都沁軍，董騰云，馮蘭剛

（石家莊經(jīng)濟學(xué)院 管理科學(xué)與工程學(xué)院，石家莊 050031）

礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓力是由于礦產(chǎn)資源的開發(fā)活動而產(chǎn)生的社會代謝和生態(tài)占用等對自然環(huán)境的擾動和破壞，這種擾動和破壞影響了區(qū)域特別是礦產(chǎn)資源開發(fā)地自然環(huán)境的正常演化過程，導(dǎo)致區(qū)域環(huán)境功能的退化。研究礦產(chǎn)資源開發(fā)的環(huán)境壓力，可以為礦產(chǎn)資源的可持續(xù)開發(fā)利用提供定量化的依據(jù)。

1 礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓力評價的理論基礎(chǔ)

通過建立評價指標，定量評價礦產(chǎn)資源開發(fā)的環(huán)境壓力是非常復(fù)雜的。這是因為礦產(chǎn)資源開發(fā)對自然環(huán)境擾動、損害的形式、程度多種多樣，要想把環(huán)境損害綜合起來表達是非常困難，但是從根本上講，礦產(chǎn)資源開發(fā)活動對環(huán)境功能的損害程度取決于其對自然環(huán)境的損耗和向自然環(huán)境排放廢棄物的量，以及礦產(chǎn)資源開發(fā)所在區(qū)域承載力的大小?；谶@樣的考慮，從源頭上分析礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓力就為這一問題的解決提供了新的思路。

礦產(chǎn)資源開發(fā)的物質(zhì)流分析從社會-經(jīng)濟系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)之間物質(zhì)交換的角度，來分析礦產(chǎn)資源開發(fā)活動對自然環(huán)境的影響程度。其結(jié)果是以一組物質(zhì)流分析指標定量地測量了對礦產(chǎn)資源的直接損耗（即直接使用量）、對環(huán)境的擾動（隱藏流的開挖和處置）及其產(chǎn)生的污染（各種廢棄物的排放），物質(zhì)流分析中的物質(zhì)投入指標和輸出指標可以從物質(zhì)重量的角度反映礦產(chǎn)資源開發(fā)對環(huán)境的壓力。物質(zhì)流分析的理論可以作為礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓力評價的理論基礎(chǔ)之一。

通過礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)足跡分析，能夠從礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)性資源占用的角度，測度礦產(chǎn)資源開發(fā)中資源的消費及廢棄物的排放對環(huán)境的影響，并把其歸結(jié)為人類最根本的資源：生態(tài)生產(chǎn)性土地。以各類資源消費和吸納廢棄物所需要的生態(tài)生產(chǎn)性土地面積來測度礦產(chǎn)資源開發(fā)活動對自然生態(tài)環(huán)境的影響。生態(tài)足跡是礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓力的一種測度。生態(tài)足跡分析可作為礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓力評價的另一理論基礎(chǔ)。

礦產(chǎn)資源開發(fā)對自然環(huán)境的沖擊可以從重量和面積兩個角度來分析。物質(zhì)流分析從社會代謝的角度測度其規(guī)模，生態(tài)足跡分析從生態(tài)生產(chǎn)性土地的角度測度其面積的大小。物質(zhì)流分析和生態(tài)足跡分析共同構(gòu)成了礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓力評價的理論基礎(chǔ)。

2 礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓力評價指標體系結(jié)構(gòu)

環(huán)境壓力的度量可以從兩個方面來考慮，即礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓力的產(chǎn)生者和礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓力的承受者。礦產(chǎn)資源開發(fā)是人類在一定的地域開展的活動，該地域社會經(jīng)濟發(fā)展的持續(xù)性取決于其所依附的生態(tài)-環(huán)境系統(tǒng)所承受的壓力與該生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)所具有的承載力的對比。第一，從施力者的角度講，礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓力評價指標體系的建立應(yīng)能夠度量特定區(qū)域生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)所承受的來自礦產(chǎn)資源開發(fā)活動的壓力；第二，從受力者的角度講，礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓力評價指標體系的建立應(yīng)能夠度量特定區(qū)域?qū)ΦV產(chǎn)資源開發(fā)活動的支撐能力；第三，該指標體系還應(yīng)具備比較壓力與支撐能力的功能；第四，礦產(chǎn)資源開發(fā)活動也是為取得一定的經(jīng)濟產(chǎn)出，該指標體系也應(yīng)具備這方面的能力。

根據(jù)以上分析，該指標體系首先應(yīng)包含環(huán)境壓力的絕對量指標，即總量指標；另一方面，如果僅僅有總量指標，不能反映自然生態(tài)環(huán)境在其作用下發(fā)生改變的程度，還應(yīng)與特定地域的環(huán)境承載力相比較，分析環(huán)境壓力的強度，應(yīng)包括承載力指標和強度指標；考慮礦產(chǎn)資源開發(fā)活動的經(jīng)濟產(chǎn)出問題，該指標體系應(yīng)包括效率指標。因此，礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓力評價指標體系包括總量指標、承載力指標、強度指標和效率指標，見表1。

