环境质量评价学

环境质量评价与系统分析

（六）主讲：冯流环境质量评价方法一、指数评价法二、专家判断法三、经济评估法四、不确定性评价方法2024/12/92一、指数评价法1、环境质量指数的基本形式环境质量指数有多种形式，如单因子指数、多因子指数、综合指数等1.1单因子评价指数若环境中污染物单一或某一种污染物占明显优势时，单因子指数即可大体反映出环境质量状况，具体形式为：2024/12/931.2多因子评价指数环境中有多种污染物，且污染物之间没有明显的协同或拮抗作用，则可以近似地认为它们各自独立发挥作用，即可采用多因子指数。常见多因子评价指数如下。

代数叠加型：式中I为环境质量指数；

为污染物在环境中的浓度；S为该污染物对人类或环境影响程度的某一数值或标准2024/12/94均值型：计权型：加权均值型：几何均值型：幂指数型：向量模型：均方根型：极值型：2024/12/951.3环境质量综合评价指数当涉及到多种环境要素时，需采用综合评价指数

均权平均综合指数：加权综合指数：2024/12/962、环境质量评价指数的作用环境质量指数的功能对区域环境质量进行分级为专家评价法提供比较客观的量化依据作为评价标准的替代形式进行信息交流提高环境质量评价方法的可比性2024/12/973、环境质量指数评价法的主要环节2024/12/98环境质量指数评价法的主要环节明确评价目的和制定评价计划调查环境质量背景、确定评价要素和评价因子、获取环境质量监测数据评价标准和评价指数的选用环境质量分级评价结果检验与评价成果总结二、专家判断法1、特点利用专家的知识和经验对环境质量及其变异作出价值判断既可以定性评价，也可以对难以用数学模型定量化的因素进行定量、半定量评价可以充分发挥不同领域专家的集体智慧2024/12/99个别咨询与结构化或组织健全的专家咨询相结合2、德尔斐法（Delphi）渊源：美国兰德公司于20世纪50年代初发明，用于估计那些很难用数学模型描述和计算的问题基本原理：使一组专家，按照一些明确的要求（或假设）来考虑一个结构化（即系统的、组织好的）问题，通过集体智慧，辨识出或明确提出解决问题的新方案（有别于一开始提出问题时的一套想法或方案）2024/12/9102.1基本原则匿名性：参与者之间相互匿名轮回反馈征询意见：一般至少经过四轮对征询意见结果作统计处理，集中专家集体意见2.2专家的选择应依据评价目的、对象和要求选择专家专家人数视评价内容和评价规模确定专家应在评价领域工作多年：至少10年以上专家知识和能力结构要合理2024/12/9112.3工作程序2024/12/912德尔斐法工作程序问题的设计选择评价组成员分多轮进行征询统计反馈意见集中一致，终止反馈2024/12/913影响面重要性评分合计权值小大12345公园需要量

22/43学生数

33/43交通量

22/43治安

44/43消防

44/43公共服务费用

55/43总税收

55/43就业

44/43电力消耗

33/43天然气消耗

33/43固体废物量

22/43污水排放

33/43用水量

33/43431.0建设一个住宅区的影响面的权重2.3.1调查主题2024/12/914德尔斐法涉及的主题范围开发行动环境影响重大性的确定影响发生的时间估计、影响范围和程度的预测识别环境影响，确定影响的性质和大小归一化处理不同性质、大小、尺度和量刚的环境影响综合比较各种备选方案并择优决策估计各种影响或评价因子的相对重要性2.3.2调查表格类型与设计2024/12/915调查表类型定量估计用表事件发生时间预测表价值关系调查表评分和排序表多方案择优调查表权值调查表事件发生概率调查表多级估量调查表推断式问答表肯定式判断表2024/12/916方案编号123……n名称ABC……M排序多方案择优调查专家号：措施名称为提高某评价区域内的环境质量的总体水平，请对下列措施排序发展经济提高民众的环境意识加强环境管理推断式调查表专家号：措施名称为了改善大气环境质量，请对下述各种措施的有效性排序评价小组的意见您的意见改进燃烧方式2改变煤的成分1减少火力发电3肯定式调查表专家号：2.3.3

信息处理和表达方案排序按优先顺序排序和按得分排序2024/12/917方案IIIIIIIVVVIVII分值601002070904080等级5174263方案IIIIIIIVVVIVIIVIII分值809010080806010050自然数列43156728等级531.55571.58专家意见集中程度评价指标：方案的算术平均值、方案的满分频率2024/12/918IIIIIIIVV15010030209023060901004031003090705047040508010051008090605069080100406074030806010068.66075.761.470Kj28.6%14.3%14.3%14.3%28.5%专家意见协调程度任一方案评价结果的变异系数（越小协调程度越高）专家意见协调系数（越大越好）协调程度的统计检验按

