高家驥,朱健亮,張 峰
(1.遼寧師范大學 城市與環(huán)境學院,遼寧 大連 116029;2.大連海洋大學,遼寧 大連 116300;3.東北師范大學 環(huán)境學院,吉林 長春 130024)
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城市人居環(huán)境健康評價初探
——以大連市為例
高家驥1,2,朱健亮1,張 峰3
(1.遼寧師范大學 城市與環(huán)境學院,遼寧 大連 116029;2.大連海洋大學,遼寧 大連 116300;3.東北師范大學 環(huán)境學院,吉林 長春 130024)
以地理學、生態(tài)學和環(huán)境科學的綜合角度建立了城市人居環(huán)境健康的概念和內(nèi)涵,從活力、組織力、恢復力和提升力4個方面構建了城市人居環(huán)境健康評價的指標體系,以大連市為例,運用模糊綜合評價法對大連2002~2011年城市人居環(huán)境健康狀況進行評價。結果表明:2002~2011年大連市城市人居環(huán)境總體處于不斷改善趨勢,活力、恢復力和提升力指標處于良好改善狀態(tài),組織力指標始終處于較差健康水平,不過也趨于提高之中;人均GDP、萬元GDP能耗、人均公共綠地面積、人均道路面積、環(huán)保投資占GDP比重、工業(yè)固體廢棄物綜合利用率、工業(yè)用水重復利用率、生活垃圾無害化處理率和提升力中的相關指標是大連市城市人居環(huán)境健康水平的主要影響因子。
人居環(huán)境健康;評價;模糊綜合模型;大連市
城市是受到人類干擾最為嚴重的生態(tài)系統(tǒng),作為自然-社會-經(jīng)濟復合型系統(tǒng),城市在發(fā)展的過程中面臨著經(jīng)濟發(fā)展和資源開發(fā)強度的矛盾,并由此引發(fā)了一系列的人居環(huán)境問題。隨著中國改革開放程度的不斷深入,居民對城市人居環(huán)境的追求逐步從基本的適宜居住(宜居性),逐步開始追求人居環(huán)境的安全性、品質性、滿意度以及考慮后代對人居環(huán)境的追求(可持續(xù)性),在中國多個城市深受霧霾天氣、極端高溫天氣侵擾的背景下,人居環(huán)境的健康性成為城市居民對人居環(huán)境的又一重要需求。因此有必要提出城市人居環(huán)境健康的管理目標并開展相應的研究。
“健康”的概念最初來自醫(yī)學,經(jīng)James Hutton、Aldo Leopold、Rapport和Costanza等人的發(fā)展,被應用到生態(tài)系統(tǒng)的研究領域[1,2]。隨之引起眾多生態(tài)學者的關注,研究內(nèi)容從對概念的探討、評價方法的創(chuàng)新、評價指標體系的構建到具體區(qū)域的實證研究,其中實證研究幾乎涉及到了所有的生態(tài)系統(tǒng)類型,并包括不同的尺度范圍[3-10]。生態(tài)系統(tǒng)健康研究已經(jīng)成為近年來生態(tài)學研究的熱點問題之一。中國人居環(huán)境科學創(chuàng)始人吳良鏞院士曾指出人居環(huán)境科學的發(fā)展需要借助于多學科的知識來共同完成[11]。近年來人居環(huán)境研究的不斷發(fā)展不僅僅依托于建筑學科的研究,同時受到了包括地理學和生態(tài)學在內(nèi)的多學科的有力支撐,尤其是地理學和生態(tài)學科的綜合性和區(qū)域性相結合的學科特色,既能從宏觀上把握區(qū)域人居環(huán)境的時空分布規(guī)律和發(fā)展趨勢,也能在微觀尺度上探求城市內(nèi)部人居環(huán)境的分異特征,在研究內(nèi)容上涵蓋了人居環(huán)境質量評價[12-14]、人居環(huán)境影響關系研究[15,16]、居住區(qū)分異研究[17,18]和人居環(huán)境安全與預警研究[19,20]。然而,對人居環(huán)境健康的研究還未能深入展開,相關的研究包括羅德啟從建筑學角度提出住在小區(qū)的設計要從人類健康的角度出發(fā),這種健康包括心理健康和身心健康[21];張小軍認為健康性是宜居城市建設的重要條件,并通過調查問卷法和專家評判確定權重的加權求和算法求得北京市基于居民主觀感受的健康性評價結果[22];張瑩在其博士論文中提出體質健康型人居環(huán)境,并且構建了相應的理論模型和評價指標[23];段霞、劉靜曉分別在其研究中探討了人居環(huán)境對人口健康狀況的影響[24,25]。現(xiàn)有的研究多將健康看作是人類的健康,將人居環(huán)境作為影響人類健康的外在條件之一,而本文將從人居環(huán)境的整體性和系統(tǒng)性的角度入手,將生態(tài)健康的思想移植在人居環(huán)境當中[26],并由此展開研究,以達到建設健康人居環(huán)境之目的。
