新疆煤炭環境污染因素分析及綠色開采措施

蘇尤麗 趙寧 張藍勻

摘 要：基于主成分分析方法，分析2007-2016年不同空氣污染排放物對新疆環境質量的影響及新疆煤炭行業的高碳排放因素，探索其綠色開采措施.通過提高煤礦開采技術水平、加強礦區生態環境保護的宣傳、樹立的環境保護觀念、合理規劃煤礦機械開采設備、盡量將煤礦器械設備轉移到室內、降低噪音對生態環境的影響、積極開展礦區環境保護活動等活動，實現新疆煤炭清潔、安全、高效生產和利用，實現新疆煤炭工業綠色健康發展.

關鍵詞：煤炭開采;高碳排放因素;環境質量分析;碳達峰

[中圖分類號]X511 ? [文獻標志碼]A

煤炭作為一種有限的不可再生資源，在國民經濟發展中發揮著不可替代的作用，但煤炭開采對生態環境有嚴重的負面影響.[1]采煤時產生大量廢棄物嚴重破壞當地的生態系統，引發大氣污染、水污染、塌方等一系列安全問題，威脅經濟和社會的可持續發展.新疆煤礦生產區域的自然生態地理環境脆弱，煤炭資源綜合開發與煤炭開采過程引起的自然生態環境災害問題具有一定特殊性.新疆準東、吐哈、伊犁、庫柏、什脫洛蓋4個煤田自然氣候條件惡劣，降雨量少，蒸發量大，旱澇嚴重，大部分屬于沙漠戈壁，植被稀少，生態脆弱，開采破壞后很難恢復，煤炭資源的大規模過度開發必然帶來嚴重的生態環境問題[2]，如地表沉降和地下水滲漏，破壞地表的農作物和植被，占用大量土地等.[3]在干旱、缺水、缺土、植被稀疏的環境下，新疆的煤炭開采應該采取高效、綠色的方法，以減少資源開采對生態環境的破壞.[4]筆者基于主成分分析方法，對比新疆、內蒙古和山西2007-2016年七個環境質量指標樣本數據，分析不同空氣污染排放物對新疆環境質量的影響及新疆煤炭行業的高碳排放因素，探索碳達峰、碳中和的實現途徑.

1 環境質量評價

1.1 數據來源

我國煤炭資源分布極不均衡，主要集中在山西、內蒙古和新疆等地區.本文基于主成分分析方法，對新疆、內蒙古和山西2007-2016年七個環境質量指標為樣本數據進行對比分析.為增強評價的實效性，所有環境污染指標的原始數據均來源于2007-2016年《新疆環境統計年鑒》《內蒙古環境統計年鑒》《山西環境統計年鑒》中有關的環境污染數據，依次為工業固體廢物產生量（X1），工業固體廢物排放量（X2），工業二氧化硫排放量（X3），工業廢水廢物排放量（X4），工業煙塵排放量（X5），工業粉塵排放量（X6），工業廢氣排放量（X7）.鑒于第三次全國污染源普查正在進行，故獲取數據截至2016年.由于某些指標的維數不同，某些指標的值在數量級上存在較大差異，不同的維數和數量導致主成分分析應用中的新問題.因此，在進行數據分析之前，對所選數據進行標準化.

1.2 主成分分析

主成分分析（Principal Component Analysis）可以將原始變量結合到新組合的獨立綜合變量的統計方法中，根據實際需要提取部分變量，并盡可能地反映原始變量的信息.[5]選擇前兩個主成分分析指標來代替原數據七個數據指標，結果見表1.由表1可知，KMO檢驗值為0.638，大于0.5，可以看出變量間沒有顯著差異，數據符合使用主成分分析方法的原則.Bartley球形檢驗值為0，滿足小于0.005的條件，拒絕了球形假設，原始變量之間可能存在相關性.[6]因此，本文所選取的數據適用于進行主成分分析.

使用SPSS17.0軟件計算相關系數矩陣，大部分指標具有很強的相關關系，能夠進行主成分分析，計算結果見表2.

表3為各主成分對應各變量的初始因子載荷系數，由SPSS17.0計算完成數據指標中的特征根、方差貢獻率和因子載荷陣.由表3可知，前兩個主成分的累計貢獻率為97.380%，符合總方差貢獻率大于80%的原則.因此，可以提取前兩個變量進行主成分分析.

