礦產資源開發生態占用分析

都沁軍，董 佳

(石家莊經濟學院管理科學與工程學院，河北 石家莊 050031)

從生態足跡的理論出發，礦產資源開發生態系統的建設，就是要在保證生態系統各項功能正常運轉的前提下，使礦產資源開發生態占用盡可能減少。通過礦產資源開發生態足跡的計算與分析，可以測度礦產資源開發活動對自然生態系統的壓力，從而定量反映礦產資源開發的環境問題。為礦產資源的可持續開發利用、礦產資源開發環境壓力的減壓及礦產資源開發生態系統的良性演化策略的提出，提供新的思路和方向。

1 礦產資源開發生態足跡概念體系的建立

1.1 礦產資源開發生態足跡

礦產資源開發生態足跡，是支撐礦產資源開發所需要的生態上具有生產力的土地面積。當然，這里所指的土地面積可以不是地面，而是水面或林地。例如，礦產資源開發同樣需要林地來吸收開發中由于化石能源的消耗而釋放的CO2，需要牧草地、水域等為礦產資源開發提供消費性產品；礦產資源開發中消費的一些資源或產品，可能來自其它地區；礦產資源開發還可能破壞或占有生態資源。因此，與資源消費、生態資源破壞和廢物消解相關的各類生態生產性土地面積的總量，構成了礦產資源開發的生態足跡。礦產資源開發對自然生態環境的影響，主要表現為資源的消耗、地質災害和環境污染。另外，礦產資源在開發過程中還消費著其它一些資源，如鋼材、木材等也可歸結到資源的消耗。對礦產資源開發生態足跡的計算，應從資源的消費、地質災害、環境污染這三個方面考慮。礦產資源開發生態足跡，應是消費生態足跡、地質災害生態足跡和污染生態足跡相耦合的綜合生態足跡。

1.2 礦產資源開發消費生態足跡

礦產資源開發消費生態足跡(Consumption Ecological Footprint of Mineral Resources Exploitation，MEFC)，是指礦產資源開發過程中，在其影響范圍內對資源的生產消費以及因礦產資源開發所導致人類活動方式的改變(如消費方式改變等)，所引起的生活消費占用的生態生產性土地面積。主要包括與礦產資源開發直接相關的人類生活消費、與礦產資源開發直接相關的生產消費、與礦產資源開發直接相關的景觀破壞。

1.3 礦產資源開發地質災害生態足跡

礦產資源開發地質災害生態足跡(Geology Disaster Ecological Footprint of Mineral Resources Exploitation，MEFD)，是指礦產資源開發產生的地質災害所破壞的生態生產性土地面積，或進行人工治理時，治理工程在建設中消耗的能源和材料所占用的生態生產性土地面積。礦產資源開發可能引發各類地質災害，導致生態環境的破壞，占用了生態空間；另外，人們為恢復原有生態環境需要進行各類工程性建設。礦產資源開發地質災害生態足跡計算可用兩種方法：其一，直接計算發生地質災害時，所破壞或占用的各類生態生產性土地，如耕地、林地等；其二，計算地質災害恢復治理工程建設所消費的各類資源，將其轉換為生態生產性土地。具體計算時，可根據實際資料的情況進行方法的選擇。

1.4 礦產資源開發污染生態足跡

礦產資源開發污染生態足跡(Pollution Ecological Footprint of Mineral Resources Exploitation，MEFP)，是指礦產資源開發過程中，直接產生的污染消納以及因礦產資源開發而導致的人類活動方式的改變所占用或需要占用的生態生產性土地面積。計算礦產資源開發污染生態足跡，主要包括大氣污染、固體廢棄物污染、水污染和噪聲污染。

2 礦產資源開發生態足跡的計算模型

礦產資源開發生態足跡的計算，包括消費生態足跡、地質災害生態足跡和污染生態足跡三個部分。

通過對礦產資源在開發過程中，一年內產生的各種資源消費、地質災害發生或治理、污染消納等進行統計分析后，分別歸入相應的生態生產性土地類型，分別計算出各自的生態足跡，最后匯總為礦產資源開發生態足跡。計算如下：

(1)

