劉曉瑋，黃惠芳，李 煒

(云南省國(guó)土資源規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，云南 昆明 650216)

0 引言

銅作為一種既傳統(tǒng)而又現(xiàn)代的重要金屬材料，在有色金屬的消費(fèi)領(lǐng)域僅次于鋁，銅及其合金廣泛用于電氣、機(jī)械、車輛、船舶、工業(yè)及民用方面，是現(xiàn)代工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防工業(yè)、科學(xué)技術(shù)不可缺少的有色金屬[1，2]。銅對(duì)中國(guó)和全球經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)做出了巨大貢獻(xiàn)[3，4]。銅礦是云南省的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)礦種之一，資源豐富，開采歷史悠久，銅礦床點(diǎn)多面廣，幾乎遍及全省，總體開發(fā)潛力較大。與此同時(shí)，銅礦開發(fā)的生態(tài)環(huán)境問題也非常突出，潛在的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)不容忽視，銅礦開發(fā)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究意義重大[5]。

1 基本情況

截止2019年底，云南省銅礦納入儲(chǔ)量庫(kù)管理的礦區(qū)251處，查明資源儲(chǔ)量1 439.1×104t**，居全國(guó)第二位，銅礦靜態(tài)保障年限為9年，動(dòng)態(tài)保障年限為17～36年。2010年以來，銅礦查明資源儲(chǔ)量穩(wěn)步增長(zhǎng)，2019年比2010年累計(jì)增長(zhǎng)51.13%。云南省銅礦具有類型齊全、開發(fā)利用程度高、時(shí)空分布廣泛等特點(diǎn)。除德宏州外，其他各州市均有分布，主要集中在迪慶州、玉溪市、楚雄州、昆明市、紅河州、普洱市、大理州。其中，迪慶州有普朗銅礦區(qū)、羊拉銅礦區(qū)，玉溪市有大紅山銅礦區(qū)，昆明市有東川銅礦區(qū)。云南省以及各州市的銅礦查明資源儲(chǔ)量見圖1和圖2。

截至2019年底，云南省銅礦生產(chǎn)礦山共計(jì)178座，其中大型礦山3座，中型礦山15座，小型礦山160座，各類銅礦生產(chǎn)礦山生產(chǎn)能力見表1。大中型銅礦山企業(yè)及重點(diǎn)礦山“三率”水平較高，在全國(guó)處于先進(jìn)水平。比如，普朗銅礦開采回采率98.32%、選礦回收率90.60%、綜合利用率50.97%。小型礦山企業(yè)“三率”水平一般低于大中型礦山企業(yè)，甚至低于全省平均水平。截至2020年底，大平掌銅礦是云南省目前唯一的銅礦國(guó)家級(jí)綠色礦山。

表1 2019年云南省銅礦企業(yè)生產(chǎn)能力Tab.1 Production capacity of copper mining enterprises in Yunnan Province in 2019

2 研究方法及指標(biāo)體系構(gòu)建

2.1 研究方法

生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)和環(huán)境承載力的評(píng)價(jià)方法主要包括單因素評(píng)價(jià)法和綜合評(píng)價(jià)法[6，7]。其計(jì)算方法中最簡(jiǎn)單的是單因素評(píng)價(jià)法，主要通過選擇單項(xiàng)指標(biāo)來反映地區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)和環(huán)境承載力的現(xiàn)狀和閾值。該方法簡(jiǎn)便直觀，主要評(píng)價(jià)單個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因子的影響程度和發(fā)展趨勢(shì)，容易找出影響的關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)因素，但容易忽略多個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因子之間的聯(lián)系，難以體現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)中各影響因素之間的互動(dòng)關(guān)系。綜合評(píng)價(jià)法是根據(jù)區(qū)域社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等特點(diǎn)，對(duì)多個(gè)評(píng)價(jià)單元建立多個(gè)指標(biāo)來評(píng)估生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)與環(huán)境承載力的程度。該方法解決了單因素評(píng)價(jià)方法中存在的問題，可以比較全面地反映生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)與環(huán)境承載力的狀況。

