武 靜

(山西大學商務學院，太原 030000)

0 引言

近年來，全球污染問題日益加劇。為改善生態(tài)環(huán)境，山西省大力開展對重點污染源的整治，取締、關閉、治理、改造，多管齊下，取得了一定的成效[1]。2016年全年共投資30.07億元，完成330個環(huán)境治理項目，但環(huán)境問題依然不容樂觀。2016年，山西省PM2.5的年平均濃度為60μg/m3，遠超出大氣環(huán)境標準，環(huán)境治理依然是需要全省關注的重點問題。

城鄉(xiāng)規(guī)劃是政府用來進行社會經(jīng)濟調(diào)控的一個重要手段和依據(jù)[2]。城鄉(xiāng)綠化是城鄉(xiāng)規(guī)劃建設的重要組成成分，對維持生態(tài)環(huán)境穩(wěn)態(tài)具有重要作用[3]。城市綠化對城鄉(xiāng)建設具有重要生態(tài)效益，除能有效增加人文景觀外，重要的是可吸附有害氣體，凈化空氣，調(diào)節(jié)大氣環(huán)境成分比例，在環(huán)境治理方面發(fā)揮重要作用[4]。近年來，關于城鄉(xiāng)綠化帶來的生態(tài)效益研究越來越備受關注。羅丹[5]分析了5種園林植物滯塵量硫和氯等的吸收量，并針對生態(tài)效益進行了排序，對這些植物的合理規(guī)劃布置提出了建議。古潤澤等[6]以北京城近郊8個區(qū)為研究范圍，在對各種園林植物生態(tài)效益進行系統(tǒng)分析的基礎上，最終獲得了生態(tài)效益指標的定量計算方法。劉宇等[7]建立了包頭市園林綠化生態(tài)效益定量評價模式，對各種園林植物單位面積的葉片在單位時間內(nèi)固定二氧化碳、釋放氧氣、吸熱降溫、滯塵等4個方面的生態(tài)效益進行了探討。桑利群[8]調(diào)查了西藏自治區(qū)林芝地區(qū)園林植物的種類，并評估了其中一個鄉(xiāng)鎮(zhèn)園林植物的生態(tài)效應?！?016年山西省環(huán)境狀況公報》顯示，部分地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護的矛盾更加突出，全省污染問題進一步凸顯。今后必須堅持目標導向和問題導向，進一步加強和改善環(huán)境保護工作。文章在前人的基礎上，利用熵值法，對2014—2016年山西省11個地級市城鄉(xiāng)綠化產(chǎn)生的生態(tài)效益進行系統(tǒng)分析，以期為山西省今后城鄉(xiāng)規(guī)劃提供理論參考，從而緩解山西省環(huán)境質量惡化，促進資源環(huán)境和社會經(jīng)濟的協(xié)調(diào)發(fā)展。

1 研究區(qū)概況

山西省(34°34′N～40°44′N，110°14′～114°33′E)位于我國黃河中游東岸，為內(nèi)陸省份?？偯娣e15.6萬km2，占國土總面積的1.6%。東西寬約385km，南北間距較長，約682km。地勢東北高西南低，平均海拔在1 500m以上。屬于暖溫帶、中溫帶大陸性氣候，年降水量在400～650mm之間。截止2016年年底，全省常住人口達3 681.64萬人，其中城鎮(zhèn)人口為2 932.19萬人，占總人口的79.64%，城鎮(zhèn)化水平有了明顯提升。全年實現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值1.296 62萬億元，比2015年增長1.56%。年人均可支配收入為1.90萬元，比2015年增長6.15%。山西省共轄11個地級市，其中包括太原市、大同市、陽泉市、長治市、晉城市、朔州市、晉中市、運城市、忻州市、臨汾市、呂梁市。其中太原市地區(qū)生產(chǎn)總值為2 955.6億元，占全省的22.79%，遠高于其他市的地區(qū)生產(chǎn)總值。

城鄉(xiāng)綠化是城市現(xiàn)代化建設的基礎，具有不可替代的生態(tài)效益。2016年，山西省在加快城鄉(xiāng)規(guī)劃建設過程中，實現(xiàn)城市綠地面積為4.3萬hm2，比2015年增長2.38%。其中公園綠地面積為1.34萬hm2，比2015年增長3.88%。建成區(qū)綠化覆蓋率達40.5%。空氣中細顆粒物(PM2.5)的年平均濃度為60μg/m3，可吸入顆粒物(PM10)年平均濃度為109μg/m3，二氧化氮和二氧化硫濃度分別為37μg/m3和66μg/m3。

