我国区域经济发展对地质环境压力分析与评价.doc

我国区域经济发展对地质环境压力分析与评价 杨建锋/万书勤/冯艳芳 【论文分类】地理 K9 【学刊期数】2009年06期 【论文期刊来源】自然资源学报京2009年6期第956～964页 【英文标题】uation of Geo-environment Pressure from Regional Economic Development in China 【作者简介】杨建锋1971-，男，河北宁晋人，副研究员，博士，从事水文地质环境地质研究，E-，中国地质调查局发展研究中心，北京 100037 万书勤 中国科学院地理科学与资源研究所陆地水循环与地表过程重点实验室，北京 100101 冯艳芳 中国地质调查局发展研究中心，北京 100037 【内容提要】 论文利用物质流分析方法，对我国省域地质环境与区域经济的物质流进行了核算，在此基础上构建了地质环境压力评价指标，对我国区域经济发展造成的地质环境压力进行了比较评价。结果表明总体上我国区域地质环境压力由东向西呈递减态势，地质环境压力最大的是长江三角洲经济区、山西能源基地和环渤海湾经济区，其次是黄河中游经济区、长江中游经济区、东南沿海经济区和成渝经济区，而西部的青海和西藏经济区则最小；地质环境压力大的地区，地质环境压力的主要来源有所不同。例如，上海主要来源于房屋建设和废弃物、废水排放，天津主要来源于废弃物、废水排放和地下水开采，山东主要来源于矿产资源开发和工程建设。 Rapid development of industrial economy in China rts greater pressure on its geoenvironment than any previous comparable period, which was resulted from exploitation of geological resources and release of industrial wastes. With the aim to provide a useful and comprehensive understanding for decision-making in geo-environmental management, this paper estimated material flows from and to its geo-environment for each provincial industrial economy in 2006 in China using the of material flow analysis, and developed an index system which was used to uate geo-environmental pressure based on material flows data. In 2006, the total material requirement TMR of the socio-economy for the geo-environment was 33090 million tons, four provinces of Shandong, Zhejiang, Hebei and Shanxi had a TMR exceeding 2000 million tons; the total material output TMO not including hidden flows to the geo-environment was 1710 million tons, the four provinces had a TMO exceeding 100 million tons. The spatial distribution of provincial geo-environmental pressure indicated that on the whole, the provincial geo-environmental pressure showed a decreasing trend from east to west. The greatest geo-environmental pressure occurred in the economic region of the Yangtze River Delta, the energy base of Shanxi Province, and the Bohai Sea economic region. The next occurred in the economic region of the middle Yellow River, the economic region of the middle Yangtze River, the southeast coastal region and