重庆市环境评价指标系统的构建及应用.doc

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1、精品论文推荐重庆市环境评价指标系统的构建及应用吴薇薇 中国地质大学人文经管学院，北京 (100083) E-mail: 摘 要：本文征对重庆市不容乐观的环境实际情况，在比较分析了国内外环境评价指标的特点后，构建了一套切实可行的，适合重庆市地区客观环境指标评价系统，采用主成分分析法，基 于采集的大量该地区指标数据，定量地评价了重庆在2003年至2007年的环境改善情况,一定程度 上反映了政府已执行的相关措施的效果，对环卫部门进一步完成该地区环境改善工作有指导意义。同时，本评价体系为国内重工业城市提供了一套环境评价的科学的论证方法参考。 关键字：环境评价指标系统；主成分分析法；重工业城市中图分类号

2、：F2051. 引言重庆市是典型的河谷型城市，又是中国有名的重工业基地。由于技术相对落后和重污染的 能源结构及其特殊的地理条件，城市环境污染严重。在“十五”期间按当年可比价格计算的年均 国民经济增长速度为11% ,高于全国平均水平。但与此同时,重庆面临的环境形势依然十分严峻, 环境问题特点与全国其他工业城市基本相似1:上百年工业化、城市化进程中分阶段出现的环境 问题,在经济社会快速发展的20多年集中出现，呈现结构型、复合型、压缩型的特点。重庆环境 污染问题比较突出,主城区大气污染严重,工业固废物堆存量大,城市生活垃圾、危险废物和医疗 废物无害化处置率低,对环境和人体健康构成威胁。随着城市建设速

3、度加快,第三产业迅猛发展, 餐饮业油烟污染成为新出现的主要污染源之一，而突发性环境污染事故,企业偷排、漏排、超标 排放污染物又时有发生。为了更清晰地展示重庆市环境的现状，定性的环境报告已经不足以系统、科学地反映出让 人信服的真实情况，因此一套征对城市实际情况的相对优化的环境评价指标系统是必不可少的。2- 9 -国内学者对这方面的研究主要集中于国外环境指标研究对我国的启示，如曾五一等借鉴国外环境统计经验，认为应尽快建立起我国环境指标框架，拓宽环境指标系统研究领域，开展环境 经济核算研究和编制我国的综合环境指数等；国内环境统计部门人员主要对统计报表制度和统3计指标的操作性等进行评价，如朱文军等对环

4、境评价统计指标的实用性等方面存在的问题提出改革建议。可以说这些学者和实际统计工作人员在环境统计指标框架和环境统计工作实践等 方面都做了大量的工作，但到目前为止，并很少人真正去尝试着建立基于具体城市的环境评价 指标系统。所以，本文在前人的研究基础上，找出一套相对优化的环境评价指标系统，并采用 定量的主成分分析法纵向剖析重庆的环境问题。2. 国内外环境评价指标系统环境指标选择的科学性完整性必须建立在一套合理的环境统计指标系统理论的基础上。只 有这样，我们才可能去搜集、整理，设计和编制环境指标，确保环境指标的科学性、完整性和 可操作性。目前，国内外都存在一些专门的环境评价指标系统。2.1 国外环境评

5、价指标系统研究进展目前国外对环境可持续发展指标的研究有联合国统计局（UNSTAT）的指标系统、联合国 可持续发展委员会（CSD）的指标系统、环境问题科学委员会（SCOPE）的指标系统4等。2.1.1 联合国统计局（UNSTAT）的指标系统 环境统计开发框架是联合国统计署于1984年结合介质方法和压力反应方法开发出来的，澳大利亚、爱沙尼亚等国就是采用FDES组织统计资料和信息的，它分为：（1） 社会活动和事件；（2） 影响和效果；（3） 对影响的反应；（4） 详细目录、存量和背景条件。FDES把环境组成成分和信息分类联系起来。环境组成成分说明环境统计的范围（如植物、 动物、大气、水、土地和人类居

