基于MFA的1995-中国物质投入与环境影响研究

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摘要 运用物质流分析(Material Flow Analysis，mfa)方法，并在欧盟MFA指标体系的基础上增加了资源循环利用新指标，收集并分析了1995-2005年中国经济系统的物质投入和环境影响的2000多个数据，得到1995-2005年中国直接物质投入量与物质投入结构、国内物质输出量与污染排放结构、物质流强度的变化。结果表明：十年来中国直接物质投入量与国内物质输出量增长均随GDP增长呈线性增长趋势；由于直接物质投入量的资源投入结构发生的巨大变化，导致工业固体废弃物的排放量不断增长；资源生产率出现低位下降；2005年中国资源循环利用率首次突破5％，但总体水平仍然低下。最后在计算结果基础上，指出MFA方法存在的不足之处。

关键词 物质流分析；资源利用；环境影响

中图分类号 X24 文献标识码 A 文章编号 1002-2104（2008）06-0105-05

物质流分析(MFA)是建立在工业代谢和社会代谢理论基础之上，以重量单位取代货币单位，追踪物质从自然界开采到进入人类经济系统，流经经济系统各个环节，最终回到自然环境的一种研究方法。物质流分析的基本观点是，人类活动所产生的环境影响很大程度上取决于进入经济系统的自然资源和物质的数量与质量，以及从经济系统排入环境的废物的数量与质量。前者对环境产生扰动，引起环境退化；后者引起环境污染［1,2］。与传统GDP核算体系相比，MFA方法能够更真实地反映经济发展过程中的物质投入、资源利用及其环境影响。鉴于国内外已有的物质流研究对于物质循环利用和环境影响较少涉及，本文在欧盟经济系统物质流分析导则的基础上，增加了资源循环利用方面的新指标，以1995-2005年中国社会经济系统为研究对象，收集并分析了2000多个数据，运用MFA方法考察这一时期的中国物质投入与环境影响特征，并在计算结果基础上，指出该方法存在的若干局限性。

1 研究方法和数据来源

1.1 资源种类

为追踪和表达物质利用的全过程及其环境影响状况，选取资源时遵循如下原则：国民经济支柱型资源；不可再生资源或可再生但更新速度有限的可枯竭资源；国内保障度低、进口依存度大的资源；开采使用过程中环境影响严重的资源。根据以上原则，笔者选取矿产资源（成品钢材和生铁、10种常用有色金属、黑金属、非金属矿产和水泥）、化石能源（煤炭、石油和天然气）和生物质资源（农、林和渔业资源）三大类作为物质流分析对象。

1.2 统计资料

本文研究所采用数据的时间跨度为1995-2005年，这是中国近期国民经济和社会 发展的重要时期。原始数据分别来源于：①化石能源、生物质资源、部分矿产资源（钢材、水泥、10种常用有色金属、部分非金属非能源类矿产资源）、各种污染物排放及资源循环利用数据来自各种公开出版的统计年鉴，主要有《中国统计年鉴》、《中国农业年鉴》、《中国林业年鉴》、《中国钢铁工业年鉴》、《中国有色金属工业年鉴》、《中国矿业年鉴》、《中国建筑业年鉴》、《中国能源统计年鉴》、《中国环境年鉴》等［3～11］。②部分非金属非能源类矿产资源和纸张的产量、进出口量及循环利用量的数据来自相关文献［11～15］或者由相关行业协会提供。

这里有几点需要说明：①根据陈效逑［16］等的计算，中国大部分年份的水输入量和输出量均占物质输入总量和物质输出总量的90％以上，为了避免因水的输入和输出量所占比重过大而冲淡其它物质流对指标的贡献，便于分析比较，本文没有计算水资源。②为避免重复计算，人工饲养、且以农产品为饲料的水产品和畜产品产量均不计入物质输入中。③非生物质中的建筑材料数量本应取粘土、砂和各种石料的开采量，但由于国内没有这方面的统计资料，本文暂以水泥产量代替；④考虑到目前生态包袱计算的复杂性，本文只追踪作为资源进入经济系统的物质流状况，没有考虑资源隐藏流部分。⑤考虑到经济数据含有通货膨胀或通货紧缩因素的影响，本文选取以2000年不变价格修正后的GDP总量作为本次研究的基础经济数据。

