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矿区煤炭开采过程中生态环境损失评价研究——以黄土高原为例

更新时间:2009-03-28

环境资源尤其是煤炭资源在国民经济发展中起到了非常重要的支撑作用,但在环境资源开发利用过程中,产生了一系列的生态环境破坏问题。我国煤炭资源丰富,随着煤炭的大规模开采,各种采矿活动会对矿区水资源、土壤资源等重要环境要素产生很多负面影响,由煤炭开采所引起的地下水位下降、土壤污染、废气排放、植被破坏等生态环境问题,会使矿区原来的生态环境发生严重变化,有些环境破坏问题甚至是不可逆的。据统计,全国由煤炭开采所产生的土地沉降和塌陷的面积达到1.5万公顷,其中耕地面积数量占近1/3。黄土高原煤炭资源分布广泛,由于其本身生态环境条件较差,在各种采煤活动扰动下,使得生态环境变得更加脆弱。

从环境经济学角度来看,生态环境资源同样也属于一种“资产”,对生产活动过程中所引起的生态环境损失进行量化评估,可以为资源开发利用效益评价提供重要参考。因此,定量评估采煤所引起的生态环境损失,能够为矿山生态补偿等决策活动提供科学依据,是矿山环境管理过程中急需解决的理论和技术问题。目前针对生态环境损失评价有很多相关报道。从研究对象来看,针对稀土资源、煤炭资源、铅蓄电池企业等经济活动所引起的生态环境破坏进行了生态环境损失定量评价,从研究层面来看,相关学者从国家、省、市、矿区等层面对生态环境破坏所产生的经济损失进行了量评价研究。从研究方法来看,许多研究案例采用条件价值法、市场价值法、机会成本法、影子工程法等评价方法进行计量研究。从研究指标来看,根据不同的经济活动,像环境污染损失(大气污染、水污染、固废污染)、生态破坏损失(植被破坏、土地破坏、水资源破坏等)等作为常用的评价指标。

目前虽有一些学者针对生态环境破坏损失进行了量化研究,但相关的理论基础和技术手段仍不是十分完善。在采煤所引起的生态环境损失评价方面,大多在省域或市域层面上,对煤炭开采所产生的环境污染和生态破坏进行经济损失评估和预测。不同煤矿的开采方式不同,所产生的污染、破坏程度也都不尽相同,但目前针对具体矿山所开展的个例研究还鲜有报道,因此本文选择黄土高原某典型煤矿作为研究对象,对其采煤过程中所产生的生态环境损失进行定量评估,以期为煤矿生态环境损失评估提供参考。

一、材料与方法

(一)研究区概况

本研究所选择的矿区地处黄土高原,矿区所在区域的自然环境状况如下。

1.气候气象。该区气候属于暖温带大陆性季风气候,基本特点为四季变化明显,春季温度回升快,晴朗天气多;夏季温度高,降水量较多,光照充足;秋季温度逐渐下降,降水量减少,晴朗天气多;冬季温度低,寒冷干燥,降水量少,晴天、少云天气较多。

1.大气污染损失核算。2012年该煤矿进行了环境空气监测,共布设4个监测点位,分别位于生产排污区、排污上风向、下风向关心点等位置,监测项目为TSP、PM10、SO2、NO2 4项污染物。矿区4个监测点中TSP和PM10污染物超标率最高,PM10单因子指数最高值为2.50,其次为TSP,其单因子指数最高值1.61。SO2、NO2在4个点均达标。可见就该矿区整体环境状况而言,评价区总体来说环境空气TSP和PM10超标,SO2和NO2未受到污染。一方面评价区受周边城市大环境的影响,另一方面主要是厂址地处山区,邻近煤矿集中,特别是煤矿锅炉和储煤场,使环境空气受热燃排放的烟尘和煤炭储运装卸扬尘的污染。矿井运营期主要的大气污染源包括:物料运输过程排污、锅炉房排污、储煤场及其他输送转运环节无组织排放。经测算,该矿区大气污染的环境损失为8.4万元。

生态破坏损失包括森林生态系统损失、水环境生态系统损失和土地生态系统损失三个方面。利用遥感数据(空间分辨率优于10米)分析矿山企业生态环境现状,包括生态系统类型、植被覆盖度、水主流失强度等。该煤矿总面积389.26公顷,其中旱地面积220.68公顷,占总面积的56.69%,有林地和灌木林地面积相对较大,分别占总面积的16.38%和11.52%。草丛面积相对较大,占总面积的9.66%,而工业用地只有0.98公顷,占总面积的2.90%,面积相对较小。

