基于熵权法的广西地级市工业和生活污染物排放综合评价

周子元，伍伟煜，樊海微

(桂林理工大学 商学院，广西 桂林 541004)

减少工业和生活污染排放是协调地区工业化城镇化与当地生态环境承载力关系的重要方面，是生态文明的具体体现。工业污水和生活污水中含有的污染物排放量，主要用化学需氧量和氨氮排放量来衡量；工业和生活废气中含有的污染物排放量，主要用二氧化硫和氮氧化物排放量来衡量，再加上城镇生活烟尘排放量，一共有9个指标，结合在一起形成综合评价指标体系。进行综合评价的关键步骤是要对体系中的评价指标进行赋权，常见的主观赋权法有层次分析法等，客观赋权方法有因子分析法和熵权法。应用因子分析法时要求观测对象个数远大于指标个数，应用熵权法时并无此要求。由于本研究采用的数据是广西14个地级市层面的数据，采用的评价指标有9个，观测对象数目与指标数量之比不满足使用因子分析法的条件，但不影响熵权法的使用，所以笔者用熵权法来给9个评价指标赋权，并计算加权后的综合分值，用来反映和比较14个地级市的工业和生活污染物排放水平。所用的污染物排放量数据来自《广西壮族自治区环境统计年报》，其他指标数据来自《广西统计年鉴》。

1 工业和生活污染物排放量的地区差异及变化

从广西全区合计来看，2018年与2015年相比，4种工业污染物的排放量都有大幅度的下降，化学需氧量从14.64万t减少到2.5万t，下降了82.9%；氨氮从0.63万t减少到0.18万t，下降了71%；二氧化硫从38.55万t减少到10.44万t，下降了72.9%；氮氧化物从24.04万t减少到16.04万t，下降了33.3%。5种生活污染物的排放量有增有减：化学需氧量从36.03万t增加到41.13万t，增加了14.2%；氨氮从4.56万t增加到4.8万t，增加了5.4%；二氧化硫从3.56万t减少到3.13万t，下降了12%；氮氧化物从0.39万t减少到0.35万t，下降了10%；烟尘从1.38万t减少到0.67万t，下降了51.1%。

表1 广西14个地级市2015年污染物排放量 单位：万t

从表1和表2的合计数据看到，生活污水中的污染物(化学需氧量和氨氮)排放量比工业污水大得多。在2015年，生活污水化学需氧量排放是工业污水的2.5倍，氨氮排放量是工业污水的7.2倍。到2018年，这两个倍数分别是16.5倍和26.2倍。倍数扩大的原因是生活污水中污染物的排放量增加，而工业污水中污染物的排放量减少，所以差距变大。对废气中的污染物排放量进行比较发现，工业废气中的污染物(二氧化硫和氮氧化物)排放量比生活废气大得多。在2015年，工业废气二氧化硫排放量是生活废气的10.8倍，氮氧化物排放量是生活废气的62.2倍；到2018年，这两个倍数分别是3.3倍和46.1倍。倍数变小的原因是虽然工业和生活废气中的污染物排放量都减少了，但工业废气污染物排放量减少幅度大，分别减少了72.9%和33.3%，生活废气的污染物排放量减少幅度不大，只减少了12%和10%，所以差距变小。

表2 广西14个地级市2018年污染物排放量 单位：万t

分地级市来看，表中的标准差反映地区间绝对差异，离散系数反映地区间相对差异。2018年与2015年相比，4种工业污染物排放量的标准差变小，说明地区间工业污染物排放量的绝对差异变小；但是离散系数变大，说明地区间工业污染物排放量的相对差异变大。在5种生活污染物中，化学需氧量和二氧化硫排放量的标准差变大，说明这两种污染物排放量的地区绝对差异增大，氨氮和烟尘排放量的标准差变小，说明这两种污染物排放量的地区绝对差异变小。生活污染中的化学需氧量，二氧化硫和氮氧化物排放量离散系数变大，说明地区相对差异增加；氨氮和烟尘排放量的离散系数下降，说明地区相对差异变小。

