環(huán)境質量評價學

環(huán)境質量評價與系統(tǒng)分析

（六）主講：馮流環(huán)境質量評價方法一、指數評價法二、專家判斷法三、經濟評估法四、不確定性評價方法2024/12/92一、指數評價法1、環(huán)境質量指數的基本形式環(huán)境質量指數有多種形式，如單因子指數、多因子指數、綜合指數等1.1單因子評價指數若環(huán)境中污染物單一或某一種污染物占明顯優(yōu)勢時，單因子指數即可大體反映出環(huán)境質量狀況，具體形式為：2024/12/931.2多因子評價指數環(huán)境中有多種污染物，且污染物之間沒有明顯的協(xié)同或拮抗作用，則可以近似地認為它們各自獨立發(fā)揮作用，即可采用多因子指數。常見多因子評價指數如下。

代數疊加型：式中I為環(huán)境質量指數；

為污染物在環(huán)境中的濃度；S為該污染物對人類或環(huán)境影響程度的某一數值或標準2024/12/94均值型：計權型：加權均值型：幾何均值型：冪指數型：向量模型：均方根型：極值型：2024/12/951.3環(huán)境質量綜合評價指數當涉及到多種環(huán)境要素時，需采用綜合評價指數

均權平均綜合指數：加權綜合指數：2024/12/962、環(huán)境質量評價指數的作用環(huán)境質量指數的功能對區(qū)域環(huán)境質量進行分級為專家評價法提供比較客觀的量化依據作為評價標準的替代形式進行信息交流提高環(huán)境質量評價方法的可比性2024/12/973、環(huán)境質量指數評價法的主要環(huán)節(jié)2024/12/98環(huán)境質量指數評價法的主要環(huán)節(jié)明確評價目的和制定評價計劃調查環(huán)境質量背景、確定評價要素和評價因子、獲取環(huán)境質量監(jiān)測數據評價標準和評價指數的選用環(huán)境質量分級評價結果檢驗與評價成果總結二、專家判斷法1、特點利用專家的知識和經驗對環(huán)境質量及其變異作出價值判斷既可以定性評價，也可以對難以用數學模型定量化的因素進行定量、半定量評價可以充分發(fā)揮不同領域專家的集體智慧2024/12/99個別咨詢與結構化或組織健全的專家咨詢相結合2、德爾斐法（Delphi）淵源：美國蘭德公司于20世紀50年代初發(fā)明，用于估計那些很難用數學模型描述和計算的問題基本原理：使一組專家，按照一些明確的要求（或假設）來考慮一個結構化（即系統(tǒng)的、組織好的）問題，通過集體智慧，辨識出或明確提出解決問題的新方案（有別于一開始提出問題時的一套想法或方案）2024/12/9102.1基本原則匿名性：參與者之間相互匿名輪回反饋征詢意見：一般至少經過四輪對征詢意見結果作統(tǒng)計處理，集中專家集體意見2.2專家的選擇應依據評價目的、對象和要求選擇專家專家人數視評價內容和評價規(guī)模確定專家應在評價領域工作多年：至少10年以上專家知識和能力結構要合理2024/12/9112.3工作程序2024/12/912德爾斐法工作程序問題的設計選擇評價組成員分多輪進行征詢統(tǒng)計反饋意見集中一致，終止反饋2024/12/913影響面重要性評分合計權值小大12345公園需要量

22/43學生數

33/43交通量

22/43治安

44/43消防

44/43公共服務費用

55/43總稅收

55/43就業(yè)

44/43電力消耗

33/43天然氣消耗

33/43固體廢物量

22/43污水排放

33/43用水量

33/43431.0建設一個住宅區(qū)的影響面的權重2.3.1調查主題2024/12/914德爾斐法涉及的主題范圍開發(fā)行動環(huán)境影響重大性的確定影響發(fā)生的時間估計、影響范圍和程度的預測識別環(huán)境影響，確定影響的性質和大小歸一化處理不同性質、大小、尺度和量剛的環(huán)境影響綜合比較各種備選方案并擇優(yōu)決策估計各種影響或評價因子的相對重要性2.3.2調查表格類型與設計2024/12/915調查表類型定量估計用表事件發(fā)生時間預測表價值關系調查表評分和排序表多方案擇優(yōu)調查表權值調查表事件發(fā)生概率調查表多級估量調查表推斷式問答表肯定式判斷表2024/12/916方案編號123……n名稱ABC……M排序多方案擇優(yōu)調查專家號：措施名稱為提高某評價區(qū)域內的環(huán)境質量的總體水平，請對下列措施排序發(fā)展經濟提高民眾的環(huán)境意識加強環(huán)境管理推斷式調查表專家號：措施名稱為了改善大氣環(huán)境質量，請對下述各種措施的有效性排序評價小組的意見您的意見改進燃燒方式2改變煤的成分1減少火力發(fā)電3肯定式調查表專家號：2.3.3

