基于排污量分配的流域生態補償標準研究

饒清華,林秀珠,陳 芳,陳文花,林云杉,曾 雨

基于排污量分配的流域生態補償標準研究

饒清華1*,林秀珠1,陳 芳1,陳文花2,林云杉2,曾 雨3

(1.福建技術師范學院,近海流域環境測控治理福建省高校重點實驗室,福建 福清 350300；2.福建省環境監測中心站,福建 福州 350003；3.福建省環境影響評價技術中心,福建 福州 350003)

為體現“差異性公平”,本研究通過構建流域排污量分配指標體系及分配模式,采用熵權法確定分配指標的權重,根據不同地區的分配比例,結合流域可分配排污量,確定流域內不同地區分配排污量.以閩江流域為例,對流域內各個地區2010～2019年的排污量進行分配,根據排污量分配情況分別測算2010～2019年閩江流域生態補償標準.結果表明,福州地區實際COD排放量均高于理論COD排放量,其超量排放范圍分別為871～20857t;南平地區除2010年的實際COD排放量略高于理論COD排放量外,其余年份均低于理論COD排放量;三明地區實際COD排放量均低于理論COD排放量,其損失的排放量范圍分別為1479～12507t. 2010～2019年福州地區需要支付的生態補償額度分別為1175～28139萬元;南平地區除2010年需要支付生態補償外(補償值為821萬元),其余年份均獲得其他地區的生態補償,補償值分別為1253～13157萬元;三明地區獲得生態補償額度分別為1996～16874萬元.

排污量；分配；生態補償；閩江流域

流域生態補償機制是指通過經濟手段,控制流域水環境污染,促使污染產生者在治污成本和經濟補償之間進行權衡,促進各種水污染治理措施的有效執行[1].近年來,流域生態補償受到廣泛關注[2],構建科學有效的流域生態補償標準及其測算方法,已經成為當前完善流域生態環境管理、推進生態文明建設亟待解決的重要現實問題[3-6].已有的測算方式更多的是從水質、水量的角度考慮生態補償標準,而通過考慮流域內不同地區污染物排放情況,并結合發展權損失來建立流域生態補償機制,以實現流域社會公平和效率為目標,進而實現流域水環境質量改善與流域污染物總量控制同步發展的研究相對匱乏.

排污權公平分配是涉及流域內不同地區之間公平發展的重要問題[7].流域排污權分配涉及到水環境容量、社會經濟發展水平、生態環境保護等.學者對于流域排污權分配分配思路大多是基于總量控制指標或水體環境容量,按照效率優先、公平優先或者二者兼顧的角度進行排污權分配[8-10].①效率優先是要求在保證流域水環境質量達標前提下,經濟效益最大化的一種分配方式.由于效率優先的分配方式,更多的考慮成本最小化、效益最大化,忽略了公平,其分配結果可能會對污染治理的積極性產生影響.②公平優先是指污染物總量在流域內不同地區之間公平而合理的分配方式.由于利益和認識的不同,對公平的認識也往往存在差異,使得污染物在流域內不同地區之間的公平分配難以實現量化.③兼顧效率與公平的分配方式是指在在進行流域排污權分配時,除了考慮流域內不同地區人口數量、收入水平、生活水平等,還要考慮不同地區的經濟發展水平、經濟增長速度、經濟發展方式、總體用水效率等,做到公平和效率兼顧.此外,在排污權分配方法上,主要有歷史排污量法、等比例削減法、排污績效法等[11-13].歷史排污量法、等比例削減法主要以不同地區某一時段的排污量為基數,根據不同地區原有的排污量進行初始核定.該方法在某種程度上鼓勵了落后的地區,致使公平爭議較多,不同地區參與排污權交易的積極性不高.排放績效法雖然是較為公平而客觀的一種方法,但是該方法主要適用于電力行業,適用范圍較小.

