我国区域经济发展对地质环境压力分析与评价，本文主要内容关键词为：地质论文,区域经济发展论文,压力论文,评价论文,我国论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
中图分类号：F062.1 文献标识码：A 文章编号：1000-3037(2009)06-0956-09
1 引言
近年来，在日趋活跃的经济活动作用下，我国地质环境发生了很大变化，并诱发了各种地质环境问题。据统计，我国每年发生重大崩塌、滑坡和泥石流的频次从上世纪70年代的20次增加到目前的60次以上，与人类工程活动相关的地质灾害约占总数的51%[1]；因采矿及各类废渣、废石堆置等累计侵占土地586×10[4]hm[2]，破坏森林106×10[4]hm[2][2]。地质环境问题的产生与恶化，反过来影响了社会经济的可持续发展[3]。显然，对于我国不同地区，经济发展对地质环境开发、扰动和污染的作用程度是有明显差异的。对区域经济发展造成的地质环境压力进行定量评价，不仅可以表征经济活动对地质环境的影响力，而且可以为制定地质环境保护和管理措施提供科学依据。
物质流分析作为评估经济发展对环境影响的有效方法，得到了越来越多国家的重视[4]。美国世界资源研究所等研究机构系统提出了物质流分析的框架与方法，并发布了德国、日本、荷兰、美国、奥地利等国的输入和输出物质流[5，6]。2001年欧盟统计局发布了物质流分析方法手册，规范和指导各国物质流核算和分析[7]。物质流分析结果已经成为欧盟、美国等国家制定环境政策的重要依据[8，9]。采用物质流分析方法，Chen等对我国经济环境系统物质输入进行了估算[10]，杨建锋对我国地质环境与社会经济的物质流进行了核算，结果表明：我国从地质环境获取的物质需求总量呈增加态势，致使我国地质环境压力不断增大[11]。
对于管理者和公众来说，仅停留在用物质流定量表征经济发展对地质环境的压力，尚不能满足要求。研究表明，构建指标（体系）是定量评价复杂问题的一种有效、直观的方法[12]。本文利用物质流分析方法，对我国各省域地质环境与区域经济的物质流进行了核算，在此基础上构建了地质环境压力评价指标，对区域经济发展造成的地质环境压力进行了比较评价。
2 理论与方法
2.1 地质环境与社会经济的相互作用过程
地质环境与社会经济是两个紧密联系、相互作用的系统。社会经济从地质环境获取所需要的资源，包括化石能源、金属矿石、地下水等，形成了地质环境向社会经济的输入物质流；社会经济在生产和消费过程中排出的工业垃圾、生活垃圾、废水等，形成了社会经济向地质环境的输出物质流。伴随着输入、输出物质流，地质环境不断发生变化，引发了各种地质环境问题，例如地面沉降、海水入侵、地下水污染等。地质环境问题的产生与恶化促使人们反思自己的经济行为，继而制定和采取各种行政、技术措施加强地质环境管理，通过对经济活动施加约束改变输入、输出物质流，最终降低社会经济发展的地质环境成本。
图1表示了地质环境与社会经济相互作用的整个过程。从图1可知，地质环境与社会经济作用过程包括4个关键环节：①状态层，表示地质环境所处的状态，其状态可能有利于经济发展，也可能不利于经济发展；②压力层，表示经济社会通过矿产开发、城市化、工程建设、农业生产等经济活动向地质环境施加压力，表现为各种输入和输出物质流；③问题层，表示经济活动作用下产生的各种地质环境问题，影响了社会经济的健康发展；④管理层，表示经济社会对地质环境问题所做出的响应。
图1 地质环境与社会经济相互作用示意图
Fig.1 Interaction relationship of geo-environment and socio-economy
由此可见，社会经济通过物质流与地质环境发生作用，经济发展对地质环境的影响程度取决于输入的自然资源数量和输出的废弃物数量。一般来说，二者数量越少，经济发展对地质环境的压力越小，经济发展的环境成本越低。所以，可以通过社会经济与地质环境的物质流分析，找出地质环境压力的直接来源，定量表达经济发展对地质环境的压力，进而提出地质环境管理的对策。
2.2 物质流分析方法
