural areas

2.3 驗證方法

2015、2016年，對19個縣行政單元的35個典型村莊進行監(jiān)測，其中有8個國家重點生態(tài)功能區(qū)考核縣域(評價分析中簡稱生態(tài)縣)，20個村莊；11個其他縣域(評價分析中簡稱其他縣)，15個村莊。根據監(jiān)測結果，從2個方面對3個級別指標進行分析驗證。

采用農村環(huán)境質量綜合評價體系進行結果分析評價，通過深入分析比較生態(tài)縣農村各級指標數據與其他縣間的差別，進一步驗證農村環(huán)境質量綜合評價體系的適用性，并對相關部分提出修改意見。

采用SPSS 22.0中單因素方差分析(one-way ANOVA)，確定2015、2016年農村環(huán)境空氣質量、飲用水源地水質、地表水水質、土壤環(huán)境質量、生物豐度、植被覆蓋、水網密度、土地脅迫、人類干擾、農村環(huán)境狀況、農村生態(tài)狀況、農村環(huán)境質量綜合狀況在生態(tài)縣和其他縣間的差異性。方差分析又稱“變異數分析”，為數學統計學中的基本概念，用于2個及2個以上樣本均數差別的顯著性檢驗。根據實驗指標的個數可以區(qū)分為單因素方差分析、雙因素方差分析和多因素方差分析。研究只考慮生態(tài)縣和其他縣這一實驗指標，故采用單因素方差分析。統計分析前對數據進行正態(tài)性和方差齊性檢驗，統計檢驗的顯著水平按照統計學通用閾值設為P<0.05[19-20]，即當對2個樣本進行比較時，若顯著性低于0.05，即這2個樣本為同一個樣本的概率小于0.05，則認為這2個樣本存在差異。

3 結果與討論

3.1 三級指標數據統計與分析

3.1.1 環(huán)境狀況三級指數

對2015、2016年的4項環(huán)境要素數據進行歸類整理，按照技術規(guī)定中的標準值和評價方法對環(huán)境空氣、飲用水源地水質、土壤環(huán)境、地表水水質的達標率進行統計，其結果見表4。

表4 環(huán)境要素數據達標率統計結果Table 4 Statistical results of compliance rate of environmental factor data %

從2015、2016年的4項環(huán)境要素數據達標率統計結果看出，生態(tài)縣在飲用水源地水質、地表水水質方面的達標率明顯好于其他縣，在環(huán)境空氣、土壤環(huán)境方面的達標率好于其他縣，這與其國家重點生態(tài)功能區(qū)地位相符。

按照技術規(guī)定的要求，對2015、2016年的4項環(huán)境要素數據進行等級換算，并按照相應的等級確定各要素的指數值。采用單因素方差分析對生態(tài)縣和其他縣農村環(huán)境狀況三級指標2組數據進行差異度分析，其分析結果見圖2。

圖2 生態(tài)縣與其他縣三級指數數值差異性分析Fig.2 Numerical difference analysis of third-level index between ecological counties and other counties

由圖2可見，環(huán)境空氣質量：2015年，生態(tài)縣農村環(huán)境空氣質量好于其他縣(F=5.042，P=0.038)；2016年，生態(tài)縣農村環(huán)境空氣質量與其他縣無差異(F=1.081，P=0.313)；飲用水源地水質：2015、2016年，生態(tài)縣農村飲用水源地水質好于其他縣(2015年F=16.409，P=0.001；2016年F=13.355，P=0.002)；地表水水質：2015、2016年，生態(tài)縣農村地表水水質好于其他縣(2015年F=11.177，P=0.004；2016年F=10.242，P=0.005)；土壤環(huán)境質量：2015、2016年，生態(tài)縣農村土壤環(huán)境質量與其他縣無差異(2015年F=0.056，P=0.815；2016年F=0.068，P=0.798)。

從2015、2016年2組數據間差異性分析結果可以看出，飲用水源地水質和地表水水質有顯著性差異，這與國家重點生態(tài)功能區(qū)地位完全相符。環(huán)境空氣質量數據2015、2016年顯著性差異不同，這與空氣流動性大的性質有關。土壤環(huán)境質量無顯著性差異，主要因為土壤超標的原因復雜多樣，包括區(qū)域背景值偏高、污染源影響、監(jiān)測點位設置代表性等方面，生態(tài)功能區(qū)在有些方面并不占優(yōu)。綜上所述，數據差異性評價結果與實際情況基本相符。