表4為主成分矩陣.在第一主成分中，X1，X2，X4，X5，X6，X7得分較高，說明第一主成分基本反應了這六個指標;在第二主成分中，X3得分較高，說明第二主成分基本上反應了X3這一指標.因此第一主成分、第二主成分基本能夠反應全部指標的信息，因子由原來的7個減少為2個，起到了降維的作用.因此，決定用2個指標來代替原來的7個指標，用SPSS17.0標準化后的數據除以第一主成分、第二主成分相對應的特征值，用得到的數據求出其平方根，作為綜合得分中各個指標相對應的系數，構建綜合評價得分模型.用W1表示第一主成分環境質量得分，W2表示第二主成分環境質量得分，W表示環境質量綜合得分.W1和W2的得分表達式為：

根據公式（3）可以分別求出2007-2016年新疆環境質量綜合評價值W為-1.788，-1.691，-1.515，-1.337，-0.081，0.966，1.608，1.826，1.942，1.370.

自2015年起，新疆的環境質量有所改善，得益于國家在十三五規劃中，綠色能源的投入使用，能源革命加快了步伐，主要依靠化石能源的供給轉化為非化石能源的增量需求.[7]即W值在2015年之前逐年增加，從2015年開始有所降低.

采用主成分分析方法，對內蒙古和山西兩個能源開采大省進行環境質量分析，與新疆環境質量綜合評價得分進行對比，繪制成折線圖，見圖1.在2007-2011年，新疆的環境質量得分W逐年增加，相比較于2011-2015年，增加趨勢趨于平穩，環境質量得分W由-1.788增加到-0.081.2011-2015年隨著煤炭消耗以及開采，新疆的環境質量惡化速度加快，環境質量得分由-0.081增加到1.942，2016年的環境質量得分由2015年的1.942降低到1.370.

2012年以前，新疆、內蒙古、山西三省的環境質量得分W整體上是逐年增加的，說明隨著煤炭的消耗以及開采，環境質量逐年惡化.2012年以后，新疆、內蒙古、山西三省的W均在減少，表明環境質量在不斷改善.整體上來說，新疆W得分高于內蒙古和山西兩地.

新疆和內蒙古兩地在2007-2016年十年里，環境質量得分由負數趨于正數，近幾年又逐漸趨于負數.這可能是由于山西和內蒙古兩地近年來針對煤炭排放采取了一系列有效措施.兩地發展非化石能源，煤炭企業大力調整能源消費結構，重視風、光、水電等可再生能源項目[8];大力吸引國內外先進的技術來提高能源的綜合利用率，注重新技術的研發;減少煤炭從業人員比重，緩解人員冗余帶來的碳排放量增加的問題.

近年來，新疆煤炭勘探開發實施大企業、大集團戰略.山東魯能、江蘇徐州礦業、山東新汶、神華、國投集團等企業相繼在新疆從事煤炭勘探開發和煤電、煤化工基地建設，也嚴重影響了新疆的環境質量.

2 新疆煤炭綠色開采措施

在“碳中和”目標下，煤炭開采作為碳排放的最大貢獻者，對煤炭行業產生了巨大影響.國家和地方政府要盡快出臺配套工作機制和優惠政策，加快智能煤礦建設，實現煤炭清潔、加快安全、高效生產和利用，煤炭工業綠色健康發展的同時[9]，大力發展非化石能源.我國非化石能源在一次能源中消費中，低碳發展至少體現三個效益：首先是環境效益，與應對氣候變化同步協同，將帶來大氣污染治理的一系列成效.其次是社會效益，低碳的發展提供了更高質量的綠色就業機會.第三是經濟效益，預計到2030年，全國的低碳產業產值將達到23萬億美元，對國內生產總值的貢獻將超過16%，從15.3%增加到25%.

2021年我國提出的“碳達峰，碳中和”目標，既是對世界的莊嚴承諾，也是自身發展大勢使然，是統籌國內國際兩個大局的戰略決策.[10]碳含量中和對于促進改善全球生態環境.推動我國經濟高質量發展具有重要指導意義.實現“碳中和”意味著我國經濟增長與碳排放要深度脫鉤，這將帶來巨大的經濟結構性變革，破立之間，挑戰與機遇并存.