受不同地區地理位置、行業政策、資源稟賦條件等因素的影響,排污權分配不可能做到絕對公平.因此,流域內不同地區的污染物控制責任分擔不應采用“一刀切”的方式,污染總量配額分配因區域差異應存在“合理的差別”,從而實現區域的“差異性公平”.流域排污權分配的公平性不是絕對的等量平分或者等比例平分,而是在充分考慮各地區經濟、人口、水資源量、水環境容量等多項可以量化的公平性指標基礎上實行統一規則的差額分配辦法,從而實現分配的排污量與該區域客觀因素的公平匹配,也就是雖然各區域的排放總量不同,但是各區域每個單位指標下的負荷污染物量相等.因此,由于原有的單一考慮效率優先或公平優先的排污權分配方式具有一定的片面性,其分配模式難以兼顧多個方面的需求[14],在流域社會經濟活動中,可能導致經濟主體任意排放廢物以致危害下游流域.為體現流域內不同地區的“差異性公平”,兼顧效率與公平的排污權分配具有十分重大的意義[15].

閩江是福建省最大的河流,流域范圍涉及福州、南平和三明等市.目前,針對閩江流域生態補償開展了一定的研究,其研究視角主要基于生態系統服務、機會成本[16]等測算流域生態補償標準,關于排污量分配的閩江流域生態補償標準的研究較少.在此深刻背景下,本課題以閩江流域為研究對象,在體現“差異性公平”的前提下對流域內不同地區的排污權進行公平分配,并根據排污量分配結果分別測算2010～2019年閩江流域生態補償標準.研究結果可為建立符合我國重點流域實際情況的流域生態補償機制提供借鑒.

1 材料與方法

1.1 研究區域概況

閩江是福建省最大的河流(116°23′～119°35′E, 25°23′～28°16′N),是我國東南沿海最重要的河流之一,其發源于閩贛、閩浙交界的山脈,干支流流經38個縣市,流域面積達60992km2,位于境內的面積有59922km2[17].本研究根據行政區劃將三明地區劃分為閩江流域上游,南平地區劃分為中游,福州地區劃分為下游.

1.2 研究方法

1.2.1 流域排污量分配模型 閩江流域的排污量分配問題涉及到社會效益、經濟效益、生態效益等多個因素,原有的分配模式按照人口、生產總值等確定,具有一定的片面性.由于指標體系相對薄弱,其分配模式難以兼顧多個方面的需求.本研究通過建立完整的指標體系,將多個因素納入考量,判定指標權重,兼顧社會公平、經濟效率、生態可持續,為閩江流域的排污量分配提供參考.

(1) 排污量分配指標體系

流域排污量的分配應確保公平性、合理性,同時兼顧經濟發展和環境保護.本研究從閩江流域的整體利益出發,遵循指標數據易收集、計算簡便可操作、指標體系相互獨立的原則,參考已有研究成果[14,18],最終選取13個指標因子,并從社會公平、經濟效率、流域生態環境可持續3個維度構建閩江流域排污量分配的指標體系(表1).

(2) 排污量分配指標權重

第1步:構建排污量分配評價指標矩陣.

第2步:評價數據標準化處理.

將初始矩陣標準化處理得到標準化矩陣[]=(y)×n.其中,對于正向型指標:y=x/xmax;對于負向型指標:y=xmin/x.

第3步:計算不同指標在流域各個地區的比值.

表1 閩江流域排污量分配指標體系

第4步:計算不同指標的信息熵.

第5步:計算不同指標的熵權.

(3) 流域排污量分配模型

根據第項排污量分配指標的權重,得到流域內第個地區在排污量分配中的所占最終權重,即:

根據不同地區的權重和流域可分配排污量確定流域不同地區的理論排污量.

Q=·θ(3)

式中:Q為流域內第個地區理論排污量;為流域內第地區在排污量分配中的所占最終權重;為流域可分配總排污量.

