区域环境健康综合风险评价指标体系的构建及应用研究

韦正峥，张淑杰，邢晶晶，索文宇，黄炳昭，王建生*（.环境保护部环境与经济政策研究中心，北京0009；.中国科学院地理科学与资源研究所，北京 000）

区域环境健康综合风险评价指标体系的构建及应用研究

韦正峥1，张淑杰2，邢晶晶1，索文宇1，黄炳昭1，王建生1*（1.环境保护部环境与经济政策研究中心，北京100029；2.中国科学院地理科学与资源研究所，北京 100101）

探讨区域环境健康综合风险评价指标体系建立的原则、思路和方法，估算各省环境健康综合风险，为制定环境健康政策提供科学依据.运用层次分析法，结合主成分分析和独立性分析，按照“风险压力-风险现状-风险应对” 的总体思路构建了23个指标的区域环境健康综合风险评价指标体系及其权重系数.运用2012 年31 个省（自治区、直辖市） 的数据进行实证检验，并将评价结果进行聚类分析探讨地区风险的差异和规律.研究表明全国有9个省区域环境健康综合风险指数超过标准，其中特别发达（北京、天津、上海）及不发达地区环境健康综合风险相对较低，较为发达地区环境健康风险较高.区域环境健康综合风险评价指标较为科学合理，具有较好的推广性和实用性.

环境健康综合风险；指标体系；风险指数；区域差异

环境污染已经成为影响我国公众健康的危险因素之一，环境污染加剧所带来的健康风险不容忽视，群众对环境健康问题的关注度也日益增加.经典的环境健康风险评价方法是美国环境保护署（USEPA）于1980年代提出的包括危害鉴定、剂量-效应评价、暴露评价和风险表征的“四步法”［1］，该方法主要针对确凿的污染物浓度和毒性等相关信息，定量地描述污染物对人体健康产生的危害.在评价区域环境健康风险时，该方法将区域内所有污染物通过各种暴露途径产生风险进行加和，具有一定的局限性.另外，环境健康风险不仅与环境质量和暴露途径密切相关，还与经济发展水平、企业环境保护责任意识和环保投入、政府管理手段、公民环境意识等有关.

采用指标体系的方法来评价可持续发展及环境安全等较为普遍，李茜等［2］利用“压力-状态-应对”（PSR）模型，综合环境监测各要素，构建了反映区域环境质量综合评价体系；向红梅等［3］基于“驱动力-压力-状态-影响-应对”（DPSIR）模型对区域水安全开展了综合评价.为此，本研究借鉴相关指标体系的评价方法，构建多维的环境健康综合风险评价指标体系，根据人口、经济、企业、环境、暴露等方面的数据估算各省环境健康综合风险，研究地区风险的差异和规律，为制定科学有效的环境健康政策提供科学依据.

1　研究方法

1.1建立评价模型及指标体系

图1　研究方法示意Fig.1 Simplified diagram of research methods

指标体系的筛选主要分为6步（图1）：首先，构建的环境健康综合风险评价模型；其次，提取所有与环境或健康相关指标体系研究涉及到的指标，包括环境质量综合评价指标体系［2］、区域水安全评价指标体系［3］、WHO环境健康指标体系、环境健康区域协调发展评价指标体系［4］等等；第三，结合评价模型及经典环境健康风险评价关键要素，进行理论分析，同时咨询业内相关专家，将提取的指标进行分类、合并及剔除；第四，以各省为应用实例，通过统计年鉴等资料查找计算相关指标所需数据，剔除无法找到具体的数据来计算的指标；第五，对指标体系进行主成份分析和独立性分析，剔除敏感性较低、重复性较高的指标；第六，结合专家意见最终确定指标体系.

1.1.1模型构建思路及原则 在借鉴了经典的“压力-状态-反应（PSR）”［5］模型和“驱动力-压力-状况-暴露-效应-干预（DPSEEA）”［6］模型的基础上，综合考虑环境污染健康损害风险的特点，按照“风险压力-风险现状-风险应对”的总体思路构建区域环境健康综合风险评价模型.即人类活动产生污染来源，对环境健康造成压力，环境中的污染物质通过各种暴露途径进入人体，最终对人群的健康造成威胁，社会对健康风险做出响应，人群本身抵抗风险的能力，政府采取积极的措施来有效控制环境污染造成的健康损害风险.指标筛选遵循科学性、可操作性、可扩展性、敏感性等四个基本原则.

