礦產資源開發的物質流分析

[摘要]在界定礦產資源開發物質代謝含義的基礎上，從復雜性、可控性、連續性、差異性等方面分析了礦產資源開發物質代謝的特征。認為開展礦產資源開發的物質流分析可以為礦產資源開發環境壓力分析提供依據、為礦業循環經濟的發展提供支持。從礦產資源開發物質流分析原則出發，提出了礦產資源開發物質流分析的方法、構建了礦產資源開發物質流分析的賬戶體系及指標體系。

[關鍵詞]礦產資源；物質代謝；物質流分析；賬戶體系；指標體系

[中圖分類號] F407.1［文獻標識碼］ Ａ

[文章編號] １６７３－０４６１（２００8）０1－００36－０4

※河北省軟科學研究項目：“面向可持續發展的河北省國土資源安全戰略研究”（03457205）。

礦產資源開發環境壓力產生的原因之一就是資源在開發利用中存在著大量物質交換，即存在著巨量社會代謝規模。礦產資源開發的物質流分析通過測度資源開發過程中輸入、輸出社會-經濟系統的物質流和留存在系統的物質量，為定量分析礦產資源的開發活動對環境造成的壓力提供基礎。

一、基于物質代謝的礦產資源開發分析

1.物質流核算概念的形成

隨著科技的進步和勞動生產率的提高，人類社會的經濟規模不斷擴張，社會代謝的規模也不斷擴大。工業革命以后，人類社會的經濟活動對自然環境的巨大擾動和破壞，導致人類賴以生存的環境所提供資源和服務功能下降，與之相伴隨的出現了如資源短缺、環境污染以及生態系統功能退化等關乎人類生存的問題。[1]社會代謝問題的研究也不局限于從定性角度研究人類社會經濟活動與自然生態環境的關系，而是設法從定量角度研究社會經濟系統與自然生態系統之間的物質和能量交換，使得社會代謝規模與經濟增長和環境狀態之間的關系有一個量化的分析結果。物質流核算與分析（Material Flow Accounting and Analysis，MFA）就是在這一過程中產生的定量研究社會代謝規模及其構成的主要方法。[2]

2.礦產資源開發物質代謝含義

礦產資源開發的物質代謝是指在礦產資源開發過程中各類原材料資源、水、空氣等物質在社會經濟系統與自然環境之間所發生的輸入、轉化、輸出以及循環運動過程的總稱。礦產資源的物質代謝涉及社會經濟系統及自然環境系統兩部分。礦產資源開發的物質代謝起始于資源的開采及物質的投入，其中一部分物質和能量作為庫存儲存起來，這一過程中產生的各類廢棄物排放到大氣、陸地和水系統中。礦產資源開發的物質代謝是社會經濟系統“吞吐”物質的一種狀態，也說明了礦產資源開發過程中資源的利用效率和廢棄物的排放強度。可從以下幾個方面理解礦產資源開發物質代謝：

（1）礦產資源開發物質代謝是社會經濟活動的重要形式。社會經濟活動是由生產、交換、分配和消費構成的有機整體，礦產資源及其相關產品是各個環節運轉的基礎，即區域社會經濟活動需要礦產資源的開發利用作為物質基礎。礦產資源開發提供的各類化石燃料、金屬礦產、建材及非金屬礦產等滿足了本區域及區域外的需求，特別應注意的是向外輸送礦產資源的區域更應分析研究礦產資源開發帶來的環境壓力。正是由于礦產資源開發活動不斷進行物質代謝活動，區域經濟保持了增長和社會的進步。

（2）礦產資源開發物質代謝水平是礦產資源開發利用水平的體現。低水平低質量的代謝主要表現為高投入、高消耗和高產出；與之相反，高水平、高質量的代謝則表現為低投入、低消耗和高產出。高水平、高質量的礦產資源代謝水平可以通過較低的資源環境代價獲得較高的礦產資源原材料的產出，實現資源開發中的環境與經濟同步。礦產資源的開發利用的方式決定其代謝水平，礦產資源開發的代謝水平也可以看作是礦產資源可持續開發利用的重要指標。

（3）礦產資源開發物質代謝水平是礦產資源開發環境問題的重要根源。礦產資源的開發促使社會經濟系統和自然生態系統進行頻繁的以物質的“吞吐”為表象的相互作用，自然環境系統既是礦產資源開發的原料供應站，又是其各類廢棄物的堆放及處理場所。如果礦產資源開發規模和廢棄物的排放在自然環境的允許范圍內，可以認為礦產資源開發物質代謝活動保持良性循環；而物質代謝的規模及產生的廢棄物排放超過了自然環境的容量則可能導致生態環境的惡化。礦產資源開發的物質代謝水平決定著區域環境質量。