本文首先探討城市人居環(huán)境健康的概念,并采用指標體系法和模糊綜合評價模型構建健康度的評價方法,以大連市為例,從時間尺度上評價大連市的城市人居環(huán)境健康發(fā)展趨勢,為城市人居環(huán)境建設提供科學的指導依據(jù)。
生態(tài)學中對生態(tài)系統(tǒng)健康的概念定義受制于系統(tǒng)的復雜性而無法統(tǒng)一,研究中較多使用Rapport和Costanza對健康的生態(tài)系統(tǒng)進行的表述,認為健康的生態(tài)系統(tǒng)應該具備保持自身組織力、穩(wěn)定性和可持續(xù)性的能力,在外界的壓力下具備一定的自我調節(jié)能力和恢復力。除此之外,還應包括對人類健康和人類社會經(jīng)濟的健康發(fā)展的有利支撐[27,28]。
以上是對一般生態(tài)系統(tǒng)的定義,隨著人類對各類自然生態(tài)系統(tǒng)的影響越來越深,關于人類社會的發(fā)展因素越來越多地出現(xiàn)在自然生態(tài)系統(tǒng)的探討之中,而作為人類干擾程度最為強烈的城市生態(tài)系統(tǒng),更加強調生態(tài)系統(tǒng)對人類社會的服務價值功能維持以及對人類健康和社會經(jīng)濟健康發(fā)展的維持[29]。城市生態(tài)系統(tǒng)的健康是從生態(tài)系統(tǒng)角度來考慮,強調作為整體的健康。城市人居環(huán)境健康的內(nèi)涵不同于城市生態(tài)系統(tǒng)健康,雖說人居環(huán)境同樣可以用系統(tǒng)論的觀點來研究,但相對于生態(tài)系統(tǒng)來說,其差別性還是存在的,主要體現(xiàn)在:人居環(huán)境是以“人”為主體,以滿足“人類居住活動”需要為目的的客體,健康的人居環(huán)境建設遵循的是以人為本的原則[30,31];而生態(tài)系統(tǒng)的整體中,“人”只是作為其中的一個具有重要作用的組成部分,此外還包括其他生物物種和非生物因子,生態(tài)系統(tǒng)健康體現(xiàn)的是天人合一的和諧論思想。由此,可以將城市人居環(huán)境健康的概念解釋為:城市人居環(huán)境的五大系統(tǒng)以及用于維持五大系統(tǒng)之間聯(lián)系的物質流、能量流和信息流都保持自身功能的良好運轉,并且,能夠提供用于滿足人類不斷發(fā)展需要的物質和文化環(huán)境,以保證城市文明的不斷進步。在這里,健康的內(nèi)涵不僅僅是人體機能和生態(tài)環(huán)境、社會經(jīng)濟發(fā)展環(huán)境不受損害,而是一種健康的城市發(fā)展機制和活力,能夠推動城市文明不斷向前進步。
生態(tài)學研究中對生態(tài)系統(tǒng)健康評價的方法主要有指示物種法和指標體系法兩種。指示物種法是通過某種生物的健康狀況來反應整個生態(tài)系統(tǒng),這種方法雖然簡便迅速,但難以反應系統(tǒng)的復雜性變化,而且容易導致評價結果的偏差[32]。指標體系法是評價研究的常用方法,能夠盡可能多地選取代表性的指標來反應系統(tǒng)的結構、功能和過程變化[4]。根據(jù)對生態(tài)系統(tǒng)健康的認識,學者們普遍認為對生態(tài)系統(tǒng)健康評價應該從活力(Vigor)、組織力(Organization)和恢復力(Resilience)3個方面來建立指標體系,對于不同類型的生態(tài)系統(tǒng),應有符合該生態(tài)系統(tǒng)的特有的指標來反應,本文由人居環(huán)境系統(tǒng)的復雜性和綜合性特點出發(fā),采用指標體系法進行評價研究。
2.1 指標體系
對于城市人居環(huán)境系統(tǒng)來講,除了要保持系統(tǒng)內(nèi)部的活力、組織力和恢復力以外,根據(jù)對城市人居環(huán)境健康的定義,還要考慮人居環(huán)境對居民發(fā)展的提升能力,因此,本文擬從人居環(huán)境系統(tǒng)的活力、組織力、恢復力和對人類的提升力4個方面選取指標;選取指標的原則是以人為本、全面性和代表性兼顧、科學性和可比性融合、動態(tài)性和穩(wěn)定性結合、可獲得性等原則。構建的人居環(huán)境健康指標體系如表1。
表1 城市人居環(huán)境健康指標體系和標準Tab.1 Urban human settlement health indictors and standard
