上海市經(jīng)濟(jì)—環(huán)境系統(tǒng)的物質(zhì)輸入分析

摘要 對(duì)區(qū)域或城市經(jīng)濟(jì)—環(huán)境系統(tǒng)的物質(zhì)輸入分析，可以判斷可持續(xù)發(fā)展所處的狀態(tài)，進(jìn)而為區(qū)域或城市制定循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略提供依據(jù)。利用物質(zhì)流的理論和方法，依據(jù)歐盟指導(dǎo)原則，分析了1990-2003年間上海市經(jīng)濟(jì)—環(huán)境系統(tǒng)的物質(zhì)總需求和資源生產(chǎn)率等主要指標(biāo)。研究結(jié)果表明：①上海市巨大的物質(zhì)總需求和直接物質(zhì)消耗給上海市的生態(tài)環(huán)境帶來了巨大的壓力；②1996年上海市的資源生產(chǎn)率是全國的1.22倍，但2000年日本的資源生產(chǎn)率是上海市的36倍；③影響上海市的物質(zhì)總需求或者環(huán)境質(zhì)量的關(guān)鍵因素是技術(shù)和制度能力。在上述的分析基礎(chǔ)上，提出在2020年之前上海市發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)要注重于輸入端的減物質(zhì)化和加強(qiáng)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的技術(shù)支撐研究與開發(fā)以及制度能力建設(shè)。

關(guān)鍵詞 循環(huán)經(jīng)濟(jì)；物質(zhì)流分析；環(huán)境影響；資源生產(chǎn)率；上海市

中圖分類號(hào) F132 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1002-2104（2007）03-0096-04

我國正在大力將循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展理念貫穿到區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城鄉(xiāng)建設(shè)中，使資源得到最有效的利用。而物質(zhì)流分析（MFA，Material Flow Analysis）為循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展研究提供了一種新穎而簡潔的思維方式與研究手段，具有重要的借鑒價(jià)值。例如，日本利用國家物質(zhì)流結(jié)果，從資源生產(chǎn)率、循環(huán)利用率和最終處置量等3個(gè)指標(biāo)設(shè)定制定了到2010年日本建設(shè)循環(huán)型社會(huì)的數(shù)量目標(biāo)^[1]。目前世界上的物質(zhì)流分析（MFA）研究大多集中在國家層次和企業(yè)層次。而在城市這一中觀層次進(jìn)行MFA研究的有英國的倫敦、德國西北部港口城市的漢堡、奧地利首都維也納、澳大利亞東北部城市約克角、中國的香港和貴陽等城市做了研究。但總體上在城市這一中觀層次上的MFA研究成果還不是很多。本文運(yùn)用物質(zhì)流分析的理論和方法，對(duì)上海市經(jīng)濟(jì)—環(huán)境系統(tǒng)的物質(zhì)輸入進(jìn)行計(jì)算和分析，其結(jié)果可以為上海市制定循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略提供依據(jù)。

1 分析方法

1.1 物質(zhì)流分析的框架

在物質(zhì)流分析的理論中， 把社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)看作一個(gè)整體， 考察其總體的輸入、消耗與輸出， 即“社會(huì)的新陳代謝”（見圖1）。

物質(zhì)流的系統(tǒng)邊界從兩方面界定，一方面是自然界所開挖的基本物質(zhì)（原生的未被加工的物質(zhì)和材料），另一方面是排泄到大自然的物質(zhì)（固體廢棄物、廢水、廢氣）。由進(jìn)口帶來，由出口帶走，而進(jìn)出到地質(zhì)、水文、氣象等大自然圈的流動(dòng)則不考慮。

牲畜的生產(chǎn)、消費(fèi)發(fā)生在經(jīng)濟(jì)圈內(nèi)，因此并不列入投入，而飼養(yǎng)生畜的物質(zhì)、牧草和進(jìn)口的飼料則按投入物質(zhì)處理，用于農(nóng)地的自然肥作為代謝而加以處置。物質(zhì)存量變化包括：機(jī)械和設(shè)備、建筑及基礎(chǔ)設(shè)施、各種倉庫的庫存、耐用消費(fèi)品、現(xiàn)有木材以及被管制的有毒有害垃圾。