6、住区）；相关信息则是指社会经济活动和自然事件及其对环境 的影响以及公共组织和个人对这些影响的反应。2.1.2 联合国可持续发展委员会（CSD）的指标系统联合国可持续发展委员会（CSD）在 1992 年所提出的“驱动（Driving）状态（State） 响应（Response）”概念模型（DSR 模型）的基础上，结合21 世纪议程提出了一个初步的 环境可持续发展核心指标框架。该框架主要由欧盟各国采用，其具体内容如下：（1） 驱动力指作用于环境的人类活动、过程和模式。（2） 状态指环境现状。（3） 反应指环境变化引起的政策选择和其他反应。2.1.3 环境问题科学委员会（SCOPE）的指标系统环境问

7、题科学委员会（SCOPE）和 UNEP 合作，提出了一套高度合并的可持续发展指标体 系。其中对于环境指标，SCOPE 认为必须和人类的活动相联系，所以提出了人类活动和环境相 互作用的概念模型，即人类活动和环境存在着以下四个基本的相互的作用：环境为人类提供资 源，自然资源被用来转化成产品和能量，自然系统提供必须的生命支持系统的服务功能，空气 和水污染所造成环境条件带来的影响。2.2 国内环境评价指标系统研究进展20世纪90年代以来，我国学术界也对环境评价指标系统进行了研究。，但到目前为止，已 经建立的适合我国的环境评价指标系统比较缺乏。2.2.1 国家统计局人口环境评价指标系统2006年，我国“

8、十一五”期间，国家统计局设计出一套我国环境评价指标系统5，其中包括 八大部分：(1) 水环境；(2) 大气环境；(3) 海洋环境；(4) 生态环境；(5) 能源；(6) 自然灾害； (7) 城市环境；(8) 农村环境。其中，城市环境指标系统包括城市污水排放与处理（污水排放量、污水处理能力）；城市 生活垃圾清理无害化（生活垃圾清运量、垃圾处理能力）；城市绿化；城市的空气质量情况（包括SO2、NO2、可吸入颗粒物）；城市工业企业固体废物产生与排放；城市垃圾处理厂情况等。2.2.2 国家环保局环境评价指标系统2002年，根据“十五”环境保护计划目标规划，国家环保局设计了环境评价指标系统6。具 体包括

9、七个子系统：工业污染与防治；生活及其他污染与防治；农业污染与防治；环境污染治 理投资；自然生态环境保护；环境管理；环保系统自身建设情况。此评价指标体系在城市生活 环境、农业与农村污染、污染防治和生态保护方面较过去的系统都有较大的进步。经过对国内外各个代表可持续性发展指标体系对比研究，笔者发现了如下几点弊端：（1）国内外环境评价指标系统都是征对全国范围来建立的，比较空泛，缺乏基于具体城市 的环境实际情况而建立的指标系统。（2）国内在建立环境评价指标系统方面尚处于起步阶段，对于城市环境评价系统研究更加 不足。3. 重庆市环境评价指标系统建立及方法3.1 重庆环境评价指标系统建立的背景分析从1990

10、年以来，重庆污染物的排放量变化中可以看出，各种污染物的排放量随着经济的增 长而持续增加。目前，重庆环境状况有如下几点特点7：首先，重庆的工业废水、工业废气、工业固体废弃物排放量，都位于全国之首，而对应的 去除量、排放达标量、综合利用率却落后于其他城市。照此发展，重庆环境和资源状况得不到 明显改善，将会出现恶化。因此，工业废水、工业废气、工业固体废弃物排放量是不可缺少的 指标。其次，重庆环境空气质量属烟煤型污染，空气质量情况不容乐观。横向比较，重庆大气中S O2 污染量仅次于长沙、太原，居第三，大气颗粒污染物和NO2 年日均值，也高于全国平均水平。2006 年全国省会城市空气质量日报结果统计，重

11、庆综合污染指数2.93，属于重污染型城市。因此，烟尘排放量也是重点考察指标。3.2 重庆环境评价指标系统的建立根据以上分析的重庆市的环境现状，本着简明可行性、系统科学性、动态引导性、标准通 用性及征对性五大原则8，选取国家统计局城市环境评价指标系统作为借鉴，基于联合国可持 续发展委员会的DSR模型，根据重庆实际的环境情况，形成一套切实可行的重庆市环境评价指 标系统。从驱动力（环境污染）状态（环境治理现状）反应（环境建设）三个角度来 评估近年来评价重庆环境质量的变化。表1 环境评价指标系统领域层指标层环境污染工业废气排放量（万吨）工业废水排放量（万吨）工业固体废弃物排放量（万吨）生活污水排放量（