2法进行2024/12/919Cij为i专家对j方案的评分值；mj为参与j方案评价的专家数；rij为i专家对j方案的评价等级；m和n分别为专家和方案总数；L为i专家评价值中有相同评价值的组数；tl为L组中的相同等级数专家积极程度积极性系数专家权威程度熟悉程度系数（Cs）判断系数（Ci)2024/12/920三、经济评估法环境影响的经济评价技术（或货币化技术、环境经济评价技术）：对环境损害（费用）与效益进行价值评估的方法利用一定的手段，对环境资产（包括组成环境的要素、环境质量）所提供的物品或服务进行定量的货币化评估基于人们对环境改善的支付意愿和忍受环境损失的接受补偿意愿进行：直接市场价值法、替代市场价格评价法（揭示偏好法）、意愿调查评估法（陈述偏好法）2024/12/9211基本原理1.1价值的经济含义2024/12/922环境价值使用价值直接使用价值间接使用价值选择价值非使用价值遗赠价值存在价值在市场经济下，稀缺性赋予物品或服务以价值，并通过物品或服务的市场价格来体现稀缺性用于衡量环境价值时存在一定的局限：相当多的环境物品属于共有态物品（如“美丽的日落”），没有市场或缺乏市场价格由于外部性的存在，环境资产市场上很多环境物品的价格并不能反映其真实的稀缺性2024/12/9231.2效用、边际效用和边际效用递减规律效用：一个人通过消费商品或服务所得到的需求上的满足边际效用：效用随消费量而变化的速率，也可以表述为消费量增加一个单位时所增收的效用边际效用递减规律：边际效用函数为递减关系2024/12/924效用单位时间消费量边际效用曲线1.3支付意愿、需求曲线和消费者剩余支付意愿：是用来衡量效用而建立的，以消费者对商品或服务愿意支付的货币数量即价格来表示取决于商品的价格和消费者本人对该商品的边际效用需求曲线：反映商品或服务价格和消费者需求量之间变化规律的曲线，呈递减关系消费者剩余：用来评价商品或服务经济效益的指标。对于具体的商品或服务而言，等于消费者愿意为其支付的费用减去实际支付的费用2024/12/9252024/12/926需求曲线以下和价格以上的面积衡量市场的消费者剩余。消费者剩余2环境费用和效益2.1环境费用环境费用（美国环境质量委员会分类）损害费用：污染导致的直接费用支出防护费用：为避免污染危害而带来的费用支出事务费用：搜集污染有关的信息（如污染监测）、以及为防治污染而做的准备工作所支出的费用清除费用：为防止或消除污染而支出的费用，如污水处理厂的建造与运行费用2024/12/927环境费用（经济学分类）内部费用：企业为了防止污染而安装的防治设备的投资和运行费用（受市场经济规律制约）外部费用：人类经济或社会活动造成的对资源及环境质量的损害费用（通过纳税或其他形式支付）社会方面，体现在污染导致的各种社会损失方面，如污染损害赔偿、污染导致医疗支出增加等经济方面，体现在污染造成国民经济损失上自然方面，体现在污染导致环境质量下降、生态破坏、物种多样性减少、矿藏资源过量开发等方面2024/12/9282.2环境效益货币效益：可以用市场价格直接估值的部分非货币效益：无法直接以货币表示的效益，例如自然风光、娱乐游览设施改善带来的收益；生态环境的改善使益鸟、珍禽栖息地恢复的收益某些外部费用也可以理解为当环境得到改善后的收益2.3费用和效益现值费用和效益现值：考虑了一定贴现率的费用和效益费用-效益比值E：效益现值和费用现值之比2024/12/9293、费用-效益分析方法3.1直接市场价格评估方法（直接市场价值法）直接的费用效益分析法，主要用于开发项目环境影响的经济评估利用市场价格赋予环境影响以价值（环境成本）或评估环境改善所带来的效益2024/12/930环境质量改变（如受到污染）生产力或生产成本改变价格和产量水平变化估算物品或服务的市场价值变化环境成本或环境改善带来的效益剂量-反应法主要用于评估环境变化对市场产品或服务的影响，不能用于非使用价值的评估2024/12/931建立环境损害（反应）和造成损害的原因（剂量）之间的关系评价一定污染水平下环境介质中受体的变化估算损害的市场价值为其他直接市场价值法提供信息和数据基础，特别是可提供环境质量的边际变化与受影响的产品或服务产出的边际变化之间的关系生产率变化法方法的依据：环境变化通过生产过程影响生产者的产量、成本和利润；或通过消费品的供给与价格变化影响消费者福利2024/12/932估计环境变化对受者（财产、机器设备或人等）造成的物理效果和范围估计该影响对产出和成本造成的影响估计产出和成本变化的市场价值市场价格的选用必须考虑以下两种情况：环境质量变动对受影响商品的市场产出水平变化的影响很小，不至于引起该商品价格的变化，可直接运用现有市场价格进行测算如果生产量变动的幅度较大，导致产品价格的变动（如生产量下降过多导致该产品市场供给不足，引起价格上涨），应先预测新的价格水平后再用新的市场价格进行测算2024/12/933注意：大多数价值评估技术通常都假定受影响产品的市场价格不会发生变化疾病成本法和人力资本法估算环境变化造成健康损失成本的两种主要方法对人类健康方面造成的损失主要包括：过早死亡或病休造成的收入损失、医疗费开支的增加2024/12/934识别环境中致病的特征因素确定致病诱因与疾病发生率和过早死亡率之间的关系估算总曝露人口和敏感人口规模估算由于疾病导致缺勤所引起的收入损失和医疗费用估算由于过早死亡所带来的影响因疾病导致缺勤所引起的收入损失和医疗费用的估算方法过早死亡所带来影响的估算方法Li为i类人由于生病不能工作所带来的平均工资损失；Mi为i类人的医疗费用支出