Chengdu-Chongqing economic region. Material flows data showed that for different regions, the main causes for geo-environmental pressure were different. For example, the geo-environmental pressure in Shanghai was mainly caused by city construction and waste discharge, while in Shahdong it was mainly caused by mining industry and engineering construction. 【关 键 词】地质环境压力/区域经济/物质流/指标geo-environmental pressure/regional economy/material flow analysis/index 中图分类号F062.1 文献标识码A 文章编号1000-3037200906-0956-09 1 引言 近年来，在日趋活跃的经济活动作用下，我国地质环境发生了很大变化，并诱发了各种地质环境问题。据统计，我国每年发生重大崩塌、滑坡和泥石流的频次从上世纪70年代的20次增加到目前的60次以上，与人类工程活动相关的地质灾害约占总数的51[1]；因采矿及各类废渣、废石堆置等累计侵占土地58610[4]hm[2]，破坏森林10610[4]hm[2][2]。地质环境问题的产生与恶化，反过来影响了社会经济的可持续发展[3]。显然，对于我国不同地区，经济发展对地质环境开发、扰动和污染的作用程度是有明显差异的。对区域经济发展造成的地质环境压力进行定量评价，不仅可以表征经济活动对地质环境的影响力，而且可以为制定地质环境保护和管理措施提供科学依据。 物质流分析作为评估经济发展对环境影响的有效方法，得到了越来越多国家的重视[4]。美国世界资源研究所等研究机构系统提出了物质流分析的框架与方法，并发布了德国、日本、荷兰、美国、奥地利等国的输入和输出物质流[5，6]。2001年欧盟统计局发布了物质流分析方法手册，规范和指导各国物质流核算和分析[7]。物质流分析结果已经成为欧盟、美国等国家制定环境政策的重要依据[8，9]。采用物质流分析方法，Chen等对我国经济环境系统物质输入进行了估算[10]，杨建锋对我国地质环境与社会经济的物质流进行了核算，结果表明我国从地质环境获取的物质需求总量呈增加态势，致使我国地质环境压力不断增大[11]。 对于管理者和公众来说，仅停留在用物质流定量表征经济发展对地质环境的压力，尚不能满足要求。研究表明，构建指标（体系）是定量评价复杂问题的一种有效、直观的方法[12]。本文利用物质流分析方法，对我国各省域地质环境与区域经济的物质流进行了核算，在此基础上构建了地质环境压力评价指标，对区域经济发展造成的地质环境压力进行了比较评价。 2 理论与方法 2.1 地质环境与社会经济的相互作用过程 地质环境与社会经济是两个紧密联系、相互作用的系统。社会经济从地质环境获取所需要的资源，包括化石能源、金属矿石、地下水等，形成了地质环境向社会经济的输入物质流；社会经济在生产和消费过程中排出的工业垃圾、生活垃圾、废水等，形成了社会经济向地质环境的输出物质流。伴随着输入、输出物质流，地质环境不断发生变化，引发了各种地质环境问题，例如地面沉降、海水入侵、地下水污染等。地质环境问题的产生与恶化促使人们反思自己的经济行为，继而制定和采取各种行政、技术措施加强地质环境管理，通过对经济活动施加约束改变输入、输出物质流，最终降低社会经济发展的地质环境成本。 图1表示了地质环境与社会经济相互作用的整个过程。从图1可知，地质环境与社会经济作用过程包括4个关键环节①状态层，表示地质环境所处的状态，其状态可能有利于经济发展，也可能不利于经济发展；②压力层，表示经济社会通过矿产开发、城市化、工程建设、农业生产等经济活动向地质环境施加压力，表现为各种输入和输出物质流；③问题层，表示经济活动作用下产生的各种地质环境问题，影响了社会经济的健康发展；④管理层，表示经济社会对地质环境问题所做出的响应。 图1 地质环境与社会经济相互作用示意图 Fig. 1 Interaction relationship of geo-environment and socio-economy 由此可见，社会经济通过物质流与地质环境发生作用，经济发展对地质环境的影响程度取决于输入的自然资源数量和输出的废弃物数量。一般来说，二者数量越少，经济发展对地质环境的压力越小，经济发展的环境成本越低。所以，可以通过社会经济与地质环境的物质流分析，找出地质环境压力的直接来源，定量表达经济发展对地质环境的压力，进而提出地质环境管理的对策。 2.2 物质流分析方法 按照物质流动方向，物质流分为输入物质流和输出物质流。输入物质流包括直接物质输入和隐性物质流。直接物质输入是指取自地质环境并进入社会经济系统的物质。