2 各市工业和生活污染物排放的综合评价

前文对9个反映规上工业企业发展水平的指标分别进行了地区间的差异比较，下面将综合9个指标的信息进行综合评价。在综合评价中，9个指标要按照重要程度进行赋权。笔者采用熵权法赋权。基本步骤为：①对指标观测值进行极差标准化，由于9个指标都是反向指标，所以计算标准化值时要采用算法：标准化值=(最大值-观测值)/(最大值-最小值)。计算出的标准化值的取值在0到1之间，数值接近于1说明污染物排放量接近于同期最小值，属于低排污城市；指标值接近于0说明污染物排放量接近于同期最大值，属于高排污城市。②用同一年度14个城市的同一个指标的标准化值计算该指标的信息熵。③汇总各指标的信息熵，计算各指标的权重，信息熵大的指标被赋予小的权重。各指标权重的计算结果见表3。

表3 各指标在综合评价中的权重

表4 各市工业和生活污染排放综合情况及变动

表3中的权重值反映了各指标的重要性，权重值越大，表示该指标的信息含量越多，对评价越重要。根据权重值可以把9个指标划分为重要指标、一般指标和非重要指标3类，划分的标准是与1/9做比较。1/9是对9个指标进行简单算数平均时所使用的权重，因此权重明显大于1/9的是重要指标，和1/9接近的是一般指标，明显小于1/9的是非重要指标。根据此划分方法，在2015年，工业二氧化硫和氮氧化物排放量，以及生活化学需氧量和氨氮排放量，这4个是重要指标；其他5个指标都是非重要指标。到了2018年，所有的工业排污指标都不再是重要指标，生活化学需氧量和氨氮排放量及烟尘排放量是重要指标。表3的最后一行是对2015年和2018年的权重进行简单平均得到的。计算这两年各城市污染物排放的综合水平值时，使用相同的权重乘以各年指标的标准值，然后相加，可以得到具有可比性的评价结果(见表4)。

表4中的综合分值是该城市的9项污染物排放量与14个城市中9项污染物最大排放量的相对差距乘以9个指标的权重，然后相加得到的反映是与各项污染物排放最多的城市的加权综合差距，差距越大说明该城市的污染物相对排放量越小。以南宁市为例，在2015年，南宁市有6项污染物的排放量位居广西第一。这是导致其综合分值最低的最主要原因。到2018年，南宁市依然有4项污染物的排放量位居广西第一，所以其分值依然是全区最低，但相对2015年有很大的改善，所以分值从0.104上升到0.273；再以北海市为例，在2015年，北海市有3项污染物排放量是广西最少的，另外6项污染物排放量接近于广西各市的最低排放量，所以北海的综合分是广西各市中最高的。

整体来看，2018年与2015年相比，14个城市的综合分的平均值从0.661上升到0.7，说明污染物相对排放量是下降的。有8个城市的综合分是上升的，说明这些城市的综合排污情况在改善。其中南宁市的改善程度最大，分值上升了161.9%。另外6个城市的综合分有所下降，说明这些城市的综合排污情况变差了，其中下降最大的是玉林市，分值下降了25.1%。除了柳州市和玉林市的分值下降程度较大之外，其他4个城市的下降比例都比较小。

从位次变化来看，分值排名前三和最后两位的城市没有发生变化，比较稳定。其他9个城市中，位次上升最大的是百色市，排名上升了3位，位次下降最大的是玉林市，排名下降了4位。位次上升的城市有5个，比位次下降的城市多1个。

3 研究结论

2018年与2015年相比，广西14个地级市污染物综合排放情况得到改善的城市多于情况变差的城市，并且改善的程度普遍大于变差的程度，广西全区的污染物排放整体情况是改善的。

2018年与2015年相比，广西14个地级市间工业污染物排放的相对差异变小，生活污染物排放的相对差异变大，工业污染在评价城市污染物排放情况中的重要性下降，生活污染在评价中的重要性上升。