農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量綜合評價方法及典型區(qū)應(yīng)用

馬廣文，何立環(huán)，王曉斐，王業(yè)耀，劉海江，董貴華

中國環(huán)境監(jiān)測總站，國家環(huán)境保護(hù)環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100012

農(nóng)村是以從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主的勞動者聚居的地方，農(nóng)村環(huán)境兼有生產(chǎn)和生活雙重功能，一方面農(nóng)村環(huán)境要素對農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)數(shù)量和質(zhì)量起著決定性的作用;另一方面，農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量直接關(guān)系到人們的生活條件，因此，農(nóng)村環(huán)境是人們生存環(huán)境極為重要的組成部分［1］。中國農(nóng)村村莊數(shù)量龐大，當(dāng)前的環(huán)境形勢嚴(yán)峻，環(huán)境污染與生態(tài)破壞交織在一起，建設(shè)生態(tài)文明的美麗中國，重點(diǎn)地區(qū)是農(nóng)村，因此保護(hù)和改善農(nóng)村環(huán)境意義重大。農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量評價是農(nóng)村生態(tài)學(xué)和環(huán)境科學(xué)研究的重要領(lǐng)域，村落生態(tài)系統(tǒng)的人、各種生物有機(jī)體和非生物成分的組成要素通過協(xié)同進(jìn)化成為一個統(tǒng)一的有機(jī)整體，只有深入研究各成分的性質(zhì)及其與系統(tǒng)中各種其他成分的相互關(guān)系，才能對系統(tǒng)的整體性有更好地了解［2］。

在農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量評價研究方面，國外學(xué)者注重從農(nóng)村環(huán)境要素(如土壤、飲用水源和農(nóng)業(yè)景觀生態(tài)等)出發(fā)進(jìn)行研究［3-5］，側(cè)重于單要素評價，但不能直接用于中國農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量評價。國內(nèi)學(xué)者在監(jiān)測布點(diǎn)和評價指標(biāo)體系、土壤環(huán)境質(zhì)量、評價模型和農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量指數(shù)等方面進(jìn)行了一些研究［6-11］，但只是單一考慮農(nóng)村生態(tài)狀況或環(huán)境狀況，很少進(jìn)行農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量綜合評價，且注重于較小尺度的評價方法研究，很難在全國范圍進(jìn)行推廣應(yīng)用?？偟膩砜?，目前國內(nèi)外研究中缺乏對農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量綜合評價的研究。筆者從適合全國范圍農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量評價的角度出發(fā)，依據(jù)農(nóng)村環(huán)境狀況和生態(tài)狀況監(jiān)測結(jié)果，綜合環(huán)境質(zhì)量和生態(tài)質(zhì)量2方面內(nèi)容，對原有的評價方法加以改進(jìn)，提出了以縣域?yàn)榛驹u價單元，更適合中國農(nóng)村實(shí)際的農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量綜合評價方法，以期為中國農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量評價提供技術(shù)支撐。

1 研究對象

1.1 研究區(qū)

以中國廣大的農(nóng)村地區(qū)為研究區(qū)，綜合考慮農(nóng)村環(huán)境狀況和生態(tài)狀況，以縣域?yàn)榛驹u價單元，研究構(gòu)建農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量綜合評價方法。同時，考慮地域、氣候、社會經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀和環(huán)境管理水平等因素，選擇分布于中國東、中、西部，涵蓋南方和北方的9個縣(區(qū)、市)作為典型區(qū)，利用建立的方法評價其綜合質(zhì)量。典型區(qū)分別是尚志市、祁連縣、保德縣、定南縣、夷陵區(qū)、永定區(qū)、樂東縣、威寧縣和平利縣。