12、万吨）城区 SO2 年平均值（毫克/立方米）城区 NO2 年平均值（毫克/立方米）大气可吸入颗粒年平均值（毫克/立方米）城区环境噪音平均值（分贝）环境治理现状（%）工业废水排放达标率工业固体废弃物处理率环境建设城市建成区绿化覆盖率(%)工业污染治理投资（万元）该系统包括三个子系统，分别是环境污染、环境治理现状和环境建设。其中，单位 GDP 工业废气排放量、工业废水排放量、工业固体废弃物排放量、生活污水排放量、城区 SO2 年平均 值、城区 NO2 年平均值、大气吸入颗粒年平均值、城区噪音平均值，共同反映了城市环境污染 总体状况；工业固体废弃物处理率、工业废水处理率，反映城市对工业废水、固体废物

13、的处理 能力；城市绿化覆盖率反映城市的绿化水平；环境治理投资反映城市对环境治理的投入大小。3.3 环境评价方法的选择环境评价问题是把多个描述被评价区域的统计指标转化成无量纲的相对评价值，并综合这 些评价值以得出该评价区域可持续发展的一个总体评价。目前国内外关于多指标综合评价的方法有多种，根据权重确定方法的不同，这些方法大致 可分为两类：一类是主观赋权法，如德尔菲法、层次分析法9等，多是采用综合咨询评分的定 性方法，这类方法因受到人为因素的影响，往往会夸大或降低某些指标的作用，致使排序的结 果不能完全真实地反映客观情况。反映事物间的现实关系。另一类是客观赋权法，即根据各指 标间的相互关系或各项指

14、标值的变异程度来确定权重，避免了人为因素带来的偏差，如主成分 分析法9、因子分析法、熵值法等。也有人认为层次分析法就是介于两类之间的结合方法，以 往从系统理论出发建立的可持续发展评价体系多采用的是这种方法。本文采用主成分分析法进行评价，该方法可以避免信息重复的问题，且权数是在指标合成 过程中自动生成的客观权数，避免了人为确定权数时主观因素的影响。3.3.1 指标的标准化处理3.3.1.1 指标数据的标准化 由于可持续发展指标通常都是有度量单位的，由这些指标的统计数据所计算的综合指数必然要受到指标量纲的影响，不同的量纲和数量级得到的综合指数是不一样的，实际上就没有一定的数学意义，当然也就不具有可

15、比性。所以为了避免计算结果受到指标量纲和数量级的影响， 保证其具有客观性和科学性，在进行运算之前，必须要对原始数据进行无量纲化处理，只有这 样，才能满足评价结果的可比性。标准化的方法有很多种，归结起来主要有直线型方法、折线型方法和曲线型方法三大类。其中最常用的是直线型方法。直线型标准化方法是在将指标实际值转化为不受量纲影响的指标评价值时，假定二者之间呈线性关系，指标实际值的变化引起指 标评价值一个相应的比例变化。直线型标准化方法主要有阈值法、Z-Score 法、比重法等。Z-Score 法 Z-Score 称为标准化指标值或 Z 值，又称为标准分数其计算公式为：Z=Xi XS式中，Z 为某单项

16、指标的评价标准值；Xi 为某单项指标的原始值；X 为这一组指标统计值 的平均值；S 为这一组指标的均方差。Z-Score 法就是通过上式计算标准分数对数据进行标准化的方法。在计算 Z 值时，用到了所 有样本值参与计算，因此较好地体现了所有样本的信息，且该统计量具有良好的统计特性，即 每列 Zi 的均值为 0，方差为 1。这意味着各样本在同一指标上的标准分数以 0 为平均水平，Z 在 用多元统计方法对多指标进行综合评价时，一般要先用 Z-Score 法对数据进行处理。3.3.1.2 对指标方向的调整 对指标方向进行调整实际上也是在对指标进行标准化，只是这种标准化是针对逆指标和适度指标而言的。在综