隱藏流（Hidden Flow， HF）是指人類為獲得有用物質(zhì)而動(dòng)用的、沒有進(jìn)入社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)之生產(chǎn)和消費(fèi)過程的物質(zhì)，也稱為生態(tài)包袱（EcoRucksack）。例如生產(chǎn)鋼鐵需要直接投入鐵礦石，為了開采鐵礦石又必須剝離大量巖石，后者并未直接進(jìn)入鋼鐵產(chǎn)品的生產(chǎn)過程，更沒有作為商品進(jìn)入消費(fèi)過程，故稱為隱藏流，亦即生態(tài)包袱。隱藏流是經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的非直接投入，所以也稱為非直接流，但習(xí)慣上把國內(nèi)原料開采對(duì)應(yīng)的隱藏流稱為國內(nèi)隱藏流或者非使用開采量，而把進(jìn)口對(duì)應(yīng)的隱藏流稱為非直接流(Indirect Flow， IF)。

物質(zhì)流分析的基本觀點(diǎn)是人類活動(dòng)所產(chǎn)生的環(huán)境影響在很大程度上取決于進(jìn)入經(jīng)濟(jì)—環(huán)境系統(tǒng)的自然資源和物質(zhì)的數(shù)量與質(zhì)量。進(jìn)入經(jīng)濟(jì)—環(huán)境系統(tǒng)的物質(zhì)輸入量越大，則廢物產(chǎn)生量就越多。本文以“歐盟指導(dǎo)原則(Eurostat guidelines)\"確立的框架為基礎(chǔ)，并根據(jù)區(qū)域物質(zhì)流分析特點(diǎn)及上海市實(shí)際，主要對(duì)從輸入端進(jìn)入上海經(jīng)濟(jì)—環(huán)境系統(tǒng)的物質(zhì)進(jìn)行研究。

1.2 物質(zhì)類型劃分

根據(jù)“歐盟指導(dǎo)原則”， 將本地采掘分為生物量、化石燃料、金屬礦物、工業(yè)非金屬礦物、建筑非金屬礦物5種類型。對(duì)于中間消耗、進(jìn)口和出口， 除本地采掘的5 種類型外還包括半成品及制成品， 共6種類型。

根據(jù)上海市的實(shí)際情況，本文選擇農(nóng)作物、經(jīng)濟(jì)作物和林木的消費(fèi)量作為生物量，化石燃料由原煤、原油和天然氣的消費(fèi)量等3部分組成，金屬和工業(yè)礦物由金、銅、鋁、鉛、鋅、鐵礦石和原鹽等物質(zhì)組成，建筑非金屬礦物由對(duì)粘土、砂和各種石料的消耗量組成。由于水資源占上海市物質(zhì)總需求85%以上，且每年的用水量比較平均，故沒有計(jì)算水資源，這也符合歐盟指導(dǎo)原則。

1.3 數(shù)據(jù)來源及處理方法

區(qū)域物質(zhì)流分析的難點(diǎn)在于物質(zhì)進(jìn)出口數(shù)據(jù)（此處的進(jìn)口、出口是指上海市域內(nèi)與中國其他省市物質(zhì)流通以及與國外各國、地區(qū)的貿(mào)易， 而不是通常意義上的國與國之間的進(jìn)出口貿(mào)易。同時(shí)，由于上海是一個(gè)港口城市，中國其他各省市通過上海的港口通往國外的各種物質(zhì)不包括在計(jì)算中。下文如無特殊說明， 進(jìn)口、出口均用此意)。數(shù)據(jù)主要取自上海市統(tǒng)計(jì)年鑒(1990-2004)、上海市工業(yè)能源交通統(tǒng)計(jì)年鑒(2002-2004)和文獻(xiàn)[2，3]以及對(duì)上海市12個(gè)委辦局等相關(guān)部門調(diào)研。隱藏流計(jì)算數(shù)據(jù)來自德國、日本和荷蘭等國家公布的數(shù)據(jù)^[4，5]。

1.4 指標(biāo)說明

利用上述資料 ，本文計(jì)算了如下 3個(gè)衡量經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)物質(zhì)消耗的主要指標(biāo):

物質(zhì)總需求（Total Material Requirement ，TMR）=（國內(nèi)直接物質(zhì)輸入+生態(tài)包袱）+（進(jìn)口直接物質(zhì)輸入+生態(tài)包袱），它是衡量經(jīng)濟(jì)—環(huán)境系統(tǒng)年度資源消耗總量指標(biāo)，計(jì)入市內(nèi)物質(zhì)提取過程中產(chǎn)生的隱藏流和進(jìn)口物質(zhì)的隱藏流。隱藏流等于各類直接物質(zhì)投入乘以相關(guān)的隱藏系數(shù)。雖然隱藏流并不直接服務(wù)于生產(chǎn)和消費(fèi)活動(dòng)，但卻成為自然環(huán)境的生態(tài)包袱，資源利用技術(shù)進(jìn)步的一個(gè)重要目的就是盡可能減少物質(zhì)提取過程中產(chǎn)生的隱藏流數(shù)量，因此物質(zhì)總需求還受到技術(shù)水平和物質(zhì)循環(huán)利用狀況的影響。