1.2 典型區(qū)概況

尚志市位于黑龍江省東南部，屬哈爾濱市所轄的縣級市，處于 44°29'～ 45°34'N，127°17'～129°12'E之間，總面積8 910 km2，屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫2.5℃，多年平均降水量652.20 mm，全年有5個月在0℃以下;祁連縣位于青海省東北部，海北藏族自治州西北部，處于37°25' ～39°05'N，98°05' ～101°02'E 之間，總面積1.57×104km2，屬高原大陸性氣候，年均溫0.7℃，多年平均降水量為391.10 mm;保德縣位于山西省西北部，屬忻州市所轄，處于38°39'～39°07'N，111°56'～ 111°20'E 之間，總面積為997.5 km2，屬典型的溫帶大陸性氣候，年平均氣溫8.8℃，多年平均降水量470.5 mm;定南縣位于江西省最南端，隸屬贛州市，總面積1 318.72 km2，屬中亞熱帶季風(fēng)氣候，年均氣溫19℃，多年平均降水量1 550 mm;夷陵區(qū)隸屬湖北省宜昌市，總面積3 424 km2，屬中亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫 16.9℃，年平均降水量1 177.34 mm;永定區(qū)為湖南省張家界市政府駐地，總面積 2 174 km2，位于 28°52'～ 29°48'N，109°40'～111°20'E 之間，屬中亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫17℃，降水量1 400 mm;樂東黎族自治縣(簡稱樂東縣)位于海南省西南部，處于18°24'～18°58'N，108°39'～ 109°24'E 之間，總面積2 747 km2，屬熱帶季風(fēng)氣候，年平均溫度24℃，年降水量1 600 mm;威寧彝族回族苗族自治縣(簡稱威寧縣)位于貴州省西北部，屬畢節(jié)市轄范圍，面積6 295 km2，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年均溫11.2℃，年降水量739 mm;平利縣位于陜西省東南部，陜、鄂、渝3省交界處，隸屬于安康市，處于 31°37'～ 32°39'N，109° ～ 109°33'E，總面積2 627 km2，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年均溫13.9℃，年均降水量952.5 mm。研究區(qū)具體位置見圖1。

圖1 典型縣域分布示意圖

2 研究方法

2.1 綜合指數(shù)法

綜合指數(shù)法是將區(qū)域環(huán)境系統(tǒng)(評價單元)分解為若干子系統(tǒng)，對各子系統(tǒng)分別選取有代表性的評價項(xiàng)目，將其表現(xiàn)程度進(jìn)行等級劃分，并給出歸一化系數(shù)，將同一子系統(tǒng)內(nèi)各評價項(xiàng)目的指標(biāo)按權(quán)重進(jìn)行疊加，得出該子系統(tǒng)評價指數(shù)，再將各子系統(tǒng)評價指數(shù)按權(quán)重疊加，得出每個評價單元的環(huán)境質(zhì)量指數(shù)，然后綜合分析各單元的指數(shù)情況，進(jìn)行區(qū)域環(huán)境質(zhì)量的總體評價［12］。

2.2 專家評估法

專家評估法又稱德爾菲法，是經(jīng)驗(yàn)估計(jì)法與意義推求法的綜合，即由一定數(shù)量專家直接根據(jù)經(jīng)驗(yàn)并考慮反映特定評價觀點(diǎn)后定出權(quán)重值［13］。該方法主要是由調(diào)查者擬定調(diào)查表，按照既定程序，以函件的方式分別向?qū)＜医M成員進(jìn)行征詢，專家組成員以匿名的方式提交意見。經(jīng)過幾次反復(fù)征詢和反饋后，專家組成員的意見逐步趨于集中，最后獲得具有很高準(zhǔn)確率的集體判斷結(jié)果。

3 農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量綜合評價方法構(gòu)建

用農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)反映被評價區(qū)域農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量綜合狀況。該指數(shù)由農(nóng)村環(huán)境狀況指數(shù)和農(nóng)村生態(tài)狀況指數(shù)構(gòu)成。其中，農(nóng)村環(huán)境狀況指數(shù)反映被評價區(qū)域農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量狀況，農(nóng)村生態(tài)狀況指數(shù)反映被評價區(qū)域農(nóng)村生態(tài)狀況。該方法組織架構(gòu)見圖2。

圖2 農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量綜合評價方法組織架構(gòu)

3.1 農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量綜合狀況評價方法

3.1.1 環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)

農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)(RQI)用來反映農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量綜合狀況。

式中，RQI為農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)，Cenv為農(nóng)村環(huán)境狀況指標(biāo)權(quán)重，Ienv為農(nóng)村環(huán)境狀況指標(biāo)，Ceco為農(nóng)村生態(tài)狀況指標(biāo)權(quán)重，Ieco為農(nóng)村生態(tài)狀況指標(biāo)。通過專家評估法獲得Cenv和Ceco的值分別為0.60 和 0.40。