1.1.2建立评价指标体系 按照模型构建的总体思路，选择适宜的维度初步构建指标体系，将目标问题分解为4个层次，依次为目标层、准则层、要素层和指标层（表1）.

1） 目标层：能够反映区域环境健康综合风险的评价指标；2） 准则层：基于“风险压力-风险现状-风险应对”三方面反映区域环境健康综合风险，包括与其相应的三部分；3） 要素层：污染压力指数由经济社会发展程度、污染物排放强度2个要素构成；风险现状指数由呼吸暴露、饮水暴露、暴露参数3个要素构成；风险应对人群脆弱性和政府财政投入2个要素构成.由于人群脆弱性反映了人群抵抗风险的基础能力，人群抵抗力越高风险应对能力越强，因此将其归入风险应对；4） 指标层：指标层为要素层每个要素的构成指标.

1.2筛选具体指标

1.2.1指标值归一化处理 以31个省（自治区、直辖市）作为研究对象，因选择的评价指标的数值计量单位不同，对指标值进行归一化处理.指标分为两类，一是正向指标，即对环境健康风险起正作用的指标，指标值越大，环境健康风险越大，对于正向指标的归一化计算公式为［2］：

表1　区域环境健康综合风险指标体系、权重指数及评价标准Table 1 Indicator system， weighting factors and evaluation criteria of comprehensive environmental health risk

二是负向指标，即对环境健康风险起负作用的指标，指标值越小，环境健康风险越大，对负向指标的归一化处理公式为［2］：

式中：Xi为每个指标因子的原始数据；Xmin=min｛Xi， i= 1…n｝，Xmax=max｛Xi，i=1…n｝；n为研究区域的个数.

1.2.2主成分分析和独立性分析 为满足指标敏感性的原则，选择内涵丰富又相对独立的指标构成评价指标体系，对指标体系进行主成分分析和独立性分析.首先，计算准则层各指标间的相关系数，得相关系数矩阵，选出相关置信度有50%以上（包括50%）大于0.95的指标，即为独立指标；第二，分别计算指标两两相关系数并求出其均值，选出相关系数有 50%以上（包括50%）大于总体平均相关系数的指标，即为主成分指标；第三，辨识真假相关，合并正相关系数0.9以上的指标，合并时高层次指标和综合性指标优先保留，加上第一步独立指标，即得到最终的评价指标体系［15］.

1.3确定指标权重体系

结合主成分分析及专家咨询，赋予每个指标相对重要性判断值，然后对每一层次指标分别建立指标值的两两矩阵，在层次总排序一致性检验的基础上获得每一个指标、要素、准则的权重，计算通过Yaahp层次分析软件完成.各准则层、要素层、指标层、具体指标的权重见表1.

表2　全国31个省（自治区、直辖市）环境健康综合风险指数Table 2 Comprehensive environmental health risk in 31 provinces

1.4 确定指标评价标准

设置区域环境健康综合风险的可接受情景，为各指标确定标准值，评价综合风险并对各区域特点进行分析.标准值的选取归纳为以下 4类

［16］：1）已有国家或国际相关标准的标准值；2）国家或研究地区的发展规划和环境保护计划目标；3）国内外发达地区具有的现状值或趋势外推值；4）没有任何标准供参考的指标，根据专家的研究成果或经验、研究区域的均值或者中位数作为标准，具体见表2.

1.5风险综合评价

上层指标值根据所属下层各指标值的指数值乘以各自的权重后，进行加合得到，最后按照逐级递归的原则计算区域环境健康综合风险指数.计算公式为［2］：

式中：Vi为上层i的指标值；Wdj下层d中指标j的权重；Qj为下层d中指标j的归一化后的指数值；n为上层i对应的指标层的个数.

1.6数据收集

本文以省（直辖市、自治区）作为评价对象，使用数据来源较多，以 2012年数据为主，数据主要来源于《中国统计年鉴 2013》、《中国区域经济统计年鉴2013》、《中国2010年人口普查分县资料》、《中国环境统计年鉴 2013》、《中国卫生统计年鉴2013》等，数据统计分析采用JMP10.0，地图相关数据分析处理采用ArcGIS9.3.