（4）礦產資源開發物質代謝水平與礦產資源開發利用方式、區域產業結構及消費能力有密切關系，也直接影響到了區域自然生態環境。實現礦產資源可持續開發利用的重要途徑就是要控制礦產資源開發物質代謝水平，使其保持良性循環。研究礦產資源開發的環境壓力就應從整體上研究礦產資源開發中物質代謝的規模和代謝的強度以及相應的環境影響，物質流分析的思路可以在這方面提供幫助，從而可以探索減物質化的途徑。

3.礦產資源開發物質代謝的特征

強度大。采掘業是現代工業的基礎，在礦產資源密集區內由于資源的開發集中了大量的生產力，物質和能量的轉換率很高，區域物質代謝速度大大加快。另一方面，礦產資源采選區域與其作為原材料進行深加工的工業區域往往有一定的空間間隔，使得礦產資源的物質代謝時空跨度更大，物質代謝所造成的環境影響范圍也更廣，由于這些物質流的存在，礦產資源開發系統不斷進行新陳代謝，保持礦產資源的供給滿足經濟系統的需要。

復雜性。礦產資源開發系統是一個涉及眾多資源種類、采選冶技術類型的復雜系統，不同的礦產資源種類，通過不同的技術方式與自然環境之間進行著物質交換；礦產資源開發系統也與其它工業生產系統進行物質交換。不同的物質交換過程促使礦產資源開發系統的物質代謝持續進行。另外，礦產資源開發系統也是有著社會屬性的復雜系統，政策、法律等信息流和人口流的存在增加了礦產資源物質代謝的復雜性。

可控性。在礦產資源開發系統中，作為代謝主體的仍發揮著重要作用。通過對礦產資源性質、作用的進一步認識，對礦產資源開發的方式和方法不斷改進使其盡可能接近于科學的本質，即隨著對礦產資源開發規律的不斷深化認識，人類可以通過技術的、經濟的、法律的、制度的等各種形式來調控礦產資源開發各種物質流的流向、流速和流量。因此，人們可以通過選擇不同的礦產資源開發的方式和制定不同的礦產資源產業政策對礦產資源物質代謝過程進行干預，根據區域自然生態的容量和經濟發展對礦產資源的需求程度，擴大或降低礦產資源開發規模。

連續性。礦產資源開發系統在其運行過程中，隨時隨地與自然生態系統進行著物資交換，如果這種以物質交換為前提的物質代謝作用一旦停止，礦產資源開發系統也就不會存在，礦產資源開發系統具有很強的連續性。隨著礦產資源開發水平的不斷提高、相關法律制度的逐步完善、區域產業結構的逐漸合理化，礦產資源開發的物質代謝會逐漸趨向于高效穩定的良性發展狀態，礦產資源開發水平也邁向新的發展階段。

差異性。由于礦產資源的形成受到地質構造、地層巖性的控制，礦產資源的空間分布表現出極大的空間差異性，有的地區多礦種共存，有的地區以單一礦種為主，另外一些地區礦產資源較為貧乏。上述這些差異性使得礦產資源開發的物質代謝在不同的地域所表現出來的規模和結構是不相同的，有明顯的地域差異性；另外區域產業結構及經濟發展階段也對礦產資源的物質代謝有一定程度的影響。

二、礦產資源開發物質流分析的意義

1.為礦產資源開發環境壓力分析提供依據

物質流分析將社會經濟活動與自然生態環境的發展過程統一起來，并試圖將物質流的平衡流動與經濟的均衡結合在一起，是以物質量統計的模式分析社會經濟系統運行過程。物質流分析通過“物質流”的定量測度來反映社會經濟系統的減量化、再利用和資源化狀況；通過物質投入、排放與GDP相互關系的比較，可以反映經濟活動的資源生產率及對環境的損害程度。

我國是礦產資源生產大國，也是礦產資源消費大國。礦產資源開發利用為國民經濟的發展提供了基礎性原材料，保障了國民經濟的持續發展；另一方面，從物質流的角度看，礦產資源開發利用過程中需要大量的物質投入、物質消費和物質排放，對生態環境帶來了巨大沖擊，如何定量研究礦產資源開發利用對生態環境的壓力，物質流分析的理論和方法提供了一種很好的思路。選擇典型區域進行礦產資源開發環境壓力研究，可以為減壓措施的制定提供有價值的參考依據。

