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矿区生态环境评价体系建立与评价 以河南部分矿区为例 * 李钢1王萌2吴烨1王珏3曲艳伟1陈勇1韩明爽4 1. 河南工程学院 资源与环境学院，郑州 451191; 2. 环境保护部 环境工程评估中心， 北京 100012; 3. 河南工程学院 教务处，郑州 451191; 4. 中冶建筑研究总院有限公司 环保分公司，北京 100088 摘要 以河南省部分典型矿区生态环境因素调查资料为依据， 分析了不同类型矿区污染物排放特征与环境影响的相互 作用过程后建立了矿区生态环境评价指标体系。运用模糊评价法对河南省部分典型矿区的生态环境质量进行了评价 分析， 以期为河南的矿区生态环境保护和规划制定提供理论支持。 关键词 矿产资源; 生态环境; 环境评价; 河南省 DOI 10. 13205/j． hjgc． 201410028 THE ESTABLISHMENT AND ASSESSMENT OF MINE ECO- ENVIＲONMENT UATION SYSTEM CASE HISTOＲIES FＲOM SOME MINING AＲEAS IN HENAN PＲOVINCE Li Gang1Wang Mang2Wu Ye1Wang Yu3Qu Yanwei1Chen Yong1Han Mingshuang4 1． College of Ｒesources and Environment，Henan Institute of Engineering，Zhengzhou 451191，China; 2. Appraisal Center for Enviroment and Envineering，Ministry of Environment Protection，Beijing 100012，China; 3． Academic Affairs Office，Henan Institute of Engineering，Zhengzhou 451191，China; 4. Environmental Branch of Central Ｒesearch Institute of Building ＆ Construction Co． ， Ltd，MCC，Beijing 100088， China AbstractBased on the in- situ measured eco- environmental data of some mining areas in Henan，an eco- environment uation system was established，through the interactions between the pollutants emission characteristics and environment influence were analyzed in detail． Then， the ecological environment quality of some mining areas in Henan were uated with fuzzy analysis，it is expected to provide theoretic support to make plans for eco- environmental protection in Henan Province． Keywordsmineral resources;ecological environment;environmental assessment;Henan Province * 2013 年河南省科技厅科技发展计划科技攻关项目 132102210462 ; 河南省高等学校青年骨干教师资助计划 2013GGJS- 182 ; 河南工程学 院创新团队建设计划资助项目 CXTD2014005 ; 河南工程学院博士基 金 D2012003 。 收稿日期 2013 －11 －19 河南省是中部地区的矿产资源大省， 矿产开发利 用在全省国民经济生产中是支柱产业。但是频繁、 过 度、 不合理的粗放式矿业开发严重污染矿区生态环 境， 诱发环境地质灾害， 这些生态环境问题影响了河 南的经济发展和环境保护协调发展， 也危及了矿区居 民生存与健康。本文讨论建立了针对该省矿区生态 环境的评价体系并进行评价， 旨在对河南的矿区生态 环境保护提供参考。 1矿区生态环境问题 矿山环境生态评价， 主要依据矿产资源开发利用 方案、 矿山生态环境问题类型、 分布特征及其危害等， 充分考虑到评估区生态环境条件的差异， 依据矿山生 态环境现状， 根据 “区内相似， 区际相异” 的原则进行 分区评价分析。通过对全省各类典型矿区环境现状 的调查， 分析归纳后认为矿产开发以后主要涉及 14 类环境问题， 归纳为以下三类 1生态环境破坏 包括废石及矸石排放占压土地、 露天开采和半地下式 开采方式， 直接破坏矿区地面地表植被、 景观， 废石、 矸石因暴露氧化， 经淋溶污染地表和地下水体， 土地 沙化和水土流失; 2环境地质灾害［1 ］ 包括各类矿坑 521 监测与评价 Environmental Monitoring ＆ Assessment 及自然斜坡的稳定性降低引发崩塌、 滑坡甚至渣石流 等， 大量采空区造成的地裂缝、 地面塌陷、 地面沉降和 崩塌等; 3环境污染 包括水体污染， 土壤污染， 废 石、 煤矸石含硫、 油页岩及其他有机质而发生自燃或 自爆、 散发各种碳氧化物、 硫氧化物、 硫化物等有害气 体污染大气以及固体废物污染。 