1.2.2 基于排污量分配的流域生態補償標準模型 排污量分配是明確流域內各個地區的排污權.排污權與該地區的經濟發展水平有關,因此,某種意義上說,排污權就是發展權.合理分配排污量,既體現了“污染者付費”原則,又明確了流域中各個地區的責任與權利.測算基于排污量分配的流域生態補償額度,需要確定兩個值:一是流域內不同地區損失的排污量,即為了保護流域生態環境而減少的污染排放量;二是單位排污指標的交易成本.

流域內不同地區基于排污量分配的流域生態補償標準為:

E= (Q- Q)·(4)

式中:E為流域中第地區基于排污量分配的最終補償額,萬元;Q為第區域的實際排污量;Q為第區域的理論排污量;為排污指標的交易成本.

1.2.3 數據來源 水量數據來源于福建省生態環境廳、水質數據來源于福建省生態環境廳水質周報.由于2019年福建水質周報中閩侯竹岐和水汾橋兩個流域斷面沒有數據顯示,將2019年水質數據中閩侯下西園代替閩侯竹岐、延平南溪代替水汾橋.水環境容量利用率為流域不同地區污染物入河量與采用水質模型計算出的水環境容量比值[19].不同城市的社會公平、經濟效率、流域生態環境可持續指標數據分別來源于福建省統計年鑒(2010～2019年)、福建省水資源公報(2010～2019年)、三明市統計年鑒(2010～2019年)、南平市統計年鑒(2010～2019年)、福州市統計年鑒(2010～2019年).

2 結果分析

2.1 閩江流域排污量分配

2.1.1 分配指標權重 將閩江流域排污量分配指標數據進行標準化處理,分別計算不同指標在流域各個地區的比值.按照熵值法的計算步驟,分別計算不同年份不同地區各個指標的信息熵和熵權.由于版面限制,不同年份不同地區各個指標的權重不再列出.根據公式(1),得到流域內不同地區在排污量分配中的所占最終權重(表2).

由表2可知,福州地區分得排污量比例分別為39.67%～46.13%,近10年來總體呈上升的趨勢;南平地區分得排污量比例分別為24.52%～31.44%,總體呈現下降的趨勢;三明地區分得排污量比例分別為26.71%～30.30%,總體上變化不大.

2.1.2 可分配排污量 污染物主要通過有組織排放和無組織排放的方式進入水體.其中,工業生產產生的廢水經過處理達標后經過統一的排放口排放,農村生活和農業生產活動中產生的各種污染物或無機物主要以無組織的形式排放.由于無組織排放的污染物數據難以收集,本研究只考慮統計年鑒中給出的排放數據,以2010～2019年三明、南平、福州等地區實際COD排污量總和作為閩江流域可分配排污量,具體見表3.

表2 閩江流域不同地區排污量分配最終權重

由表3可知,閩江流域可分配COD排污量分別為133933～238218.62t,除2010～2011年、2017～ 2018年可分配COD排污量上升外,其余年份呈現逐年下降的趨勢并保持在較低水平,說明閩江流域內三明、南平、福州等地區的COD減排工作取得較好的績效,生態環境保護水平總體上呈現遞增的趨勢.

表3 閩江流域各地區排污量分配情況及生態補償額度

2.1.3 各地區排污量分配情況 根據本研究構建的閩江流域排污量分配模型和各指標最終權重,得到閩江流域不同地區的排污量分配情況(表3).福州地區實際COD排放量均高于理論COD排放量,其增加的排放量范圍分別為871～20857t.除2010年外,其增加的COD排放量均處于較高水平.南平地區除2010年的實際COD排放量略高于理論COD排放量外,其余年份均低于理論COD排放量.南平地區2011～2019年損失的排放量范圍分別為929～9752t,除2015年外,其損失的COD排放量均處于較高水平.三明地區實際COD排放量均低于理論COD排放量,其損失的排放量范圍分別為1479～12507t.除2010年損失COD排放量略低外,其余年份損失COD排放量均較高.

