Preliminary Study on Quantitative Ecological Evaluation of Exploration and Development of Ore Deposits: A Case Study of Luoboling Porphyry Copper Molybdenum Deposit, Fujian Province
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摘要: 定量评估矿床的经济价值与未来勘查开发对生态环境产生的影响，可以缓解矿产资源开发与生态文明建设之间的矛盾.基于多元数据，构建了以驱动力-压力-状态-影响-响应（Driving-Pressure-State-Impact-Response，DPSIR）模型为理论框架的综合评价指标体系，包含6个一级指标和23个二级指标.根据评价等级表，利用多层次模糊综合评价法进行指标权重计算以及综合均值分析，建立了一个完整的评估体系.该体系在福建罗卜岭斑岩型矿床开发设计中的应用表明，福建罗卜岭矿区开发适宜度评价为Ⅱ级，即对当地的经济发展起到明显的推动作用，但对生态环境会产生轻微干扰.该方法能较好地反映金属矿床勘查与开发对生态的综合影响，可操作较强，可为国土资源、环境保护以及矿山企业等部门进行矿产资源的开发评估提供参考.Abstract: The accurate quantitative assessment, which is about economic value of mining and ecological impact of future exploration and development on the environment, is highly needed and it can help to alleviate the contradiction between the development of mineral resources and the construction of ecological civilization. Based on multivariate data, in this study it constructs a comprehensive evaluation index system with the DPSIR model (Driving-Pressure-State-Impact-Response) as the theoretical framework, including 6 first-level indicators and 23 second-level indicators. According to the evaluation rating table, a multi-level fuzzy comprehensive evaluation method is used to calculate the weight of the indicators and analyze the comprehensive average value to establish a complete evaluation system. The application of this system in the development of the Luoboling porphyry deposit in Fujian shows that the development suitability of the Luoboling mining area in Fujian is rated as Grade Ⅱ, that is, it plays a significant role in promoting local economic development, but it will produce slight environment negative impact. The evaluation system constructed in this study provides a practical method which can be referred for the development and evaluation of mineral resources by the different levels of government and mining enterprises.
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图 1 DPSIR模型评价指标体系框架结构
Fig. 1. The framework of evaluation construction based on DPSIR model
图 2 罗卜岭矿床开发生态影响隶属度指数评价
Fig. 2. Evaluation chart of ecological impact for the Luobuling deposit development
表 1 矿产资源勘查与开发阶段环境影响因素统计
Table 1. Statistics of environmental influence factors during mineral exploration
阶段 序号 影响因素 影响内容 环境影响 影响强度 勘查阶段 1 测量工作 设备安装等 植被干扰 一般 2 物探化探工作 设备安装\取样等 植被干扰 一般 3 驻地建设 营地建设\生产生活垃圾等 植被扰动\土壤\水影响 中度 4 钻探施工 油料泄露\冲洗液排放\岩心切割\粉尘等 植被扰动\土壤\水影响 中度 5 道路施工 土石挖掘\路基建设等 植被扰动\土壤 强 6 探槽（剥土）施工 设备安装\土石挖掘与堆放等 植被扰动\土壤 强 7 浅井施工（小圆井、方井） 设备安装\土石挖掘与堆放等 植被扰动\土壤 强 8 坑道施工 平硐\斜井\竖井等 植被扰动\土壤 强 开发阶段 1 资源开采 钻孔\爆破\铲装\排土\矿井水等 土地占用\植被破坏\水\大气影响 强 2 选矿加工 矿物选矿加工\尾矿\废石\废水等 土壤\水影响 强 3 固体废弃物排放 废石\矿渣等 土地占用\植被破坏\水影响 强 4 废水排放 工艺排水\尾矿池流水\矿场水等 土壤\水影响 强 5 废气排放 爆破炮烟\粉尘\选矿废气等 大气影响 强 6 驻地建设 营地建设\生产生活垃圾等 土地占用\植被破坏\水影响 强 注：资料来源于《绿色勘查指南》、《绿色地质勘查规范》、《绿色矿山评价指标》以及《国家绿色矿山建设规范》等. 
