基于NbS的礦山可持續性評價研究：以北岳恒山露天礦區為例

崔 君，魏海英，王曉軍

(山西大學環境與資源學院，山西 太原 030006)

可持續發展被廣泛接受的理念是既能滿足當代人的需要,又不對后代人滿足其需要的能力構成危害，是一個國家或地區發展的必然選擇和經濟社會健康發展的重要標志。中國作為礦產資源大國，礦業領域的可持續發展對于我國實現整體可持續發展起重要推動作用。礦山可持續性評價是將礦山視作“社會-經濟-自然”耦合的生態系統[1]來建立評價指標體系，并對其可持續發展能力進行判定和分析。

國內外學者在礦山可持續性評價方面做過相關研究，鐘民[2]從地理、資源、氣候、社會四維因素分析對礦區可持續發展的影響；周曉山等[3]從經濟、社會、資源和環境四個方面對礦區可持續發展進行全面評價；丁日佳等[4]從礦山資源與能源消耗、污染控制、資源綜合利用、生態保護和管理五個層面利用層次分析法對煤礦可持續發展進行評估；DOROTA等[5]提出使用生命周期評估進行環境評估和使用成本效益分析進行經濟、社會評估的煤礦可持續性評價方法。以往對礦山可持續性評價的研究主要是在眾多影響因素中側重于某一項或其中幾項進行評價，目前尚未確定統一的礦山可持續性評價評價標準和方法。

基于自然的解決方案(Nature-based Solution，NbS)近十年來發展迅速，世界自然保護聯盟(IUCN)將其定義為在可持續發展理念指導下的重視自然生態系統自我修復能力，同時妥善處理經濟發展與生態保護的綜合解決方案[6]。NbS成為被廣泛采用的術語并且在學術研究和政策制定中得到了越來越多的關注，被認為是實現可持續發展全球目標的重要工具[7]，不過目前還未發現NbS在礦山可持續性評價方面的研究。本文基于NbS指標體系建立礦山可持續性評價體系，以北岳恒山露天礦區為例進行可持續性評價研究，旨在為日后開展同類評價提供一種新的方法，為開展礦山生態修復提供參考依據并對礦山生態修復方案設計提供指導。

1 研究區概況

北岳恒山露天礦區位于山西省渾源縣，由5座露天煤礦組成，總面積50.06 km2,自20世紀80年代開始礦產資源開采活動，早期開采管理混亂，小煤窯數量眾多，越界開采和私挖亂采現象嚴重，目前處于政策性停產狀態。

研究區生態環境損毀類型按引發因素可分為挖損、壓占、占用、污染和景觀破壞五種。挖損面積為21.31 km2，表現為原地表形態、地質層組、生物種群被直接摧毀，原生態系統徹底消失；壓占面積為25.57 km2，表現為廢棄巖土直接堆置于原地貌造成原生態系統的破壞和喪失；占用面積為3.18 km2，表現為改變原有土地利用類型。挖損、壓占和占用均對土壤、水系和大氣造成嚴重污染，影響面積遠超礦區生產作業區范圍；地貌和植被景觀破壞嚴重，影響擴散至周邊村莊和北岳恒山風景區，與旅游觀光環境極不協調，破壞景觀美學。研究區除部分排土場進行簡單覆土外其余廢棄土地均未進行復墾或其他保護、開發與利用，生態環境損毀現狀表明生態環境問題顯著，生態系統結構與功能紊亂，生態系統服務功能已不存在，無法滿足周邊人類生存所必需的環境條件。

2 研究方法

2.1 建立評價指標體系

NbS是通過一系列的行動來保護、可持續管理和恢復自然的或者是已經被改變的生態系統，以有效和適應性地應對社會挑戰，同時提升人類福祉和生物多樣性效益[8]，推動可持續發展目標的實現，這與我國生態文明建設理念、目標和手段等有許多共通之處。NbS全球標準[9]的發布為相關管理或執行者規范化開展NbS提供主要依據，而NbS指標體系則是全球標準的核心，包含8項準則和28項指標[10]，其內容涵蓋了多個不同學科領域專業知識和利益相關者的專業技能、經驗和實踐成果，為礦山可持續性評價研究提供了一種可行的自評估工具[11]。