t+i：年龄为t的人活到t+i年的概率Et+i：在年龄为（t+i）时的预期收入r：贴现率T：退休年龄2024/12/935机会成本法使用一种资源的机会成本，指在将资源投入某一特定用途后所放弃的、在其他用途中能够获得的最大收益机会成本与资源的稀缺性有关，只有稀缺的自然资源才可能有非负的机会成本特别适用于对自然保护区或具有唯一性特征的自然资源开发项目的评估；也可以用于计算环境污染引起的经济损失2024/12/936项目背景：20世纪70年代，新西兰计划提高某风景湖区的水位进行水电开发，但会因此破坏其景观价值和野生生物栖息地价值保护该湖区的机会成本：通过费效分析，建设水电项目的净效益现值最大为2000~2500万新元（1973年），项目计算期内，新西兰每年人均净得益约0.62新元，此即保护该湖区的机会成本问题与决策：该湖区的风景、生态及野生生物栖息地的价值，大到使国民年人均放弃0.62新元的程度吗？2024/12/937应用实例：是否该提高风景湖区水位进行水电开发？3.2替代市场价格评估法（揭示偏好法）利用某个实际的市场价格来评定某种未经交易的环境质量、环境要素的价格。有两种实现途径：考察总价格中环境属性的价值内涵，基于基本假设：在除环境质量以外的其它所有影响商品价格的变量都相同的情况下，所表现出的价格差异就反映了购买者对于环境质量的价值评估考察作为环境替代品的市场交易物品的价格完全替代品：如家庭供水非完全替代品：如生态服务功能或舒适性2024/12/938资产价值评估法假设：人们对资产的一系列特性（结构的、环境的、美学的）的偏好导致其在不同环境质量状况下对资产的支付意愿不同应用：常用于空气质量的评估（借助房地产市场）局限性：需要很多假设和大量数据支持2024/12/939建立资产价格与可能影响价格的诸多变量（包括环境质量）间的关系控制其他变量，使得资产价格的差异仅受控于环境质量恢复和防护费用法面对环境变化时人们可能采取的防护行为：采取防护措施、购买环境替代品、搬迁、补偿项目基本思路：将恢复或防止一种资源不受污染所需的费用，作为环境资源破坏带来的最低经济损失防护费用：人们为防止环境恶化所准备支出的费用，可用以推断人们对环境价值的估价，已经广泛用于噪声污染评价恢复费用：环境破坏后将其恢复原状所要支出的费用2024/12/940恢复和防护费用法使用时应注意的问题：识别环境危害：应以针对主要环境问题的防护行为作为估算依据界定受影响人群：主要考虑受到重要影响的人群影子工程法属于恢复费用法的特殊形式基本思路：假设在环境被破坏后人工建造一个（影子）工程来代替原来的环境功能，用建造影子工程的费用来估计环境污染或破坏所造成的经济损失2024/12/941旅行费用法常被用来评价那些没有市场价格的自然风景点或者环境资源的价值针对的是具体场所的环境价值，而非娱乐本身的收益通过消费者对旅游场所的支付意愿来评估其环境价值2024/12/942定义和划分旅游者的出发地区在评价地点对旅游者进行抽样调查计算每一区域内到评价地旅游的人次（旅游率）求出旅行费用对旅游率的影响根据对该场所的实际需求曲线计算各个区域的消费者剩余各个区域的消费者剩余及旅行费用加总，即可得到评价景点的价值3.3意愿调查法（陈述偏好法）适用情形：环境物品或服务的市场不存在或不健全，而且也找不到替代市场基本思路：对环境资源使用者或污染受害者进行调查获得人们对环境的支付意愿基于调查者的主观意愿，而非直接或间接的市场行为应用：最初于发达国家提出，并用来评估某些共有态物品的价值，如公园的使用权、清洁的空气和水、濒危的物种、通畅的视野等常用方法：投标博弈法、比较博弈法、专家评估法等2024/12/943四、不确定性评价法1、不确定性评价方法类别环境评价中涉及的不确定性：随机性、模糊性、“灰性”和“未确知性”等随机性指事件的发生与否而言，事件本身的含义是确定的，只是由于条件不充分，事件发生与否有多种可能性模糊性指元素对集合的隶属关系而言，事件本身的含义不确定，但事件的发生与否可以确定灰性指事件本身的信息不完全或不同事件间关系不明确的状态2024/12/944环境评价中常用的不确定性评价方法统计分析方法：如相关分析法、回归分析法、马尔可夫链分析法、空间信息统计学分析法等，主要针对环境评价中的随机性问题模糊数学方法：针对环境评价中的模糊性问题，主要应用于环境质量现状评价，如模糊聚类法、模糊综合评判法等。方法的核心是利用隶属度刻画环境评价中所遇到的具有模糊性界线的环境质量特征灰色系统分析方法：针对环境评价中部分信息明确、部分信息不明的状态，如灰色关联分析、灰色聚类分析等2024/12/9452、模糊数学评价法2.1模糊集合理论简介模糊集合的概念集合：具有某种性质的、确定的、彼此可以区别的事物的汇总构成集合的事件称作集合的元素或元元素与集合之间的关系用“属于或不属于”表达模糊集合：界线或边界不分明的事物的集合元素与集合之间的关系不能简单地用“属于或不属于”来表达2024/12/946隶属度和隶属函数隶属度：表示元素u属于模糊集合A的程度，也就是对模糊集合的判断是用元素对此集合的从属程度大小来表达的。隶属度是0~1之间的任何数隶属函数：指在论域U到[0，1]上的映射