2.2 指標(biāo)體系構(gòu)建

經(jīng)過前期的資料收集、整理、匯總與分析，采用綜合評(píng)價(jià)法，分別構(gòu)建銅礦開發(fā)區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)和環(huán)境承載力指標(biāo)體系，實(shí)現(xiàn)銅礦開發(fā)區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)與環(huán)境承載力評(píng)價(jià)，進(jìn)而完成銅礦開發(fā)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)與環(huán)境承載力區(qū)劃研究，技術(shù)路線見圖3。

圖3 銅礦開發(fā)區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)與環(huán)境承載力指標(biāo)體系構(gòu)建Fig.3 Construction of ecological risk and environmental carrying capacity index system in copper mine development zones

3 銅礦開發(fā)區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)與環(huán)境承載力評(píng)價(jià)

3.1 確定評(píng)價(jià)單元

礦產(chǎn)開發(fā)區(qū)是指以戰(zhàn)略性礦產(chǎn)或區(qū)域優(yōu)勢(shì)特色礦產(chǎn)為主，資源儲(chǔ)量大、資源條件好、具有開發(fā)利用基礎(chǔ)、對(duì)全國(guó)資源開發(fā)具有舉足輕重作用的大型礦產(chǎn)地和礦集區(qū)[8]。根據(jù)礦產(chǎn)開發(fā)區(qū)的界定，確定云南省銅礦開發(fā)區(qū)共有8個(gè)，其中，露天開采1個(gè)、復(fù)合開采3個(gè)、地下開采4個(gè)。

評(píng)價(jià)單元?jiǎng)澐址椒ㄖ饕ǖ貕K法、疊置法、多邊形法和網(wǎng)格法等4種[9]。合理劃分評(píng)價(jià)單元可以提高評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性和應(yīng)用價(jià)值。云南省銅礦資源主要集中在銅礦開發(fā)區(qū)，考慮到云南省實(shí)際情況以及資料的可獲取性和可靠性，同時(shí)為制定相關(guān)政策提供依據(jù)，因此選取銅礦開發(fā)區(qū)為評(píng)價(jià)單元。云南省銅礦開發(fā)區(qū)有8個(gè)，其中，景谷—景東銅礦礦產(chǎn)開發(fā)區(qū)位于普洱市和臨滄市，會(huì)澤東川銅鉛鋅磷礦產(chǎn)開發(fā)區(qū)位于曲靖市和昆明市，為了便于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，將以上2個(gè)銅礦開發(fā)區(qū)按州(市)分為4個(gè)評(píng)價(jià)單元，因此共有10個(gè)銅礦評(píng)價(jià)單元。

3.2 銅礦開發(fā)區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

選取開發(fā)強(qiáng)度、“三廢”和生態(tài)環(huán)境作為一級(jí)指標(biāo)，構(gòu)建銅礦開發(fā)區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(表2)。其中，開發(fā)強(qiáng)度包括采礦用地面積比例和礦山分布密度等2個(gè)二級(jí)指標(biāo)；“三廢”包括人均工業(yè)廢氣排放量、人均工業(yè)廢水排放量和工業(yè)固體廢物排放量等3個(gè)二級(jí)指標(biāo)；生態(tài)環(huán)境包括地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)面積比例、生態(tài)保護(hù)紅線面積比例和水土流失程度等3個(gè)二級(jí)指標(biāo)。

表2 銅礦開發(fā)區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Tab.2 Ecological risk assessment index system for copper mine development zone

采用AHP法(層次分析法)確定權(quán)重[10]，層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重的基本思路是：(1)建立階層次結(jié)構(gòu)：評(píng)價(jià)系統(tǒng)往往分幾個(gè)階層，因此，務(wù)必首先建立階層次結(jié)構(gòu)；(2)構(gòu)造兩兩比較判斷矩陣：以上層指標(biāo)作準(zhǔn)則將下一層支配指標(biāo)兩兩比較，由專家按1～9標(biāo)度法中規(guī)定的標(biāo)度打分，量化后得到判斷矩陣；(3)由判斷矩陣計(jì)算每個(gè)單一準(zhǔn)則下，被比較指標(biāo)的相對(duì)權(quán)重，即采用方根法進(jìn)行層次單排序，再進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，得到相對(duì)權(quán)重；(4)分別計(jì)算各層次指標(biāo)的組合權(quán)重，最終得到云南省銅礦開發(fā)區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)因子權(quán)重。

表3 銅礦開發(fā)區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)因子權(quán)重表Tab.3 Weights of ecological risk assessment factors in copper mine development zones