3.土壤。该区域地带性土壤以褐土类型为主,在全市范围内海拔700~1300米的广大区域均有分布,由高到低依次为山地淋溶褐土、山地褐土。隐域性土壤都在汾河的一级阶地和潇河的阶地地形部位上,海拔760~800米,其土壤类型均为半水成型的潴育性土壤,浅色草甸土、盐化浅色草甸土、草甸盐水诸土壤类型。

4.植被。境内由于地形、气候和土壤均较复杂,植被区分为白皮松植被区、草灌植被区、草原植被区和草甸植被区。白皮松植被区在海拔1400米以上的阴坡和半阴坡,伴生蒙椴、旱柳、小叶杨等针阔叶混交林,此外还有虎榛子和胡枝子等灌木,草本植物代表有白羊草、黄芩,植被覆盖较好。

(二)评价指标与计算方法

1.评价指标体系。煤矿开采引起的生态环境破坏和环境经济损失涉及多个方面,已有研究表明,在环境损失经济价值评价中,可以有针对性地选择具有重要影响的指标,而非将所有指标都参与计算。根据数据获取难易程度、指标代表性及可操作性等指标筛选原则下,本文选择生态破坏损失和环境污染损失两个一级指标进行评价。环境污染损失里面包括大气污染损失核算、水污染损失核算、固体废物损失核算;生态破坏损失里面包括森林生态系统损失、水环境生态系统损失、土地生态系统损失等多个二级指标,每个二级指标下还包括三级指标,具体指标体系框架如表1所示。

 

表1 煤炭开采生态环境破坏损失评价指标体系

  

目标层一级指标二级指标三级指标矿山煤炭开采生态环境损失评价指标体系(S)环境污染损失(A1)生态破坏损失(A2)大气污染损失(A11)水污染损失(A12)固体废物损失(A13)森林生态系统损失(A21)水环境生态系统损失(A22)土地生态系统损失(A23)人体健康和人类福利损失(A11-1)受污染人口清洁费用(A11-2)引起的农业减产损失(A11-3)水质污染缺水人口损失(A12-1)废水排放损失(A12-2)矿井水排放损失(A12-3)压占土地面积和农业损失(A13-1)人体健康损失(A13-2)物种资源减少损失(A21-1)生物多样性减少损失(A21-2)水资源破坏损失(A22-1)水土流失损失(A22-2)压占土地损失(A23-1)地表沉降恢复损失(A23-2)农田减产损失(A23-3)次生地质灾害损失(A23-4)

2.评价思路与数据来源。本研究从环境污染损失(A1)和生态破坏损失(A2)来构建一级指标体系。环境污染损失(A1)里面包括大气污染损失(A11),其中包括人体健康和人类福利损失(A11-1)、受污染人口清洁费用(A11-2)、引起的农业减产损失(A11-3);水污染损失(A12),其中包括水质污染缺水人口损失(A12-1)、废水排放损失(A12-2)、矿井水排放损失(A12-3);固体废物损失(A13),其中包括压占土地面积和农业损失(A13-1)、人体健康损失(A13-2)。生态破坏损失(A2)里面包括森林生态系统损失(A21),其中包括物种资源减少损失(A21-1)、生物多样性减少损失(A21-2);水环境生态系统损失(A22),其中包括水资源破坏损失(A22-1)、水土流失损失(A22-2);土地生态系统损失(A23),其中包括压占土地损失(A23-1)、地表沉降恢复损失(A23-2)、农田减产损失(A23-3)、次生地质灾害损失(A23-4)。煤炭开采引起的生态环境经济损失具体计算如下:

本研究所选择数据的基期年为2015年,主要参考该矿区矿山生态详细调查报告中的监测数据资料,对于相关环境污染和环保投资数据,主要参考该矿区已经完成的可行性研究报告、初步设计报告以及环境影响评价报告等。同时还对该矿区进行了实地调研和走访,整理了现场调研和座谈的相关数据资料。

S=A1+A2

A1=A11+A12+A13

A11=A11-1+A11-2+A11-3

A12=A12-1+A12-2+A12-3

A13=A13-1+A13-2

A2=A21+A22+A23

A21=A21-1+A21-2

A22=A22-1+A22-2

A23=A23-1+A23-2+A23-3+A23-4

我的兄嫂是美国华侨,王老多次让我转致问候。1986年4月26日,王老夫妇给我兄嫂一信,里面提到我:“李汝庆同志与我们相处多年,彼此都很了解。汝庆同志在“文化大革命”期间,虽然蒙受不白之冤,惨遭“四人帮”之迫害,但他始终热爱祖国,拥护共产党,全心全意为发展祖国畜牧实业而积极工作。红星农场能发展到现有水平,实与他的努力分不开。”