17、合评价统计指标体系中，各个指标对综合评价的影响方向不同。有些指标数值越大，表明在这一领域发展水平越高，这种指标被称为正指标，相反，有些指标数值越大 表明在这一领域发展水平越低，叫做逆指标，还有一种指标数值既不应过大，也不应过小，而 是有一个适度点，叫做适度指标。对于逆指标和适度指标，需调整方向使其与正指标的发展趋 势相一致。对逆指标进行调整的方法通常有：用一个正常数减去逆指标，使其结果为正值；对 逆指标求倒数；将逆指标的标准化值乘上-1。3.3.2 主成分分析评价方法的步骤（1）用 Z-Score 法将原始数据进行标准化，对于逆指标先取倒数，再进行标准化。（2）将标准化后的数据列出矩阵 Z。Z

18、11Z 21Z=.Z n1Z12Z 22.Z n 2.Z1 pZ2 p.Z npn 代表各个样本（不同年度），p 代表各个变量（指标），（np）。（3）计算标准化矩阵中每两个指标间的相关系数，得到相关系数矩阵 R。R = 1 Z Z n 1 （4）计算相关系数矩阵 R 的特征值和特征向量。由方程 E-R =0 得到 p 个特征值，按从大到小的顺序排列为 12p0,并得到对应于 p 个特征值的特征向量，ti=(t1i,t2i,tpi)。（5）计算主成分得分。选取主成分可以不选取所有的主成分，而只需选取前 i 个主成分， 使得前 i 个主成分的方差贡献率达到 85%即可。设 Fi 为提取的第 i

19、个主成分，则Z11t1i+Z12 t 2i+.+Z ip t p iFi = Z ij ti =Z 21t 2i+Z 22 t 2i+. +Z 2 p t pi.Z n1t1i（6）计算各子系统的综合评价值。.+i.Z n 2 t 2i.+.+.Z np t piYi = Fi 4. 重庆市环境评价指标系统的应用根据重庆市环境的具体情况，构建一套适合重庆当地情况的环境评价系统。其中，包括十 二个指标：单位 GDP 工业废气排放量、工业废水排放量、工业固体废弃物排放量、生活污水排 放量、城区 SO2 年平均值、城区 NO2 年平均值、大气吸入颗粒年平均值、城区噪音平均值、工 业废水排放达标率、工

20、业固体废弃物处理率、城市建成区绿化覆盖率和工业污染治理投资。环 境评价指标系统原始数据如表 2。表 2 环境评价指标系统的原始数据指标层20032004200520062007工业废气排放量（万吨）1978.892276.943540.863654.555066.96工业废水排放量（万吨）7987281973830318488585866工业固体废弃物排放量（万吨）13481336148917771815生活污水排放量（万吨）5198852487603366262165238城区 SO2 年平均值（毫克/立方米）0.1150.1130.0730.0740.065城区 NO2 年平均值（毫克/立

21、方米）0.0460.0670.0480.0470.044大气可吸入颗粒年平均值（毫克/立方米）0.1470.1420.1200.1110.108城区环境噪音平均值（分贝）54.955.154.754.454.5工业废水排放达标率89.489.993.493.793.9工业固体废弃物处理率68.268.470.972.173.7城市建成区绿化覆盖率(%)15.715.619.921.622.9工业污染治理投资（万元）1628714192286263912136742资料来源：2003 年2007 年重庆统计年鉴将数据进行标准化得到表 3。表 3 环境评价指标系统标准化数据领域层指标层200320

22、04200520062007环境污染工业废气排放量（万吨）1.2980.780-0.448-0.516-1.114工业废水排放量（万吨）1.3940.4660.017-0.744-1.133工业固体废弃物排放量（万吨）0.9150.9860.174-0.975-1.100生活污水排放量（万吨）1.1121.011-0.365-0.701-1.057城区 SO2 年平均值（毫克/立方米）-1.089-1.0390.5460.4851.097城区 NO2 年平均值（毫克/立方米）0.466-1.7420.1730.3160.786大气可吸入颗粒年平均值（毫克/立方米）-1.148-0.9340.2