按照物质流动方向，物质流分为输入物质流和输出物质流。输入物质流包括直接物质输入和隐性物质流。直接物质输入是指取自地质环境并进入社会经济系统的物质。隐性物质流是指社会经济在获取地质资源时所移动的、本身不进入社会经济的物质。物质输出流是指社会经济在生产—消费过程中排放到地质环境中的物质。详细的物质流计算方法参见参考文献[11]，本文不再赘述。
2.3 地质环境压力评价指标
地质环境压力指数，指在经济发展过程中，由于矿产资源开发、工程建设、城市化、农业生产等经济活动以及生产—消费过程中固体废弃物、垃圾、污水排放，对地质环境所造成的压力大小。其数值越大，表明经济发展对地质环境的开发、扰动和污染程度越大。地质环境压力主要来自两个方面：经济活动对地质环境的开发和废弃物排放对地质环境的污染。相应的，地质环境压力指数分为地质环境开发压力指数和地质环境污染压力指数。
地质环境压力评价指标体系由3层构成：目标层、准则层和指标层。目标层为单一目标——地质环境压力指数。准则层有2个子目标——地质环境开发压力指数和地质环境污染压力指数。指标层包括9个指标，其构成与含义如表1所示。
由于自然条件的差异，不同地区地质环境承载力是不相同的。同样的经济活动规模，在不同地区所造成的地质环境压力可能并不相同。例如，山区修建公路诱发地质灾害的几率要大大高于平原区。因此，在计算“矿产资源开发强度”等指标时，不能简单地将相应的物质流平均分摊到“国土面积”上。为了使不同地区地质环境压力具有横向可比性，有必要将不同地区不同自然条件下的国土面积按照某一标准转换为具有相同承载能力的标准土地面积。生态足迹方法为此提供了成熟的解决方案[13]。生态足迹方法通过引入均衡因子和产量因子，将一个地区实有的国土面积转换为标准化的生物生产性土地面积，即生态承载力，其单位为“全球公顷(ghm[2])”。本文采用前人计算得到的各省（市、自治区）生态承载力（表2）[14]。
地质环境压力指数按照下式计算：
3 数据来源与处理
我国人口、地区生产总值、矿产等基础数据是按照行政区域统计的，所以本次评价以省级行政区域为单元，2006年为现状年。由于缺乏相关数据，本次评价暂不包括台湾。
社会经济数据包括人口、地区生产总值、耕地面积等来源于中国统计年鉴。能源矿产产量数据来源于中国能源统计年鉴。黑色金属矿产产量数据来源于中国钢铁统计年鉴和中国矿业年鉴。有色金属、非金属矿产、建筑材料产量数据来源于中国有色金属工业年鉴和中国国土资源年鉴。水利建设数据来源于中国水利年鉴。交通数据包括公路里程、铁路里程来源于中国统计年鉴和中国交通年鉴。房屋建设数据来源于中国建筑业年鉴。对于人类活动下产生的水土流失，本文仅包括农业活动造成的农田土壤流失，采用孙新章等人的研究成果[15]计算而得。地下水开采量来源于中国水资源公报，地下水可开采资源量来源于“新一轮全国地下水资源评价”成果[16]。废弃物排放数据包括工业固体废弃物、城市生活垃圾、废水排放量、废水污染物等来源于中国环境统计年鉴。农业化肥施用量来源于中国农业年鉴。
矿产开发的隐流计算采用隐流比率方法。铁矿石、有色金属矿石的隐流比率根据中国矿业年鉴、中国有色金属工业年鉴上提供的往年隐流数据计算而得。其他金属、非金属、建筑材料和原煤地下开采的隐流比率采用德国Wuppertal研究所物质流数据库提供的数据。
为了计算地质环境压力指数，各个指标的实际值按照如下公式换算得到其标准值：
4 结果与讨论
4.1 物质流分析
表3列出了2006年我国各省（市、自治区）区域地质环境与社会经济物质流核算结果。可以看出，2006年我国地质环境向社会经济输入物质流（不含地下水）总量为330.9×
t，其中在20×t以上的有4个省，依次为山东、浙江、河北、山西，分别占总量的9.4%、6.4%、6.3%和6.1%；10×～20×t的有10个省（区），依次为河南、江苏、云南、安徽、湖北、广东、辽宁、内蒙古、四川和陕西。2006年我国社会经济向地质环境输出物质流（不含废水）总量为17.1×t，其中在1×t以上的有4个省，依次为河北、辽宁、山东、山西，分别占总量的8.9%、8.1%、7.3%和7.2%；0.6×～1.0×t的有7个省（区），依次为内蒙古、河南、江苏、四川、江西、云南和贵州。需说明的是，在物质流核算中，矿产开发隐流和工程建设、房屋建设所搬移的地质物质及农田土壤侵蚀既是输入物质流，又是输出流物质。为了避免重复，在输出物质流中未将上述物质流计算在内，这是输入物质流远大于输出物质流的重要原因。