2 研究方法和數(shù)據(jù)來源

2.1 研究方法

2.1.1 評價指標選取

城鄉(xiāng)綠化不僅具有觀賞性和藝術美感，更重要的是為居民提供一個舒適健康的人居環(huán)境。綠化植物具有凈化空氣，吸收大氣中的二氧化碳，維持大氣中碳氧平衡； 吸收二氧化氮和二氧化硫等有害氣體，減少對人體的危害； 吸收顆粒物質，減低PM2.5的濃度等作用[9]。該研究指標選取基于可持續(xù)發(fā)展、地域分異規(guī)律、生態(tài)經(jīng)濟等理論，堅持科學性、全面性及可操作性等原則，并結合山西省環(huán)境質量現(xiàn)狀，選取細顆粒物(PM2.5)年平均濃度，可吸入顆粒物(PM10)年平均濃度，二氧化硫年平均濃度，二氧化氮年平均濃度和空氣質量達標天數(shù)，作為生態(tài)效益的評定指標。

2.1.2 熵值法計算各指標的權重和得分

熵值法是一種可克服人為主觀因素，客觀評價研究指標權重的數(shù)學方法，被廣泛應用于社會經(jīng)濟領域[10]。該研究根據(jù)原始指標所提供的信息，采用熵值法來確定各指標的權重。

第一步，為消除指標量綱對結果造成的影響，對數(shù)據(jù)進行標準化處理。同時數(shù)據(jù)會出現(xiàn)0值，為進行熵值的計算，需要對數(shù)據(jù)進行無零化處理，正向指標計算公式：

(1)

負向指標計算公式：

(2)

式(2)中，Xij表示第i個城市第j項指標的數(shù)值，Xjmax表示第j個指標評價樣本中的最大值，Xjmin表示第j個指標評價樣本中的最小值。

第二步，計算第j項指標的熵值，計算公式為：

(3)

式(3)中，Wij表示第i個城市第j個指標值的比重，m為評價樣本數(shù)。

第三步，計算指標權重，公式為：

表1 2014—2016年研究指標權重

圖1 2014—2016年山西省城鄉(xiāng)綠化的生態(tài)效益評價得分

Mj=(1-Sj)/∑(1-Sj)

(4)

第四步，計算生態(tài)效益綜合得分，公式為：

(5)

式(5)中，n代表指標的個數(shù)。

由公式(1)～(5)計算得出該研究各指標所占權重如表1。

2.2 數(shù)據(jù)來源

該文所采用的數(shù)據(jù)來自《2015—2017年山西統(tǒng)計年鑒》和山西省各個地級市2014—2016年國民經(jīng)濟統(tǒng)計國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報。

3 結果與分析

3.1 山西省城鄉(xiāng)綠化生態(tài)效益評價

由圖1可以看出，2015年山西省城鄉(xiāng)綠化的生態(tài)效益評價分值明顯高于2014年和2016年，比2016年高出10.58%，比2014年高出38.99%，說明2015年全省城鄉(xiāng)規(guī)劃過程中，城鄉(xiāng)綠化帶來的生態(tài)效益最為明顯，其次是2016年。2015年，山西省在城鄉(xiāng)規(guī)劃當中加大了對園林設計投入，其中實現(xiàn)城市綠地面積4.20萬hm2，建成區(qū)綠化覆蓋率達到了40.1%。雖然2015年的綠地面積低于2016年，但2015年該省在城鄉(xiāng)綠化維護工作方面發(fā)揮較大作用。

3.2 各地級城鄉(xiāng)綠化的生態(tài)效益評價

分析2014—2016年山西省各地級市城鄉(xiāng)規(guī)劃過程中園林植物的生態(tài)效益，得出如表2所示的結果?？梢钥闯?，2014—2016年各個地級市變化趨勢不一，2014年的評分普遍較低。大同市作為中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部評選出的國家園林城市，2014年—2016年園林植物的生態(tài)效益評分均顯著高于其他市，且2015年評分最高。大同市地處溫帶大陸性季風氣候區(qū)，四季鮮明，氣候條件優(yōu)越，是園林植物的宜居城市，并且大同市在工業(yè)化發(fā)展過程中，注重園林規(guī)劃和規(guī)劃后的管理，提高園林綠化管理的水平，完善自上而下的監(jiān)管機制，做到園林植物定期整理和補植，將園林規(guī)劃作為城鄉(xiāng)規(guī)劃過程中的重要工作，取得了較好成效。呂梁市2015年和2016年的生態(tài)效益評分僅次于大同市。大同市區(qū)2016年綠地面積達到4 684hm2，呂梁市區(qū)僅為867hm2。太原市作為山西省的省會城市，是山西省政治、經(jīng)濟和文化發(fā)展中心，2016年創(chuàng)造的地區(qū)生產(chǎn)總值為2 955.6億元，占全省總產(chǎn)值的23.5%。但該省對園林規(guī)劃的投入增幅不大，園林植物規(guī)劃帶來的生態(tài)效益明顯低于其他城市。運城市、晉中市、晉城市和長治市的水平相當。