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表 2 金属矿床勘查与开发生态评估指标
Table 2. The indexes of metal ore deposit exploration and exploitation for ecological evaluation
目标层 系统层 指标层 勘查阶段 预开发阶段 评价指标 指标属性 评价指标 指标属性 金属矿床勘查与开发评估体系 驱动力系统（D） 矿山经济价值d1
国家金属矿产资源需求d2+
+矿山经济效益d1
国家金属矿产资源需求d2+
+压力系统（P） 修路、机台修建p1
槽探、钻探工程施工p2
设备、车辆、物料运输p3
营地、生产和生活垃圾p4
冲洗液排放p5
油料泄露p6
岩心切割、粉尘p7
化探采样p8-
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-植被损坏面积p1
地质灾害p2
土地占用面积（km2）p3
环保搬迁规模p4
环保搬迁潜在生态、人文及敏感因素p5
水均衡破坏程度p6
废水排放p7
废气排放p8
噪声污染p9
固体废弃物排放p10-
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-状态系统（S） 地形地貌s1
地表植被s2
生物多样性s3+
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+矿山的规模s1
矿床的成矿类型s2
矿山开采方式s3
地形地貌s4
地表植被s5
生物多样性s6+
+
+
+
+
+影响系统（Ⅰ） 社区群众满意度i1 + 社区群众满意度i1 + 响应系统（R） 政府干预程度r1
企业生态政策执行情况r2+
+政府干预程度r1
企业生态政策执行情况r2+ +
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表 3 生态影响综合评估等级
Table 3. Rating scale of the comprehensive ecological impact assessment
开发适宜度级别 生态综合影响程度 风险描述 Ⅰ 基本无影响 有效促进当地经济发展，满足国家战略需求 Ⅱ 轻度影响 对当地的经济发展起到明显的推动作用，但对生态环境产生轻微干扰 Ⅲ 中度影响 可以推动当地经济发展，实现矿产资源开发的经济效益大于生态破坏价值 Ⅳ 强烈影响 对当地的生态环境带来强烈影响，虽可以推动经济发展，但经济效益无法明显大于所破坏的生态价值 Ⅴ 极端影响 对环境造成极大破坏，且经济效益低下，经济效益无法高于生态破坏价值
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表 4 判断矩阵
Table 4. Judgement matrix
A A1 A2 … An A1 a11 a12 … a1n A2 a21 a22 … a2n … … … … … Am am1 am2 … amn
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表 5 评估指标重要性的判断标度
Table 5. Evaluation indicator importance judgment
标度 含义 1 两个因素相比，具有同样的重要性 3 两个元素相比，前一个元素($ i $)比后一个元素($ j $)稍微重要 5 两个元素相比，前一个元素($ i $)比后一个元素($ j $)明显重要 7 两个元素相比，前一个元素($ i $)比后一个元素($ j $)强烈重要 9 两个元素相比，前一个元素($ i $)比后一个元素($ j $)极端重要 2, 4, 6, 8 上述两相邻判断中间值 倒数 元素($ i $)与元素($ j $)的重要性之比为$ {a}_{ij} $，那么因($ j $)与因($ i $)的重要性之比为$ {a}_{ij}=1/{a}_{ji} $
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表 6 平均随机一致性RI值
Table 6. Average random consistency (RI)
阶数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 RI 0 0 0.58 0.90 1.12 1.26 1.36 1.41 1.45
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表 7 评估指标权重表
Table 7. Weights for evaluation indicators