表3 2006年我国务省区域地质环境与社会经济物质流核算结果
Table 3 Material flow dara from and to geo-environment） for each provincial socio-economy in 2006
从地下水开发而言，地下水开采程度最大的5个省（市、自治区）依次是河北、天津、北京、山东和河南，地下水开采程度分别为165.4%、118.6%、92.5%、91.2%和87.5%；最小的5个省（区）依次为湖北、重庆、广西、云南、西藏，均小于6%。这说明和其他地区相比，华北地区经济发展对地下水的依赖程度更高，地下水开发所造成的地质环境压力更大。
4.2 地质环境压力分析
表4列出了各省（市、自治区）地质环境压力评价指标实际值和评价结果，图2依据地质环境压力指数对各省（市、自治区）进行了排序。评价结果表明：地质环境压力最大的10个省（市、自治区）依次是上海、浙江、山西、天津、北京、山东、河北、江苏、湖北和辽宁；地质环境压力最小的5个省（区）是内蒙古、黑龙江、广西、青海和西藏。地质环境压力较大的省份，经济活动对地质环境开发、扰动和污染的作用程度较高，不合理的经济活动易于引发地质环境问题。例如，上海市每年房屋建设竣工面积从1995年的1486×
增长到2006年的6506×，增长了4.4倍。研究发现：上海城区建筑规模直接导致地面沉降同步增长，建筑密度越大，地面沉降越显著[17]，地质环境压力不断增大。因此，这些省（市、自治区）应合理规划工程建设、城镇建设、农业生产布局，减少矿产开发的负效应和工业、生活废弃物的直接排放，加强地质环境保护和管理。
图2 2006年各省（市、自治区）地质环境压力指数排序
Fig.2 Provincial values for the geo-environmental pressure index in 2006
按照评价结果对地质环境压力进行了定性分级：地质环境压力很大（≥50）、地质环境压力大(30～50)、地质环境压力中等(20～30)、地质环境压力小(10～20)、地质环境压力很小（＜10）。从图3可以看出，总体上以环渤海湾和长江三角洲为中心，地质环境压力由东向西呈递减态势。地质环境压力最大的是长江三角洲经济区、山西能源基地和环渤海湾经济区，其次是黄河中游经济区、长江中游经济区、东南沿海经济区和成渝经济区，而东北的黑龙江、西南的广西、西部的青海和西藏经济区则最小。这说明，地质环境压力和经济活跃程度呈正相关关系，区域经济发展越快，经济活动对地质环境开发、扰动和污染的作用程度越大。
图3 2006年我国区域地质环境压力分布格局
Fig.3 Spatial distribution of provincial geo-environmental pressure in 2006
地质环境压力大的地区，其地质环境压力的主要来源有所不同。例如，上海地质环境压力主要来源于房屋建设和工业、生活废弃物及废水排放，天津主要来源于工业、生活废弃物及废水排放和地下水开采，山东主要来源于矿产资源开发和工程建设。青海、西藏地质环境压力小，主要原因是经济活动总量小，而国土面积大。但是，应当指出这两个省地质环境与东部地区相比很脆弱，地质环境容量和承载力都很小。虽然其地质环境压力很小，但是经济活动仍然易于引发地质环境问题，甚至诱发地质灾害。
5 结论
(1)总体上我国区域地质环境压力由东向西呈递减态势。地质环境压力最大的是长江三角洲经济区、山西能源基地和环渤海湾经济区，其次是黄河中游经济区、长江中游经济区、东南沿海经济区和成渝经济区，而西部的青海和西藏经济区则最小。
(2)地质环境压力大的地区，地质环境压力的主要来源有所不同。例如，上海主要来源于房屋建设和废弃物、废水排放，天津主要来源于废弃物、废水排放和地下水开采，山东主要来源于矿产资源开发和工程建设。
收稿日期：2008-10-17；修订日期：2009-02-10。