2.2 評價標準
在系統(tǒng)狀態(tài)評價中,標準的設定始終是一個難以解決的問題,以往的處理方法一般有兩種,一種是避開標準問題做相對評價,一種是按照某種國家標準做適當?shù)恼{整作為不同等級程度的標準閾值[33]。本文采用第二種方法,首先將城市人居環(huán)境健康程度分為很健康、健康、亞健康、不健康、病態(tài)四種類型,根據(jù)最新頒布的《中國人居環(huán)境將評價指標體系(試行)》評價標準作為很健康和健康的界限值,將《中國城市統(tǒng)計年鑒》中相同指標的全國最低值作為病態(tài)和不健康的界限值,在前者的基礎上向下調整20%作為健康和亞健康的標準值,后者基礎上調高20%作為亞健康和不健康的標準值,前后調整的亞健康閾值再進行微調得到最終的評價標準[29,34-37]。
2.3 模糊綜合評判法
模糊數(shù)學的方法是處理復雜事物中不確定現(xiàn)象的一種手段,將模糊數(shù)學的方法與傳統(tǒng)的綜合評價相結合,運用其特有的隸屬函數(shù)來評價系統(tǒng)的健康狀況,大大提高了綜合評價的精確性。城市人居環(huán)境系統(tǒng)是一個復雜的巨系統(tǒng),其健康與否是相對的,具備模糊性,系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的變化很難用精確的尺度來描述。使用模糊綜合評價法,將每個參與評價的影響因子都考慮具有不同健康狀態(tài)的亦此亦彼性,若有多層指標,則對各層指標都能予以定量刻畫。有效地提高了評價精度,故用此方法進行評價。
2.4 評價指標權重
指標的權重采用比較常用的層次分析法(AHP),層次分析法是一種對于復雜決策性問題使用定性與定量分析相結合的手段來進行最合理的決策的簡易方法。在確定權重時能夠反映出專家意見并盡可能保證客觀。首先構建層次性指標體系,本研究中構建了3層指標,分別是目標層、一級指標層和二級準則層,然后通過專家對每一層次上的指標針對上一層的重要性進行兩兩評判,構建判斷矩陣,并對矩陣進行一致性檢驗,4個一級指標層以及1個目標層的CR值分別為0.023、0.019、0.025、0.029和0.004,都小于0.1,故認為各判斷矩陣的一致性是可以接受的,最后根據(jù)判斷矩陣的特征向量求出各層指標對于上級指標的權重值。
A=(0.185,0.100,0.345,0.370)
A1=(0.126,0.088,0.281,0.208,0.297)
A2=(0.093.0.150,0.150,0.079,0.255,0.273)
A3=(0.187,0.116,0.175,0.210,0.236,0.076)
A4=(0.072,0.154,0.051,0.200,0.177,0.109,0.160)
3.1 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來源
大連市區(qū)位條件優(yōu)越,是中國東北地區(qū)對外開放的門戶,是東北亞地區(qū)重要的港口城市和遼寧沿海經(jīng)濟帶的核心城市。大連市氣候宜人,并注重城市環(huán)境建設,有“北方明珠”、“浪漫之都”等稱號,是中國首批優(yōu)秀旅游城市,是中國首個“全球環(huán)境500佳”城市。大連市城市人居環(huán)境建設工作和對應的研究開展已較為成熟,城市居民對人居環(huán)境的要求更加進步,作為城市人居環(huán)境健康研究的典型城市案例,可為其他城市的人居環(huán)境健康研究提供借鑒。
為保證數(shù)據(jù)的可靠性和統(tǒng)計口徑的統(tǒng)一性,本文數(shù)據(jù)均來源于2003~2012年的《大連市統(tǒng)計年鑒》以及大連市國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報。
3.2 評價結果與分析
經(jīng)過統(tǒng)計年鑒和統(tǒng)計公報的收集,得到2002~2011這10個年份的指標值,根據(jù)文獻[38]中的隸屬函數(shù)公式,計算出各個年份各個指標對5種健康狀態(tài)的隸屬度,然后根據(jù)權重向量就可求出總體人居環(huán)境健康的隸屬度,最后求出各個年份的人居環(huán)境健康值。具體計算過程限于篇幅不再詳細列出,結果如下:
H2002=(0.2968,0.2495,0.2009,0.1243,0.1285)
H2003=(0.3270,0.2995,0.1026,0.1569,0.1105)