3 礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓力評價的總量指標

表1 礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓力評價指標體系

3.1 本地礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境載荷

一個區(qū)域中礦產(chǎn)資源開發(fā)的社會代謝對環(huán)境造成的壓力（環(huán)境載荷）并不是完全由本區(qū)域的環(huán)境承受。其中，消費非本地區(qū)生產(chǎn)的礦產(chǎn)品對應(yīng)的基本物質(zhì)的開采以及由此引起的隱藏流發(fā)生在礦產(chǎn)品的生產(chǎn)區(qū)，其承受者是礦產(chǎn)品生產(chǎn)區(qū)的環(huán)境。這樣，可以把由礦產(chǎn)資源生產(chǎn)區(qū)環(huán)境承受的載荷稱為本地礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境載荷，可以用TEL_MRER表示，計算公式為：

（1）式中，TDE_MRE指礦產(chǎn)資源開發(fā)中的國內(nèi)總開采，等于國內(nèi)直接使用的原料開采量（DE_MRE）與國內(nèi)未使用的開挖量即國內(nèi)隱藏流（HF）之和。TDE_MRE代表了礦產(chǎn)資源開發(fā)系統(tǒng)輸入端對本地環(huán)境產(chǎn)生的壓力，可稱為本地礦產(chǎn)資源開采載荷；TDO_MRE代表了礦產(chǎn)資源開發(fā)系統(tǒng)輸出端對本地環(huán)境產(chǎn)生的壓力，可稱為本地礦產(chǎn)資源排放載荷。由此可以知道，礦產(chǎn)資源開發(fā)中的隱藏流既產(chǎn)生開采載荷，又產(chǎn)生排放載荷。

3.2 本地礦產(chǎn)資源開發(fā)綜合生態(tài)足跡

礦產(chǎn)資源開發(fā)所產(chǎn)生的環(huán)境壓力或環(huán)境沖擊并不完全是由該區(qū)域的環(huán)境所承受，即承載著礦產(chǎn)資源開發(fā)的生態(tài)占用的這只腳不僅踩在本區(qū)域的土地上，而且通過相關(guān)的貿(mào)易踩在了其它區(qū)域的土地上；另一方面，踩在特定區(qū)域土地上的礦產(chǎn)資源開發(fā)的生態(tài)足跡不僅是由發(fā)生在本區(qū)域的消費所產(chǎn)生的，另外一部分是由消費其它區(qū)域生態(tài)物質(zhì)引起的。因此，要計算特定區(qū)域的本區(qū)域環(huán)境所承受的礦產(chǎn)資源開發(fā)的環(huán)境壓力。需要計算踩在本區(qū)域上的礦產(chǎn)資源開發(fā)綜合生態(tài)足跡，稱為本地礦產(chǎn)資源開發(fā)綜合生態(tài)足跡（MEFTR）。礦產(chǎn)資源開發(fā)綜合生態(tài)足跡（MEFT）度量的是礦產(chǎn)資源開發(fā)過程中對生態(tài)資源的占用，其出發(fā)點是環(huán)境壓力的制造者；本地礦產(chǎn)資源開發(fā)綜合生態(tài)足跡（MEFTR）度量的是給定區(qū)域的環(huán)境所承受的壓力，其出發(fā)點是環(huán)境壓力的承受者。

本地礦產(chǎn)資源開發(fā)綜合足跡也可以（2）式表示，

式（2）中，MEFTR、MEFDR、MEFPR分別代表本地礦產(chǎn)資源開發(fā)消費足跡、本地礦產(chǎn)資源開發(fā)地質(zhì)災(zāi)害足跡、本地礦產(chǎn)資源開發(fā)污染足跡。

4 礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓力評價的承載力指標

4.1 礦產(chǎn)資源開發(fā)的有效生態(tài)面積

為了使礦產(chǎn)資源環(huán)境承載力更接近于實際環(huán)境承載力并使之更具橫向可比性，應(yīng)該把礦產(chǎn)資源開發(fā)區(qū)域土地面積中承載力很低或為零的那部分面積從總的國土面積中扣除，用其余額作為礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境承載力的估值，把這一面積稱為礦產(chǎn)資源開發(fā)的有效生態(tài)面積。即由于強調(diào)環(huán)境承載力的生命支持功能和廢棄物的吸納能力，可以把具備這樣功能的耕地、牧草地、水域、林地、建設(shè)用地、水資源地等看作有效生態(tài)面積，其中水資源地的生態(tài)面積需要換算。礦產(chǎn)資源開發(fā)有效生態(tài)面積的計算如式（3）所表示。