2　研究结果

2.1健康综合风险指数

运用全国31个省（自治区、直辖市）的社会经济、环境质量、暴露等相关数据，结合区域环境健康综合风险评价指标体系的方法，得到各省区域环境健康综合风险指数，见表2和图2.将可接受情景的各个指标标准值，运用综合风险评价方法计算出来的综合风险指数作为评价标准.可以看出，我国有9个省（自治区、直辖市）的环境健康综合风险评价指数超过标准，需要高度重视，为河南、四川、山东、广东、辽宁、河北、广西、江苏、湖南.其中，环境健康综合风险指数最大的为河南、四川和山东，最小的为西藏、海南和青海，总体上南方比北方风险高.

图2　区域环境健康综合风险指数分布Fig.2 Comprehensive environmental health risk in China

2.2区域环境健康综合风险聚类分析

将各地区的风险压力指数、风险现状指数和风险应对指数，运用 ward 方法进行聚类分析，聚类分析树状图如图 3，结合实际情况，将全国省份分为六大类：

（1）西藏各项指数都很低，整体环境健康风险较小.西藏全区几乎无工业企业，大部分地区人类活动较少，整体生态环境良好；（2）风险压力较大、风险现状中等、风险应对能力较高的地区：北京、天津、上海.三地是我国社会经济最为发达的地区，城市规模巨大，人口高度集聚，产业密集，尽管近年来不断进行产业结构升级，制造业企业大量外迁转移至外围区域.同时，在环境保护制度保障与资金投入力度很大，具有一定的环境风险调控及应对能力；（3）风险压力中等、风险现状较好、风险应对能力中等的地区：海南、福建、重庆.这些地区经济发展程度较好，工业发展水平不高，第二产业和第三产业较高，环境人为破坏程度较低，且自然环境本地较好，风险应对能力中等，属于环境与健康发展较为和谐的地区；（4）风险压力较大、风险现状一般、风险应对能力较低：江苏、山东、浙江、广西、河北、广东.这些地区大都属我国东部沿海经济发达地带，城镇密集，人口规模大，企业数量多，能耗较高，污染排放量较大.该类地区长期以生态环境为代价的发展方式造成区域环境质量恶化，同时教育、卫生、环保等财政投入占比较低，风险应对能力较差；（5）风险压力及应对能力均一般、风险现状较差：山西、内蒙古、辽宁、吉林、黑龙江、湖北、陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆.该类地区为东北三省及中西部地区，经济发展程度相对落后，工业生产尚处于资源的粗加工阶段，资源开采与加工十分粗放，暴露状况指数较高，并形成了潜在的环境健康风险；（6）风险压力较低、风险现状及应对能力均较差：安徽、江西、河南、湖南、四川、贵州、云南.这些地区大都位于我国中部地区，尽管工业发展较东部沿海地区落后，增长方式更为粗放，已经对环境质量造成了较大的影响，且风险应对能力普遍极低，需要大幅度提升环境风险控制能力.

图3　区域环境健康综合风险指数聚类Fig.3 Dendrogram of comprehensive environmental health risk

3　讨论

采用指标体系的方法对环境健康风险进行综合评价尚处于探索阶段，国内有用类似的方法开展相关研究，在指标体系的构建上不同导致的评价结果不同.李茜等［2］利用“压力-状态-应对”（PSR）模型构建的区域环境质量综合评价体系，认为山东、内蒙古和河南环境质量最差，海南、云南和西藏环境质量最好，北方比南方环境质量差，该研究指标未考虑与健康相关因素，我国人口主要分布在“黑河-腾冲”线东南，本研究结合人群分布等因素总体认为南方比北方风险高；李日邦等［4］建立以人-地关系为主线，对环境健康区域协调发展进行综合评价，认为大城市和沿海经济发达地区环境健康区域协调发展状况最好，可能与该研究指标体系包括了疾病状况及文化教育等因素有关，本研究旨在探索未知风险，未包含这类指标；苏杨等［17］从“物理风险-监管风险-声誉风险”三方面构建了中国的水风险评估指标体系，认为南方的水风险普遍低于北方，与本研究较为一致.总体上，本研究在构建指标体系时充分参考了上述所有指标体系，结合主成分分析和独立性分析对指标体系进行了筛选，最终确定指标体系，采用方法体系较为科学严谨，研究结果较为科学合理.