H2004=(0.2384,0.3121,0.1207,0.1656,0.1633)
H2005=(0.2228,0.2196,0.2277,0.1160,0.2139)
H2006=(0.2180,0.2222,0.2173,0.1274,0.2166)
H2007=(0.1647,0.1998,0.2417,0.1462,0.2476)
H2008=(0.1586,0.2530,0.1454,0.1659,0.2771)
H2009=(0.1391,0.1416,0.2394,0.1618,0.3182)
H2010=(0.1215,0.1394,0.2443,0.1494,0.3454)
H2011=(0.0705,0.1611,0.1966,0.2332,0.3386)
根據(jù)最大隸屬度的原則,2002~2011這10年間大連市人居環(huán)境的健康程度分別為(病態(tài),病態(tài),不健康,亞健康,不健康,很健康,很健康,很健康,很健康,很健康),有明顯地由差到好的發(fā)展趨勢。對5種狀態(tài)分別賦值(0.2,0.4,0.6,0.8,1.0),計算得到大連市城市人居環(huán)境綜合健康值如圖1所示,可以看出除了2003年大連城市人居環(huán)境健康是下降之外,在整體上健康狀況是穩(wěn)定上升的,而在2003年發(fā)生的突變可能是由于“非典”在全國引起的嚴重影響,同時也對大連造成了重大影響,對評價指標體系當中的指標數(shù)值影響很大,所以造成了2003年的人居環(huán)境健康數(shù)值的下降,而在2004年開始,大連市開始建設“健康城市”,之后人居環(huán)境健康值基本保持上升趨勢。
圖1 大連市2002~2011年城市人居環(huán)境健康值變化趨勢圖Fig.1 Trend figure of human settlements health grades of Dalian change from 2002 to 2011
3.2.1 活力指標分析
大連市城市人居環(huán)境健康的活力指標在2002~2011年總體水平較好,個別年份如2003~2005年情況較差。通過SPSS軟件對各指標和活力指標總體健康值進行相關分析表明,人均GDP與活力總體健康水平在α=0.01置信水平上呈顯著正相關,相關系數(shù)為0.861,萬元GDP能耗與活力指標健康值在α=0.05置信水平上顯著負相關,相關系數(shù)達到了-0.784,城市居民人均可支配收入與活力指標健康值在雙變量相關分析中呈顯著相關,而在加入控制變量進行偏相關分析時,相關性并不顯著。說明大連市人居環(huán)境發(fā)展活力的提高與GDP的增長拉動和工業(yè)能耗的降低是分不開的,同時,居民人均可支配收入也對城市發(fā)展活力帶來一定的影響。在今后的發(fā)展當中,應進一步提高能源利用效率,加快新能源、替代能源的研制,只有在保證GDP快速增長的同時不斷地減少能耗,才能永葆發(fā)展活力。
圖2 2002~2011年大連市人居環(huán)境健康活力指標評價結果Fig.2 Assessment results of human settlements health vigor index of Dalian from 2002 to 2011
3.2.2 組織力指標分析
2002~2011年大連市城市人居環(huán)境健康的組織力指標要素變化相對緩和,這10年中,對于病態(tài)和不健康狀態(tài)的隸屬度之和始終在50%以上,2002年、2004年和2005年達到了60%以上。對于健康和很健康狀態(tài)的隸屬度之和呈逐年上升態(tài)勢,說明雖然組織力指標總體狀態(tài)一直較差,但也在逐年改善的趨勢中。通過對各二級指標與組織力健康值進行兩兩相關分析和偏相關分析,得到的結果表明人均公共綠地面積、人均道路面積指標與組織力具有顯著相關性。說明城市綠地環(huán)境與基礎設施建設對城市人居環(huán)境健康的貢獻很大,大連市十分注重公共綠地建設,但是道路面積是制約發(fā)展的瓶頸,隨著大連市私家車的持續(xù)增加,城市交通擁堵問題也逐漸嚴重,在追求健康人居環(huán)境的道路上,城市基礎設施建設仍需進一步完善。
圖3 2002~2011年大連市人居環(huán)境健康組織力指標評價結果Fig.3 Assessment results of human settlements health organization index of Dalian from 2002 to 2011
3.2.3 恢復力指標分析
