基于可拓物元模型的林纸一体化项目环境影响综合评价

刘 蕾 高军侠 姜灵艳 梁丽珍

（郑州航空工业管理学院资源与环境研究所，河南郑州，450015）

林纸一体化是造纸工业及林业发达国家的普遍做法。制浆造纸企业以多种形式建设速生丰产原料林基地，并将制浆、造纸、造林、营林、采伐与销售结合起来，形成良性循环的产业链，使纸业和林业得到了较快发展。借鉴国外这一成功经验，加快发展木浆造纸、营造速生丰产林、走林纸一体化发展道路，是我国发展现代造纸工业和林业的必由之路。

林纸一体化项目环境影响评价是可行性研究阶段的一项重要内容，其目的是了解林纸项目在施工和运营期间对周围自然环境、社会环境和经济环境的影响，以及对环境的危害程度，制定有效防治对策和减缓对环境影响的措施，把对环境的影响限制到最低程度。目前，林纸一体化项目环境影响评价主要有列表清单法、网络法、质量指标法和环境预测模型等；这些方法以不同的、形象化的形式提出各种信息，表述林纸一体化项目对环境的影响范围、程度和性质，但这些方法只是进行定性说明，没有定量分析，其评价结果存在一定的主观性，而且评价依据不够科学［1-2］。林纸一体化评价的过程实质上是一个解决实测样本与分类标准的不相容的矛盾问题，并把这些不相容程度用量化的数字表现出来，物元可拓分析正是从定性和定量两个角度去处理现实世界中矛盾问题的一种新方法，因此，本研究尝试采用可拓物元模型分析方法建立林纸项目环境影响综合评价指标体系，以综合评价其对环境的影响。

1 林纸一体化项目环境影响综合评价指标体系

1.1 指标选取

林纸一体化项目环境综合评价是一个十分复杂的、系统的工作。建立科学的指标体系是进行正确评价的先决条件。环境是一个多因素耦合的动态系统，因此，建立合理的评价指标体系必须从环境影响实际情况出发，对环境污染因素进行调查分析，确立主要污染源，筛选出主要的污染因子。对于林纸一体化项目，从影响因素来看，主要包括四方面内容：水环境、声环境、空气环境和林地生态环境（见表1）。

（1）废水排放对环境的影响

废水主要来自制浆过程的除渣、洗浆、漂洗、浓缩以及抄造过程的净化筛选和纸机湿部脱水等工段，以及再生新闻纸的脱墨工段。废水中的污染物主要有3类：①还原性物质，如木质素、无机盐等，以化学需氧量（COD）为指标；②可生物降解物质，为半纤维素、树脂酸、低分子糖、醇、有机酸和腐败性物质等，以生化需氧量（BOD5）为指标；③酸碱度：以pH值表示，以超出标准的比例即超标率为评价因子。

表1 林纸一体化环境影响综合评价指标体系

（2）噪声对环境的影响

噪声主要来自施工噪声和生产噪声。施工噪声包括运输车辆、吊车、混凝土搅拌机、打桩机、推土机等产生的噪声；生产噪声主要有木片场、备料车间、制浆车间和污水处理厂的噪声。

（3）废气排放对空气质量的影响

废气污染包括施工期间开挖土石方时施工现场的扬尘，生产过程中废气排放，原料林基地的采伐对大气环境的影响等。评价因子参照GB3095—1996中要求的二氧化硫、氮氧化物、总悬浮颗粒物日平均浓度。

（4）林地生态环境的影响

纸浆林主要是一种人工的原料林，树种结构单一，可能对生态系统造成以下三方面干扰：①速生林轮伐期一般都不到7年，更像一种多年生的庄稼，会更快地对土壤中各种营养成分进行掠夺性吸收，快速消耗地力，容易造成土壤贫瘠；②目前我国造纸原料林主要是速生丰产林，树种结构单一，稳定性差，林下植被难以发育，通常形成单层结构，生物多样性明显降低，同时易发生大面积病虫害；③为保证树种速生丰产，要翻耕土地、清除杂草杂木，显著降低表土层的稳定性，容易造成水土流失。

1.2 指标权重

林纸一体化环境影响综合评价是一种多指标评价，每个指标在评估过程中所占的地位或重要性不同，因此应区别对待，对其赋予不同的权重。权重分配的合理与否将直接影响到评价结果的准确性。确定权重的方法很多，本研究采用层次分析法来确定各评价指标的权重。

2 林纸一体化环境影响综合评价物元模型

2.1 物元的基本概念

给定事物N，该事物关于特征B的量值为X，以有序三元组R=（N，B，X）作为描述事物的基本元，简称物元。一个事物具有n个特征B1，B2...Bn和相应的特征量值X1，X2...Xn时，则用n维物元进行描述。

物元模型评价的基本思路是：首先确定各评价指标的备选集，再将待评指标物元的指标特征值代入各等级的集合中进行物元变换，计算待评物元与各评价等级集合的关联度，选取最大关联度中的最大值对应的等级作为待评物元的隶属等级。它的特点是将“是”与“非”定性描述转化为定量描述。其核心是可拓域的确定，实现手段是可拓域中元素的物元变换。

2.2 整体综合评价物元

林纸一体化项目环境影响综合评价是指在主要单个环境要素评价的基础上，对区域各环境要素从总体上进行定性或定量的多层次评价。因此，环境影响综合评价是一个从基层到顶层递推运算、逐层收敛的过程，实际评价时先完成各单要素的评价（如水环境影响），再由各单要素指标组成指标集，经过多指标综合评价，并按它与各等级集合的关联度比较评价结果，以确定林纸一体化项目的环境影响程度。

