云南省战略性矿产资源开发生态风险评价

黄惠芳，李 炜，刘雪莲，宋 楠，周 鑫

(1.云南省国土资源规划设计研究院，云南 昆明 650216 2.红河学院，云南 蒙自 661199)

矿产资源开发生态风险是一定区域内由矿产资源开发活动所引起的不确定的事故或灾害对生态系统结构、功能和生态过程产生损伤的可能性[1]。我国的矿产资源占据着极其重要的地位，特别是战略性矿产资源保障关乎国家资源安全。但是矿产资源的开发利用，可能会引发地表沉陷、植被破坏、地下水位下降、水土流失和土地沙化等生态问题[24]，造成部分地区生态严重破坏甚至生态失衡[11]。目前，国内外学者对矿产资源开发生态风险评价进行了研究[18，23]。近年来，国外的矿区生态风险评价逐渐由原先的单一风险评价转向多级风险评价[27]，而国内学者着重探讨由重金属土壤污染导致的生态风险评价[6，14，17]、生态梯度风险评价、基于土地破坏的矿区生态风险评价[3，20]、煤矿区景观生态风险评价等[2，8，12]。

云南被誉为“植物王国”“动物王国”“有色金属王国”，是我国西南生态安全屏障。矿产资源丰富，是全省工业体系中最庞大的产业，工业总产值占全省规模以上工业企业的38.95%。“十四五”提出了“打造绿色铝、绿色硅产业集群，全产业链重塑云南有色产业新优势”的目标，当前乃至今后一段时期，对矿产资源刚性需求和供应能力不足的矛盾依然存在，找准矿产资源开发与生态环境保护契合点，通过生态风险评价引导战略性矿产资源开发活动已迫在眉睫。

矿产资源开发区主要是以具有重要战略作用的矿区或以某地区重要优势矿产为主要原则，具备特性：1)矿产资源储量大且条件好，且具备一定的开发利用基础；2)大型矿产地和矿产聚集区，同时这些矿产资源在全省资源开发上具有极其重要的地位。本文选取云南省60个矿产资源开发区为评价单元[7]，其中8个矿产资源开发区分别涉及2个州(市)，为便于区域政策实施和行政管理，将其按州(市)分为16个矿产资源开发区，共68个评价单元。

1 评价指标体系

1.1 建立评价指标体系

在矿产资源开发生态风险评价中，如何根据现有条件和目标任务建立科学合理的评价指标体系对矿产资源开发进行合理评估是核心任务。本研究对现有的生态风险评价指标体系进行了总结，根据云南省矿产资源开发现状和文献资料的查阅，选择目标层A、准则层B、指标层C三个层次[13、26]为核心内容的评价结构。

第一层目标层是整个评价指标体系最高层次，主要是对矿产资源开发区生态风险进行量化，反映整个开发区域生态风险水平；第二层准则层包括若干个对生态风险起制约作用子系统，决定矿产资源开发区矿产资源开发生态风险综合能力，包含了三项指标，分别为开发强度、“三废”和生态环境[21]；第三层指标层是描述云南省矿产资源开发生态风险基础性指标，这一层是根据第二层每一项指标性质选取若干个基础性指标[22]，要素层对子系统承载力水平进行量化。最终建立云南省矿产资源开发生态风险评价指标体系(表1)。

表1 云南省矿产资源开发生态风险评价因子表

1.2 评价指标标准化

生态风险评价中，涉及了较多指标，而且每个指标的单位存在着一定差异，不能进行比较和分析，为使评价结果具准确性，需对指标实际值进行标准化处理。本研究使用的指标数据既有正向指标、又有负向指标，因此采用极差标准化[10]对原始数据处理。根据下述流程进行标准化：

其中：Nij为标准化后的值；Mij为原始值；max(Mi)为标准化前最大值；min(Mi)为标准化前最小值。

1.3 确定评价指标权重

权重在综合性评价中至关重要，科学合理的确定每个指标因子的权重值也是本研究的重点。权重不仅可以体现每个指标因子在分析中的重要性，还对多指标综合评价结果产生极大影响，每个指标权重的浮动都会改变评价结果。根据权重计算时所使用的原始数据来源，将常见的几十种权重确定方法主要分两类：1)主观赋权法，如专家打分法、古林法、德尔菲法(Delphi)、层次分析法(AHP)等，这类方法有人为参与，主要是专家根据自己的经验和已有的资料对每个指标主观判断，从而得到原始数据[5]。2)客观赋权法，如离差最大化法、均方差法、主成分分析法等，这类方法没有主观因素影响，原始数据是客观存在的，是将被评价单位中各个指标的实际数据组成原始数据。本研究采用均方差法[9，19]确定权重，不仅在很大程度上避免了主观赋权法中某些随机性和主观臆断性问题，而且极好地解决了个别客观赋权法存在的局限。经计算云南省矿产资源开发生态风险评价因子权重详见表1。具体计算步骤如下：