23、180.8201.044城区环境噪音平均值（分贝）-0.631-1.3230.0661.1210.768环境治理现状工业废水排放达标率-1.201-0.9750.6050.7410.831（%）工业固体废弃物处理率-1.036-0.9520.1010.6071.281环境建设城市建成区绿化覆盖率(%)-1.024-1.0540.2260.7321.119环境治理投资（亿万）-0.936-1.1190.1431.0600.852Extraction Method: Principal Component Analysis.采用 SPSS 软件分析10后，得出特征根、贡献率和累计贡献率如表 4。表

24、4 环境评价指标系统特征根和贡献率ComponentInitial Eigen valuesExtraction Sums of Squared LoadingsTotal% ofVarianceCumulative%Total% ofVarianceCumulative%110.83990.32290.32210.83990.32290.3222.8306.92097.2423.2191.82499.0664.112.934100.00058.81E-0167.34E-015100.00063.12E-0162.60E-015100.00072.29E-0161.91E-015100.000

25、82.52E-0172.10E-016100.0009-3.73E-017-3.11E-016100.00010-1.34E-016-1.12E-015100.00011-2.71E-016-2.26E-015100.00012-7.61E-016-6.34E-015100.000由表4可知主成分个数为1时，累计贡献率为90.322%，大于85%，因此分别取这个作为第一主成分F1。这个主成分的负荷矩阵如表5。表5 环境评价指标系统主成分负荷矩阵Component1工业废气排放量（万吨）-.967工业废水排放量（万吨）-.931工业固体废弃物排放量（万吨）-.972生活污水排放量（万吨）.977

26、城区 SO2 年平均值（毫克/立方米）.623城区 NO2 年平均值（毫克/立方米）.996大气可吸入颗粒年平均值（毫克/立方米）.941城区环境噪音平均值（分贝）.971工业废水排放达标率.987工业固体废弃物处理率.999城市建成区绿化覆盖率(%).982环境治理投资（亿万）-.996Extraction Method: Principal Component Analysis.用表5 环境评价指标系统主成分负荷矩阵中的数据除以主成分相对应的特征根开平方根便得到两个主成分中每个指标所对应的系数。用第一主成分F1 中每个指标所对应的系数乘上第一 主成分F1 所对应的贡献率,即可得到综合得分模

27、型:F1=-0.083X1-0.08X2-0.084X3+0.084X4+0.054X5+0.086X6+0.081X7+0.084X8+0.085X9+0.086X10+0.084X11-0.086X12计算主成分的得分及各年的综合得分Y，其中综合得分Y=F190.322%经计算得到各年的综合得分及排序见表6。表6 环境评价指标系统综合得分及排序年代F1Y排序20032004200520062007-0.564-0.6480.1250.4241.444-0.526-0.6040.1170.3950.61945321从图1重庆市环境评价态势图可知，当地环境评价指数在2003年到2004年间骤减

28、，2004年开始有了长足的改观。也就是说，环境情况改变最显著的是2004年至2007年。究其原因，2003年 到2004年间,重庆发生开县井喷等事件，当地环境受到一定程度的影响。因此，在2004年至2007 年间，重庆地方政府在环保工作中做了不少努力，制定蓝天和碧水计划11，值得其它工业城市借鉴。0.7500.500Value0.250综 0.000合得-0.250分-0.500-0.750200320042005年代20062007图1 重庆市环境评价态势图首先，蓝天计划。主城区域主次干道、窗口地区和繁华地区的道路冲洗率达到100%，机械 化吸尘作业率达到80%，沥青道路面积占城区道路总面积

29、的比例达到50%。严格建筑施工工地及 渣场管理，加强带泥带尘和易撒漏车辆的监管，加强绿化及植物栽种施工扬尘污染控制。在主 城区创建无煤社区，推进城镇区域建设基本无煤区。主城区出租车和公交车一律使用CNG，逐 步推广单燃料CNG车。主城区空气质量满足优良天数稳定在260天以上，其他区县城区空气质量 有所改善。其次，碧水计划。在当地建成一批垃圾处理场和污水垃圾示范项目。推进主城区二三级管 网建设，完善垃圾收运系统，建成的垃圾处理场服务范围内垃圾收集率达90%以上，妥善处理 垃圾处理场渗漏液。全面完成三期蓄水库底固体废物清理工作。工业废水排放达标率城市建成区绿化覆盖率(%)评价系统中指标系数0.10