隐性物质流是指社会经济在获取地质资源时所移动的、本身不进入社会经济的物质。物质输出流是指社会经济在生产消费过程中排放到地质环境中的物质。详细的物质流计算方法参见参考文献[11]，本文不再赘述。 2.3 地质环境压力评价指标 地质环境压力指数，指在经济发展过程中，由于矿产资源开发、工程建设、城市化、农业生产等经济活动以及生产消费过程中固体废弃物、垃圾、污水排放，对地质环境所造成的压力大小。其数值越大，表明经济发展对地质环境的开发、扰动和污染程度越大。地质环境压力主要来自两个方面经济活动对地质环境的开发和废弃物排放对地质环境的污染。相应的，地质环境压力指数分为地质环境开发压力指数和地质环境污染压力指数。 地质环境压力评价指标体系由3层构成目标层、准则层和指标层。目标层为单一目标地质环境压力指数。准则层有2个子目标地质环境开发压力指数和地质环境污染压力指数。指标层包括9个指标，其构成与含义如表1所示。 由于自然条件的差异，不同地区地质环境承载力是不相同的。同样的经济活动规模，在不同地区所造成的地质环境压力可能并不相同。例如，山区修建公路诱发地质灾害的几率要大大高于平原区。因此，在计算“矿产资源开发强度”等指标时，不能简单地将相应的物质流平均分摊到“国土面积”上。为了使不同地区地质环境压力具有横向可比性，有必要将不同地区不同自然条件下的国土面积按照某一标准转换为具有相同承载能力的标准土地面积。生态足迹方法为此提供了成熟的解决方案[13]。生态足迹方法通过引入均衡因子和产量因子，将一个地区实有的国土面积转换为标准化的生物生产性土地面积，即生态承载力，其单位为“全球公顷ghm[2]”。本文采用前人计算得到的各省（市、自治区）生态承载力（表2）[14]。 地质环境压力指数按照下式计算 3 数据来源与处理 我国人口、地区生产总值、矿产等基础数据是按照行政区域统计的，所以本次评价以省级行政区域为单元，2006年为现状年。由于缺乏相关数据，本次评价暂不包括台湾。 社会经济数据包括人口、地区生产总值、耕地面积等来源于中国统计年鉴。能源矿产产量数据来源于中国能源统计年鉴。黑色金属矿产产量数据来源于中国钢铁统计年鉴和中国矿业年鉴。有色金属、非金属矿产、建筑材料产量数据来源于中国有色金属工业年鉴和中国国土资源年鉴。水利建设数据来源于中国水利年鉴。交通数据包括公路里程、铁路里程来源于中国统计年鉴和中国交通年鉴。房屋建设数据来源于中国建筑业年鉴。对于人类活动下产生的水土流失，本文仅包括农业活动造成的农田土壤流失，采用孙新章等人的研究成果[15]计算而得。地下水开采量来源于中国水资源公报，地下水可开采资源量来源于“新一轮全国地下水资源评价”成果[16]。废弃物排放数据包括工业固体废弃物、城市生活垃圾、废水排放量、废水污染物等来源于中国环境统计年鉴。农业化肥施用量来源于中国农业年鉴。 矿产开发的隐流计算采用隐流比率方法。铁矿石、有色金属矿石的隐流比率根据中国矿业年鉴、中国有色金属工业年鉴上提供的往年隐流数据计算而得。其他金属、非金属、建筑材料和原煤地下开采的隐流比率采用德国Wuppertal研究所物质流数据库提供的数据。 为了计算地质环境压力指数，各个指标的实际值按照如下公式换算得到其标准值 4 结果与讨论 4.1 物质流分析 表3列出了2006年我国各省（市、自治区）区域地质环境与社会经济物质流核算结果。可以看出，2006年我国地质环境向社会经济输入物质流（不含地下水）总量为330.9t，其中在20t以上的有4个省，依次为山东、浙江、河北、山西，分别占总量的9.4、6.4、6.3和6.1；10～20t的有10个省（区），依次为河南、江苏、云南、安徽、湖北、广东、辽宁、内蒙古、四川和陕西。2006年我国社会经济向地质环境输出物质流（不含废水）总量为17.1t，其中在1t以上的有4个省，依次为河北、辽宁、山东、山西，分别占总量的8.9、8.1、7.3和7.2；0.6～1.0t的有7个省（区），依次为内蒙古、河南、江苏、四川、江西、云南和贵州。需说明的是，在物质流核算中，矿产开发隐流和工程建设、房屋建设所搬移的地质物质及农田土壤侵蚀既是输入物质流，又是输出流物质。为了避免重复，在输出物质流中未将上述物质流计算在内，这是输入物质流远大于输出物质流的重要原因。 表3 2006年我国务省区域地质环境与社会经济物质流核算结果 Table 3 Material flow dara from and to geo-environment） for each provincial socio-economy in 2006 从地下水开发而言，地下水开采程度最大的5个省（市、自治区）依次是河北、天津、北京、山东和河南，地下水开采程度分别为165.4、118.6、92.5、91.2和87.5；最小的5个省（区）依次为湖北、重庆、广西、云南、西藏，均小于6。这说明和其他地区相比，华北地区经济发展对地下水的依赖程度更高，地下水开发所造成的地质环境压力更大。 