綜合評(píng)價(jià)模型常用加權(quán)求和法，并在實(shí)際應(yīng)用中不斷改進(jìn)。采用線性加權(quán)求和函數(shù)法，即是將各級(jí)指數(shù)乘以相對(duì)應(yīng)權(quán)重后求和，得到上一級(jí)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)值。生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)值的計(jì)算公式為：

(1)

式中：Xi為指標(biāo)指數(shù)值；Wi為指標(biāo)的權(quán)重；n為該級(jí)指標(biāo)的項(xiàng)數(shù)。

根據(jù)公式計(jì)算云南省10個(gè)銅礦評(píng)價(jià)單元生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)綜合分值結(jié)果如圖4所示。

圖4 銅礦開發(fā)區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果Fig.4 Comprehensive evaluation results of ecological risk in copper mine development zones

根據(jù)已有研究成果中生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)定級(jí)的方法[11]，云南省銅礦開發(fā)區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)分值，采用自然斷點(diǎn)法[12]進(jìn)行等級(jí)劃分如下：

綜合評(píng)價(jià)值在0.25以下的區(qū)域劃分為“低”生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，綜合評(píng)價(jià)值在0.25～0.31的區(qū)域劃分為“較低”生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，綜合評(píng)價(jià)值在0.31～0.34的區(qū)域劃分為“中等”生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，綜合評(píng)價(jià)值在0.34～0.40的區(qū)域劃分為“較高”生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，綜合評(píng)價(jià)值在0.40以上的區(qū)域劃分為“高”生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

云南省銅礦開發(fā)區(qū)各評(píng)價(jià)單元生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果按照等級(jí)劃分，得到其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，包括高、較高、中等、較低和低5個(gè)類型區(qū)(表4)。

表4 銅礦開發(fā)區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)值及級(jí)別表Tab.4 Ecological risk assessment values and grades in copper mine development zones

3.3 銅礦開發(fā)區(qū)環(huán)境承載力評(píng)價(jià)

根據(jù)環(huán)境承載力研究已有成果[13-15]，并結(jié)合銅礦開發(fā)區(qū)特點(diǎn)，選取水資源、土地資源、礦產(chǎn)資源、社會(huì)經(jīng)濟(jì)資源、水環(huán)境、大氣環(huán)境和生態(tài)環(huán)境等指標(biāo)構(gòu)建云南省銅礦開發(fā)區(qū)環(huán)境承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(表5)。銅礦開發(fā)區(qū)環(huán)境承載力測(cè)算方法與銅礦開發(fā)區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法一致，首先采用AHP法確定權(quán)重，再根據(jù)綜合評(píng)價(jià)模型加權(quán)求和，得到綜合評(píng)價(jià)分值(圖5)。

圖5 銅礦開發(fā)區(qū)環(huán)境承載力綜合評(píng)價(jià)分值Fig.5 Comprehensive evaluation score of environmental carrying capacity of copper mine development zones

表5 銅礦開發(fā)區(qū)環(huán)境承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Tab.5 Evaluation index system of environmental carrying capacity of copper mine development zones

根據(jù)已有成果對(duì)環(huán)境承載力定級(jí)的方法[16]，云南省銅礦開發(fā)區(qū)環(huán)境承載力綜合評(píng)價(jià)值采用自然斷點(diǎn)法劃分不同等級(jí)。綜合評(píng)價(jià)值在0.55以上的區(qū)域劃分為“高”承載力區(qū)，綜合評(píng)價(jià)值在0.52～0.55的區(qū)域劃分為“較高”承載力區(qū)，綜合評(píng)價(jià)值在0.49～0.52的區(qū)域劃分為“中等”承載力區(qū)，綜合評(píng)價(jià)值在0.46～0.49的區(qū)域劃分為“較低”承載力區(qū)，綜合評(píng)價(jià)值在0.46以下的區(qū)域劃分為“低”承載力區(qū)。

云南省銅礦開發(fā)區(qū)各評(píng)價(jià)單元環(huán)境承載力綜合評(píng)價(jià)結(jié)果按照等級(jí)劃分，得到其環(huán)境承載力綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，包括高、較高、中等、較低和低5個(gè)類型區(qū)(表6)。