，即

2024/12/947例1：设A是所有比1大得多的实数，则A就是论域R上的一个模糊集，那么对于任意一个属于R的实数x来说，它属于A的隶属度可以表示为：2024/12/948例2：“年轻”和“年老”是两个模糊概念，取论域U=[0，100]，若两个模糊集分别为Y和O，则任意年龄u属于两个集合的隶属度可定义为：2024/12/9492.2环境质量模糊综合评判方法2.2.1模糊综合评价的过程2024/12/950待评价环境质量确定评价因子及其权重模糊变换拟合隶属函数评价标准计算各因子对各级标准的隶属度评价结论2.2.2模糊综合评价的方法和步骤建立因子集、评价集和权重集因子集：参与评价的环境因子集合（n维向量）标准集：评价环境质量标准集合（m

n矩阵）2024/12/951v1，v2，…，vm为与uj相应的评价标准集合u1，u2，…，un为参与评价的n个环境因子的数值权重集：参与评价因子的权重集合（n维向量）各因子的权重按下式计算计算DO权重时应取倒数，即2024/12/952Ci为第i个因子的实测值；Si为第i个因子m级标准的算术平均值建立U

V集合的模糊关系矩阵R综合评判矩阵Y的计算合成算子有多种计算方法，常采用Zadeh算子类似于矩阵乘法运算，区别在于：两元素相乘的步骤换成取小、相加的步骤换成取大。2024/12/953

ij表示第i种因子隶属于第j种评价标准的程度，具体的数值由隶属函数给出式中“”为模糊矩阵合成算子2.2.3隶属函数的确定隶属函数是评价因子实测浓度和环境质量评价标准的函数，可采用降半梯形分布确定隶属函数的建立假定隶属函数为分段函数，并用e(j)，j=1,

2,

…,

m代表各段函数的界限值；当评价因子的实测值x

e(1)或x

e(m)时，x对e(1)或e(m)的隶属度为1，对剩余其他任何标准级的隶属度为0；2024/12/954当x从e(j)变化到e(j+1)时，x对e(j)的隶属度逐渐减至0，而对e(j+1)的隶属度逐渐增大至1，当x恰好变化到界限值e(j)，1<j<m时，其对e(j)的隶属度为1；函数变化为线性隶属函数的形式2024/12/955实际应用时，各级环境质量标准值就是隶属函数分段的界限值2.2.4方法的应用某河道通过水质监测获得如下表所示的水质监测资料，按模糊综合评判方法评价水质等级。评价标准采用《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）解：（1）确定评价对象的因子集2024/12/956水质因子DOCODBOD氨氮总鳞实测值（mg/L)3.26