3.1.2 環(huán)境質(zhì)量綜合狀況分級

根據(jù)農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)值，將農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量綜合狀況分為5級，即優(yōu)、良、一般、較差和差，分別表征無污染、輕微污染、輕度污染、中度污染和重度污染，見表1。

表1 農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量綜合狀況分級

根據(jù)中國農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)值變化幅度(△RQI)，將農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量變化程度分為5級，即無明顯變化、明顯變好、明顯變差、顯著變好、顯著變差，見表2。

表2 農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量變化程度分級

3.2 農(nóng)村環(huán)境狀況評價

3.2.1 農(nóng)村環(huán)境狀況評價方法

農(nóng)村環(huán)境狀況評價通過對飲用水源地水質(zhì)指

式中，Ienv為農(nóng)村環(huán)境狀況指數(shù)，Xi分別為環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)、飲用水源地水質(zhì)指數(shù)、地表水水質(zhì)指數(shù)、土壤環(huán)境質(zhì)量指數(shù)，Ai則為各指數(shù)對應(yīng)的權(quán)重。通過專家評估法獲得環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)、飲用水源地水質(zhì)指數(shù)、地表水水質(zhì)指數(shù)和土壤環(huán)境質(zhì)量指數(shù)權(quán)重系數(shù)分別為 0.35、0.20、0.20 和0.25。

3.2.2 農(nóng)村環(huán)境狀況分級

環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)采用農(nóng)村環(huán)境空氣監(jiān)測指標(biāo)，根據(jù)空氣質(zhì)量所屬級別確定環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)、地表水水質(zhì)指數(shù)、環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)、土壤環(huán)境質(zhì)量指數(shù)4項(xiàng)評價指標(biāo)加權(quán)計(jì)算農(nóng)村環(huán)境狀況指數(shù)。根據(jù)監(jiān)測要素的不同，監(jiān)測布點(diǎn)和采樣的區(qū)域尺度分為縣域和村莊。以縣域?yàn)閱卧M(jìn)行農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量評價，用農(nóng)村環(huán)境狀況指數(shù)(Ienv)評價農(nóng)村環(huán)境狀況。數(shù)值，通過專家評估法獲得空氣質(zhì)量指數(shù)級別一級、二級、三級、四級、五級、六級，指數(shù)值分別為100、80、60、30、15 和 0。飲用水源地分為地表水飲用水源地和地下水飲用水源地，按照單因子評價法，根據(jù)飲用水源地水質(zhì)類別確定飲用水源地水質(zhì)指數(shù)值，通過專家評估法獲得水質(zhì)類別Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類、Ⅳ類、Ⅴ類和劣Ⅴ類，指數(shù)值分別為100、90、60、30、15 和 0。農(nóng)村地表水分為河流和湖庫2種，分別根據(jù)地表水水質(zhì)類別確定地表水水質(zhì)指數(shù)值，通過專家評估法獲得水質(zhì)類別Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類、Ⅳ類、Ⅴ類和劣Ⅴ類，指數(shù)值分別為100、90、80、40、20 和 0。采用單因子評價法確定區(qū)域內(nèi)土壤環(huán)境質(zhì)量指數(shù)，并據(jù)此將土壤環(huán)境質(zhì)量分為5級，根據(jù)土壤環(huán)境質(zhì)量所屬級別確定土壤環(huán)境質(zhì)量指數(shù)值，通過專家評估法獲得土壤污染等級Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級、Ⅳ級和Ⅴ級的指數(shù)值分別為 100、80、60、40和 20。農(nóng)村環(huán)境狀況指數(shù)各分指數(shù)計(jì)算方法見表3。

表3 農(nóng)村環(huán)境狀況指數(shù)各分指數(shù)計(jì)算方法

3.3 農(nóng)村生態(tài)狀況評價

3.3.1 農(nóng)村生態(tài)狀況評價方法

農(nóng)村生態(tài)狀況采用農(nóng)村生態(tài)狀況指數(shù)(Ieco)進(jìn)行評價。參考文獻(xiàn)［21］和［22］評價辦法確定。Ieco的計(jì)算如式(3)所示。