2矿区生态环境质量评价体系建立及评价结果 2. 1矿区生态环境质量评价体系 本次研究矿区生态环境评价时， 根据矿区生产特 点建立了河南矿区生态环境质量评价指标体系［2- 5 ］， 共分为三层 目标、 亚目标和指标因子。指标因子由 14 项组成， 最后综合评价各矿区生态环境质量， 即目 标层 见表 1 。 表 1河南部分矿区生态环境评价因子 Table 1Ecological environmental uation factors in some mineral areas of Henan Province 目标亚目标指标因子指标因子包含要素 矿区 生态 环境 生态因子土地利用面积 1 类型 2 面积 水资源利用率 1 类型 2 规模 森林覆盖率 1 类型 2 规模 自然保护区面积 1 类型 2 面积 物种丰富度 1 类型 水土流失面积 1 类型 2 面积 土地退化治理率 1 类型 2 规模 废水排放量 1 年排放量 2 年治理量 NOx、 SO2 1 年排放量 2 年治理量 环境因子煤矸石排放量 1 易燃程度 2 数量 矿区噪声 1 大小 采矿塌陷、 地面沉 降 1 规模 2 影响区域面积 3 损失 环境地质灾害因子地裂缝 1 规模 2 影响区域面积 3 损失 滑坡、 崩塌、 泥石 流 1 规模 2 影响区域面积 3 损失 2. 2矿区生态环境质量评价方法 针对河南全省典型矿区开发利用突出的生态环 境问题， 全面分析不同类型矿区污染物排放特征、 环 境影响的作用过程， 用 AHP 法， 通过设计结构指标、 功能指标和协调指标建立生态综合水平评价体系， 选 择模糊数学方法 ［6- 11 ］进行评估。该方法将需要研究 的对象作为论域， 将论域中一部分相互联系的因素称 为集合。采用计算方法对论域中的各个元素进行处 理即可以得到用数值表述的结果。 模糊评判是对模糊现象 可能性、 不确定性 的 系统评判。评价过程中某矿区生态环境质量可用0 ～ 1 表示， 模糊评判包括三个要素 两个集合 即因素集 U、 评判集 V 和一个模糊评判法则。 因素集 U { u1， u2， u3， ， un} 评判集 V { v1， v2， v3， ， vn} 评判可分为很差 v1 、 较差 v2 、 一般 v3和 好 v4 。 模糊评判 f U→ Γ V ， uiαf ui ri1， ri2， rim∈ Γ V 。 由模糊映射 f 可诱导出模糊关系 Ｒf∈ Γ U V ， 即 Ｒf ui， vi f ui vi rij 因此 Ｒf可由模糊矩阵 Ｒ ∈ μnm表示 Ｒ r11r1m  rn1r         nm 则 U， V， Ｒ 构成模糊综合评判模型。 对于权重 A { a1， a2， a3， ， an} ， 取模型 M ∧， ∨运算， 可得综合评判 B AＲ 2. 3矿区生态环境质量评价算法及结果 选取河南省 24 个矿区， 计算后得出该省的生态 环境质量评价如图 1 所示 详见表 2 。以荥阳 － 巩 义矿区计算为例， 生态因素 u1 经过调查， 有 10 的 人认为很差， 20的人认为较差， 70的人认为一般， 无人认为好， 可以得到该地区生态因素的隶属度 Ｒ1j 0. 1， 0. 2， 0. 7， 0 同样方式处理该矿区的环境 因素 u2 及环境地质灾害因素 u3 ， 相应可得隶属 度 Ｒ2j和 Ｒ3j Ｒ2j 0， 0. 3， 0. 5， 0. 2 Ｒ3j 0. 1， 0. 4， 0. 4， 0. 1 这样就可以建立评判矩阵 Ｒ Ｒ 0． 10． 20． 70 00． 30． 50． 2 0． 10． 40． 40．         1 调查及收集相应资料， 分析生态因子、 环境因子、 环境地质灾害因子对当地生态环境的影响程度， 确定 各因素的加权系数， 获得各因素的加权系数 A 0. 3， 0. 2， 0. 5 ， 计算评定结果。 B A Ｒ 0． 3， 0． 2， 0． 5 0． 10． 20． 70 00． 30． 50． 2 0． 10． 40． 40．         1 0． 08， 0． 32， 0． 51， 0． 09 由计算结果可知该矿区的生态环境质量介于较 621 环境工程 Environmental Engineering 差与一般之间， 也可以采取对评定结果综合处理的方 式， 首先构建评语系数， 令 v1 差0. 1v2 较差0. 4 v3 较好0. 6v4 好0. 9 综合评判值 α ∑ 4 j 1 bk jvbj/∑ 4 j 1 bk j， 如果k 1， 就有 α ∑ 4 j 1 bjvbj/∑ 4 j 1 bj，代入各个参数， 就有该矿区生态 环境质量的综合评分值 α α 0．08 0．1 0．32 0．4 0．51 0．6 0．09 0．9 0．08 0．32 0．51 0．09 0． 523 由于 0. 4 ＜ 0. 523 ＜ 0. 6， 因此， 荥阳 － 巩义矿区 的生态环境质量处于较差。以同样方法计算河南省 其他各矿区 评分在 0. 9 以上的有 4 个地区， 0. 6 较 好以上的有 9 个地区， 0. 4 ～ 0. 6 之间较差的有 7 个 地区， 0. 