信息處理和表達方案排序按優(yōu)先順序排序和按得分排序2024/12/917方案IIIIIIIVVVIVII分值601002070904080等級5174263方案IIIIIIIVVVIVIIVIII分值809010080806010050自然數列43156728等級531.55571.58專家意見集中程度評價指標：方案的算術平均值、方案的滿分頻率2024/12/918IIIIIIIVV15010030209023060901004031003090705047040508010051008090605069080100406074030806010068.66075.761.470Kj28.6%14.3%14.3%14.3%28.5%專家意見協(xié)調程度任一方案評價結果的變異系數（越小協(xié)調程度越高）專家意見協(xié)調系數（越大越好）協(xié)調程度的統(tǒng)計檢驗按

2法進行2024/12/919Cij為i專家對j方案的評分值；mj為參與j方案評價的專家數；rij為i專家對j方案的評價等級；m和n分別為專家和方案總數；L為i專家評價值中有相同評價值的組數；tl為L組中的相同等級數專家積極程度積極性系數專家權威程度熟悉程度系數（Cs）判斷系數（Ci)2024/12/920三、經濟評估法環(huán)境影響的經濟評價技術（或貨幣化技術、環(huán)境經濟評價技術）：對環(huán)境損害（費用）與效益進行價值評估的方法利用一定的手段，對環(huán)境資產（包括組成環(huán)境的要素、環(huán)境質量）所提供的物品或服務進行定量的貨幣化評估基于人們對環(huán)境改善的支付意愿和忍受環(huán)境損失的接受補償意愿進行：直接市場價值法、替代市場價格評價法（揭示偏好法）、意愿調查評估法（陳述偏好法）2024/12/9211基本原理1.1價值的經濟含義2024/12/922環(huán)境價值使用價值直接使用價值間接使用價值選擇價值非使用價值遺贈價值存在價值在市場經濟下，稀缺性賦予物品或服務以價值，并通過物品或服務的市場價格來體現稀缺性用于衡量環(huán)境價值時存在一定的局限：相當多的環(huán)境物品屬于共有態(tài)物品（如“美麗的日落”），沒有市場或缺乏市場價格由于外部性的存在，環(huán)境資產市場上很多環(huán)境物品的價格并不能反映其真實的稀缺性2024/12/9231.2效用、邊際效用和邊際效用遞減規(guī)律效用：一個人通過消費商品或服務所得到的需求上的滿足邊際效用：效用隨消費量而變化的速率，也可以表述為消費量增加一個單位時所增收的效用邊際效用遞減規(guī)律：邊際效用函數為遞減關系2024/12/924效用單位時間消費量邊際效用曲線1.3支付意愿、需求曲線和消費者剩余支付意愿：是用來衡量效用而建立的，以消費者對商品或服務愿意支付的貨幣數量即價格來表示取決于商品的價格和消費者本人對該商品的邊際效用需求曲線：反映商品或服務價格和消費者需求量之間變化規(guī)律的曲線，呈遞減關系消費者剩余：用來評價商品或服務經濟效益的指標。對于具體的商品或服務而言，等于消費者愿意為其支付的費用減去實際支付的費用2024/12/9252024/12/926需求曲線以下和價格以上的面積衡量市場的消費者剩余。