二、煤矿开采过程中生态环境损失评价结果

(一)环境污染损失

根据该地区气象站1993~2012年整编气候资料统计:年平均气温为9.8℃,年极端最高气温为37.1℃,年极端最低气温为-21.2℃,最暖月(7月)平均气温为23.5℃,最冷月(1月)平均气温-5.9℃。年平均降水量为413.3毫米,降水量年际变化较大,年内分布极不均匀,降水主要集中在7~9月份。年均相对湿度为56%,年均蒸发量为2059.3毫米,是年平均降水量的4.69倍。年日照时数2669.2小时。年均地面温度为12.3℃,全年最大冻土深度90厘米。

2.水污染损失核算。该煤矿废水有两种,一种是井下排水,产生量为90立方米/天;另一种为生活废水,最大产生量为94.2立方米/天,包括浴室、食堂、办公设施、锅炉房等产生的生活废水,污染物为COD、BOD5、SS等。为了解井田范围内和周围村庄现有地下水质量的状况,分析该工程建成投产后对地下水可能造成的影响,结合地下水流向及当地井位情况,共布设3个监测点位,连续两天,每天一次进行监测。监测项目:pH、总硬度、高锰酸盐指数、硫酸盐、氟化物、氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、铁、锰、砷、汞、细菌总数、总大肠菌、溶解性总固体共15项。根据监测结果可见地下水指标全部达标。说明本区深层水地下水质量相对较好。本区深层地下水(工业场地水井为奥陶系含水层)未受到污染,项目建设当地居民生活饮用水影响不大。可以看出该矿区水污染损失主要为废水排放污染,根据水质污染缺水人口损失、废水排放损失、矿井水排放损失测算,该矿区水污染的环境损失为6.6万元。

临上警车,刘雁衡察觉有人牵他衣角,回头一看,是黄莺。黄莺眉头紧锁,眼中有泪。刘雁衡低声说:“放心吧,不会有事的。”

教师的教学方式单一是影响教学质量和教学效果的重要原因。很多教师在教学过程中往往采用“灌输式”的教学方式,只注重教师讲课的连贯性,忽视了与学生之间的交流和沟通,导致课堂教学气氛沉闷。此外,这种方式也忽视了实践性教学的重要性,没有将道德与法治课堂知识与生活结合,学生在理解时不够深入[1]。

根据上述计算分析结果可以看出,该矿区环境污染损失总量为22.2万元。

(二)生态破坏损失

2.水文地质。该区属黄河流域汾河水系,本地区内的主要河流为潇河。潇河发源于昔阳县西南的马道岭,经寿阳、榆次、清徐和太原南郊,在太原南郊马村汇入汾河,全长137千米,据潇河大坝实测资料,潇河年径流量为1.8亿立方米,洪峰流量一般为500~600立方米/秒,枯水期水流量仅0.5~1.0立方米/秒,有时甚至断流。潇河灌溉渠系在榆次区灌溉范围有干渠2条,长46.3千米;支渠7条,长44.3千米;农渠500条,长381.9千米;毛渠411条,长179.5千米。

3.固体废物污染损失核算。该煤矿选矸石产生量约为27000吨/年。综合利用或运至矸石堆场填埋。经现场踏勘,本工程矸石堆场位于距离主井工业场地的西北侧约4千米的荒沟内。该沟为南北走向,沟口在北侧,长约600米,宽100~150米,深15~20米,体积为131.3万立方米,植被覆盖率低,能够满足矿井30年内排矸量。该矸石沟为盲沟,封闭性较好,沟内植被零散,生长有少量灌木和常见草类,沟底无基岩出露。矸石、排放将造成压占土地,给农业生产带来不利影响。如处置不当,还会导致矸石淋溶,使大气环境、水环境、土壤环境受到污染。大量的无机或有机废物,如不及时处理,不仅会污染环境,还会破坏景观。根据压占土地面积和农业损失、人体健康损失两个指标测算出固体废物污染损失为7.2万元。