本文基于NbS指標體系采用層次分析法建立露天礦區可持續性評價體系，如圖1所示。其中，目標層是研究區最終實現的目標，以露天礦區可持續性評價作為目標層；準則層是針對要實現的目標需要綜合考慮的影響因素，指標層在準則層要求下需要進行評價的具體指標，以NbS指標體系的8項準則和28項指標分別作為可持續性評價體系的準則層和指標層。

圖1 露天礦區可持續性評價指標體系Fig.1 Sustainability evaluation index system of open-pit mining area

2.2 構造判斷矩陣及一致性檢驗

評價指標體系建立后將各準則之于目標層的相對重要性進行兩兩比較，用數字1～9及其倒數進行標度從而構造判斷矩陣；采用同樣的方法構造各指標在對應準則層內的判斷矩陣。對構造的判斷矩陣求最大特征根，其所對應的特征向量即為指標的重要性排序，將其歸一化處理后便可得到指標權重分配。隨后進行一致性檢驗[12]以判斷矩陣權重分配是否合理，通過檢驗則說明權重分配合理可接受；不通過時則要修正判斷矩陣直至其滿足一致性檢驗。

2.3 指標打分標準

采用專家打分法[13]即由參與研究區生態修復設計的各位成員組成專家組并對各項評價指標進行打分，評估研究區實際情況與評價指標的匹配程度，其中，專家專業涵蓋恢復生態學、環境科學、生態工程、土地資源管理、工程造價、社會學和經濟學學科領域。向專家組成員發放指標打分表，各項指標分數閾值為0～9分，要求各位專家在互不干擾的前提下對各項指標打分以確保結果可靠性和有效性，打分標準見表1。專家打分結束后收回打分表進行有效性分析，并取專家打分平均值為各項指標得分。

2.4 確定評價等級

為使礦山可持續性評價結果具有可比性，事先采用評價者或專家人為分等定級[14]建立可持續性評價等級標準(表2)，確定各等級分數閾值。

表1 專家打分標準Table 1 Expert scoring standard

表2 露天礦區可持續性評價等級標準Table 2 Sustainability assessment grade standard in open-pit mining area

采用綜合指數法對評價指標權重和專家打分進行加權綜合分析[15]，計算得出礦山可持續性評價綜合得分E，對照表2確定最終評價等級并對露天礦區可持續性強度進行定量評價，計算見式(1)。

(1)

式中：Wi為第i個指標綜合權重；Pi為第i個指標得分。

3 結果與分析

3.1 指標權重

露天礦區可持續性評價體系準則層和指標層的評價因子綜合權重計算結果見表3。

從準則層看，重要性程度排在第一位的是B3生態系統凈收益，權重占0.209 2，并且是唯一超過0.2的準則層；第二位是B2基于尺度設計，權重占0.193 1；第三位是B1應對社會挑戰，權重占0.177 2。這說明露天礦區的可持續發展首先應基于自然、經濟和社會生態系統的尺度設計和制定工作方案，將景觀的動態性、復雜性和不確定性考慮進去，其范圍不僅包括礦區范圍內的環境和生物，也要包括政策體系、經濟制度和文化等因素；其次，要求方案在有效應對社會挑戰即改善研究區生態環境問題的前提下始終把生態系統凈收益放在最重要的位置，其中包括生物多樣性、生態系統的完整性和連通性等。另外，準則層B4經濟可行性、B5包容性治理、B6效益權衡、B7適應性管理和B8可持續性及主流化的權重均為0.084 1，表明這些因素對于露天礦區可持續性的重要性程度一致，在設計和制定工作方案時應同步考慮這些準則的內容以及其帶來的影響。

從指標層看，各項指標在對應的準則層內的權重可以確定其重要性程度，權重數值越大則說明指標對于該準則層越重要。指標層較為全面地列出了影響礦山可持續性的有效因素，在后續礦山生態修復方案設計時應該將各項評價指標納入考慮并將其作為工作的重點。

表3 露天礦區可持續性評價指標權重表Table 3 Weight of sustainability assessment in open-pit mining area