3.3 各地級城鄉(xiāng)規(guī)劃園林植物的生態(tài)效益指標評定結果

3.3.1 細顆粒物年平均濃度

根據(jù)我國環(huán)境空氣質量標準，PM2.5是指環(huán)境空氣中空氣動力學當量直徑小于等于2.5μm的顆粒物，也稱細顆粒物，顆粒物越小對人體的危害越大。PM2.5還能影響成云和降雨過程，間接影響氣候變化。從表3可以看出，2014—2016年大同市該項指標的評分明顯高于其他城市，且2016年評分最高，為0.223 5，說明大同市城鄉(xiāng)綠化對控制PM2.5年平均濃度的作用優(yōu)于其他地區(qū)。呂梁市這3年的評分變化趨勢與大同市一致，2016年評分最高為0.151 7，比大同市降低了32.11%。運城、長治和太原市的評分較低，細顆粒物(PM2.5)的年平均濃度高于其他城市，2015年大同市的年平均濃度為40μg/m3，運城市達到了67μg/m3。我國2016年1月1日開始實施的GB3095-2012首次將細顆粒物(PM2.5)作為環(huán)境空氣質量評價指標，標準指出PM2.5年平均濃度一級標準的限值為15μg/m3，二級標準的限值為35μg/m3。而我國山西省各地級市的PM2.5年平均濃度均高于35μg/m3，嚴重超標，該省PM2.5的濃度較高，目前通過城市綠化并沒有得到有效控制。

表2 2014—2016年各地級市園林植物的生態(tài)效益評價得分

表3 2014—2016年各地級市PM2.5年平均濃度的評價得分

3.3.2 可吸入顆粒物年平均濃度

根據(jù)我國環(huán)境空氣質量標準，可吸入顆粒物(PM10)指環(huán)境空氣中空氣動力學當量直徑小于等于10μm的顆粒物，也稱可吸入顆粒物。可吸入顆粒物容易被人體吸收，如長期累積會引起咳嗽、慢性支氣管炎，誘發(fā)慢性肺炎等。從表4可以看出，呂梁、大同、忻州、臨汾、朔州、晉中和運城市2015年可吸入顆粒物的評分高于2014年和2016年的評分，說明2015年園林植物對降低空氣中的可吸入顆粒物年平均濃度起到了一定的作用。陽泉市2015年和2016年的評分相比2014年顯著降低。GB3095-2012指出我國PM10年平均濃度一級標準的限值為40μg/m3，二級標準的限值為70μg/m3。而山西省各地級市該項指標除大同市和呂梁市分別在2016年和2015年接近(均為78μg/m3)達到二級標準外，其他市和年份均遠高于70μg/m3。該省各地級市除大同市和呂梁市以外，PM10的濃度普遍偏高，通過城市綠化也沒有得到有效控制。

3.3.3 二氧化硫年平均濃度

二氧化硫是空氣中的主要污染物之一，環(huán)境中的二氧化硫主要來自于工業(yè)生產(chǎn)過程和燃煤煙氣及汽車尾氣的排放。植物在可以忍受的范圍之內(nèi)，對二氧化硫的吸收具有累積性。2014—2016年山西省各地級市二氧化硫年平均濃度的評價得分變化幅度較大，其中大同和長治市城鄉(xiāng)綠化對降低二氧化硫濃度效果較明顯，尤其是在2015年，大同市二氧化硫年平均濃度的評價得分最高，為0.193 9。GB3095-2012指出我國環(huán)境中二氧化硫年平均濃度一級標準的限值為20μg/m3，二級標準的限值為60μg/m3。大同市2014—2016年的濃度分別為46μg/m3、44μg/m3和48μg/m3，達到二級標準。運城市和忻州市2014年和2015年的二氧化硫年平均濃度以及長治市和臨汾市2014年的濃度也達到了二級標準，其他市均超出標準。2014—2016年大同市城鄉(xiāng)綠化在控制二氧化硫濃度方面起到了較好的作用，今后控制二氧化硫濃度也是山西省治理環(huán)境的重要任務之一(表5)。