30、.090.080.07系数0.060.050.040.030.020.01工业废气排放量工业固体废弃物排放量城区SO2年平均值大气可吸入颗粒年平均值0图2 重庆市环境主要影响指标图从图2重庆市环境主要影响指标图可得，工业废气、工业固体废弃物、生活污水排放量、城区NO2年平均值、城区环境噪音平均值以及环境治理投资因子对第一主成分的关系最为密切，说明这六个指标对环境评价指标系统起重要作用。具体地来说，由图3 重庆市环境主要指标分布图可知，随着环境治理投资的加大，工业废 气、固体废弃物以及生活污水的排放有显著的减少，然而对城区噪音以及NO2的排放治理力度 明显不足。由此可见，下阶段重庆市相关部门应该

31、重视和关注城区噪音以及NO2的排放问题。工业废气排放 量工业固体废弃1物排放量生活污水排放 量城区N O 2年平 均值Value0城区环境噪音 平均值工业固体废弃 物处理率环境治理投资-1工业固体废弃物排放量-2- 11 -200320042005年代200620075. 结论图3 重庆市环境主要指标分布图重庆市在废气、废水以及固体废弃物方面的污染问题由来已久，但重庆市政府就此问题提 出了行之有效的“蓝天行动”和“碧水行动”。然而，对环境污染治理效果的评价大多停留于定性 的专家经验分析。基于现状中的不足，本文构建立一套实用的环境评价指标系统，采用主成分 分析法评价重庆市环境的改善情况，分析得出

32、重庆市环境评价指数在2003年前没有太大变化，2004年开始有了长足的改观，改变最显著的是2004年至2007年间，并且工业废气、工业固体废弃物、生活污水排放量、城区NO2年平均值、城区环境噪音平均值以及环境治理投资因子对环 境发展起重要作用。为了扭转重庆市当前环境不可持续的局面, 缓解未来经济发展的资源环境 约束，在合理控制环境治理成本前提下，应该特别关注城区噪音以及NO2的排放治理问题。总 之，此系统为国内重工业城市的环境评价提供了一定的指导意义。参考文献1 重庆市环境保护局. 重庆市环境保护“十一五”规划EB. 2005, 112 曾五一，张建华. 国外环境统计研究状况及其对我国的启示J

33、. 东南学术, 2001, 4 3 朱文军. 改革环境统计制度适应市场经济发展J. 山东环境, 2002, 54 厉以宁. 中国环境与可持续发展M. 经济科学出版社, 20045 国家统计局人口和社会科技统计司. 我国环境统计指标可操作性框架研究J. 国家统计局, 2006, 11 6 国家环境保护总局规划与财务司. 环境统计概论M.中国环境科学出版社, 20037 饶云聪，何小洲. 重庆经济增长与环境质量变化的实证分析J. 区域经济, 2008, 58 苏为华. 多指标综合评价理论与方法问题研究D. 厦门大学, 2000 9 李永乐. 应用数理统计M. 国防科技大学出版社, 200510 张

34、文彤. SPSS11统计分析教程(高级篇)M. 北京希望电子出版社, 200211 重庆市环境保护局. 重庆市环境保护2006年工作报告EB. 2006, 3Establishment and Application of Environment EvaluationIndicator System in ChongqingWu WeiweiSchool of Economics and Humanities, China University of Geosciences, Beijing (10083)AbstractBased on the reality of the deterior

35、ate environment in Chongqing and the contrast among essence of indicator system domestic and abroad, the paper brings forward a feasible environment evaluation system in Chongqing district. In the paper, the environment situations and improving extent during the period from2003 to 2007 in Chongqing

36、are evaluated quantitatively by the main composition analytic means and also a number of data collected, thereby reflecting the efficiency of the ways of improving the environment to certain extent. It also leads the environment government department to fulfill their work. Moreover, the evaluation system provides a scientific method of environment evaluation indicator system to the industrial cities in China.Keywords: environment evaluation indicator system; main composition analytic means; industrial cities