从地表塌陷对植被景观影响与生态系统稳定性的影响分析来看,沉陷或裂缝周围生境恶化,土壤养分流失,植被恢复困难,植被景观破碎及隔离程度加大,原有的植被景观格局被打破,随着地形、土壤的空间变化,植被开始新一轮发展演替,形成新的稳定的生态系统。旱地受地表沉陷,人为影响和自然环境变化,出现废弃,旱地变为杂草丛生,逐步演替为草地,如果水分条件充足和人工干预,将逐步形成草地—灌草丛—灌木丛—林地。经测算,该矿区生态破坏损失为286.4万元。

从地表沉陷对植物群落生物量、农作物产量的影响分析来看,与非沉陷区比较,沉陷区表层(0~20厘米)土壤有机质、氢氧、硝氮、全钾和速效磷5个指标的平均含量均相对较低,而下层(20~40厘米)土壤除速效磷以外的其他7个指标(氨氮、硝氮、全氮、全钾、全磷、速效钾、有机质)的平均含量均相对较高。这说明采矿引起地表沉陷后,沉陷区土壤肥力赋存特征发生了明显改变,肥分从土壤表层向深层渗漏、流失明显,土地表层土壤趋于退化,从而影响了作物生长和土地生产力。沉陷区土壤结构、质地和土壤水分条件均发生不同程度的变化,沉陷裂缝成为水肥条件流失的渠道,土壤养分顺裂缝转移,造成裂缝周围一定范围内土壤瘠薄。草本、禾本科根系生长范围一般在30厘米以内,可见地表沉陷对草地及旱地影响较大,而对灌木、乔木深根系植被影响相对较小。根据调查,无恢复措施情况下本区轻度影响区农作物产量减产10%~15%;中度影响区农作物产量减产20%~25%。根据地表沉陷预测:农作物产量按照400千克/亩,首采区轻度影响区旱地0.20平方千米;中度影响区0.26平方千米。在无恢复措施的情况下,首采区农作物减产约80千克/亩。

在全面预算管理实施中,许多房地产企业预算方案不能实效执行,预算管理机构仅在预算编制中发挥作用,在执行过程中在重要的经营环节中没有建立起将预算指标作为管控的标准,没有相应的费用超支预警机制,发生成本费用的偏差无法快速及时的处理。有的针对结果进行分析,只做到事后评价,事中控制作用差。在预算考核上指标固化,可变因素考虑不周,用预算标准考核责任单位和责任人时,往往参杂太重个人感情,不公平、不合理、不到位,考核结果脱离实情,加上激励机制不完善,考核变成形式。

由于样品前处理添加水的体积和提取时加的乙酸乙酯的量对氯霉素的提取浓度有影响,本实验利用两因素三水平实验,研究这两种因素对实验结果的影响,结果分析如表1所示。

三、结论

近年来我国由煤炭开采所造成的环境污染和生态破坏较为严重,由此产生的生态环境损失量巨大。本文从环境污染损失和生态破坏损失两个方面来构建生态环境损失定量评价指标体系,以黄土高原某典型煤矿为研究对象,测算出该矿区2015年由煤炭开采所产生的损失量总计为308.6 万元,折合每吨煤损失为10.29元,其中环境污染损失为22.2万元,折合每吨煤损失为0.74元,生态破坏损失为286.4万元,折合每吨煤损失为9.55元。本研究以典型煤矿区进行个案研究,可以加深矿山对环境污染和生态破坏的认识,也可以促进矿山制定相关生态环境保护政策,加强矿区的修复和治理。

(4)车轮的旋转使得环向指数不为零时的共振峰分解为两个共振峰,峰值降低。两个峰值频率之间的差可由2mΩy来估算,此处m是环向指数,Ωy是车轮的旋转速度;

部分参考文献

[1]李海东、沈渭寿、贾明等:《大型露天矿山生态破坏与环境污染损失的评估》,载于《南京林业大学学报(自然科学版)》2015年第6期,第112~118页。

[2]徐占军、侯湖平、张绍良等:《采矿活动和气候变化对煤矿区生态环境损失的影响》,载于《农业工程学报》2012年第5期,第232~240页。

核桃是世界著名的四大坚果之一,被誉为“摇钱树”“铁杆庄稼”“绿色银行”。核桃产业是云南林业产业中最重要的组成之一,在全省种植面积很广,产值在逐年增加。核桃成为了云南广大山区人民脱贫致富的骨干产业,也是绿汁镇各村的经济林果和退耕还林产业。

[3]李保杰、顾和和、纪亚洲:《矿区土地复垦景观格局变化和生态效应》,载于《农业工程学报》2012年第3期,第251~256页。

 
牛俊杰,刘庚
《经济研究参考》 2018年第04期
《经济研究参考》2018年第04期文献

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