式中，Ieco為農(nóng)村生態(tài)狀況指數(shù)，Aj分別為生物豐度指數(shù)、植被覆蓋指數(shù)、水網(wǎng)密度指數(shù)、土地退化指數(shù)和人類干擾指數(shù)，Xj分別為生物豐度指數(shù)、植被覆蓋指數(shù)、水網(wǎng)密度指數(shù)、土地退化指數(shù)和人類干擾指數(shù)的權(quán)重值。通過專家評估法獲得權(quán)重值分別為 0.25、0.20、0.20、0.20 和 0.15。

3.3.2 農(nóng)村生態(tài)狀況指數(shù)

生物豐度指數(shù)間接反映被評價區(qū)域內(nèi)生物物種豐貧程度;植被覆蓋指數(shù)反映被評價區(qū)域內(nèi)植被覆蓋程度;水網(wǎng)密度指數(shù)反映被評價區(qū)域水的豐富程度;土地退化指數(shù)反映被評價區(qū)域內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)在自然營力和人類活動綜合作用下的土地退化程度，為負(fù)指數(shù);人類干擾指數(shù)反映人類活動對生態(tài)的干擾程度，為負(fù)指數(shù)。歸一化系數(shù)取自文獻(xiàn)［23］，歸一化系數(shù)是對數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化處理，采用最大值法標(biāo)準(zhǔn)化，把反映生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的各個數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)的無量綱化，統(tǒng)一到同一個層面上。各項(xiàng)指數(shù)的計(jì)算方法見表4。

表4 農(nóng)村生態(tài)狀況指數(shù)各分指數(shù)計(jì)算方法

4 結(jié)果與討論

4.1 評價結(jié)果

根據(jù)2012年的農(nóng)村環(huán)境試點(diǎn)監(jiān)測結(jié)果、國家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)縣域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量考核監(jiān)測結(jié)果和全國生態(tài)狀況監(jiān)測結(jié)果，利用農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量綜合評價方法，根據(jù)式(2)和式(4)，分別得出典型縣域Ienv和Ieco值，由式(1)得出RQI值(表5)。尚志市、祁連縣、保德縣、定南縣、夷陵區(qū)、永定區(qū)、樂東縣、威寧縣和平利縣的 Ienv分別為 87.00、75.00、82.00、85.00、84.00、82.00、65.00、61.00和 89.00，Ieco分別為 57.01、52.69、21.87、62.89、63.95、61.71、69.68、43.84 和 61.20，RQI分別為75.00、66.08、57.95、76.16、75.98、73.88、66.87、54.14和77.88。根據(jù)表1得出農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量綜合狀況為平利縣、尚志市、定南縣、夷陵區(qū)、永定區(qū)為“良”，祁連縣、保德縣、樂東縣和威寧縣為“一般”。

表5 農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量綜合評價結(jié)果

4.2 討論

以縣域?yàn)榛驹u價單元的農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量綜合評價方法，綜合考慮了農(nóng)村環(huán)境和生態(tài)2方面的質(zhì)量狀況，雖然計(jì)算過程中權(quán)重系數(shù)采用統(tǒng)一數(shù)據(jù)，在運(yùn)用中可能存在一定的片面性，但評價農(nóng)村環(huán)境狀況涉及69項(xiàng)指標(biāo)，農(nóng)村生態(tài)狀況涉及53項(xiàng)指標(biāo)，眾多指標(biāo)已經(jīng)較全面地涵蓋了農(nóng)村環(huán)境和生態(tài)的內(nèi)容，減弱了農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量綜合評價方法中權(quán)重系數(shù)的決定性作用，在利用專家評估方法確定權(quán)重系數(shù)過程中，也綜合考慮了權(quán)重系數(shù)的取值，使其趨于合理。邀請了19位專家，對3個層次各指數(shù)值和權(quán)重系數(shù)進(jìn)行評估，通過3輪專家咨詢、信息反饋和數(shù)據(jù)分析，最終形成目前的指數(shù)值和權(quán)重系數(shù)，專家表回收率100%，支持的比例數(shù)89.47%。

2006年國家環(huán)境保護(hù)總局發(fā)布《生態(tài)環(huán)境狀況評價技術(shù)規(guī)范(試行)》［21］，其中的環(huán)境質(zhì)量指數(shù)是利用縣域的SO2排放量、COD排放量和固體廢物排放量等指標(biāo)加權(quán)計(jì)算得出，反映縣域整體的環(huán)境質(zhì)量，但是不能反映農(nóng)村的環(huán)境質(zhì)量狀況。采用村莊飲用水源地水質(zhì)、地表水水質(zhì)、環(huán)境空氣、土壤環(huán)境監(jiān)測結(jié)果評價農(nóng)村環(huán)境狀況，結(jié)合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)、辦法、規(guī)定和規(guī)范，更符合農(nóng)村的實(shí)際情況。