大連市城市人居環(huán)境健康恢復力評價指標在2002~2011年呈現(xiàn)一定的波動狀態(tài),其中對很健康水平的隸屬度在2002~2007年逐年上升,在2007~2011年趨于穩(wěn)定;對病態(tài)水平的隸屬度在2002~2008年處于低水平穩(wěn)定狀態(tài),2008~2011年呈下降趨勢;而對其它狀態(tài)的隸屬度則處于無規(guī)律的波動狀態(tài)。在對各個指標與恢復力健康值通過SPSS軟件作出相關分析后,結果表明在α=0.01的置信水平上,環(huán)保投資占GDP比重、工業(yè)固體廢棄物綜合利用率、工業(yè)用水重復利用率和生活垃圾無害化處理率是與恢復力指標呈顯著相關的。這些指標中,有些指標發(fā)展始終處在較低水平,如環(huán)保投入;有些指標一向發(fā)展較好,如生活垃圾無害化處理率;而工業(yè)固體廢棄物綜合利用率和工業(yè)用水重復利用率在逐步地改善當中。這也是導致恢復力總體健康狀態(tài)出現(xiàn)輕微波動的原因,在今后的發(fā)展中,要加強環(huán)保投入,加大工業(yè)“三廢”的處理率和綜合利用效率,發(fā)展循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈條,進一步美化環(huán)境。
圖4 2002~2011年大連市人居環(huán)境健康恢復力指標評價結果Fig.4 Assessment results of human settlements health resilience index of Dalian from 2002 to 2011
3.2.4 提升力指標分析
大連市人居環(huán)境健康提升力指標水平在這10年間呈穩(wěn)步改善趨勢,隸屬于健康與很健康水平隸屬度之和在逐年增加,隸屬于病態(tài)和不健康的程度之和呈減少趨勢。經(jīng)相關分析得出的結果表明提升力指標與其8個二類指標間均具有顯著的相關性,對于大連市而言,近年來致力于城市居住環(huán)境、信息環(huán)境、工作環(huán)境的高標準建設,表現(xiàn)在高新技術產(chǎn)業(yè)的高投入、信息網(wǎng)絡的通暢、控制失業(yè)率、注重居民文化生活氛圍的建構等,這些都造就了大連城市人居環(huán)境建設對城市居民個人發(fā)展能力的提升,促進城市健康、可持續(xù)地發(fā)展。不過,應該看到,在城市創(chuàng)新投入方面(研究與實驗發(fā)展經(jīng)費占GDP比重),大連市與國內(nèi)創(chuàng)新能力發(fā)達的城市如北京、深圳、上海等仍有一定差距,是今后繼續(xù)發(fā)展的方向。
圖5 2002~2011年大連市人居環(huán)境健康提升力指標評價結果Fig.5 Assessment results of human settlements health promotion index of Dalian from 2002 to 2011
本研究在總結國內(nèi)外城市人居環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)健康評價基礎上,提出了環(huán)境管理目標更加進步的城市人居環(huán)境健康概念,并建立城市人居環(huán)境健康評價的初步指標,以我國人居環(huán)境建設典型城市大連市為例,運用模糊綜合評價模型進行了時間尺度上的評價,得出的結論與討論如下:
(1)城市人居環(huán)境立足于“以人為本”,人居環(huán)境管理的目標由對人類的舒適性、安全性漸漸向發(fā)展性、提升性轉變,人居環(huán)境健康的內(nèi)涵不僅包括人居活動不受損害,還包括客體環(huán)境對主體人類發(fā)展的積極作用。
(2)2002~2011年間大連市城市人居環(huán)境健康狀態(tài)呈逐漸變好趨勢,前5年處于亞健康以及更差狀態(tài),后5年均處于很健康狀態(tài)。城市人居環(huán)境健康度除2003年下降以外,都處于穩(wěn)步上升狀態(tài),對一級指標的分析得出活力、恢復力和提升力指標均呈現(xiàn)良好改善趨勢,組織力對病態(tài)和不健康水平的隸屬度始終較大。表明這10年來大連市城市人居環(huán)境建設取得良好成績,但城市組織力發(fā)展未能對健康的人居環(huán)境發(fā)展提供相應的貢獻,在今后的發(fā)展中應更加注重城市基礎設施的投入,加快產(chǎn)業(yè)結構調整,使城市居民盡享城市發(fā)展帶來的健康人居環(huán)境。