直接物質(zhì)輸入（DMI， Direct Material Inputs）是衡量自然環(huán)境對(duì)經(jīng)濟(jì)—環(huán)境系統(tǒng)的直接物質(zhì)投入，是生產(chǎn)和消費(fèi)活動(dòng)直接動(dòng)用自然界的物質(zhì)量，它等于國內(nèi)物質(zhì)提取量加上進(jìn)口物質(zhì)的數(shù)量。DMI主要受經(jīng)濟(jì)總量、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)等因素的影響。直接物質(zhì)輸入（DMI）=物質(zhì)總需求（TMR）-生態(tài)包袱。

資源生產(chǎn)率（RP， Resource Productivity）= 國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）/直接物質(zhì)投入量（DMI）。作為自然資源與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的綜合，單位自然物質(zhì)所產(chǎn)生的GDP 所表征的資源生產(chǎn)率，將是一個(gè)度量資源環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)相互關(guān)聯(lián)作用的有效指標(biāo)。“資源生產(chǎn)率\"是能綜合地表示產(chǎn)業(yè)和人們生活中如何有效利用資源的指標(biāo)。因?yàn)樘烊毁Y源是有限的并且在開采中會(huì)產(chǎn)生環(huán)境負(fù)荷，另外最終會(huì)成為廢棄物，所以應(yīng)該用較少的投入量高效地創(chuàng)造GDP(國內(nèi)生產(chǎn)總值)，提高資源生產(chǎn)率。

2 結(jié)果與討論

2.1 物質(zhì)總需求與直接物質(zhì)輸入

從變化趨勢方面分析，1990-2003年上海市直接物質(zhì)輸入量和物質(zhì)需求總量均呈遞增的趨勢。2003年的直接物質(zhì)輸入量和物質(zhì)總需求分別達(dá)到3.47億t和14.53億t，分別是1990年的2.96倍和1.84倍，平均年遞增分別為0.18億t和0.51 億t，平均年增長率為15.12%和6.47%。2001年直接物質(zhì)輸入量和物質(zhì)總需求達(dá)到頂峰，分別為5.21億t和17.76億t。由此可見，這期間上海市經(jīng)濟(jì)的高速增長是以自然環(huán)境的顯著退化為代價(jià)的，并且這種對(duì)自然環(huán)境的破壞在不斷地加劇。

綜上所述，上海市正處于保持經(jīng)濟(jì)社會(huì)的高速發(fā)展階段，同時(shí)帶來大量自然資源的消耗，這也給上海市的生態(tài)環(huán)境帶來了巨大的壓力。

2.2 物質(zhì)總需求成分分析

由物質(zhì)需求總量的構(gòu)成成分分析可以看出，上海市的生態(tài)包袱所占比例較高，2003年達(dá)到62%。基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)物質(zhì)，包括交通、房屋、水利等建設(shè)工程的挖方量物質(zhì)是需求總量的第二大貢獻(xiàn)者。2003年開挖與疏浚的挖方量占了該年的11%。建筑材料的數(shù)量是物質(zhì)需求總量的第三大貢獻(xiàn)者， 2003 年占到該年度物質(zhì)需求總量的9%。金屬礦物是物質(zhì)需求總量的第四大貢獻(xiàn)者。雖然2003年金屬礦物只占物質(zhì)需求總量的4%，但是金屬礦物開采量及其生態(tài)包袱占物質(zhì)需求總量的39.7 % ， 其中鐵的開采量及其生態(tài)包袱占該項(xiàng)物質(zhì)需求量的51.9%。

1990-2003年，上海市的物質(zhì)需求總量構(gòu)成基本相似，上海市的生態(tài)包袱所占比例較高，其次是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)物質(zhì)和建筑材料兩大物質(zhì)。由于上海市的物質(zhì)資源主要靠進(jìn)口，巨大的生態(tài)包袱會(huì)給全國其他城市帶來一定的環(huán)境影響?；A(chǔ)設(shè)施建設(shè)物質(zhì)和建筑材料直接作為上海市的存量直接保留下來，造成上海的凈增存量呈現(xiàn)上升的趨勢。凈增存量是經(jīng)濟(jì)增長的物質(zhì)測定，凈存量增加最好為零，此時(shí)物質(zhì)投入恰等于物質(zhì)排放。上海市的凈增存量增長巨大，說明上海市的經(jīng)濟(jì)正在飛速地發(fā)展，這就要求上海市在制定循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略時(shí)，需要從源頭考慮物質(zhì)減量化。