消費者剩余2環(huán)境費用和效益2.1環(huán)境費用環(huán)境費用（美國環(huán)境質量委員會分類）損害費用：污染導致的直接費用支出防護費用：為避免污染危害而帶來的費用支出事務費用：搜集污染有關的信息（如污染監(jiān)測）、以及為防治污染而做的準備工作所支出的費用清除費用：為防止或消除污染而支出的費用，如污水處理廠的建造與運行費用2024/12/927環(huán)境費用（經濟學分類）內部費用：企業(yè)為了防止污染而安裝的防治設備的投資和運行費用（受市場經濟規(guī)律制約）外部費用：人類經濟或社會活動造成的對資源及環(huán)境質量的損害費用（通過納稅或其他形式支付）社會方面，體現在污染導致的各種社會損失方面，如污染損害賠償、污染導致醫(yī)療支出增加等經濟方面，體現在污染造成國民經濟損失上自然方面，體現在污染導致環(huán)境質量下降、生態(tài)破壞、物種多樣性減少、礦藏資源過量開發(fā)等方面2024/12/9282.2環(huán)境效益貨幣效益：可以用市場價格直接估值的部分非貨幣效益：無法直接以貨幣表示的效益，例如自然風光、娛樂游覽設施改善帶來的收益；生態(tài)環(huán)境的改善使益鳥、珍禽棲息地恢復的收益某些外部費用也可以理解為當環(huán)境得到改善后的收益2.3費用和效益現值費用和效益現值：考慮了一定貼現率的費用和效益費用-效益比值E：效益現值和費用現值之比2024/12/9293、費用-效益分析方法3.1直接市場價格評估方法（直接市場價值法）直接的費用效益分析法，主要用于開發(fā)項目環(huán)境影響的經濟評估利用市場價格賦予環(huán)境影響以價值（環(huán)境成本）或評估環(huán)境改善所帶來的效益2024/12/930環(huán)境質量改變（如受到污染）生產力或生產成本改變價格和產量水平變化估算物品或服務的市場價值變化環(huán)境成本或環(huán)境改善帶來的效益劑量-反應法主要用于評估環(huán)境變化對市場產品或服務的影響，不能用于非使用價值的評估2024/12/931建立環(huán)境損害（反應）和造成損害的原因（劑量）之間的關系評價一定污染水平下環(huán)境介質中受體的變化估算損害的市場價值為其他直接市場價值法提供信息和數據基礎，特別是可提供環(huán)境質量的邊際變化與受影響的產品或服務產出的邊際變化之間的關系生產率變化法方法的依據：環(huán)境變化通過生產過程影響生產者的產量、成本和利潤；或通過消費品的供給與價格變化影響消費者福利2024/12/932估計環(huán)境變化對受者（財產、機器設備或人等）造成的物理效果和范圍估計該影響對產出和成本造成的影響估計產出和成本變化的市場價值市場價格的選用必須考慮以下兩種情況：環(huán)境質量變動對受影響商品的市場產出水平變化的影響很小，不至于引起該商品價格的變化，可直接運用現有市場價格進行測算如果生產量變動的幅度較大，導致產品價格的變動（如生產量下降過多導致該產品市場供給不足，引起價格上漲），應先預測新的價格水平后再用新的市場價格進行測算2024/12/933注意：大多數價值評估技術通常都假定受影響產品的市場價格不會發(fā)生變化疾病成本法和人力資本法估算環(huán)境變化造成健康損失成本的兩種主要方法對人類健康方面造成的損失主要包括：過早死亡或病休造成的收入損失、醫(yī)療費開支的增加2024/12/934識別環(huán)境中致病的特征因素確定致病誘因與疾病發(fā)生率和過早死亡率之間的關系估算總曝露人口和敏感人口規(guī)模估算由于疾病導致缺勤所引起的收入損失和醫(yī)療費用估算由于過早死亡所帶來的影響因疾病導致缺勤所引起的收入損失和醫(yī)療費用的估算方法過早死亡所帶來影響的估算方法Li為i類人由于生病不能工作所帶來的平均工資損失；Mi為i類人的醫(yī)療費用支出