(3)城市人居環(huán)境系統(tǒng)內(nèi)部各要素都不是孤立存在的,進一步對二級指標進行相關分析得出,人均GDP、萬元GDP能耗、人均公共綠地面積、人均道路面積、環(huán)保投資占GDP比重、工業(yè)固體廢棄物綜合利用率、工業(yè)用水重復利用率、生活垃圾無害化處理率和提升力中的指標對大連市人居環(huán)境健康的發(fā)展有顯著的驅動或制約作用,對城市發(fā)展決策者來說,這些指標是在健康城市人居環(huán)境建設中必須加以重視的。
對城市人居環(huán)境健康概念和內(nèi)涵做出闡釋,并建立起初步評價指標體系,評價方法選用了模糊數(shù)學評價模型,避免了主觀判斷評價方法的不確定性。由于人居環(huán)境系統(tǒng)的健康評價研究剛剛起步,理論體系仍不完善,本研究所建立的評價指標具有一定局限性,還無法推廣使用,健康標準建立的困難仍未克服。在進一步的研究中應考慮指標體系的相互影響關系,增加模糊隸屬函數(shù)的平滑度以提高運算精度,再結合模擬預測模型和3S技術進行人居環(huán)境健康的時空演變和預測研究。
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ASSESSMENT OF URBAN HUMAN SETTLEMENT HEALTH——A CASE STUDY OF DALIAN CITY
GAO Jia-ji1,2,ZHU Jian-liang1,ZHANG Feng3
(1.SchoolofGeographyandUrbanEnvironment,LiaoningNormalUniversity,Dalian116029,Liaoning,China;2.DalianOceanUniversity,Dalian116300,Liaoning,China;3.SchoolofEnvironment,NortheastNormalUniversity,Changchun130024,Jilin,China)
Concept and connotations of urban human settlement health are described based on geography,ecology and environment science.Besides four indexes including vigor,organization,resilience and promotion are selected to build an evaluation system to assess the health of urban human settlement.Dalian City is chosen as a case study and the method of fuzzy mathematical model is applied to analyze and evaluate its human settlement health from 2002 to 2011.The results show that the health state had been improving during the ten years.The vigor,resilience and promotion indexes were in the same tendency as the whole state while the organization index was always in a bad health level.Per capita GDP,per ten-thousands GDP energy consumption,per capita public green area,per capita road area,rate of environment protection input,rate of industrial solid waste utilization,repetitive use rate of industrial water,life garbage treatment rate and promotion indexes had significant influence on the healthy development of Dalian.
urban human settlement health;assessment;fuzzy synthetically model;Dalian City
2014-11-04;
2015-04-07.
X822
A
1001-7852(2015)03-0033-08