2.3 資源生產(chǎn)率

資源生產(chǎn)率的指標(biāo)是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)最重要的數(shù)值目標(biāo)之一。上海市的資源生產(chǎn)率從1990年以來總體上呈現(xiàn)增長的趨勢， 1990年其資源生產(chǎn)率為551.05元/t，2003年為802.41元/t，平均每年增長19.34元/t，年增長率為3.51%。其中2001年的資源生產(chǎn)率最低，為431.09元/t，2002年達(dá)到最高水平，為936.00元/t。與全國的資源生產(chǎn)率相比，歷年來上海市稍高一些。1996年上海市的資源生產(chǎn)率為777.92元/t，而全國的為637.29元/t，是全國的1.22倍。

但是與發(fā)達(dá)國家相比，上海市的資源生產(chǎn)率差距還很大。2000年上海市的資源生產(chǎn)率為552.55元/t，而同年日本的資源生產(chǎn)率為28萬日元/t^[1]，按匯率1∶14折算成人民幣為20 000元/t，是上海市2000年的36倍。

如果上海市發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)采用倍數(shù)3的戰(zhàn)略，到2020年上海市的資源生產(chǎn)率應(yīng)該是2 407.23元/t，與日本的資源生產(chǎn)率水平相差還很大。資源生產(chǎn)率不僅反映了技術(shù)水平高低，而且還與技術(shù)結(jié)構(gòu)有關(guān)。技術(shù)進(jìn)步既有資源開發(fā)利用技術(shù)，也有環(huán)境保護(hù)技術(shù)，應(yīng)該說兩者對(duì)人類都是有效的創(chuàng)新。但是，在經(jīng)濟(jì)建設(shè)的初期，技術(shù)進(jìn)步存在嚴(yán)重的不對(duì)稱性，表現(xiàn)為市場機(jī)制更有利于資源開發(fā)利用技術(shù)的創(chuàng)新，而對(duì)環(huán)境保護(hù)技術(shù)激勵(lì)不足。上海市在發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)時(shí)，應(yīng)該注意與科技興市戰(zhàn)略相結(jié)合，引導(dǎo)科技向提高資源生產(chǎn)率或減物質(zhì)化方向的創(chuàng)新。

2.4 基于物質(zhì)輸入的環(huán)境影響分析

利用對(duì)經(jīng)濟(jì)—環(huán)境系統(tǒng)的物質(zhì)輸入結(jié)果，結(jié)合環(huán)境壓力方程（IPAT），可以進(jìn)一步分析物質(zhì)輸入對(duì)環(huán)境的影響。環(huán)境壓力方程（IPAT）是西方學(xué)者在20世紀(jì)70，80年代，經(jīng)過反復(fù)討論才確定下來的，經(jīng)過驗(yàn)證可以用來做定量計(jì)算。環(huán)境壓力方程或IPAT公式，如公式1所示：

I=P×A×T[JZ)]（1）

式中：I—即Impact，環(huán)境負(fù)荷或環(huán)境沖擊，可以用物質(zhì)總需求（TMR）表示；P —即Population，人口；A—即Affluence，富裕程度，可以用人均GDP表示；T—即Technology，技術(shù)和制度能力，可以用TMR/GDP表示。

環(huán)境壓力方程（IPAT）告訴我們，人類發(fā)展對(duì)資源和環(huán)境等自然資本的影響主要受到人口增長、消費(fèi)增長和技術(shù)能力的制約，因此可以根據(jù)3個(gè)因子的情況和變化具體地判斷人類發(fā)展對(duì)環(huán)境的總體影響，這為可持續(xù)發(fā)展從概念轉(zhuǎn)化為政策提供了基本的途徑。在國內(nèi)，諸大建教授應(yīng)用環(huán)境壓力方程（IPAT）于中國的循環(huán)經(jīng)濟(jì)研究中，提出了中國循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的C模式^[6]。