對典型縣域農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量綜合評價結(jié)果分析，平利縣屬濕潤區(qū)，農(nóng)村環(huán)境狀況和生態(tài)狀況指標(biāo)較高，因此農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)較高。威寧縣地處貴州省西北部，農(nóng)村環(huán)境狀況指標(biāo)中土壤環(huán)境質(zhì)量較差，農(nóng)村生態(tài)狀況指數(shù)中生物豐度指數(shù)和水網(wǎng)密度指數(shù)較低，因此農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)較低。由于氣候條件和區(qū)域自然稟賦的不同，各縣域之間 RQI不具有可比性，用各縣域年際間ΔRQI表達(dá)農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量的變化情況更具有實(shí)際意義，但是由于農(nóng)村環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)有限，ΔRQI未進(jìn)行計(jì)算，有待于今后進(jìn)一步開展農(nóng)村環(huán)境監(jiān)測工作。

5 結(jié)論

構(gòu)建了農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量綜合評價方法，該方法包括農(nóng)村環(huán)境狀況評價和農(nóng)村生態(tài)狀況評價2個方面。農(nóng)村環(huán)境狀況評價利用飲用水源地水質(zhì)指數(shù)、地表水水質(zhì)指數(shù)、環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)、土壤環(huán)境質(zhì)量指數(shù)計(jì)算Ienv。農(nóng)村生態(tài)狀況評價由生物豐度指數(shù)、植被覆蓋指數(shù)、水網(wǎng)密度指數(shù)、土地退化指數(shù)、人類干擾指數(shù)加權(quán)計(jì)算Ieco。

運(yùn)用農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量綜合評價方法評價2012年典型縣域農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量:尚志市、祁連縣、保德縣、定南縣、夷陵區(qū)、永定區(qū)、樂東縣、威寧縣和平利縣的 RQI 分別為 75.00、66.08、57.95、76.16、75.98、73.88、66.87、54.14 和 77.88。評價農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量綜合狀況結(jié)果為平利縣、尚志市、定南縣、夷陵區(qū)、永定區(qū)為“良”，祁連縣、保德縣、樂東縣和威寧縣為“一般”，該結(jié)果反映了典型縣域農(nóng)村地區(qū)的環(huán)境質(zhì)量狀況。

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［10］董亞萍.寧夏農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測與評價指標(biāo)體系研究［J］.農(nóng)業(yè)工程，2012，2(11):20-22.

［11］李麗，張海濤.小城鎮(zhèn)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價指標(biāo)體系的構(gòu)建——以湖北省鄂州市杜山鎮(zhèn)為例［J］.長江流域資源與環(huán)境，2008，17(Z1):122-127.

［12］劉碩，朱建平，蔣火華.對幾種環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)評價方法的探討［J］.中國環(huán)境監(jiān)測，1999，15(5):33-37.

［13］邵云，李斌，趙光明.農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量評價方法研究［J］.中國農(nóng)村小康科技，2010，10:73-76.

［14］GB 3095—2012 環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［15］HJ 633—2012 環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)技術(shù)規(guī)定［S］.

［16］GB 3838—2002 地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［17］GB/T 14848—1993 地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［18］環(huán)境保護(hù)部.環(huán)辦［2011］22號 地表水環(huán)境質(zhì)量評價辦法(試行)［S］.

［19］GB 15618—1995 土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［20］環(huán)境保護(hù)部.環(huán)發(fā)［2008］39號 全國土壤污染狀況評價技術(shù)規(guī)定［S］.

［21］HJ/T 192—2006 生態(tài)環(huán)境狀況評價技術(shù)規(guī)范(試行)［S］.

［22］環(huán)境保護(hù)部監(jiān)測司，中國環(huán)境監(jiān)測總站.國家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)縣域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量考核工作手冊［M］.北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社，2012.

［23］中國環(huán)境監(jiān)測總站.總站生字［2008］198號 關(guān)于印發(fā)2008年生態(tài)評價歸一化系數(shù)及有關(guān)事宜的通知［S］.