上式中，MEFT為礦產資源開發生態足跡，gha；MEFC為礦產資源開發消費生態足跡，gha；MEFCi為i從1到7分別代表耕地、牧草地、水域、林地、建設用地、化石燃料地、水資源地的消費生態足跡，gha；MEFD為礦產資源開發地質災害生態足跡，gha；MEFDi為i從1到6分別代表耕地、牧草地、水域、林地、建設用地、化石燃料地的地質災害生態足跡，gha；MEFP為礦產資源開發污染生態足跡，gha；MEFPi為i從1到6分別代表耕地、牧草地、水域、林地、建設用地、化石燃料地的污染生態足跡，gha。

生態足跡的計算，涉及到將消耗或占用的資源(能源)、破壞或占用的土地轉換為相應的以全球公頃表示的生態生產性土地面積。下面給出一般的計算公式：

根據礦產資源開發消費生態足跡清單，礦產資源開發消費生態足跡包括人類生活消費、生產消費、景觀破壞等所消費的資源和占用的土地。其中資源消費的生態足跡計算如下：

(2)

式中，A為某類生態生產性土地面積，gha；C為資源消費量，t；Y為全球平均單位生產力，kg/ha；γ為當量因子。

占用土地的生態足跡計算如下：

(3)

式中，Pi為由于礦產資源開發造成的景觀破壞所占用的土地面積，ha；λi為礦產資源開發所在地區的某類土地的平均產量調整因子。

3 山西省煤炭資源開發生態足跡計算

根據《中國礦業年鑒》、《山西年鑒》、《山西統計年鑒》、《中國煤炭工業年鑒》、《中國統計年鑒》、《中國環境統計年鑒》、《中國能源統計年鑒》、《中國環境年鑒》，及引用部分公開發表論文的數據。結合前面的分析計算，可以得到山西省煤炭資源開發綜合生態足跡如表1所示。從該表可以知道，2000～2005年綜合生態足跡由13.91×106gha增加到28.41×106gha，年均增加15.35%。從該表可以看出，林地相對占有較多的生態足跡，為90%左右，其次是化石燃料地、耕地和水資源地。

表1 山西省煤炭資源開發生態足跡構成 單位：gha

山西省煤炭資源開發生態足跡，來源于資源開發過程中的資源消耗、地質災害和環境污染，生態足跡的構成如表2所示。在生態足跡構成中，環境污染生態足跡的絕對值和相對值在增加，其數額從2000年的1.19×107gha增加到2005年的2.50×107gha，其在生態足跡中所占的比例從85.62%增加到88.10%；消費生態足跡的數額也在不斷增加，從2000年的1.99×106gha增加到2005年的3.37×106gha，在綜合生態足跡中所占的比例從14.34%下降到11.85；地質災害生態足跡從2000年的5.38×103gha增加到1.44×104gha，在生態足跡中所占的比例為0.05%左右。

表2 山西省煤炭資源開發綜合生態足跡

在山西省煤炭資源開發生態足跡中，從生態生產力土地的占用來看，林地的生態足跡最大，其次是化石燃料地和耕地，而建設用地的生態足跡最小。進一步的分析可知，與林地計算有關的主要有直接占用和間接占用兩類，直接占用主要包括生活消費、木材消耗、地質災害損害林地、固體廢棄物占用林地等；間接占用主要指需要吸收CH4、NOx等氣體所占用的林地面積，包括大氣污染、鋼材消耗、煤矸石自燃等間接占用的林地。筆者的分析可知，97%的林地生態足跡是由間接占用所產生，其中來自大氣污染的生態足跡占到了約95%，可見甲烷的排放所產生的生態足跡在整個林地生態足跡中占到了很大的比重。這揭示出在山西省煤炭資源開發中，污染物的排放和能源的使用是影響環境的重要因素。因此，要減少煤炭資源開發的綜合生態足跡，首先必須從減少污染物尤其是大氣污染物的排放，其次是提高能源的使用效率和進行規模化的生產。

在構成綜合生態足跡的三個部分中，環境污染生態足跡最大，其次是資源消耗的消費生態足跡，地質災害生態足跡最小。這提醒人們，環境污染消耗和占用的生態資源最大，對生態環境造成的壓力最大。從實現煤炭資源可持續發展的角度出發，在重視地質災害治理的同時，從源頭上解決產生各類環境污染的原因是非常必要的。

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