2.2 閩江流域基于排污量分配的流域生態補償標準

2017年來,福建省生態環境廳每個季度均會發布全省排污權指標市場加權平均價.鑒于數據收集的難度,因此,本研究取2017～2019年福建省所有季度化學需氧量市場加權平均價(13491.14元/t)為參考,測算閩江流域不同地區基于排污量分配的流域生態補償額度(表3).負數表示應給予其他地區的補償,正數表示獲得其他地區的補償.2010～2019年福州地區需要支付的生態補償額度分別為1175～ 28139萬元.南平地區除2010年需要支付生態補償外(補償值為821萬元),其余年份均獲得其他地區的生態補償,補償值分別為1253～13157萬元.三明地區2010～2019年獲得生態補償額度分別為1996～ 16874萬元.

3 討論

3.1 體現區域的差異性公平

閩江流域內不同地區由于地理位置、資源稟賦條件、行業發展政策等差異,在排污量分配上不能采用“一刀切”的方式,要求不同地區承擔同等的減排責任,而應體現“差別而公平”.因此,本研究通過構建閩江流域排污量分配指標體系及分配模式,實現流域內不同地區差異性公平的分配方案.首先,根據地區差異構建體現地區責任、能力、潛力和差異的排污量分配指標體系;其次,采用熵權法確定分配指標的權重;最后,利用混合的分配模式,根據不同地區的分配比例,結合流域可分配排污量,確定流域內不同地區分配排污量.即閩江流域排污量分配是在充分考慮流域內不同地區社會發展、經濟建設、水資源稟賦、水環境容量等多項指標的基礎上而采用的差額分配模式,是對原有的等量平分或者等比例平分模型的改進.該分配模式實現了流域內不同地區的排污量分配與該地區客觀因素公平匹配,即流域內各個地區分配的排污量雖然不同,但是不同地區每個分配指標下的污染物負荷量相等.

3.2 影響排污量分配的因素

分配指標權重的大小直接影響流域內不同地區排污量的分配結果.一般來說,分配指標在流域排污量分配中的影響作用越大,則指標的權重應越大.本研究采用熵權法確定分配指標的權重.熵權法是根據流域內不同地區排污量分配指標數值構成排污量分配評價初始矩陣,客觀確定分配指標權重.熵權表示某項排污量分配指標在分配過程中的相對重要程度,如果某項分配指標的熵值越小,則熵權就越大,反之亦然.流域內各個地區在分配指標上的數據存在較大差異時,說明該分配指標提供的有效信息量較大,其信息熵值較小,指標的權重也應較大,該指標應重點考察.熵權法確定分配指標權重,消除了人為因素的干擾,體現了排污量分配的公平原則.本研究中,人均水資源量、萬元GDP用水量、人均社會消費品零售額、人均財政收入等指標,由于不同地區數值相差較大,其權重總體較大;城鎮居民恩格爾系數、GDP年增長率、人均COD排放量、第二產業比重等指標數值差異較小,其權重總體較小.

3.3 排污量時空變化分析.