3.1.2 生態(tài)狀況三級指數

2015、2016年的生態(tài)狀況5個三級指數評價結果比較見圖3。從圖中可以看出生態(tài)縣在生物豐度指數、人類干擾指數方面明顯高于其他縣，植被覆蓋指數高于其他縣，水網密度指數低于其他縣，土地脅迫指數基本持平。進一步對另外2個指數的組成要素進行分析，水網密度指數統計中涉及河流長度、水域面積、水資源量，土地脅迫指數統計中涉及重度侵蝕、中度侵蝕、建設用地、其他土地脅迫，從中可以看出2個指標的2組數據中各有優(yōu)劣，生態(tài)縣在這2方面均不占有明顯的優(yōu)勢，甚至一些方面處于劣勢。其評價結果與其國家重點生態(tài)功能區(qū)定位相符。

圖3 生態(tài)縣與其他縣生態(tài)狀況的三級指數評價結果比較Fig.3 Comparison of evaluation results on the third-level index of ecological condition between ecological counties and other counties

對生態(tài)縣和其他縣2組農村生態(tài)狀況三級指標數據進行差異度分析，由圖2可見，生物豐度：2015、2016年，生態(tài)縣農村生物豐度指數值高于其他縣(2015年F=107.436，P<0.001；2016年F=105.541，P<0.001)；植被覆蓋：2015、2016年，生態(tài)縣農村植被覆蓋指數值高于其他縣(2015年F=70.782，P<0.001；2016年F=83.110，P<0.001)；水網密度：2015、2016年，生態(tài)縣農村水網密度指數值與其他縣無差異(2015年F=3.720，P=0.071；2016年F=1.875，P=0.189)；土地脅迫：2015、2016年，生態(tài)縣農村土地脅迫指數值與其他縣無差異(2015年F=0.124，P=0.729；2016年F=0.120，P=0.733)；人類干擾(該指數為負指數，指數值越高，人類干擾越少)：2015、2016年，生態(tài)縣農村人類干擾指數值小于其他縣(2015年F=112.161，P<0.001；2016年F=109.954，P<0.001)。

從2015、2016年2組數據差異性分析結果可以看出，生物豐度、植被覆蓋、人類干擾3個指數數據有顯著性差異，這3個方面在重要生態(tài)功能區(qū)考核縣占有明顯的優(yōu)勢。數據差異性評價結果與實際情況基本相符，與評價結果一致。

3.2 二級指標數據統計與分析

3.2.1 環(huán)境狀況二級指數

評價結果分析可知，2015年，8個生態(tài)縣中有5個生態(tài)縣的環(huán)境狀況二級指數為優(yōu)、3個生態(tài)縣為良，指數分布范圍為85.25～96.00；11個其他縣中有5個縣的環(huán)境狀況二級指數為良、6個縣為一般，指數分布范圍為62.60～87.45。

2016年，8個生態(tài)縣中有5個生態(tài)縣的環(huán)境狀況二級指數為優(yōu)、3個生態(tài)縣為良，指數分布范圍為86.60～95.18；11個其他縣中有1個縣的環(huán)境狀況二級指數為優(yōu)、5個縣為良、5個縣為一般，指數分布范圍為67.60～90.73。

從2015、2016年的評價數據可以看出，生態(tài)縣的環(huán)境狀況評價結果明顯好于其他縣。

從圖4數據統計分析結果可見，2015、2016年，生態(tài)縣農村環(huán)境狀況好于其他縣(2015年F=25.529，P<0.001；2016年F=18.491，P<0.001)。2015、2016年的2組數據均有顯著性差異，數據差異性評價結果與實際情況基本相符。

圖4 生態(tài)縣與其他縣二級指數和一級指數數值差異性分析Fig.4 Numerical difference analysis on the second-level index and first-level index between ecological counties and other counties

3.2.2 生態(tài)狀況二級指數

評價結果分析可知：2015年，8個生態(tài)縣中有7個生態(tài)縣的生態(tài)狀況二級指數為優(yōu)、1個生態(tài)縣為良，指數分布范圍為74.48～85.00；11個其他縣中有6個縣的生態(tài)狀況二級指數為良、5個縣為一般，指數分布范圍為47.72～67.07。

2016年，8個生態(tài)縣的生態(tài)狀況二級指數均為優(yōu)，指數分布范圍為76.11～86.84；11個其他縣中有6個縣的生態(tài)狀況二級指數為良、5個縣為一般，指數分布范圍為49.1～68.05。

從2015、2016年的評價數據可以看出，生態(tài)縣的生態(tài)狀況評價結果明顯好于其他縣。

從圖4數據統計分析可知：2015、2016年，生態(tài)縣農村生態(tài)狀況好于其他縣(2015年F=83.024，P<0.001；2016年F=82.612，P<0.001)。2015、2016年的2組數據均有顯著性差異，數據差異性評價結果與實際情況基本相符。

