物质流分析方法建立经济指标
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1.1定义
物质流分析方法描述了人类从自然界获取资源,进行人类生产和消费的经济活动,并产生出废弃物,以及废弃物的再使用和资源化再生利用的过程中物质的实物流量和流向,图1表示出这种物质的循环过程。中的虚线边框表示了系统的边界,边界内是人类生产和消费的经济活动,边界外是自然环境。因为物质流核算体系主要用来研究一个国家的物质循环,因此这个系统边界以一个国家为界线。
1.2物质循环系统中涉及的主要指标
1.2.1直接物质投入量(DMI,DirectMaterialInput)直接物质投入即为人类经济活动的输入端,按照MFA核算体系,一个国家经济活动的直接物质投入量,除了包括国内开采的资源量之外,还包括了从国外进口的物质量,以及再生资源的利用量。表示为:直接物质投入量(DMI)=国内开采资源量+进口物资量+再生利用物资量国内开采的资源包括国内开采的一次能源、矿产资源,以及农作物和森林产品,主要有以下类型的自然资源:(1)一次能源:原煤、原油、天然气;(2)建筑用材料:碎石、砂、石块;(3)工业用非金属矿石:①用于建材生产:砂、石膏、石灰;②用于化工原料生产:盐、硫矿石、磷矿石;(4)工业用金属矿石:铁矿石、铜矿石、铝矾土;(5)森林制品:建筑用原木、造纸用材、薪柴等;(6)农产品:粮食、秸秆、水果蔬菜、奶制品、畜产品、甘蔗、油料作物、棉麻等。进口的物资不仅包括从国外进口的一次能源、矿产品、农产品、林产品等资源性物质,也包括了半制成品和制成品的商品类物质,甚至包括了废纸、废塑料、废钢、废铜等回收利用的废弃物。再生利用的物资是指国内产生的废弃物经资源化处理后的再生物资。
1.2.2国内资源开采过程中伴生的隐性物质流(HMF,HiddenMaterialFlow)隐性物质了流主要包括了三种类型:(1)伴生物质流,指那些随矿产品一起开采出来,在洗选过程残留下的尾矿;(2)开挖物质流,指矿藏的覆盖层,农业生产导致的水土流失,以及建筑物和基础设施建设开挖的土石方;(3)农业秸秆和森林残留物,指随农作物和森林产品一起收割,但不进入商品经济活动的废弃物。这些物质流没有商品价值,因此未进入到社会生产和消费经济活动的边界之内。但是这些物质流对于自然环境生态产生了不利的影响,这些物质往往侵占了大片的土地,破坏了周围的景观,尘土飞扬,影响大气质量,随雨水冲刷,污染水体。
1.2.3国内过程产出(DPO,DomesticProcessedOutput)投入的物质经过生产活动产生出各类的产品和服务,与此同时一些物质成为副产品或下脚料,称之为废弃物;有一些消费类产品在消费过程中被消耗掉了,变成为废弃物。这些废弃物从经济活动边界内排出,进入到自然环境中。废弃物进入到周围自然环境的主要途径包括大气、水和土壤,根据进入到周围环境的第一排放点对废弃物进行分类,包括:
(1)排入大气的废弃物。包括化石燃料燃烧、工业生产过程、工业和城市垃圾填埋场和垃圾焚烧产生的气体废弃物,如CO2、SO2、CO等。
(2)排入到水中的废弃物。包括酸、碱、化学品、粪便等。
(3)最终处置的工业和城市垃圾固体废弃物。工业和城市垃圾中经过处置,将其中可利用的废弃物如废钢、废铜、废纸、废塑料、废玻璃,经过回收处理变成为再生利用的资源重新加以利用,一些工业发达国家将城市垃圾进行焚烧处理,将焚烧产生的热回收利用。因此,应将这些物质流从工业和城市垃圾的废弃物加以扣除,其余的固体废弃物计算进为最终处置的废弃物。
(4)流散的废弃物。流散的废弃物是一类难于控制和处置的废弃物,包括农村散落于田间的人和牲畜的粪便、施用农田的化肥、农药、用于溶化积雪撒到路面的盐等,一些过程的损耗,例如汽车轮胎的摩擦落下的颗粒,从刹车片摩擦掉下的颗粒,以及包括溶解油漆的材料挥发后进入到环境中。
1.2.4增加的资产存量人类经济活动生产的产品,一部分产品出口到国外,一部份为消费品,其余的产品成为新增加的资产存量(Stockchange),仍留在人类的经济活动边界内。新增加的资产存量是指使用到新建筑物、新的基础设施中的物质,使用于制造新的工业设施和交通工具中的物质,以及家电、家具等耐用消费品中的物质,包括:(1)建筑物;(2)基础设施:公路、铁路、港口、航空港、输油管等;(3)机械设备和车辆;(4)耐用消费品:家用电器、家具、服装等。为了界定新增加的资产存量,以一年为核算的基础,也即只要在一年内仍存留在经济活动边界内的物质,都计入到新增加的资产存量中。同样,对于使用期超过一年以上的消费品,也应考虑为耐用消费品计入到新增加的资产存量中。随耐用消费品淘汰而抛弃的物质除非作再循环利用,其余的也均算作为国内过程的产出,称为当年折旧的资产存量。因此,净增加的资产存量=新增加的资产存量-折旧的资产存量。