4.2 地质环境压力分析 表4列出了各省（市、自治区）地质环境压力评价指标实际值和评价结果，图2依据地质环境压力指数对各省（市、自治区）进行了排序。评价结果表明地质环境压力最大的10个省（市、自治区）依次是上海、浙江、山西、天津、北京、山东、河北、江苏、湖北和辽宁；地质环境压力最小的5个省（区）是内蒙古、黑龙江、广西、青海和西藏。地质环境压力较大的省份，经济活动对地质环境开发、扰动和污染的作用程度较高，不合理的经济活动易于引发地质环境问题。例如，上海市每年房屋建设竣工面积从1995年的1486增长到2006年的6506，增长了4.4倍。研究发现上海城区建筑规模直接导致地面沉降同步增长，建筑密度越大，地面沉降越显著[17]，地质环境压力不断增大。因此，这些省（市、自治区）应合理规划工程建设、城镇建设、农业生产布局，减少矿产开发的负效应和工业、生活废弃物的直接排放，加强地质环境保护和管理。 图2 2006年各省（市、自治区）地质环境压力指数排序 Fig.2 Provincial values for the geo-environmental pressure index in 2006 按照评价结果对地质环境压力进行了定性分级地质环境压力很大（≥50）、地质环境压力大30～50、地质环境压力中等20～30、地质环境压力小10～20、地质环境压力很小（＜10）。从图3可以看出，总体上以环渤海湾和长江三角洲为中心，地质环境压力由东向西呈递减态势。地质环境压力最大的是长江三角洲经济区、山西能源基地和环渤海湾经济区，其次是黄河中游经济区、长江中游经济区、东南沿海经济区和成渝经济区，而东北的黑龙江、西南的广西、西部的青海和西藏经济区则最小。这说明，地质环境压力和经济活跃程度呈正相关关系，区域经济发展越快，经济活动对地质环境开发、扰动和污染的作用程度越大。 图3 2006年我国区域地质环境压力分布格局 Fig.3 Spatial distribution of provincial geo-environmental pressure in 2006 地质环境压力大的地区，其地质环境压力的主要来源有所不同。例如，上海地质环境压力主要来源于房屋建设和工业、生活废弃物及废水排放，天津主要来源于工业、生活废弃物及废水排放和地下水开采，山东主要来源于矿产资源开发和工程建设。青海、西藏地质环境压力小，主要原因是经济活动总量小，而国土面积大。但是，应当指出这两个省地质环境与东部地区相比很脆弱，地质环境容量和承载力都很小。虽然其地质环境压力很小，但是经济活动仍然易于引发地质环境问题，甚至诱发地质灾害。 5 结论 1总体上我国区域地质环境压力由东向西呈递减态势。地质环境压力最大的是长江三角洲经济区、山西能源基地和环渤海湾经济区，其次是黄河中游经济区、长江中游经济区、东南沿海经济区和成渝经济区，而西部的青海和西藏经济区则最小。 2地质环境压力大的地区，地质环境压力的主要来源有所不同。例如，上海主要来源于房屋建设和废弃物、废水排放，天津主要来源于废弃物、废水排放和地下水开采，山东主要来源于矿产资源开发和工程建设。 收稿日期2008-10-17；修订日期2009-02-10。 【参考文献】 [1]刘传正.论地质环境变化与地质灾害减轻战略[J].地质通报，2005,247597～602.[LIU Chuan-zheng. Geo-environmental changes and strategy to mitigate geo-hazards in China. Geological Bulletin of China, 2005,247597-602.] [2]王小马，赵鹏大.矿业环境治理的经济学分析[J].资源开发与市场，2007,237646～649.[WANG Xiao-ma, ZHAO Peng-da. Economic analysis of the regulation of mining industry environment. Resources Development and Market, 2007,237646-649.] [3]Yong R N, Mulligan C N, Fukue M. Geo-environmental Sustainability[M]. CRC Press,2006.1-24. [4]Behrens A, Giljum S, Kovanda J, et al. The material basis of the global economy[J]. Ecological Economics, 2007,642444-453. [5]Adriaanse A, Bringezu S, Hammond A, et al. Resource flows The material basis of industrial economies[R]. Washington D C World Resources Institute Report, 1997.1-60. [6]Matthews E, Bringezu S, Fischer-Kowalski