t+i：年齡為t的人活到t+i年的概率Et+i：在年齡為（t+i）時的預期收入r：貼現率T：退休年齡2024/12/935機會成本法使用一種資源的機會成本，指在將資源投入某一特定用途后所放棄的、在其他用途中能夠獲得的最大收益機會成本與資源的稀缺性有關，只有稀缺的自然資源才可能有非負的機會成本特別適用于對自然保護區(qū)或具有唯一性特征的自然資源開發(fā)項目的評估；也可以用于計算環(huán)境污染引起的經濟損失2024/12/936項目背景：20世紀70年代，新西蘭計劃提高某風景湖區(qū)的水位進行水電開發(fā)，但會因此破壞其景觀價值和野生生物棲息地價值保護該湖區(qū)的機會成本：通過費效分析，建設水電項目的凈效益現值最大為2000~2500萬新元（1973年），項目計算期內，新西蘭每年人均凈得益約0.62新元，此即保護該湖區(qū)的機會成本問題與決策：該湖區(qū)的風景、生態(tài)及野生生物棲息地的價值，大到使國民年人均放棄0.62新元的程度嗎？2024/12/937應用實例：是否該提高風景湖區(qū)水位進行水電開發(fā)？3.2替代市場價格評估法（揭示偏好法）利用某個實際的市場價格來評定某種未經交易的環(huán)境質量、環(huán)境要素的價格。有兩種實現途徑：考察總價格中環(huán)境屬性的價值內涵，基于基本假設：在除環(huán)境質量以外的其它所有影響商品價格的變量都相同的情況下，所表現出的價格差異就反映了購買者對于環(huán)境質量的價值評估考察作為環(huán)境替代品的市場交易物品的價格完全替代品：如家庭供水非完全替代品：如生態(tài)服務功能或舒適性2024/12/938資產價值評估法假設：人們對資產的一系列特性（結構的、環(huán)境的、美學的）的偏好導致其在不同環(huán)境質量狀況下對資產的支付意愿不同應用：常用于空氣質量的評估（借助房地產市場）局限性：需要很多假設和大量數據支持2024/12/939建立資產價格與可能影響價格的諸多變量（包括環(huán)境質量）間的關系控制其他變量，使得資產價格的差異僅受控于環(huán)境質量恢復和防護費用法面對環(huán)境變化時人們可能采取的防護行為：采取防護措施、購買環(huán)境替代品、搬遷、補償項目基本思路：將恢復或防止一種資源不受污染所需的費用，作為環(huán)境資源破壞帶來的最低經濟損失防護費用：人們?yōu)榉乐弓h(huán)境惡化所準備支出的費用，可用以推斷人們對環(huán)境價值的估價，已經廣泛用于噪聲污染評價恢復費用：環(huán)境破壞后將其恢復原狀所要支出的費用2024/12/940恢復和防護費用法使用時應注意的問題：識別環(huán)境危害：應以針對主要環(huán)境問題的防護行為作為估算依據界定受影響人群：主要考慮受到重要影響的人群影子工程法屬于恢復費用法的特殊形式基本思路：假設在環(huán)境被破壞后人工建造一個（影子）工程來代替原來的環(huán)境功能，用建造影子工程的費用來估計環(huán)境污染或破壞所造成的經濟損失2024/12/941旅行費用法常被用來評價那些沒有市場價格的自然風景點或者環(huán)境資源的價值針對的是具體場所的環(huán)境價值，而非娛樂本身的收益通過消費者對旅游場所的支付意愿來評估其環(huán)境價值2024/12/942定義和劃分旅游者的出發(fā)地區(qū)在評價地點對旅游者進行抽樣調查計算每一區(qū)域內到評價地旅游的人次（旅游率）求出旅行費用對旅游率的影響根據對該場所的實際需求曲線計算各個區(qū)域的消費者剩余各個區(qū)域的消費者剩余及旅行費用加總，即可得到評價景點的價值3.3意愿調查法（陳述偏好法）適用情形：環(huán)境物品或服務的市場不存在或不健全，而且也找不到替代市場基本思路：對環(huán)境資源使用者或污染受害者進行調查獲得人們對環(huán)境的支付意愿基于調查者的主觀意愿，而非直接或間接的市場行為應用：最初于發(fā)達國家提出，并用來評估某些共有態(tài)物品的價值，如公園的使用權、清潔的空氣和水、瀕危的物種、通暢的視野等常用方法：投標博弈法、比較博弈法、專家評估法等2024/12/943四、不確定性評價法1、不確定性評價方法類別環(huán)境評價中涉及的不確定性：隨機性、模糊性、“灰性”和“未確知性”等隨機性指事件的發(fā)生與否而言，事件本身的含義是確定的，只是由于條件不充分，事件發(fā)生與否有多種可能性模糊性指元素對集合的隸屬關系而言，事件本身的含義不確定，但事件的發(fā)生與否可以確定灰性指事件本身的信息不完全或不同事件間關系不明確的狀態(tài)2024/12/944環(huán)境評價中常用的不確定性評價方法統(tǒng)計分析方法：如相關分析法、回歸分析法、馬爾可夫鏈分析法、空間信息統(tǒng)計學分析法等，主要針對環(huán)境評價中的隨機性問題模糊數學方法：針對環(huán)境評價中的模糊性問題，主要應用于環(huán)境質量現狀評價，如模糊聚類法、模糊綜合評判法等。方法的核心是利用隸屬度刻畫環(huán)境評價中所遇到的具有模糊性界線的環(huán)境質量特征灰色系統(tǒng)分析方法：針對環(huán)境評價中部分信息明確、部分信息不明的狀態(tài)，如灰色關聯(lián)分析、灰色聚類分析等2024/12/9452、模糊數學評價法2.1模糊集合理論簡介模糊集合的概念集合：具有某種性質的、確定的、彼此可以區(qū)別的事物的匯總構成集合的事件稱作集合的元素或元元素與集合之間的關系用“屬于或不屬于”表達模糊集合：界線或邊界不分明的事物的集合元素與集合之間的關系不能簡單地用“屬于或不屬于”來表達2024/12/946隸屬度和隸屬函數隸屬度：表示元素u屬于模糊集合A的程度，也就是對模糊集合的判斷是用元素對此集合的從屬程度大小來表達的。隸屬度是0~1之間的任何數隸屬函數：指在論域U到[0，1]上的映射