煤炭占據了大部分的能源結構，若想短時間范圍內減低全國的煤炭消耗量是十分困難的[11]，必須加快煤炭綠色開采步伐.新疆煤炭開采有露天開采和地下開采兩種方式.露天開采會對礦區環境產生惡劣影響.在地下開采過程中，地表變形會引起地面裂縫和山體滑坡等地質災害，導致各種環境問題.[12]減少煤炭開采對新疆環境造成的影響，應采取以下措施：

2.1 通過頂層設計從政策方面強化綠色發展

“十四五規劃和2025年遠景目標”對“碳達峰、碳中和”進行了規劃部署，以加快推動經濟社會發展全面向綠色低碳轉型.我國積極推進能源低碳革命，建立綠色低碳產業體系，積極推進可再生能源、新能源電動汽車、可移動持續發展基礎配套設施等重點領域融合發展，加快探索培育新經濟增長點，形成新增長動能，加快探索建立健全覆蓋綠色、低碳、循環經濟體系.

2.2 通過綠色金融從資金方面引導綠色發展

我國的銀行被限制向高碳排放行業企業投放資金，要求加大對低碳行業的資金支持.政府部門可以通過財稅政策引導并逐步完善碳稅、碳交易等的發展.

2.3 通過科學技術從產業上實現綠色發展

我國在對已有的高能耗高排放企業進行技術改造實現降低能耗的同時，大力進行科技創新，利用新技術發展新能源、數字經濟、智能經濟、可再生能源、植樹造林等.目前科技部正抓緊研究制定《“碳達峰、碳中和”科技創新行動方案》以推進“碳中和”技術發展路線圖的編制，并設立了“碳中和關鍵技術研究與示范”重點專項.

2.4 加強應對氣候變化國際合作

積極參加應對氣候變化有關的國際活動，積極參與推進國際規則標準制定，積極建設“綠色絲綢之路”等.

3 結論

新疆煤炭開采礦區生態環境破壞問題對現在煤礦的發展產生了很大的影響，合理開發、利用煤礦，保護礦區的生態環境是當前的重要課題.新疆的煤炭開采通過提高煤礦開采技術水平、加強礦區生態環境保護的宣傳、樹立環境保護觀念、合理規劃煤礦機械開采設備、盡量將煤礦器械設備轉移到室內、降低噪音對生態環境的影響、積極開展礦區環境保護活動等活動，實現煤炭清潔、安全、高效生產和利用，實現煤炭工業綠色健康發展.

實現碳達峰、碳中和是一場艱苦的斗爭，也是對我們黨治國理政綜合能力提升的一次重大考驗.各地要認識到低碳工作的長期性和復雜性，充分考慮能源環境問題的區域差異，結合礦區污染狀況，做好生態系統的修復工作，因地制宜，通過綠色技術，實施產業鏈重點領域及關鍵區域綠色轉型，不斷提高全社會推動綠色低碳發展的能力，加強綠色低碳發展的本領.

參考文獻

[1]劉順光.煤炭綠色開采技術的應用研究[J].科技創新與應用，2021，11（12）：173-175.

[2]霍超.新疆煤炭資源分布特征與勘查開發布局研究[J].中國煤炭，2020，46（10）：16-21.

[3]侯鳳蘭，趙雪輝.新疆煤炭開采主要生態環境問題及治理對策[J].環境與可持續發展，2015，40（04）：160-161.

[4]卞正富，雷少剛.新疆煤炭資源開發的環境效應與保護策略研究[J]. 煤炭科學技術，2020，48（04）：43-51.

[5]王珅.基于主成分分析的煤炭上市公司財務績效評價[J].煤炭經濟研究，2019，39（07）：84-88.

[6]李允潔，呂惠進.基于主成分分析煤炭型城市環境質量評價——以安徽省淮南市為例[J].科技通報，2016，32（09）：224-228.

[7]王春玉.東北三省農村能源消費結構及影響因素研究[J]. 牡丹江師范學院學報：自然科學版，2021（2）：6-10.

[8]董佳璇.低碳經濟背景下山西煤炭產業的發展路徑研究[J].煤，2020，29（8）：91-93.

[9]王雙明，申艷軍，孫強，等.西部生態脆弱區煤炭減損開采地質保障科學問題及技術展望[J].采礦與巖層控制工程學報，2020，2（4）：5-19.

[10]巢清塵.“碳達峰和碳中和”的科學內涵及我國的政策措施[J].環境與可持續發展，2021，46（2）：14-19.

[11]李路遙.黑龍江省SO2排放量與經濟發展關系研究[J].牡丹江師范學院學報：自然科學版，2015（2）：31-32.

[12]侯艷軍，塔西甫拉提·特依拜，楊春，等.新疆準東大型露天煤礦開采對生態環境的影響[J].新疆大學學報：自然科學版，2016，33（4）：388-392.

編輯：琳莉