4 以下差的有 4 个地区。评价结果为差及较 差的矿区， 其主要原因为矿区植被覆盖率较低， 开采 过程中破坏的植被未进行较好恢复， 水土流失及山体 滑坡严重 见图 1， 表 2 。 图 1河南部分矿区生态环境质量综合评价 Fig．1The diagram of ecological environmental quality assessment in some mineral areas of Henan Province 表 2河南部分矿区生态环境质量评价结果 Table 2The results of ecological environment quality assessment in some mineral areas of Henan Province 序号评价区位置矿区活动评价结果 H- 001安阳市西北部地区烟煤和无烟煤及铁矿开采洗选0. 525较差 H- 002鹤壁市区 － 汤阴 － 淇县地区烟煤和无烟煤及铁矿开采洗选0. 712较好 H- 003新乡市 － 卫辉 － 辉县地区烟煤和无烟煤的开采洗选0. 698较好 H- 004焦作市 － 修武地区烟煤和无烟煤的开采洗选0. 482较差 H- 005济源地区烟煤及无烟煤开采及洗选0. 651较好 H- 006洛阳市 － 孟津小浪底库区石灰岩开采0. 654较好 H- 007陕县 － 三门峡 － 义马新安矿区石灰岩开采煤矿、 铝土矿0. 458较差 H- 008陕县 － 渑池地区烟煤及无烟煤开采及洗选0. 356差 H- 009灵宝市地区金矿开采0. 684较好 H- 010宜阳 － 伊川地区烟煤和无烟煤的开采洗选0. 953好 H- 011栾川 － 嵩县 － 洛宁地区金属和非金属矿山开采0. 255差 H- 012洛阳龙门 － 偃师地区煤矿、 铝土矿0. 203差 H- 013登封地区烟煤和无烟煤的开采洗选0. 469较差 H- 014荥阳 － 巩义地区铝矿及烟煤、 无烟煤的开采洗选0. 523较差 H- 015汝州地区烟煤及无烟煤开采洗选0. 925好 H- 016平顶山市烟煤及无烟煤开采洗选0. 654较好 H- 017平顶山宝丰地区无烟煤开采洗选0. 522较差 H- 018平顶山舞钢地区铁矿开采0. 621较好 H- 019商丘夏邑地区烟煤和无烟煤的开采洗选0. 334差 H- 020永城地区烟煤及无烟煤开采及洗选0. 658较好 H- 021驻马店确山地区人类工程活动以农业、 采矿活动为主， 区内调查各类采石场 12 处， 砖瓦场 4 处0. 424较差 H- 022南阳市桐柏地区桐柏银矿、 大河铜矿及银铜坡金矿0. 725较好 H- 023信阳上天梯露天采矿场珍珠岩、 膨润土、 非金属矿0. 924好 H- 024信阳市信阳 － 鸡公山均为露天开采， 形成众多采矿坑， 区内有 9 处采石坑以及 2 处铁矿坑0. 965好 3结论与建议 通过对河南各类典型矿区环境现状调查， 分析归 纳后建立了有针对性的矿区生态环境质量评价指标 体系 目标 ， 分成生态、 环境和环境地质灾害 3 类亚 目标， 共包含 14 个指标因子。 3. 1结论 依据模糊评价法， 选择河南各类矿区后， 评价得 出其生态环境质量结果 植被覆盖率低、 露天开采或 721 监测与评价 Environmental Monitoring ＆ Assessment 者矿区开采后生态恢复较差的地区， 其生态环境质量 普遍亦较差。综合认为各矿区开采后， 及时生态恢复 是影响矿区生态环境质量的关键。 3. 2建议 1严格划定矿区生态修复的界限， 因地制宜。 进行相应的立法， 建立责权明晰的管理机构。一律实 行“谁破坏” 、 “谁修复” 。实行修复治理保证金 制度 ［12 ］。 2积极使用先进开采技术， 减轻采矿对岩石的 扰动， 防止坍塌、 泥石流等地质灾害， 合理规划尽量避 免露天开采。对矿区固体废弃物进行再利用， 将复垦 与排矸、 电厂排灰相结合。对矿区废水加大生态处理 力度， 部分代替工业用水和生活冲洗用水。 3进行矿山绿化与复垦土地， 如 用微生物技 术修复矿区废弃地等［13］。通过污染防治、 土体重 构、 植被再建， 达到破坏土地的恢复利用。复垦一 般可采用疏排法、 挖深垫浅法、 修整法和填充法等 几种技术。 参考文献 ［1］李钢， 宋海军． 河南省矿区环境地质问题与治理恢复研究［J］． 河南工程学院学报， 2012， 24 4 34- 36． ［2］吴国昌． 河南省矿山环境问题研究［M］ ． 北京 中国大地出版 社， 2007． ［3］刘培云． 煤炭矿区规划环评的生态环境影响评价思路探 讨 以河南焦作矿区为例［J］． 河南科学， 2011， 29 9 1130- 1134． ［4］常秋玲， 康鸳鸯． 河南采煤塌陷区土地复垦与生态恢复浅析 ［J］． 中国矿业， 2006， 15 11 43- 45． ［5］刘景凡， 石忠旭． 矿区环境质量模糊综合评价级别法及其应用 ［J］． 青岛建筑工程学院学报， 2002， 23 2 31- 34． ［6］谢季坚． 模糊数学及其应用［M］． 2 版． 武汉 华中理工大学出 版社， 2000． ［7］罗承忠． 模糊集引论［M］． 北京 北京师范大学出版社， 1989． ［8］吴国芳， 王坚强． 一种新的模糊聚类方法在环境评价中的应用 ［J］． 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