暴露途径主要有呼吸道、消化道和皮肤 3种，从环境对人体的健康风险角度来考虑，空气主要通过呼吸道接触，食物和水主要通过消化道，游泳和淋浴主要通过皮肤.根据住建部公布的数据［18］，2011年末我国城市用水普及率为 97.2%，出厂水水样达标率约 83%，农村集中式供水人口为 58%，因此我国通过水直接进入人体的风险主要在农村.同时，土壤可经口或食物富集进入人体，经口暴露量较低，经食物暴露为间接且食品安全较为复杂，且流通性强，目前没有找到合适的指标进行评价，本文舍弃了与土壤相关的评价指标.

由初选指标体系确定最终指标时，“单位面积废气排放量”与“单位面积煤耗量”相关系数为0.97，考虑到我国能源结构67%为煤炭［19］，废气的主要来源即为煤炭，这两个指标属于真相关，为避免指标重合，去除“单位面积废气排放量”指标.与其类似，舍弃“颗粒物年均浓度”指标，“颗粒物年均浓度”与“全年达到国家二级标准天数比例”相关系数为 0.97，颗粒物为我国主要的空气污染物.另“暴露参数”中初选指标包括“饮水量”，但是该指标与其他指标之间相关性较低，考虑到主成分的原则本研究删除了这一指标.

利用建立的区域环境健康综合风险评价指标体系对各省开展了评价，结果表明特别发达（北京、天津、上海）及不发达地区环境健康综合风险相对较低，较为发达地区环境健康风险较高，评价结果与库兹涅茨曲线［20］基本一致，环境健康风险随着经济发展程度呈现倒U型.这可能是由于较为发达的地区随着经济的发展更加注重环境保护，重污染产业逐渐转移到中部发展程度一般的地区，同时这些地区财力较为雄厚，在政策制定及人群素质等方面应对环境健康风险的能力较强.相比较而言，反而是中西部地区延续东部发展的老路，发展方式粗放，不注重环境保护，人群健康风险较高.研究结果符合预期，较为合理.

4　结论

4.1结合PSR模型和经典的环境健康风险评估四步法，综合考虑社会经济系统、社会关注度、污染排放强度、呼吸暴露、饮水暴露、人群脆弱性及财政投入等 7个方面构建了区域环境健康综合风险评价指标体系，同时利用层次分析法赋予各指标权重，建立指标评价标准.突破了经典环境健康风险评价以单个污染物通过各个暴露途径定量评价为主的思路，探索区域环境健康风险评价由单要素到多要素综合评价的发展方向.

4.2将区域环境健康综合风险评价指标体系运用在省级尺度，得到各省评价结果并进行聚类分析，将全国31 个省划分为6大类，聚类结果较为理想，各类型的地区特征显著，验证了区域环境健康综合风险评价指标选取的合理性、科学性和可比性，可以对环境健康管理实行分类管理、因地制宜等决策提供一定的科学支持.

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Indicator system building for regional comprehensive environmental health risk assessment and its applications.

WEI Zheng-zheng1， ZHANG Shu-jie2， XING Jing-jing1， SUO Wen-yu1， HUANG Bing-zhao1， WANG Jian-sheng1*（1.Policy Research Center for Environment and Economy， Ministry of Environmental Protection， Beijing 100029， China；2.Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research， Chinese Academy of Sciences， Beijing 100101，China）.

China Environmental Science， 2015，35（11）：3489～3495

This paper explores the principles and approaches of building the indicator system for regional comprehensive environmental health risk assessment， estimates the comprehensive risks by provinces， therefore provides scientific basis for regional policies. The research applied Pressure-State-Response model to build an indicator system for comprehensive environmental health risk assessment with 23 indicators and their weight coefficients， using Analytic Hierarchy Process combined with principal component analysis and independence analysis. It was empirically tested by the 2012 data of 31 provinces， and a clustering analysis was conducted to reveal the similarity patterns and differences of regional risks. This research shows environmental health risks in 9 provinces are above the standards， developed regions （Beijing， Tianjin，Shanghai） and underdeveloped regions have comparatively low risks， and high risks are discovered in quickly developing regions. The indicators developed in regional comprehensive environmental quality assessment are rational and practical，and can be applied to other researches.

environmental health risk；indicator system；risk index；regional differences

X828

A

1000-6923（2015）11-3489-07

2015-04-10

环保公益性行业科研专项（201209046）

* 责任作者， 研究员， wang.jiansheng@prcee.org

韦正峥（1986-），女，湖北襄阳人，助理研究员，博士，主要从事环境与健康相关研究.