表6 銅礦開發(fā)區(qū)環(huán)境承載力評(píng)價(jià)值及級(jí)別表Tab.6 Evaluation values and grades of environmental carrying capacity of copper mine development zones

4 銅礦開發(fā)區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)與環(huán)境承載力對(duì)比分析

4.1 跨區(qū)銅礦開發(fā)區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)和環(huán)境承載力分級(jí)

為準(zhǔn)確對(duì)比分析云南省8個(gè)銅礦開發(fā)區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)與環(huán)境承載力，需要對(duì)跨區(qū)銅礦開發(fā)區(qū)進(jìn)行合并處理。根據(jù)之前的研究結(jié)果，對(duì)2個(gè)跨區(qū)銅礦開發(fā)區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)和環(huán)境承載力進(jìn)行“取中值”處理，得到跨區(qū)銅礦開發(fā)區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)結(jié)果(表7)。

表7 跨區(qū)銅礦開發(fā)區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)和環(huán)境承載力評(píng)價(jià)級(jí)別Tab.7 Assessment levels of ecological risk and environmental carrying capacity of cross regional copper mine development zones

4.2 銅礦開發(fā)區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)和環(huán)境承載力對(duì)比結(jié)果

根據(jù)銅礦開發(fā)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)、環(huán)境承載力綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，得出云南省8個(gè)銅礦開發(fā)區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)和環(huán)境承載力綜合結(jié)果(表8)。

表8 銅礦開發(fā)區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)和環(huán)境承載力綜合結(jié)果Tab.8 Comprehensive results of ecological risks and environmental carrying capacity of copper mine development zones

從表8可以看出，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別越低的銅礦開發(fā)區(qū)，其環(huán)境承載力越高；生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別越高的銅礦開發(fā)區(qū)，其環(huán)境承載力越低。說明提升云南省銅礦開發(fā)區(qū)自然資源和社會(huì)經(jīng)濟(jì)資源的保障能力，加強(qiáng)銅礦開發(fā)過程中的環(huán)境保護(hù)力度，可以有效提升銅礦開發(fā)區(qū)抵御生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的能力。

5 結(jié)論與討論

由于銅礦開發(fā)區(qū)的生產(chǎn)水平、技術(shù)條件、資源稟賦、生態(tài)環(huán)境等存在差異，區(qū)域發(fā)展不平衡，根據(jù)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)和環(huán)境承載力綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，將銅礦開發(fā)區(qū)大致分為4類并提出開發(fā)建議。

(1)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)低(較低)、承載力高(較高、中等)的銅礦開發(fā)區(qū)，比較適合銅礦開發(fā)，可列為重點(diǎn)開發(fā)區(qū)，可鼓勵(lì)大中型礦山企業(yè)集約規(guī)模開采銅礦資源，提高銅礦資源“三率”水平，提高綜合開發(fā)利用效率，在其承載力范圍內(nèi)實(shí)施在開發(fā)中保護(hù)的方針。

(2)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)中等、承載力高(較高、中等)的銅礦開發(fā)區(qū)，銅礦開發(fā)雖然有一定的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，但其環(huán)境承載力較高，通過應(yīng)用先進(jìn)的勘查開發(fā)技術(shù)，或者調(diào)整局部開采布局，將銅礦開發(fā)造成的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)降至最低。

(3)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較高(高)、承載力較高(中等)，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)中等、承載力低(較低)銅礦開發(fā)區(qū)，要堅(jiān)持保護(hù)優(yōu)先、適度開發(fā)原則，進(jìn)一步優(yōu)化局部開采布局，避開地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性高的區(qū)域和生態(tài)保護(hù)紅線區(qū)域，控制開采規(guī)模和強(qiáng)度。

(4)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較高(高)、承載力低(較低)的銅礦開發(fā)區(qū)，需要強(qiáng)化礦業(yè)權(quán)管理，實(shí)施總量調(diào)控，控制開采強(qiáng)度，嚴(yán)格空間準(zhǔn)入。進(jìn)行銅礦資源開發(fā)時(shí)，應(yīng)注意避讓地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性高的區(qū)域和生態(tài)保護(hù)紅線區(qū)域，同時(shí)注意加強(qiáng)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害造成重大不利影響的開發(fā)活動(dòng)的管控；加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境全域保護(hù)和綜合整治，推動(dòng)功能修復(fù)，切實(shí)提升資源環(huán)境承載能力。