式（3）中，SMECV指礦產(chǎn)資源開發(fā)的有效生態(tài)面積，hm2；i礦產(chǎn)資源開發(fā)區(qū)域所擁有的耕地、牧草地、水域、林地、建設(shè)用地等有效生態(tài)面積的種類，Si指第i類土地的實際物理面積，hm2；W指礦產(chǎn)資源開發(fā)區(qū)域的水資源量，m3；Yw指水資源的世界平均生產(chǎn)能力，m3/hm2。

在式（3）中，在水資源量W前乘一個系數(shù)（1-0.6），是因為根據(jù)相關(guān)研究，一個國家或地區(qū)的水資源開發(fā)利用率若超過30～40%，則可能引起生態(tài)環(huán)境的惡化。因此，一個國家或地區(qū)的水資源有效生態(tài)面積計算中必須至少扣除60%用于維持生態(tài)環(huán)境，因此，在水資源有效生態(tài)面積的計算中應(yīng)按上述原則扣除維持生態(tài)環(huán)境的水資源量。

4.2 礦產(chǎn)資源開發(fā)的標準生態(tài)面積

生態(tài)承載面積是測度環(huán)境承載力的一個較合適指標。為表達其特有的內(nèi)涵，可以把經(jīng)過標準化處理可以表示礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境承載力的生態(tài)承載面積稱為礦產(chǎn)資源開發(fā)的標準生態(tài)面積，如式（4）所表示。

式（4）中SMECS表示某一區(qū)域礦產(chǎn)資源開發(fā)的標準生態(tài)面積，gha；Si表示所研究的礦產(chǎn)資源開發(fā)區(qū)域擁有的5類具有生態(tài)能力的土地中第i土地的物理面積，hm2；γi表示第i類土地在全球范圍內(nèi)的當量因子；λi表示區(qū)域范圍內(nèi)第i類土地的產(chǎn)量因子；γw表示水資源的當量因子。

5 礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓力評價的強度指標

一個區(qū)域的環(huán)境狀況及其發(fā)展變化趨勢不僅取決于環(huán)境壓力的總量，且與區(qū)域環(huán)境承載力有著密切的關(guān)系。因此，有必要將礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓力總量指標與礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境承載力指標相結(jié)合，構(gòu)建新的指標來度量一定區(qū)域環(huán)境承受礦產(chǎn)資源開發(fā)的壓力，從而進一步表征環(huán)境所承受的來自礦產(chǎn)資源開發(fā)的受力狀態(tài)，并使其在不同地域間具有可比性。

5.1 礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓強

前面構(gòu)建的本地礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境載荷指標的單位是重量，相當于力學(xué)事件中的載荷力；包括礦產(chǎn)資源開發(fā)有效生態(tài)面積、礦產(chǎn)資源開發(fā)標準生態(tài)面積在內(nèi)的礦產(chǎn)資源承載力的單位是面積，相當于力學(xué)事件中的承載面積；一個區(qū)域的礦產(chǎn)資源開發(fā)對環(huán)境的影響可看作一個力學(xué)事件。這樣，可以借用力學(xué)中的壓強概念，定義礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓強（EnvironmentalStressofMineralResourcesExploitation，ES_MRE）為單位環(huán)境承載面積（區(qū)域國土面積、礦產(chǎn)資源開發(fā)有效生態(tài)面積、礦產(chǎn)資源開發(fā)標準生態(tài)面積）上的本地礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境載荷。前面在分析礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境承載力時提到了三種不同含義的環(huán)境承載面積，相應(yīng)地礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓強也有三種計算方式。

以礦產(chǎn)資源開發(fā)區(qū)域國土面積（SMECR）計算的礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓強ES_MRER，其計算公式如（5）：

以礦產(chǎn)資源開發(fā)有效生態(tài)面積（SMECV）計算的礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓強ES_MREV,其計算公式如(6):

以礦產(chǎn)資源開發(fā)標準生態(tài)面積（SMECS）計算的礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓強ES_MRES,其計算公式如(7):