2.為區域礦業循環經濟的發展提供支持

礦產資源開發對區域環境的影響的原因，除了資源消耗的絕對值增加過大以外，其它原因包括資源利用效率低和資源再生化率低，發展循環經濟是實現礦產資源可持續開發利用的必然選擇。從源頭上實現減量化，提高資源的再生化率和循環效率是整個循環經濟的核心。發展循環經濟是一項復雜的系統工程，需要大量基礎性的基礎資料支撐，例如礦產資源開發中各類廢棄物的產生、排放、綜合利用的統計，區域生態環境的變化與礦產資源開發強度之間的關系，區域社會經濟系統其它指標與礦產資源開發規模、強度之間的關系等的測算與評價須進行系統評價和分析。物質流分析思路就是以重量單位取代貨幣單位的計量，追蹤物質從自然界進入社會經濟系統中，經過經濟活動改變原有的存在形式，將廢棄物返回自然界的過程。這樣的解決問題過程，尤其可以表達和追蹤那些無貨幣價值卻對自然環境影響較大的物質流動情況；也可以透過表象分析本地區礦產資源支撐本地區經濟發展的情景，分析經濟發展與資源使用效率時間的關系。物質流分析的邏輯過程在于社會經濟過程的輸入端和輸出端進行重量的分析和核算，符合循環經濟的分析“經濟再生產過程”和“自然再生產過程”的過程。進行礦產資源物質流核算可以為礦業循環經濟的發展提供基礎數據。

三、礦產資源開發物質流核算的方法

1.礦產資源開發物質流核算的原則

如將礦產資源開發活動作為一個系統，其物質流也會經歷由于開采活動產生物質輸入、物質留存和物質輸出等過程。相比較于國家層次、區域層次的物質流分析，區域層次的物質流分析只是在研究的對象、研究的范圍有所縮小，相關的計算規則不改變。

礦產資源開發物質流的三大組成是固體物質、液態物質和氣體物質。

礦產資源開發物質流研究的系統邊界作如下幾方面的定義：

（1）礦產資源開發的社會經濟系統與自然環境系統之間的邊界：從自然環境中開采的各類礦產資源原料，經過此邊界進入開發礦產資源的社會經濟系統進行物質存在形式的轉換，把廢棄的物質排放到大自然中。

（2）本區域與其它區域的行政邊界：各類礦產資源的制成品、半制成品以及原料經由該系統的邊界，由本區域出口到其它區域或由其它區域進口到本國。

2.礦產資源開發物質流核算的方法

本文的研究以歐盟統計局的MFA指導手冊（Eurostat，2001：Economy-wide material flow accounts and derived indicator：A methodological guide）為基礎，進行物質流的核算。[3]

由于地質]化歷史不同，不同礦產資源富集的類型、富集的程度不同，這些差異可能導致區域物質流的差異。進行礦產資源開發物質流的核算時，可以針對不同情況區別對待。如可以分別核算每一種礦產資源開發的物質流情況，然后按一定的方式（如按能源礦產類、金屬礦產類、非金屬建材類；金屬類礦產又可分為黑色金屬、有色金屬、貴金屬等）加總，另外在數據允許的情況下，也可以一定類別的礦產資源為單位進行物質流分析。

考慮礦產資源開發情況，在進行礦產資源開發物質流分析時，將進入礦產資源開發活動系統的自然物質分為固體非生物物質、水和空氣3類，將排出礦產資源開發活動系統的自然物質分為固體廢棄物、廢水、廢氣和其它氣體物質3類（表1）。

物質投入的分類：①國內直接使用的開挖量：各類礦產資源的開采量和相關進口量。如能源類礦產中煤炭的開采量和進口量；金屬礦產中的黑色金屬礦石（鐵礦石、鉻鐵礦等）、有色金屬礦石（銅礦、鋁土礦、鉛鋅礦、鉬礦、鎢礦、錫礦等）、貴金屬礦石（金礦、銀礦、鉑族金屬礦等），進口包括金屬原料、半制成品、制成品及其它商品等；②非直接使用的國內開挖量：如地下開采礦產資源的巷道掘進量、露天開采礦產資源的剝離量等；③與進口有關的非直接流：進口商品的原料噸當量（如金屬原料、建材非金屬材料）、進口商品的未直接使用開挖量（如金屬原料、建材非金屬材料等）。

物質排放的分類：①污染物排放：與礦產資源開采過程有關的排放到大氣中的物質（CO2、SO2）、表土上的廢棄物（各種固體廢棄物，如礦渣等）；②出口：各類礦產資源的制成品、半制成品等有關的出口；③國內未被使用開挖物的處置：各類礦石原料等未被使用的開挖量、與出口品相關的未使用開挖量。

存量物質分類：①存量總增加：建筑及基礎設施（建筑材料、金屬、其它）、機器及耐用材料（金屬、其它材料）；②存量減少：建筑及基礎設施的拆毀（建筑材料、金屬、其它）；③存量凈變化：建筑及基礎設施庫存凈變化、其它凈變化等。