1.3 计算指标

本文在欧盟经济系统物质流分析导则的基础上［17］，选取了直接物质投入量（ Direct Material Input，DMI）、国内物质输出量（Domestic Processed Output，DPO）、资源生产率（Material Productivity，MP）3个指标，同时增加了资源循环利用率（Ratio of Recycled Material，RRM）作为新指标，从总量、效率和物质循环3个角度出发，收集和分析了3 000多个数据，对1995-2005年中国经济系统的物质投入和环境影响特征进行研究(见表1 )。

2 结果与讨论

2.1 2005年中国物质输入输出概况

2005年中国的DMI总量达到历史最高值66.05亿t，其中化石能源、矿产资源和生物质资源的投入量分别占39.12％、38.93％和21.95％。其中本地采掘60.34亿t，占DMI总量的91.4％。本地采掘量中占据主导地位的是化石能源和生物质资源，分别占39.5％和23.2％。非金属矿和化石能源在进口结构中占据主要位置，分别占54.4％和34.6％。在不考虑水的因素情况下，2005年中国DPO总量为 8.04亿t。城市生活垃圾和固体废弃物分别占DPO总量的51.5％和45.4％。

分析结果表明：现阶段中国经济的高速发展主要依赖于本国自然资源的大量消耗，进口多，出口少，在大量开采和进口化石能源和矿产资源的同时给环境带来巨大压力。

2.2 DMI与物质投入结构

1995-2005年生物质资源投入总量从10.88亿t增至13.39亿t，增幅23％，在DMI中所占比例由29.79％提高到32.22％。其中2001-2005年从13.86亿t增至14.5亿t，增幅 仅为4.6％。与此同时，生物质资源在DMI中所占比例呈先逐年增长而后逐年下降的趋势，1995-1999年从29.79％上升至33.21％，此后随着化石能源和矿产资源的快速增长，生物质资源所占比例开始逐年下降，从2000年的32.22％降低至2005年的21.95％。

2.3 DPO与污染排放结构

1995-2005年中国DPO增幅40.5％（见图3）。1995-2000年DPO随着DMI的平稳增长经历了先增长后下降的阶段，1998年达到最高值6.5亿t，1999和2000年曾出现下降趋势。此后伴随DMI的迅速增长，DPO也从2000年的6.05亿t上升至2005年的8.04亿t，增幅达33％。

在不考虑水量的因素情况下，中国工业固体废弃物的排放量是DPO总量增长的首要因素，其所占份额由1995年的65.2％上升至2005年的74.3％（见图4），且仍有继续增长的趋势。与此同时，城市生活垃圾排放量、大气污染物和水体污染物的份额均有不同程度的降低。这一结果与中国现阶段持续大量开采矿产资源的现状相吻合。

2.4 物质流强度

2.4.1 资源生产率

按2000年不变价格计算，1995-2005年中国资源生产率总体增长32％（见图5）。1995-2001年，由于GDP的增长速度高于DMI的增长速度，资源生产率不断提高，从1995年的1 796元/t上升至历史最高值2 473元/t（2001年）。随后资源生产率开始出现低位下降，2002-2003年，由于DMI的增长速度开始高于GDP的增长速度，资源生产率较2001年分别下降了1.17％和4.33％。

2004-2005年GDP与DMI基本同步增长，资源生产率分别为2 368元/t和2 369元/t，与2003年（2 366元/t）相比基本停滞不前。中国资源生产率的低位下降不仅意味着物质投入的巨大浪费，同时大量污染物和废弃物在加重环境污染的同时也对生态环境造成巨大压力。与日本相比，2005年中国资源生产率仅为日本1990年（14 700元/t）的16％。

2.4.2 资源循环利用率

1995-2005年中国资源循环利用率从1995年的3.84％缓慢上升至2005年的5. 12％。其中2000年首次突破4％，2005年首次突破5％。日本的资源循环利用率在1990年和2000年分别达到8％和10％。相比之下，中国的资源循环利用率虽有所提高，但仍然处于较低的水平（见图6）。这一结果与前述计算中化石能源在DMI中始终占主导地位，而生物质资源在DMI中所占比例不断下降相吻合。

2.5 物质投入与环境影响

1995-2005年，中国DMI和固废产生量均随GDP的增长呈递增趋势，其中固废产生量的增长速率明显低于GDP的增长速率。1995-2001年，DMI的增长速率明显低 [CM(81.5mm]于GDP的增长速率，但从2001年以来DMI增长速度骤增，增长幅度开始高于GDP（见图7）。以1995年作为基准年，按2000年不变价格计算，2005年中国GDP较1995年增长1.4倍，DMI和DPO分别较1995年增长81％和40.5％，人均DMI和DPO分别较1995年增长67.8％和22.2％。计算结果表明，这十年来中国经济的高速增长是以物质投入的大幅增长和环境污染不断加剧为代价的。