在時間序列上,閩江流域可分配COD排污量呈現先上升后下降的趨勢,三明、南平、福州等地區實際COD排污量變化趨勢與閩江流域可分配COD排污量變化趨勢較為一致,均表現為先上升后下降趨勢并穩定在較低的排放水平.說明閩江流域內三明、南平、福州等地區近10年來深入踐行習近平生態文明思想,牢固樹立綠水青山就是金山銀山理念,統籌推進生態環境高水平保護和經濟高質量發展,為全方位推進高質量發展超越提供強有力的生態環境支撐.2010年以來,三明市成立重點流域水環境綜合整治領導小組,定期制定下發“閩江流域三明轄區水環境綜合整治責任分解表”,著力營造水質良好、生態優越的和諧環境.三明市成為福建省首個進入國家地表水考核斷面“水環境質量排名前30位”和“水質變化情況排名前30位”雙榜單的設區市.南平市“十二五”期間出臺《關于進一步加強重點流域水環境綜合整治的實施意見》,推動閩江流域南平段水環境綜合整治.“十二五”期間,南平市已基本完成閩江流域水環境綜合整治計劃重點項目共123項,完成投資約32.6億元,累計COD削減17.85%,氨氮削減15.40%,全面完成“十二五”減排目標任務.“十三五”期間,南平市深入推進城鄉污水處理、垃圾處理和河道水環境綜合整治,基于流域水環境突出的問題,大力推進畜禽養殖污染和農村環境綜合整治.“十二五”期間,閩江干流斷面(福州段)省控斷面I類—Ⅲ類水質比例保持在90%以上,總體水質保持為優.福州市全面完成省政府下達的“十二五”水污染物排放總量控制目標,即COD削減8.2%,氨氮削減9.2%.“十三五”期間,福州市發布了《閩江流域水環境(福州段)綜合治理方案(2016-2020)》,方案提出:要深化流域水污染防治,加大COD、氨氮、總磷、重金屬及其他影響人體健康的污染整治力度;加強生活污水治理和畜禽養殖污染整治;加強工業企業廢水污染治理,推進造紙、建陶、氮肥、有色金屬、印染、鋼鐵、農副食品加工、原料藥制造、農藥、電鍍等重點行業專項治理.實際COD排污量在空間上表現為三明<≈南平<福州.盧愛桐[20]對江蘇省工業COD排放與經濟發展關系及影響因素進行了分解研究,其研究結果表明,經濟規模效應、經濟結構效應以及技術效應是工業COD排放的主要驅動因素.其中,經濟規模效應是驅動江蘇省工業COD排放增加的主要因素,技術效應是驅動江蘇省工業COD排污量減少的主要因素,經濟結構效應的影響很有限.就三個地區的GDP而言,總體上表現為南平<≈三明<福州,與經濟規模效應相對應,福州地區COD排污量總體最高.另有研究表明,人口增長是我國工業廢水排放的主要驅動因素之一[21].人口數量的增加,對應的生產活動增加,環境污染排放相應增多,因此,工業COD的排放隨之增加.就三個地區的人口數量而言,總體上表現為三明<南平<福州.因此,經濟規模效應以及人口數量的共同作用下,閩江流域不同地區實際COD排污量在空間上表現為三明<≈南平<福州.

3.4 流域生態補償結果分析

根據表3中的生態補償數值可以看出,上游地區三明市不同年份均獲得生態補償,說明三明地區實際COD排放量均小于理論COD排放量,同時也說明了三明地區為閩江流域綠色發展高質量發展提供了堅實的生態環境保障.南平市生態補償值總體上為正數,但其獲得的生態補償額小于三明市,說明南平在保護閩江流域生態環境方面付出了努力.基于排污量分配的流域生態補償測算方法,綜合考慮了排污量分配后各個地區的污染物減排行為的貢獻,明確了水環境容量使用各方的權利和義務,體現了水資源和排污權的價值性,對推動流域水污染減排工作具有正面促進作用.此外,通過引入基于排污量分配的流域生態補償機制,以損失的污染物排放量計算流域內各個地區獲得/支付的補償額,彌補了流域上游地區生態環境保護的發展權損失,兼顧了流域上下游的利益,有利于實現流域內不同地區污染物排放公平與效率.

3.5 補償結果不確定性分析

①流域排污量的分配鏈接不同地區的發展權,應確保公平、合理性.本研究選取13個指標因子構建閩江流域排污量分配的指標體系,克服了指標體系相對薄弱的缺點.雖然在建立指標體系過程中綜合考慮的社會公平、經濟效率、流域生態可持續等因素,但在指標選取過程中存在一定的主觀隨意性,從而可能導致排污量分配結果存在偏差.②由于污染物排放數據收集存在一定的難度,本研究僅收集統計年鑒中的排放數據,并以2010～2019年三明、南平、福州等地區實際COD排污量總和作為閩江流域可分配排污量,忽略了上述三個地區在水污染減排方面的情況,可能導致排污量分配結果存在偏差.③流域內不同地區經濟的發展可能受多種因素的制約,本研究在測算生態補償額度時僅僅考慮流域水污染物減排對地區經濟發展制約,則有夸大流域生態環境保護對地區的制約作用.此外,由于2010～2016年的數據收集存在困難,采用2017～2019年福建省所有季度化學需氧量市場加權平均價代表研究期內的COD交易成本,可能導致流域生態補償測算存在偏差.