目标层 Ⅰ级指标层 Ⅱ级指标层 权重 评价指标 权重 总权重 一致性检验 金属矿床勘查与开发评估体系 驱动力系统（D） 矿山经济效益 0.372 2 矿山经济效益 0.333 3 0.041 4 RI=0，完全一致 国家金属矿产资源需求 0.666 7 0.082 7 压力系统（P） 生态破坏 0.032 1 植被损坏面积（比值） 0.165 8 0.001 8 CR=CI/RI=0.094 7 地质灾害 0.056 3 0.000 6 土地占用面积（km2） 0.057 1 0.000 6 环保搬迁规模 0.028 4 0.000 3 环保搬迁潜在生态、人文及敏感因素 0.316 7 0.003 4 水均衡破坏程度 0.166 1 0.001 8 水污染 0.060 5 0.000 6 大气污染 0.060 5 0.000 6 固体废弃物污染 0.060 5 0.000 6 噪声超标程度 0.027 9 0.000 3 状态系统（S） 自然禀赋状态 0.244 9 地形地貌 0.400 0 0.098 0 CR=CI/RI=0.017 0 地表植被类型 0.073 1 0.017 9 矿区植被覆盖率 0.135 0 0.033 1 区域野生动物类型 0.242 4 0.059 4 生物多样性 0.149 4 0.036 6 矿山状态 0.151 5 矿山的规模 0.428 6 0.064 9 CR=CI/RI=0.001 8 矿床的成矿类型 0.142 9 0.021 6 矿山开采方式 0.428 6 0.064 9 影响系统（Ⅰ） 社会影响 0.099 7 社区群众满意度 1.000 0 0.009 9 RI=0，完全一致 响应系统（R） 政策响应 0.099 7 政府干预程度矿山企业生态政策执行情况 0.250 0 0.024 9 RI=0，完全一致 0.750 0 0.074 8 注：一阶矩阵和二阶矩阵的RI的值为0，本身具有完全一致性，故不需要再次判断一致性.
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表 8 生态影响评估指标评判等级
Table 8. Evaluation grade of ecological impact assessment index
目标层 Ⅰ级指标层 Ⅱ级指标层 开发适宜度评判等级 评判等级确定方式 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 金属矿床勘查与开发评估体系 矿山经济效益 矿山经济效益 0 0 1 0 0 定量计算 国家金属矿产资源需求 0.2 0.8 0 0 0 调查问卷 生态破坏 植被损坏面积 0 1 0 0 0 定量计算 地质灾害 0.2 0.6 0.2 0 0 调查问卷 土地占用面积（km2） 0 1 0 0 0 定量计算 环保搬迁规模 1 0 0 0 0 根据已有客观尺度 环保搬迁潜在生态、人文及敏感因素 0.4 0.6 0 0 0 调查问卷 水均衡破坏程度 0 0.2 0.4 0.4 0 调查问卷 水污染 0 0 1 0 0 根据已有客观尺度 大气污染 1 0 0 0 0 根据已有客观尺度 固体废弃物污染 0 0 1 0 0 根据已有客观尺度 噪声超标程度 0 1 0 0 0 根据已有客观尺度 自然禀赋状态 地形地貌 0 0 1 0 0 根据已有客观尺度 地表植被类型 0 1 0 0 0 根据已有客观尺度 矿区植被覆盖率 0 0 0 0 1 文献综述 区域野生动物类型 0 0 1 0 0 文献综述 生物多样性 0 1 0 0 0 文献综述 矿山状态 矿山的规模 0 0 0 1 0 根据已有客观尺度 矿床的成矿类型 1 0 0 0 0 根据已有客观尺度 矿山开采方式 0 1 0 0 0 根据已有客观尺度 社会影响 社区群众满意度 0.35 0.5 0.15 0 0 调查问卷 政策响应 政府干预程度 0 0.3 0.7 0 0 调查问卷 矿山企业生态政策执行情况 0.8 0.2 0 0 0 调查问卷 注：①定量计算：利用已有方程或前人研究，如矿山经济效益：经济发展贡献率=（建设项目产生的经济价值）/地区生产总值×100%；②调查问卷：针对某一指标进行调查分析，如社区满意度，共有上杭县48人填写调查网络问卷，35%的人认为非常满意，50%的群众认为满意，15%对该矿山的开发建设持有中立态度，根据结果进行开发适宜度评估等级的确定；③根据已有客观尺度：根据已有的量化的指标进行分析研究，如水污染采用水污染单项因子超标浓度进行量化、大气污染采用大气污染单项因子超标程度；④文献综述：根据前人的研究结果或已有数据，直接进行赋值.
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