M, et al. The weight of nations Material outflows from industrial economies[R]. Washington D C World Resources Institute,2000.1-123. [7]Eurostat. Economy-wide Material Flow Accounts and Derived Indicators Edition 2000 A ological Guide[M]. Luxembourg European Communities,2001.1-92. [8]European Environment Agency. Sustainable use and management of natural resources[R]. Luxembourg EEA report, 2005.1-68. [9]Wernick I K, Irwin F H. Material flows accounts A tool for making environmental policy[R]. Washington D C World Resources Institute Report,2005.1-43. [10]Chen X, Qiao L. A preliminary material analysis of China[J]. Population and Environment, 2001,231117-126. [11]杨建锋.我国地质环境与社会经济的物质流分析[J].自然资源学报，2008,234553～559.[YANG Jian-feng. Material flow analysis from and to its geo-environment for the national economy in China. Journal of Natural Resources, 2008,234553-559.] [12]牛文元.中国可持续发展总论[M].北京科学出版社，2007.1～118.[NIU Wen-yuan. Sustainable Development in China. Beijing Sciences Press, 2007.1-118.] [13]王青，刘敬智，顾晓薇，等.环境荷载与环境压强环境压力指标及应用[J]，中国人口资源与环境，2006,16152～57.[WANG Qing, LIU Jing-zhi, GU Xiao-wei, et al. Environmental loading and environmental stress indicators and their application. China Population, Resources and Environment, 2006,16152-57.] [14]中国21世纪议程管理中心可持续发展战略研究组.发展的基础中国可持续发展的资源、生态基础评价[M].北京社会科学文献出版社，2004.1～200.[CSSD, the Administrative Center of Chinas Agenda 21. Basis of Development uation of Resources and Ecology for the Sustainable Development in China. Beijing Social Sciences Academic Press, 2004.1-200.] [15]孙新章，谢高地，成升魁，等.中国农田生产系统土壤保持功能及其经济价值[J].水土保持学报，2005,194156～159.[SUN Xin-zhang, XIE Gao-di, CHENG Sheng-kui, et al. Services for soil conservation and its monetary value of Chinese cropping system. Journal of Soil and Water Conservation, 2005,194156-159.] [16]张宗祜，李烈荣.中国地下水资源[M].北京中国地图出版社，2004.64～141.[ZHANG Zong-hu, EI Lie-rong. Groundwater Resources in China. Beijing Sinamaps Press,2004.64-141.] [17]张阿根，魏子新.上海地面沉降研究的过去、现在与未来[J].水文地质工程地质，2002,572～75.[ZHANG Agen, WEI Zi-xin. The past, present and future of land subsidence in Shanghai. Hydrogeology and Engineering Geology, 2002,572-75.]NU16