2 评价方法

其中，S是综合评价值；Ni是指标指数值；Wi是指标的权重；n为该级指标的项数。根据公式6得出云南省各矿产资源开发区矿产资源开发生态风险评价指标综合分值结果(表2)。

3 综合评价结果与分析

依据各矿产资源开发区综合评分值，采用ArcGIS中自然断点法，结合云南省各矿产资源开发区实际情况，对云南省各矿产资源开发区矿产资源开发生态风险评价结果进行等级划分，结果见表2。当综合评价值<0.30，为“低”生态风险区，0.30～0.45之间为“较低”生态风险区，在0.45～0.50之间为“中等”生态风险区，在0.50～0.65之间的区域划分为“较高”生态风险区，当其值>0.65，为“高”生态风险区[4]。

表2 矿产资源开发生态风险综合评价值等级划分

云南省各矿产资源开发区矿产资源开发生态风险综合评价结果值与表3所列综合评价值等级划分比较，云南省各矿产资源开发区矿产资源开发生态风险综合评价等级为高、较高、中等、较低和低5个类型区。见图1、图2。从图2可知，云南省各矿产资源开发区矿产资源开发生态风险低区域面积3600.81km2，占矿产资源开发区面积的8.91%，主要集中在德宏州芒市、普洱市思茅区、西双版纳州景洪市、勐腊县等区域，分布在开发强度低、人均工业废气、废水排放量小、工业固体废弃物综合利用率高、地质灾害高易发区面积比例小、生态保护红线面积比例小、水土流失程度较低区域；生态风险较低区域面积8658.53km2，占21.42%，主要集中在文山州砚山县、马关县、麻栗坡县、红河州元阳县、金平县等区域，分布在开发强度低、人均工业废气、废水排放量较小、地质灾害高易发区面积比例较小、生态保护红线面积比例较小区域；生态风险中等的区域面积有9063.75km2，占22.42%，主要集中在昆明市禄劝县、武定县、楚雄州元谋县、牟定县、丽江市华坪县、永胜县等区域，分布在个别单因子风险低、但各因子协调性差的区域；生态风险较高的区域面积有14322.79 km2，占35.43%，主要集中在昭通市镇雄县、威信县、曲靖市宣威市、富源县等区域，分布在人均工业废气、废水排放量较高、工业固体废弃物综合利用率较低、地质灾害高易发性面积较高、水土流失较重的区域；生态风险高的区域面积有4779.67km2，占11.82%，主要昆明市东川区、曲靖市会泽县、普洱市镇沅县等区域，分布在人均工业废气、废水排放量高、工业固体废弃物综合利用率低、地质灾害高易发性面积高、水土流失较重的区域。

表3 云南省各矿产资源开发区矿产资源开发生态风险评价值及级别表

图1 云南省各矿产资源开发区矿产资源开发生态风险综合评价图

4 结论与讨论

本研究基于开发强度、“三废”和生态环境等8个指标的生态风险评价指标体系，采用均方差法对云南省各矿产资源开发区矿产资源开发生态风险进行评价。评价结果显示，云南省矿产资源开发生态风险整体为中等水平，总体发展形势较为严峻。地形条件复杂、地质灾害易发、水土流失严重等因素使生态风险偏高。

(1)生态风险低、较低的矿产资源开发区，比较适合矿产资源开发，可列为重点开采区，鼓励大中型矿山企业集约规模开采矿产资源，提高矿产资源综合利用水平，作为保障战略性矿产安全的重点区域；

(2)生态风险中等的矿产资源开发区，坚持保护优先、适度开发原则，在合理引导下对矿产资源可适度开发，通过优化目前的短板弱项，或者调整局部开采布局，避开地质灾害易发性高的区域和生态保护红线区域，调整局部开采规模，控制开采强度，将矿产开发造成的生态风险降至最低；

(3)生态风险较高、高的矿产资源开发区，要强化限制开采矿种矿业权管理，实施总量调控，控制开采强度，严格空间准入。确需开采国家和市场紧缺矿产资源时，严格项目环境准入，建设绿色矿山，加强对地质灾害造成重大不利影响的开发活动管控，加强生态环境全域保护和综合整治，积极开展矿山地质环境恢复治理与土地复垦，及时修复矿区生态环境。

目前，针对生态风险评价研究仍然缺乏科学、系统的评价指标体系和综合评价模型，评价方法也缺乏创新性。本文建立了包含开发强度、“三废”和生态环境三个方面的指标体系，合理且全面评价了矿产资源开发的生态风险；采用均方差法确定指标权重，客观性较强，在很大程度上避免了主观赋权法中某些随机性和主观臆断性问题；并且运算简单，极好地解决了个别客观赋权法存在的局限。同时用极差变换法对各指标原始数据进行无量纲处理，消除了指标量纲的影响，做到比较客观和可操作的衡量标准。