3.2 指標得分

本次共發出25份專家打分表，有效回收23份，打分結果見表3，28項評價指標得分均處于0～3分區間，說明評價指標在研究區均表現為尚未建立或內容嚴重缺失。

研究區面臨的主要社會挑戰是生態環境問題，礦產資源開采造成生態系統損毀面積共計為50.06 km2，其中，壓占面積所占比例最高為51.08%，挖損面積所占比例為42.56%，占用面積所占比例為6.36%，而且壓占、挖損和占用過程均造成嚴重的環境污染，地形地貌和植被等景觀破壞現象嚴重且景觀干擾范圍擴大至北岳恒山風景區導致恒山歷史文化價值受到嚴重影響。其次，研究區忽略了社會、經濟和自然生態系統的相互作用，缺乏不同行業和部門之間措施互補和協同配合，不能識別和管理潛在風險。另外，由于沒有建立生態系統初始評估基線，不能對生物多樣性保護成效和可能產生的不利影響進行定期評估，無法及時掌握生物多樣性和生態系統的狀態和變化趨勢，導致生態系統完整性和連通性較差。

在礦山配套管理方面，首先沒有對成本和效益進行經濟可行性分析，尤其是生態系統服務的成本和收益[16]，成本有效性分析和備選方案比選環節缺失，資金來源單一并對資金使用缺乏監管；其次在礦山開采過程中忽視了除礦山企業以外的其他利益相關者的參與，缺乏訴求反饋和申訴機制從而導致利益相關者在參與決策時主張訴求、表明立場或態度、公正參與及事先知情權均無法得到保障[17]，不能及時響應其訴求，在超過礦區管轄范圍時沒有建立聯合決策機制以應對各種問題；最后，在效益權衡中缺乏對開采成本和效益、權利和責任的權衡取舍，不能定期監測評估導致研究區無法建立適應性管理體系，這些都是影響研究區可持續性評價結果的有效因素。

3.3 評價結果

綜合以上各項評價指標權重和專家打分結果計算E值，計算見式(2)。

E=0.087 3×1+0.034 7×1+0.055 1×1+

……+0.016 5×1=1.24

(2)

經計算后得出研究區可持續性評價最終評價結果為1.24分，參照建立的評價等級標準，可持續性等級為Ⅴ級，即可持續發展水平表現為極弱。評價結果表明，研究區應在NbS指導下以長期可持續發展的視野和角度來開展礦山生態修復，將礦山亟需解決的生態環境問題作為生態修復治理的目標，從景觀尺度上進行規劃、設計和實施生態修復方案，始終將生態系統凈收益作為最基礎的任務；其次在配套管理方面，同步考慮經濟可行性和包容性治理，生態修復全周期進行適應性管理以便及時對生態修復治理目標和方案作出調整和改善；最后通過經驗和教訓分享、完善政策和法規促進其在礦山生態修復領域的主流化和可持續發展。

4 結論與建議

1) 基于NbS的礦山可持續性評價體系，以露天礦區可持續性評價為目標，建立了綜合評價體系，以NbS全球標準的8項準則和28項指標作為準則層和指標層，利用層次分析法計算各評價指標的權重，結合專家打分確定各項指標得分，最后采用綜合指數法確定評價等級。評價體系綜合考慮了礦山可持續性的有效評價因素，對礦山可持續性進行更加系統和全面的評價，為今后開展此類評價工作提供了新的方法。

2) 結合評價結果對研究區進行分析，礦山可持續性等級為V級，可持續性水平極弱，通過指標權重分析和專家打分結果明確影響研究區可持續性的有效因素，為后續開展生態修復提供主要參考依據，而NbS指標體系的8項準則和28項指標的具體含義和要求為礦山生態修復方案設計提供科學指導。

3) 基于NbS的礦山可持續性評價是一個相對新的研究課題，本文以露天礦區為例對該評價方法進行了初探，建立的評價指標體系還需要更加深入的研究探討；在實際應用中還應結合案例的具體情況按照不同層次對評價指標進行適當修改、補充和完善，以提升其對于不同類型礦山生態系統可持續性評價的適用性。