1.3物质流的核算
从物质流平衡考虑,直接物质投入应为国内过程产出、净增加资产存量,以及出口物质之和。但是由于在生产和消费过程中,原物质中的水分会蒸发到大气中去,大气中的氧会参与反应成为废弃物中的成分,使得这种衡算变得复杂。考虑到这些影响因素,对于净增加资产存量可以采用两种核算方法。第一种方法是间接核算方法,按直接物质投入、国内过程产出、经济活动过程中吸收的氧,以及排放出的水分进行物质流的重量平衡加以计算,可以表示如下的关系式:净增加资产存量=直接物质投入量-国内过程产出量+燃烧和工业过程中获取的氧-排放出的水分式中,国内过程产出量包括了当年淘汰的资产存量。另一种核算的方法就是直接核算的方法。也即直接计算当年新增加到建筑物和基础设施中的物质流;制造工业设备和交通运输工具中新投入的物质流;制造成耐用消费品的物质流,以及增加库存的物质流,再扣除原有资产存量当年折旧的物质流。在进行物质流核算时利用了下列的平衡关系式:直接物质投入=能源消费+净增加的资产存量+非耐用消费品+出口产品+工业废弃物非耐用消费品中,能源消费产生二氧化碳和水作为气体排放物进入大气,但二氧化碳中的氧和水中的氧不计入气体排放物的重量;工业废弃物包括了当年淘汰的资本存量。此关系式表示,直接物质投入除了其中的能源消费转变为二氧化碳和水作为气体排放物进入大气外,均转入到净增加的资产存量、非耐用消费品、出口产品和工业废弃物的物质中。包括食品、衣物、纸张、包装等,其中食品为人使用,形成人的新陈代谢,吐出的二氧化碳和水进入大气,排出的粪便进入废水排泄,其余的非耐用消费品均变成为城市垃圾,以及农村流散废弃物。国内过程产出即为各类废弃物的总和,表示为:国内过程产出=气体废弃物(含能源消费废弃物)+工业和城市垃圾+废水+流散废弃物其中,在工业废弃物和城市垃圾中包括了淘汰的旧资产存量(旧机器、旧建筑物、旧家电等)中的物质。
2基于MFA的日本循环经济发展目标
日本在推进循环经济发展上,走在世界的前列。在建立循环经济法律体系的基础上,明确制定出循环型社会推进计划,并采用MFA方法制定了具体的发展目标[3]。日本的循环型社会发展目标有3个主要指标:物资生产率、再利用和再使用率、最终处置量。物资生产率是指单位物资投入量所生产的GDP。日本确立该指标的方法见图2。根据MFA方法核算出1980-2000年的历史数据,得出物资生产率的年变化趋势,然后再根据该趋势外推出2010年的发展目标。再利用和再使用率是指再利用和再使用物资的数量与总物资投入数量的比值。总物资投入既包括直接物资投入,也包括再利用和再使用物资的投入。采用MFA方法对过去20年数据的分析,根据20世纪90年代的再利用和再使用率变化趋势可以得出2010年的预期目标为14%。最终处置量是指那些无法再利用和再使用,最终成为废弃物的物资的数量。通过MFA分析可以看出(见图4),日本从20世纪90年代初开始,最终处置量呈现快速下降趋势。考虑到继续减少最终处置量的难度会越来越大,因而在将趋势外推的时候,最终处置量在2000-2010年期间的下降趋势要稍缓于1990-2000年期间。2010年的最终处置量的预期目标定为约3000万t。日本的实践经验表明,MFA方法所核算出来的一些重要指标(尤其是将3R定量化的指标)是制定循环型社会发展目标的理论依据。通过对我国的资源利用情况进行MFA分析,也可以为我国建立循环经济指标体系,确立具体而明确的循环经济发展目标提供直接有力的理论依据。
3循环经济评价指标体系
循环经济是一种以资源的高效利用和循环利用为核心,以“减量化、再利用、资源化”为原则的经济增长模式。因此,循环经济的评价指标体系也应以评价资源利用的效率和效益、废弃物的产生量和最终处置量,废弃物的再利用和资源化为主要目标。我国的循环经济指标体系应包括以下几方面指标:
3.1资源利用的评价指标
资源利用的评价指标主要包括:资源消费总量、人均资源消费量、资源消费强度、资源生产率等。
3.1.1资源消费总量资源消费总量可以表示为某一种资源(如石油、钢铁等)、某一类资源(如能源、矿产资源),或各类资源综合的消费总量。MAF方法中的直接物质投入即表示为一国资源综合的消费总量。