3.礦產資源開發物質流賬戶體系

根據以上礦產資源開發物質流的分類，就可以建立整體的礦產資源開發的物質流賬戶。根據歐盟《指導手冊》中的推薦，考慮礦產資源開發的實際情況，礦產資源開發物質流賬戶應建立多個分賬戶來進行物質流的核算，如賬戶直接物質投入賬戶、國內物質消費賬戶、實物貿易平衡賬戶、國內生產排出賬戶、國內非直接使用開采賬戶、非直接物質流的貿易平衡賬戶、物質總需求賬戶、物質總消費賬戶等。每一類賬戶分左、右兩欄，左欄為資源（Resources），右欄為使用（Uses），在各個賬戶中含等號的欄表示左欄的總和與右欄的綜合相等。表2為物質總消費賬戶，物質總消費（Total Material Consumption）與礦產資源開發活動有關的生產、消費活動所引起的物質流量，它包括進口的非直接流（國外或區域外隱藏流，IF），但不包括出口和出口的非直接流（國內隱藏流，HF）。[4]

四、礦產資源開發的物質流指標

每一個物質流賬戶均衍生一個或多個物質流基礎指標，這些基礎指標與其它指標的結合還可構建一些新的指標。[5]

1.礦產資源開發的物質流基礎指標

投入類指標：礦產資源開發的直接物質投入、礦產資源開發的物質總投入、礦產資源開發的物質總需求、礦產資源開發的國內物質總需求。

消耗類指標：礦產資源開發的國內物質消耗、礦產資源開發的物質總消耗。

排出類指標：礦產資源開發國內過程排出量、礦產資源開發的國內總排出量、礦產資源開發的物質直接排出量、礦產資源開發物質總排出量。

平衡類指標：礦產資源開發的實物貿易平衡。

2.礦產資源開發的物質流衍生指標

為了進一步研究礦產資源開發的強度、效率及對環境的影響等深層次問題，可以將礦產資源開發物質流的基礎指標與GDP等指標結合，產生一些新的指標以反映礦產資源開發利用的強度和效率。

與物質投入有關的衍生指標：礦產資源生產力和礦產資源使用強度。礦產資源生產力是單位物質投入所產生的經濟產出，礦產資源使用強度是單位經濟產出所需的物質投入量，兩者呈倒數關系。

與物質消耗有關的衍生指標：礦產資源開發物質消耗強度與礦產資源開發物質消耗產出率。礦產資源開發資源物質消耗強度是單位經濟產出所消耗礦產資源物質量，礦產資源開發物質消耗產出率是單位物質消耗所創造的經濟產出。

與物質排放有關的衍生指標：礦產資源開發物質排放強度與礦產資源開發物質排放產出率。礦產資源開發物質排放強度是單位經濟產出所產生的廢棄物排放量，礦產資源開發物質排放產出率是單位物質排放所產生的經濟產出。

通過礦產資源開發物質流分析，可以了解礦產資源開發的物質流情景、礦產資源開發的生產力和使用效率、計算礦產資源開發的生態包袱及對區域環境的影響及沖擊，為礦產資源的可持續開發利用和礦業循環經濟的發展提供支持。

[參考文獻]

[1]陶在樸.生態包袱與生態足跡——可持續發展的重量及面積觀念[M].北京：經濟科學出版社，2003.

[2]Claudia R. Binder， Christoph H ofer， et al. Transition towards improved regional wood flows by integrating material flux analysis and agent analysis: The case of Appenzell Ausserrhoden， Switzerland[J].Ecological Economics，2004，49:1-17.

[3]Helga Weisz， Christof Amann，et al. The physical economy of the European Union Cross～country comparison and determinants of material consumption [EB/OL]. www. Elsevier.com/locate/ecolecon，

2006，3:12.

[4]陳效逑，喬立佳.中國經濟——環境系統的物質流分析[J].自然資源學報，2000，15(1):17-23.

[5]陳效逑，趙婷婷.中國經濟系統的物質輸入與輸出分析[J].北京大學學報(自然科學版)，2003，7(4):538-547.

Material Flow of the Mineral Resource Development Du Qinjun1，2

（1.China University of Mining and Technology， Beijing 100812，China; 2. Shijiazhuang University of Economics， Shijiazhuang 050031， China）

Abstract: On the basis of the meaning of material metabolism of mineral resources development (MRD)， its characteristics are analyzed， such as complexity， controllability， consecution， and difference. The material flow analysis on MRD can provide the basis in analyzing the environment pressure of mineral resources， and support for the circulation economy of mineral industry. The analytical method of the material flow analysis of MRD is put forward， and the account system and index system are set up.

Key words: mineral resources; material metabolism; material flow analysis; account system; index system

（責任編輯：張改蘭）