4 結論

4.1 從社會公平、經濟效率和流域生態環境可持續等三個維度構建體現“差異性公平”的流域排污量分配指標體系,采用熵權法確定各分配指標權重,引入混合分配模式,測算不同地區的分配比例,結合流域可分配排污量,確定流域內不同地區分配的排污量.

4.2 福州地區實際COD排放量均高于理論COD排放量,其增加的排放量范圍分別為871～20857t.南平地區除2010年的實際COD排放量略高于理論COD排放量外,其余年份均低于理論COD排放量.南平地區2011～2019年損失的排放量范圍分別為929～9752t.三明地區實際COD排放量均低于理論COD排放量,其損失的排放量范圍分別為1479～ 12507t.

4.3 2010～2019年福州地區需要支付的生態補償額度分別為1175～28139萬元.南平地區除2010年需要支付生態補償外(補償值為821萬元),其余年份均獲得其他地區的生態補償,補償值分別為1253～ 13157萬元.三明地區2010～2019年獲得生態補償額度分別為1996～16874萬元.

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Research on the ecological compensation standard for river basin based on pollutant allocation.

RAO Qing-hua1*, LIN Xiu-zhu1, CHEN Fang1, CHEN Wen-hua2, LIN Yun-shan2, ZENG Yu3

(1.Fujian Provincial Key Laboratory of Coastal Basin Environment, Fujian Polytechnic Normal University, Fuqing 350300, China；2.Fujian Environmental Monitoring Center, Fuzhou 350003, China；3.Fujian Province Environmental Impact Assessment Technology Centre, Fuzhou 350003, China)., 2022,42(6)：2828～2837

In order to reflected "difference fairness", we used the information entropy method to build the pollutant allocation index system and allocation model of a basin. Based on the allocation ratio of different areas and the total pollutant allocation in a basin, the quantity of pollutant allocation in different areas within a basin were determined. Taking the Minjiang River Basin as a case study, the ecological compensation standards values of the water environment from 2010 to 2019 were calculated based on the pollutant allocation in different areas of the Minjiang River Basin.The results showed that the actual COD discharges in Fuzhou city were higher 871 to 20857t than the theoretical COD discharges. Except for 2010, the value of COD discharges in Nanping city were lower than the theoretical COD discharges.The COD discharges in Sanming city were lower than the theoretical COD discharges, and the quantity of emission loss ranged from 1479 to 12507t. From 2010 to 2019, the number of ecological compensations in Fuzhou were 1175×104～28139×104Yuan. Except for 2010, Nanping needed to pay ecological compensation (the compensation value was821×104Yuan). In other years, Nanping should receive ecological compensation from other areas with the compensation values ranged from 1253 to 13157×104Yuan. Sanming should receive a ecological compensation values, ranging from 1996×104to 16874×104Yuan.

pollution discharge；pollutant allocation；ecological compensation；Minjiang River basin

X32

A

1000-6923(2022)06-2828-07

饒清華(1981-),男,福建福州人,副教授,博士,主要從事環境影響評價方面研究.發表論文31篇.

2021-11-30

福建省高校以馬克思主義為指導的哲學社會科學學科基礎理論研究項目(JSZM2021056);福建省習近平新時代中國特色社會主義思想研究中心重大項目(FJ2021XZZ011);福建省自然科學基金項目(2020J01306,2021J01327,2021J011243)

*責任作者, 副教授, raoqinghua@sina.com