3 结 论

(1)1990-2005年，中国DMI和DPO均随GDP增长呈线性增长趋势，增幅分别为81％ 和40.5％。由于统计资料不够完善，本文的DMI和DPO数据只能代表中国经济系统的一个较低估计值，但这足以说明中国现阶段的高速经济发展始终依赖于物质的高投入并伴随着高污染排放的特征。

(2)1990-2005年，中国DMI的物质投入结构发生了巨大变化：化石能源在DMI的组成中虽然占主导地位，十年中增幅61.8％，然而在DMI中所占比例已从1995的43.8％下降到2005年的39.12％；同时矿产资源在“十五”期间以年均增长15.84％的速度增长88.5％，至2005年在DMI中所占比例已与化石能源所占比例持平； 生物质资源在“九五”和“十五”期间分别增长23％和4.6％，在DMI中所占比例相应呈先逐年增长而后逐年下降的趋势，从1995年的29.79％降低至2005年的21.95％。

(3)中国DPO除了在1998-2000年有过短暂下降外，始终保持平稳增长，并从2003年开始出现迅猛增长的趋势。由于现阶段矿产资源的持续大量开采，在不考虑水量的情况下，工业固体废弃物在DPO中所占份额由1995年的65.2％上升至2005年的74.3％，且仍有继续上升的趋势，大量污染物好废弃物的产生使得环境负荷不断加重。

[KG(-*20](4)中国资源生产率从2001年开始出现低位下降的趋势，2005年中国资源生产率仅 为日本1990年（14 700元/t）的16％。2005年中国资源循环利用率首次突破5％，但总体水平仍然很低，与日本1990年的资源循环利用率相差3％。

4 讨 论

MFA方法从经济系统物质输入输出的数据出发，对整个系统物质流动的状况进行分析，得到简洁的环境压力和可持续发展的示踪指标，同时弥补了使用货币单位不易进行不同国家、不同区域和不同时期可持续性程度比较的缺陷，开阔了可持续发展研究方法的新视野。然而，通过对本文上述计算结果分析表明，该方法也存在一定局限性。

(1)由于MFA方法采用重量为单位，一些较大的物质流由于所占比重过大，会冲淡其它物质流对总量的贡献。例如2005年中国废水排放总量为524.5亿t，而烟尘、粉尘和SO2气体的排放总量只有4 634万t，如果在DPO中计入废水量，将导致无法清晰准确的描述其他大气污染物和水体污染物的物质流状况。

(2)只考虑物质的重量，忽视了不同的物质对环境造成的危害程度不同，可能导致物质流指标无法正确反映物质流动与环境影响之间的关系。如2005年中国工业固体废弃物排放量为1

654.7万t，而工业废水中化学需氧量和氨氮排放量分别为554.8万t和52.5万t，工业废水中其他主要有害污染物（包括汞、镉、六价铬、铅、砷、挥发酚、氰化物）排放量仅为0.6万t。事实上，单位质量的重金属对环境带来的压力远大于单位质量的其它输出物，可见物质流的大小与其环境影响并无直接关系。

(3)降低物质投入量是达到可持续发展的前提条件，但并非其充分条件，物质代谢规模的极限是可持续发展的根本问题，而MFA方法暂时无法对此做出回答。

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Research on Material Input and Environmental Impact for China in 1995-2005

DUAN Ning1,2 LIU Kailing1,2 SUN Qihong2 LI Yanping2

(1.Dalian University of Technology, Dalian Liaoning 116023, China; 2. Chinese Academy of

Environmental Sciences, Beijing 100012, China)

Abstract The amount and structure of direct material input (DMI) and domestic processed output (DPO) in China from the period 1995 to 2005 are

analyzed by the derived indicators of material flow analysis (MFA) on the basis of more tha n 2000 items of data on material input and environmental impact at the national l evel. In addition to traditional MFA indicators, the ration of recycled material (RRM) is added as the new indicator. According to the research, it is a linear development between GDP and the derived indicators of DMI and DPO. The great change of material input causes the continuous increase of industrial solid waste emission. The RRM in China in 2005 exceeded 5％ for the first time but it was still v ery low. Finally some weaknesses of MFA are pointed out on the basis of calculated results.

Key words material flow analysis; material input; environmental impact