以项目环境综合影响N为事物，评价指标（B1，B2...Bn）为特征，评价指标的取值为特征值，林纸一体化项目环境影响综合评价物元可描述为：

式（1）中：N为对象，即林纸一体化环境综合影响；Bi为事物特征，即水环境影响、声环境影响等；Xi为各特征相应的特征值。

2.3 单个环境要素综合评价物元

林纸一体化环境影响综合评价过程是逆向进行的，因此单个要素评价是整体综合评价的基础，单个要素综合评价就是将表1指标体系中中间层指标作为研究对象，建立其经典域、节域、待评物元模型及等级关联度函数，以进行综合评价［3-4］。

（1）确定经典域、节域、待评物元

◇确定经典域

式（2）中：N0j为研究对象等级（j=1，2，3，...m），m为所划等级，取m=3；Ci为研究对象的评价指标（i=1，2，3，...n）；n为指标个数；区间〈a01j，b01j〉为N0j关于评价指标Ci所规定的量值范围，即各等级关于对象的评价指标所取的经典域。

◇确定节域

式（3）中：Np为研究对象等级的全体；区间〈apn，bpn〉为关于评价指标Ci所有取值范围，即Np的节域。

◇确定待评物元

对于林纸一体化项目环境影响综合评价体系中研究对象N0（如水环境影响），把监测或统计得到的各分项指标值用物元表示，称为该对象的待评物元。

式（4）中：N0为待评对象；X0i为关于指标Ci所取的量值，即待评对象的实际指标值。

（2）单指标关联度

单要素综合评价对象N0的第i个评价指标关于等级j的关联度为

其中：

（3）多指标综合关联度

对于单个要素中的每个评价指标Ci，如取权系数为Wi，则单个要素待评对象（如水环境影响）N0关于等级j的关联度为

（4）等级评定

则单个要素评价对象N0属于等级j0

则称j*为N0所属等级的特征值，表示待评对象属于等级j0的程度。

2.4 单个环境要素指标备选集及特征值

将林纸一体化项目对环境影响分为3个等级，分别是小、中、大，记为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级。各项评价指标通过引用规范、工程类比、专家打分和实际测量取得。

3 实例分析

应用上述理论和方法，对河南某林纸一体化项目环境影响程度进行综合评价。本环境影响评价工作按照有关《环境影响评价技术导则》、《环境影响评价法》等法律法规要求进行。主要程序是通过现场调查和现状监测，掌握项目建设地区环境质量现状和目前存在的主要环境问题；按照规划建设内容，分析论述项目建设对水环境、声环境、区域大气、林地生态环境的影响，从环境角度评述项目建设可行性，为上级主管部门和环境管理部门进行决策、建设单位进行环境管理以及设计单位优化其具体项目的设计提供科学依据。

3.1 单个环境要素综合评价

由于单个要素综合评价方法基本类似，以水环境影响为例，介绍其评价方法。

（1）评价备选集

林纸一体化项目环境影响评价体系中水环境影响的主要评价指标为化学需氧量、生化需氧量和酸碱度（见表2）。

表2 造纸企业排放水质等级标准

（2）确定水环境影响经典域、节域、待评物元

◇经典域物元

◇节域物元

◇待评物元

◇指标权重

W=（0.48，0.32，0.2）

（3）计算待评物元的单指标关联度和多指标综合关联度

分别用式（5）～式（9）计算待评物元关于各等级的单指标关联度和多指标综合关联度，计算结果见表3。

表3 水环境影响各等级的单项指标关联度

水环境影响因子B1中，最小值是-0.43、最大值是0.20，所以

3.2 整体综合评价

应用与上述相似的步骤，完成同一层其他单要素对象的评价后，得到各单要素的综合评价等级和等级特征值，利用层次分析法确定其权重，再按从底层到顶层逐层递归的方式，最终得到林纸一体化整体环境影响的综合关联度、影响性等级及特征值，结果如表4所示。

表4 某林纸一体化环境影响综合评价结果

从表4可以看出，该林纸一体化项目环境影响为Ⅰ级，即对环境造成的影响较小，等级特征值为1.477，即准确的等级为1.477级，介于Ⅰ级和Ⅱ级之间，更偏向于Ⅰ级。

4 结语

物元模型以促进事物转化、解决不相容问题为核心，适用于多因子评价问题。该模型计算方法简便，研究把可拓学的物元分析模型用于林纸一体化项目的环境影响评价，利用可拓学中的关联函数对环境影响因素进行定量计算，从而使评价过程简单易行，且较其他计算方法更精确，实现了定量和定性分析的有机结合，并以具体等级值反映评价结果。该模型还能全面直观地反映出林纸一体化项目对水、大气、声、生态等方面的影响，评价结果比较客观，具有一定的优越性和实用价值。

［1］姜 华，吴 波，毛文永.林纸一体化项目环境影响分析及其对策建议［J］.环境保护，2008（2）：24.

［2］杨文澜.林纸一体化建设项目环境影响评价重点分析［J］.安徽农业科学，2009（3）：1321.

［3］李作泳.环境质量评价原理与方法［M］.北京：化学工业出版社，2004.

［4］蔡 文.物元模型及其应用［M］.北京：科学技术文献出版社，1994.