5.2 礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)足跡強度

從指標反映的效果上看，本地礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境載荷和本地礦產(chǎn)資源開發(fā)綜合生態(tài)足跡應(yīng)屬于礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓力總量指標，其區(qū)別僅在于度量的單位不同，環(huán)境載荷的度量單位是重量，生態(tài)足跡的度量單位是面積。按照礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓強建立的基礎(chǔ)，同樣可以用單位承載面積上的生態(tài)足跡測度礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓力的強度。我們引入礦產(chǎn)資源開發(fā)足跡強度的概念，定義特定區(qū)域內(nèi)單位礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境承載面積上的本地礦產(chǎn)資源開發(fā)綜合生態(tài)足跡為礦產(chǎn)資源開發(fā)的生態(tài)足跡強度(Ecological Footprint Intensity of Mineral Resources Exploitation，EFI_MRE)。 這里需要說明的是，盡管礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境承載力的面積含義有三種表達方式，為與生態(tài)足跡的計算規(guī)則相統(tǒng)一，在計算礦產(chǎn)資源開發(fā)的足跡強度時的環(huán)境承載面積用礦產(chǎn)資源開發(fā)的標準生態(tài)面積。具體計算公式見式（8）。

5.3 礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)超載強度

依據(jù)生態(tài)足跡的理論，可以定義本地礦產(chǎn)資源開發(fā)綜合生態(tài)足跡與礦產(chǎn)資源開發(fā)標準生態(tài)面積之差為本地礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)赤字，可記為ED_MRER:

在上式中,MEFTR為本地礦產(chǎn)資源開發(fā)綜合生態(tài)足跡，SMECS為礦產(chǎn)資源開發(fā)標準生態(tài)面積。當ED_MRER﹥0時，說明在一個區(qū)域中由于礦產(chǎn)資源開發(fā)活動對生態(tài)資源的占用超出了其所對應(yīng)的生態(tài)資源，即所謂的發(fā)生了生態(tài)超載，ED_MRER代表了生態(tài)超載量。

由于ED_MRER代表的僅僅只是表示了由于礦產(chǎn)資源開發(fā)所導(dǎo)致的生態(tài)超載的大小，并不表示其生態(tài)超載的嚴重程度，也不能用于不同區(qū)域的比較。要分析由于礦產(chǎn)資源的開發(fā)所帶來的生態(tài)超載嚴重程度及用于不同礦產(chǎn)資源開發(fā)區(qū)域的比較，需要計算的單位礦產(chǎn)資源開發(fā)標準生態(tài)面積的本地礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)赤字，可以定義其為礦產(chǎn)資源開發(fā)的生態(tài)超載強度，用EOI_MRE（Ecological Overshoot Index of Mineral Resources Exploitation）表示:

EOI_MRE﹥0時，其值越大，表明所研究的地區(qū)由于礦產(chǎn)資源開發(fā)所帶來的生態(tài)超載程度越嚴重。當然，也可能存在EOI_MRE﹤0的情況，這時稱為礦產(chǎn)資源開發(fā)的生態(tài)盈余指數(shù)。

6 礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓力評價的效率指標

從本質(zhì)上說，生態(tài)足跡反映的人類的社會經(jīng)濟活動對生態(tài)資源的占用，并且為做一定的區(qū)別，把以生態(tài)足跡為基礎(chǔ)構(gòu)建的效率指標稱為生態(tài)效率，把以環(huán)境載荷為基礎(chǔ)構(gòu)建的效率指標稱為環(huán)境效率。這樣，應(yīng)用不同礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓力指標構(gòu)建的環(huán)境效率指標如下：

6.1 本地礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境效率

礦產(chǎn)資源開發(fā)的環(huán)境效率（EV_MRE）是一個區(qū)域礦產(chǎn)資源開發(fā)系統(tǒng)產(chǎn)生單位礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境總載荷（TEL_MRE） 獲得的工業(yè)增加值 （Value added of industry，VAI）:

本地礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境效率（EV_MRER）是一個區(qū)域礦產(chǎn)資源開發(fā)系統(tǒng)產(chǎn)生單位本地礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境載荷（TEL_MRER）獲得的工業(yè)增加值（VAI）:

6.2 本地礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)效率

礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)效率（EE_MRE）是一個區(qū)域礦產(chǎn)資源開發(fā)系統(tǒng)產(chǎn)生單位礦產(chǎn)資源開發(fā)綜合生態(tài)足跡（MEFT）獲得的工業(yè)增加值（VAI）:

本地礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)效率（EE_MRER）是一個區(qū)域礦產(chǎn)資源開發(fā)系統(tǒng)產(chǎn)生單位本地礦產(chǎn)資源開發(fā)綜合生態(tài)足跡（MEFTR）獲得的工業(yè)增加值（VAI）:

以上礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境效率的倒數(shù)是礦產(chǎn)資源開發(fā)系統(tǒng)生產(chǎn)單位礦產(chǎn)品對環(huán)境造成的壓力，可稱之為礦產(chǎn)資源開發(fā)系統(tǒng)的環(huán)境沖擊強度。

通過以上各個指標的計算，可以具體分析某一區(qū)域礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓力變化的趨勢，以及實現(xiàn)區(qū)域礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓力零增長的條件，從而實現(xiàn)礦產(chǎn)資源開發(fā)過程的可持續(xù)性。

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