3.3.4 二氧化氮年平均濃度

空氣中的二氧化氮主要來源于燃料的燃燒和城市汽車尾氣。據(jù)估計，全世界由人為污染帶來的氮氧化物年均排出量大約為5 300萬t。二氧化氮超標嚴重破壞人類的生活環(huán)境，同時二氧化氮也是引起酸雨的主要原因，當隨雨水進入土壤中會直接污染水體，造成土壤質量下降，嚴格控制環(huán)境中二氧化氮的濃度是環(huán)境保護過程中需要高度重視的問題。從表6可以看出，2014—2016年，呂梁、大同、晉中、臨汾、朔州、晉城、長治和陽泉市等8個市的二氧化氮年平均濃度評價得分均稱上升趨勢，說明這些市園林植物在凈化二氧化氮方面取得了明顯成效，但陽泉市的評分顯著低于其他各市。GB3095-2012指出我國環(huán)境中二氧化氮年平均濃度二級標準的限值為40μg/m3，陽泉市2014—2016年以及太原市2016年的濃度均超出了二級標準要求，其他年份和城市均在標準之內(nèi)，說明該省絕大部分地區(qū)通過城鄉(xiāng)綠化控制了空氣中二氧化氮的濃度。

3.3.5 空氣指標達標天數(shù)

綜合評定山西省各市空氣質量達標天數(shù)得分，得出表7所示的數(shù)據(jù)?？梢钥闯?，2014—2016年大同市的評分均最高，其次為呂梁。2016年大同市空氣質量達標天數(shù)達到了320d，2014年和2015年分別為300d和292d。2014—2016年呂梁市空氣質量達標天數(shù)分別為255d、270d和287d。陽泉市2014年和2016年空氣質量達標天數(shù)僅為202d，達標率僅為71.78%，空氣質量較差。

表4 2014—2016年各地級市PM10年平均濃度的評價得分

表5 2014—2016年各地級市二氧化硫年平均濃度的評價得分

表6 2014—2016年各地級市二氧化氮年平均濃度的評價得分

表7 2014—2016年各地級市空氣質量指標達標天數(shù)的評價得分

4 結論與建議

4.1 結論

隨著我國工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的發(fā)展，大氣中污染物的排放量和排放種類增多，對環(huán)境造成的污染日益加劇。該文通過熵值法計算城鄉(xiāng)綠化產(chǎn)生的生態(tài)效益對應各指標的權重，在此基礎上系統(tǒng)分析2014—2016年，山西省各地級市生態(tài)效益指標細顆粒物(PM2.5)年平均濃度，可吸入顆粒物(PM10)年平均濃度，二氧化硫年平均濃度，二氧化氮年平均濃度和空氣質量達標天數(shù)的評價分值和綜合得分，進而評估生態(tài)效益的水平，得出以下結論。

(1)從山西省平均水平來看，2015年城鄉(xiāng)綠化帶來的生態(tài)效益相比2014年和2016年較為明顯。

(2)在山西省各地級市中，2014—2016年大同市城鄉(xiāng)綠化帶來的生態(tài)效益明顯高于其他市。

(3)通過對生態(tài)效益各項指標的評定結果可以看出，大同和呂梁市的得分優(yōu)于其他城市，大部分城市僅有二氧化氮年平均濃度達到了國家二級標準，PM2.5、PM10、二氧化氮和二氧化硫的濃度超出了國家二級標準要求?？傮w看，雖然城鄉(xiāng)綠化控制了部分城市污染物的排放，但山西省各城市空氣環(huán)境質量水平較差，目前急需改善。

4.2 建議

(1)各市在加快城鎮(zhèn)化發(fā)展過程當中，要加大對城鄉(xiāng)綠化的投入。目前我國自然生態(tài)環(huán)境的保護難度在加大，城鄉(xiāng)環(huán)境綠化在一定程度上起到了一定的緩沖作用，環(huán)保部門應重視對綠化建設的扶持，綜合考慮城市的社會效益、經(jīng)濟效益和生態(tài)效益，維持生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。尤其是太原市，作為山西省的省會，是山西省的標志性城市，且目前城鄉(xiāng)綠化帶來的生態(tài)效益較低，更應該注重綠化建設。

(2)因地制宜合理選擇對空氣凈化能力較高的綠化植物種類，該省大部分地區(qū)的PM2.5，PM10和二氧化硫年平均濃度嚴重超標，選擇能明顯降低這些指標濃度的植物，提高環(huán)境空氣質量。

(3)加強對綠化植物的管理力度。植物在生命旺盛期對空氣的凈化作用越大，綠化植物在種植后，要加強修剪、澆灌，病蟲害管理，解決好這些植物的成活與養(yǎng)護工作，發(fā)揮綠化植物生態(tài)效益的最大功效。