，即

2024/12/947例1：設A是所有比1大得多的實數，則A就是論域R上的一個模糊集，那么對于任意一個屬于R的實數x來說，它屬于A的隸屬度可以表示為：2024/12/948例2：“年輕”和“年老”是兩個模糊概念，取論域U=[0，100]，若兩個模糊集分別為Y和O，則任意年齡u屬于兩個集合的隸屬度可定義為：2024/12/9492.2環(huán)境質量模糊綜合評判方法2.2.1模糊綜合評價的過程2024/12/950待評價環(huán)境質量確定評價因子及其權重模糊變換擬合隸屬函數評價標準計算各因子對各級標準的隸屬度評價結論2.2.2模糊綜合評價的方法和步驟建立因子集、評價集和權重集因子集：參與評價的環(huán)境因子集合（n維向量）標準集：評價環(huán)境質量標準集合（m

n矩陣）2024/12/951v1，v2，…，vm為與uj相應的評價標準集合u1，u2，…，un為參與評價的n個環(huán)境因子的數值權重集：參與評價因子的權重集合（n維向量）各因子的權重按下式計算計算DO權重時應取倒數，即2024/12/952Ci為第i個因子的實測值；Si為第i個因子m級標準的算術平均值建立U

V集合的模糊關系矩陣R綜合評判矩陣Y的計算合成算子有多種計算方法，常采用Zadeh算子類似于矩陣乘法運算，區(qū)別在于：兩元素相乘的步驟換成取小、相加的步驟換成取大。2024/12/953

ij表示第i種因子隸屬于第j種評價標準的程度，具體的數值由隸屬函數給出式中“”為模糊矩陣合成算子2.2.3隸屬函數的確定隸屬函數是評價因子實測濃度和環(huán)境質量評價標準的函數，可采用降半梯形分布確定隸屬函數的建立假定隸屬函數為分段函數，并用e(j)，j=1,

2,

…,

m代表各段函數的界限值；當評價因子的實測值x

e(1)或x

e(m)時，x對e(1)或e(m)的隸屬度為1，對剩余其他任何標準級的隸屬度為0；2024/12/954當x從e(j)變化到e(j+1)時，x對e(j)的隸屬度逐漸減至0，而對e(j+1)的隸屬度逐漸增大至1，當x恰好變化到界限值e(j)，1<j<m時，其對e(j)的隸屬度為1；函數變化為線性隸屬函數的形式2024/12/955實際應用時，各級環(huán)境質量標準值就是隸屬函數分段的界限值2.2.4方法的應用某河道通過水質監(jiān)測獲得如下表所示的水質監(jiān)測資料，按模糊綜合評判方法評價水質等級。評價標準采用《地表水環(huán)境質量標準》（GB3838-2002）解：（1）確定評價對象的因子集2024/12/956水質因子DOCODBOD氨氮總鱗實測值（mg/L)3.26