以i、p、a、t分別表示I、P、A和T的變化率。由公式1可以計(jì)算出經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展對(duì)環(huán)境的沖擊影響。在計(jì)算時(shí)考慮到各項(xiàng)指標(biāo)的變化率皆很小，所以可用近似的觀念以相加的關(guān)系代替相乘，即i=p+a+t。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是，可以將TMR表示為人口、財(cái)富和技術(shù)的線性函數(shù)，從而找到影響TMR的關(guān)鍵因素（見圖2）。

由圖2可以看出，TMR增長率曲線與TMR/GDP增長率曲線的趨勢變化較為相同，所以可以得知上海市的環(huán)境沖擊變化與TMR/GDP有密切的關(guān)系，而與個(gè)人財(cái)富的增加以及人口的增長關(guān)系不大。用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件分析，進(jìn)行零階相關(guān)分析，得出兩兩簡單相關(guān)系數(shù)表明，TMR增長率和TMR/GDP增長率的相關(guān)系數(shù)為0.987 5，顯著性概率P=0．000＜0.05，呈現(xiàn)相關(guān)關(guān)系。而TMR增長率與人口增長率、人均GDP增長率沒呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)關(guān)系。進(jìn)一步對(duì)TMR增長率、TMR/GDP增長率、人口增長率、人均GDP增長率進(jìn)行偏相關(guān)分析表明，TMR增長率和TMR/GDP增長率的偏相關(guān)系數(shù)為1.000 0，顯著性概率P=0.000＜0.05，說明剔除變量人口增長率、人均GDP增長率的影響后，TMR增長率和TMR/GDP增長率仍呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)關(guān)系。因此，通過環(huán)境沖擊影響分析，我們找到影響上海市TMR或者環(huán)境質(zhì)量的關(guān)鍵因素是技術(shù)和制度能力。上海市發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，其戰(zhàn)略應(yīng)該選擇與科技興市戰(zhàn)略相結(jié)合，加強(qiáng)對(duì)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的技術(shù)支撐和政策支持。

3 結(jié) 論

本文利用物質(zhì)流的理論和方法， 首次分析了上海市經(jīng)濟(jì)—環(huán)境系統(tǒng)的物質(zhì)資源基礎(chǔ)。將上海市經(jīng)濟(jì)—環(huán)境系統(tǒng)的資源消耗特征及其年際變化與中國、日本等國家物質(zhì)流的分析結(jié)果進(jìn)行了比較，結(jié)果表明：

（1）上海市的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展是以消耗大量的資源和以一定的環(huán)境退化換來的， 2002年上海市的物質(zhì)總需求是中國的2.26%，上海市的直接物質(zhì)輸入是中國的8.55%，而上海市的GDP只占全國的5.14%。

（2）上海市資源生產(chǎn)率的水平明顯低于發(fā)達(dá)國家，說明上海市資源開發(fā)粗放，且利用效率低下，揭示了上海市高速經(jīng)濟(jì)發(fā)展的高額生態(tài)環(huán)境代價(jià)特征。

（3）通過上海市的環(huán)境壓力影響分析和運(yùn)用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)上海市的技術(shù)結(jié)構(gòu)和制度能力是影響物質(zhì)總需求變化的關(guān)鍵因素。

在2020年之前，上海市發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)應(yīng)該注重輸入端的減物質(zhì)化和加強(qiáng)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的技術(shù)支撐以及制度能力建設(shè)。

（編輯：王興杰）

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Material Input Analysis of Shanghai Economic and Environmental System

HUANG Xiaofen ZHU Dajian

(1. Shanghai Economic Institute， Shanghai 200032， China; 2.School of Economics

Management Tongji University ，Shanghai 200092， China)

Abstract The objection of the study is to estimate resource and environmental costs of the economic development， evaluate the sustainability of the economicenvironmental system and help the decisionmaker make better plan for circular economy. The material flow theory and methodology based on the Eurostat guidelines have been applied to analyze quantitative characteristics of the total material requirement (TMR)， the direct material input(DMI) and the resource productivity(RP) in Shanghai during 1990-2003. The conclusions are shown as follows:①The enormous total material requirement and direct material input cause huge pressure on the environment on the city of Shanghai. ②The resource productivity in Shanghai is 1.22 times as much as that of China in 1996 and one thirtieths of that of Japan in 2000， which shows that the efficiency of the resource utilization in Shanghai is still low. ③ Technique level and institution capability have the key effects on total material requirement or environmental quality.Before 2020， Shanghai should focus on reducing the material input， developing technology and putting forward the institution capability for circular economy.

Key wordscircular economy; material flow analysis， environmental impact; resource productivity; Shanghai city