3.3 一級指標數據統計與分析

評價結果分析可知：2015年，8個生態(tài)縣中有5個生態(tài)縣的環(huán)境質量綜合指數為優(yōu)、3個生態(tài)縣為良，指數分布范圍為81.93～89.20；11個其他縣中有4個縣的環(huán)境質量綜合指數為良、7個縣為一般，指數分布為56.65～78.47。

2016年，8個生態(tài)縣中有5個生態(tài)縣的環(huán)境質量綜合指數為優(yōu)、3個生態(tài)縣為良，指數分布范圍為84.17～91.38；11個其他縣中有5個縣的環(huán)境質量綜合指數為良、6個縣為一般，指數分布范圍為60.20～81.66。

從2015、2016年的評價數據可以看出，生態(tài)縣的環(huán)境狀況評價結果明顯好于其他縣。

從圖4數據統計分析可知：2015、2016年，生態(tài)縣農村環(huán)境質量綜合狀況好于其他縣(2015年F=50.498，P<0.001；2016年F=41.158，P<0.001)。2015、2016年的2組數據均有顯著性差異，數據差異性評價結果與實際情況基本相符。

3.4 年度分析比較

為深入掌握指標變化原因，進一步對二級指標和三級指標的變化情況進行分析。

農村環(huán)境狀況年際總體變化不大，與2015年相比，2016年3個縣(區(qū))農村環(huán)境狀況略微變好，且均為其他縣，其余16個縣(區(qū))無明顯變化。通過對三級指標進行比較分析后發(fā)現，造成3個縣(區(qū))農村環(huán)境狀況略微變好的原因為飲用水源地水質和地表水水質指數的明顯增大。通過以上的分析可以看出，生態(tài)縣農村環(huán)境狀況較好，且相對穩(wěn)定；其他縣農村環(huán)境狀況相對較差，但有較大的提高空間。

農村生態(tài)狀況年際普遍變好，與2015年相比，2016年15個縣(區(qū))農村生態(tài)狀況略微變好，其中含全部8個生態(tài)縣，其余4個縣(區(qū))無明顯變化。進一步分析5個三級指標后發(fā)現，造成普遍變好的主要原因是植被覆蓋指數和水網密度指數普遍增大，其中植被覆蓋指數受到其他方面的干擾較大，應用于該評價體系其科學性有待進一步研究；水網密度指數受每年的降雨量的影響很大，易造成波動。以上2個三級指數因其他原因產生的年度數據的波動，會導致生態(tài)環(huán)境質量綜合指數的異常波動，最終影響到評價結果。

4 結論與建議

從綜合評價結果來看，生態(tài)縣的環(huán)境質量明顯好于其他縣；通過對二級指標的分析，生態(tài)縣主要在生態(tài)指標上明顯高于其他縣，在環(huán)境指標上也略高于其他縣，說明該指標總體符合實際情況；從三級指標分析，國家重點生態(tài)功能區(qū)的縣在飲用水源地水質、地表水水質方面的達標率明顯好于其他縣，在環(huán)境空氣、土壤環(huán)境方面的達標率也好于其他縣，生物豐度、植被覆蓋、人類干擾3個指數明顯好于其他縣，水網密度指數較其他縣差，土地脅迫指數與其他縣無明顯差異。從評價結果對比來看，符合實際情況。

從2組數據差異性分析來看，生態(tài)縣與其他縣在農村環(huán)境質量綜合狀況、農村環(huán)境狀況、農村生態(tài)狀況、飲用水源地水質、地表水水質、生物豐度、植被覆蓋、人類干擾等指數方面有顯著性差異，其他指數值無顯著性差異，數據差異性評價結果與實際情況基本相符。

采用2015、2016年的安徽省域數據測試評價體系，比較評價體系3個級別指標層面的評價結果，并采用SPSS 22.0對2組數據進行差異性分析，從分析評價結果來看，該技術規(guī)定基本適用于安徽省域農村環(huán)境綜合評價。

在對評價技術體系驗證的過程中，也發(fā)現了一些問題(如水網密度指數易受降雨量影響、植被覆蓋指數易受其他方面因素干擾、土壤質量指數未充分考慮區(qū)域背景值等)，但由于評價技術體系涉及的指標數量較多，影響因素也較多，以上問題影響權重較小，對評價結果影響相對有限。建議評價技術體系在三級指標的篩選和權重的設置方面進一步優(yōu)化，以期更準確地反映農村生態(tài)環(huán)境質量狀況。