3.1.2人均资源消费量同样,人均资源消费量可以表示为某一种资源、某一类资源,或各类资源综合的人均消费量。人均直接物质投入即表示为一国人均资源综合的消费量。
3.1.3资源消费强度资源消费强度系指单位社会经济指标的资源消费量,大多以创造单位GDP所投入的资源量来表示。单位GDP的直接物质投入量即表示了资源综合消费强度,即资源综合消费强度=直接物质投入量/GDP国际上还经常采用GDP的能耗强度、GDP的水消耗强度等指标,表示创造单位GDP的能源消费量、水资源消费量等某一种资源的消费强度。资源消费强度是一种表示资源利用经济效益的指标,资源消费强度与产业结构、产品结构,以及资源利用效率等因素有关,其中资源利用效率是属于技术性的指标,例如生产单位重量产品的能耗、材耗等。国际上也有的采用资源生产率表示资源利用经济效益的指标,资源生产率是资源消费强度的倒数,是指单位资源投入量所创造的GDP。
3.2资源循环再利用的评价指标
废弃物的循环利用包括了废弃物的再利用和废弃物的资源化再利用。再利用是指产品多次使用或修复、翻新或在制造后继续使用,尽可能地延长产品的使用周期,防止产品过早地成为垃圾;资源化是指废弃物最大限度地转化为资源,变废为宝、化害为利,既可减少自然资源的消耗,又可减少污染物的排放。
3.2.1物质平均使用周期
物质平均使用周期建议用作为废弃物再利用的评价指标。物质平均使用周期是指,从物质作为直接物质投入进入到社会经济活动边界内,直到作为废弃物离开社会经济活动边界为止的年限。物质平均使用周期是衡量资源利用效益的重要因素,延长物质平均使用周期可有效地提高资源的利用效益。目前我国建筑物和基础设施经常拆了又盖,盖了又拆的,使用年限短,资源浪费很大。物质平均使用周期可以表达为物质资产存量年淘汰率的倒数,即:物质平均使用周期(年)=1/物质资产存量年淘汰率(年-1)物质资产存量年淘汰率可以由物质资产存量关系式来求得。物质资产存量可表示为,At=Bt(1-a)+SSt-1•b(1)SSt=SS0+∑ti=1Bi-At(2)将(2)代入(1)中,得到At=Bt•(1-a)+SS0•b+(∑t-1i=1Bi-At-1)b(3)其中:SSt为第t年物质的资产存量;At为第t年物质废弃物的产生量;Bt为第t年新投入的物质量;a为生产和消费过程物质损耗率;b为物质资产存量的淘汰率。因而根据(3)可以得到回归方程:At=C+α•Bt+β•Dt+(4)其中,At是被解释变量,C是常数项,C=SS0•bα,β是回归系数,α=1-a,β=bBt,Dt是解释变量,Dt=∑t-1i=1Bi-At-1,并且令Dt=0是随机扰动项。其中,物质废弃物年产生量为物质加工和消费过程废弃物年产生量,以及物质资产存量年淘汰量之和,物质年新投入量即为物质年表观消费量。这两组时间序列数据可以从统计中获得,通过对上述的关系式进行最小二乘法处理,可求得物质资产存量的年淘汰率,再由物质资产存量的年淘汰率取倒数,即可得到物质平均使用周期。
3.2.2废弃物资源化再利用的评价指标
(1)废弃物回收利用率为废弃物资源化利用量占废弃物产生量的比例。实际上,废弃物回收利用率包括了废弃物回收率和回收废弃物的资源化利用率两项指标。废弃物回收率是指回收的废弃物占废弃物产生量的比重,表示了废弃物回收工作的成效;另一项指标是废弃物资源化利用量占回收废弃物的比重。废弃物产生量可能难于从统计上获得,而废弃物回收量是可能由统计获得的。
(2)资源循环利用率为废弃物资源化利用量/直接物质投入量。废弃物回收利用率和资源循环利用率两类指标可用于一种物质、一类物质,或各类物质的总和。对于我国可持续发展,更关注于能源资源、铁资源、铜资源、铝资源、森林资源和造纸原料等物质的循环利用。应对这些物质建立资源再利用的指标,如钢铁物质的回收利用率和循环利用率等。废弃物的资源化再利用可划分为以下几类:生物类、土石类、金属类和油脂类。此外,废弃物等的焚烧处理时,通过发电,蒸汽,热水利用等进行热能回收,但只占很少比例。
3.3废弃物排放量
废弃物排放量即以MFA中国内过程产出量为评价指标。
4结论
MFA方法是目前世界上一些国家表述国家资源投入、废弃物产生和废弃物再生利用的概况,并在此基础上,建立循环经济的评价指标体系的重要工具。以MFA方法为基础,建立我国的循环经济发展指标体系是我国当前推进循环经济发展的当务之急。这个指标体系不仅会为我国制定循环经济发展目标、推进循环经济发展提供理论依据,也会成为社会经济发展中我国与国际比较,找出差距,调整战略的重要技术指标。
