陜北地區能源開發生態環境損失估算

張 倩，楊仁遠，李志學

(1．西安石油大學油氣資源經濟與管理研究中心，陜西西安710065;2．中國石油青海油田分公司，甘肅敦煌736202)

陜北地區位于黃土高原與毛烏素沙地接壤地帶，是我國水土流失和風沙危害最嚴重的黃土丘陵區和長城沿線風沙灘區，區內生態環境極其脆弱。資源富集、生態脆弱是陜北地區的特征。針對陜北地區的能源開發現狀，本研究采用市場價值法、修正的人力資本法、污染損失率法等方法綜合評價了2007—2009年該區能源開發過程中的生態環境損失，以期對該區進行生態修復與環境改善，保證社會經濟的發展和生態環境的可持續維護起到積極的作用。

有關生態環境經濟價值的研究最早出現于20 世紀20年代。1925年，比利時的Drumarx 首次以野生生物游憩的費用支出計算野生生物的經濟價值。1984年詹姆斯等提出了“污染損失—濃度曲線法”(又稱污染損失率法)，它是用于對水污染造成的水體價值損失進行現狀評價和未來預測的［1］。1996年Dubourg 采用劑量—效應法估算了英格蘭和威爾士汽車尾氣排放的鉛造成的污染損失［2］。1990年，我國學者過孝民、張慧勤首次對我國20 世紀80年代中期環境污染和生態破壞造成的經濟損失進行了估算，被稱為“過張模型”［3］。但是，該研究只計算了環境污染破壞損失，沒有考慮到生態環境破壞造成的損失。中國社會科學院環境與發展研究中心徐嵩齡和鄭易生等完成了“90年代環境與生態問題造成經濟損失估算”，該研究將環境代價分為環境污染和生態破壞兩個部分進行計量。

1 研究區概況

陜北能源化工基地位于陜西省北部，包括榆林、延安兩市，區內煤炭、石油、天然氣等礦產資源儲量大、質量好，被譽為“中國的科威特”。經過近20年的開發建設，該基地已形成年產1億t 煤、80 億m3天然氣、1 000 萬t 原油的生產能力，成為我國最大的西氣東輸、西電東送、西煤外運的能源基地［4］。目前，該地正處于大規模開采地下煤、油、氣階段，在高額經濟利益的驅動下，給原本就脆弱的生態環境帶來了日趨嚴重的破壞，主要表現為:①資源浪費嚴重。據調查，盡管神東煤田公司擁有最先進的采煤設備，但其煤炭回采率還不到30%，地方煤礦回采率不到20%，于此可知資源的浪費。②“三廢”(廢氣、廢水和固體廢棄物)超標排放，環境污染嚴重。據監測，大柳塔鎮大氣中氮氧化物、懸浮微粒、二氧化硫三項主要污染指標分別是煤田開發前的4、17 和24 倍，懸浮微粒日均濃度超過國家二級標準57．9 倍。③地表塌陷、地下水位下降。僅神木縣境內就有數十條河斷流、20 多眼泉井干枯，窟野河兩岸大小煤礦連片開發，造成全年2/3 時間斷流，變成季節性河。④植被破壞、水土流失嚴重。據統計，僅延安市的13 個縣區，水土流失面積達2．88萬km2，占土地總面積的78．4%，每年輸入黃河的泥沙量達2.58 億t，輸沙模數為7 028 t/(km2·a)，占全省入黃泥沙總量的30%［4－5］。

2 生態環境損失的估算范圍、方法和數據來源

2．1 估算范圍

生態環境損失的估算是根據當地環境狀況、質量和環境所提供服務的經濟價值來測定因環境污染而導致經濟損失數量的。本研究根據能源開發環境污染、生態破壞因子識別與核算結果，主要對陜北地區大氣污染、水環境污染、固體廢棄物污染、土地和植被破壞這4 種類型的損失進行估算(表1)。

2．2 計量方法

本研究參考了較成熟的環境價值評價方法，綜合運用了修正的人力資本法、市場價值法、污染損失率法、恢復費用法和機會成本法。

(1)修正的人力資本法。該方法以環境污染對人體健康和勞動能力的損害來評價環境價值損失，不僅包括因勞動者發病或死亡給生產帶來的損失，還包括醫療費用的增加。

表1 陜北地區能源開發生態環境損失估算內容

(2)市場價值法。該方法是把環境質量作為一種生產要素，用直接受環境影響的產品市場價格來計量因環境質量變化而造成的經濟損失。

(3)污染損失率法。該方法是水污染經濟損失計量模型的基礎，它充分考慮了影響水污染經濟價值損失的水資源量、水資源價值量以及水資源受污染程度3 個因素。

(4)恢復費用法。該方法是用補償或更新被破壞的資源所需要的費用衡量自然資源損失的，目的是將自然資源破壞的實物型影響貨幣化。

(5)機會成本法。當難以直接評估環境污染造成的損失時，人們常用這種能夠保持經濟發展和人民生活不受環境污染影響項目的費用來估算環境質量變動的貨幣價值。該方法適用于水土等環境資源諸要素的經濟損失估算［6］。

2．3 數據來源

本研究數據來源包括榆林市、延安市的環境統計資料及《陜西省環境質量報告》、《榆林市環境質量報告》、《延安市環境質量報告》、《陜西省統計年鑒》、《榆林市統計年鑒》和《延安市統計年鑒》。

3 生態環境損失的估算結果

3．1 大氣污染損失估算

3．1．1 人體健康和人類福利損失

環境醫學研究認為，大氣污染對人體健康的影響主要表現為人的呼吸系統疾病發病率和死亡率的上升。陜北地區2007—2009年各年PM10(可吸入顆粒物)的日均值分別為134、118、117 μg/m3。假設大氣中PM10 濃度達到國家年平均值二級標準(100 μg/m3)，則根據表2 大氣中PM10 造成死亡率和發病率的劑量—效應關系［7－8］，采用人力資本法即可估算出可以避免的經濟損失［8］。計算式為

表2 PM10 劑量—效應關系

式中:V1為死亡損失;V2為疾病損失;V3為誤工損失。

式中:C 為年人均工資，元;Np為因污染造成的死亡人數，人;Y為平均剩余壽命，a/人，根據陜北地區人口構成情況取5 a/人［6］。

式中:Ei為第i 種疾病的人均醫療費，元;Npi為第i 種疾病的發病人數，人。

1995年這三種疾病(下呼吸道感染/兒童氣喘病、氣喘病和慢性支氣管炎)的人均醫療費分別為150、50、100 元［6］，根據價格指數得出2007—2009年各年三種疾病的人均醫療費約為237、79、158 元。

式中:D 為誤工天數，d;R 為勞動人口占總人口的比例，%;C'為人均日工資，元，按照一年260 d 計算。

當人體患呼吸道疾病時，工作效率下降，但不一定缺勤，即為受到限制活動。1 個受限制活動天數相當于1/4 個因病缺勤天［6］。結合統計數據和計算公式，得到大氣污染對人體健康造成的經濟損失見表3。

表3 大氣污染對人體健康的經濟損失

2007—2009年陜北地區各年SO2排放量分別為123 433、121 062、121 553 t。根據亞洲開發銀行《環境影響的經濟評價》工作手冊提供的方法，SO2造成人體健康和人類福利的損失值為751～1 300 美元/t，結合陜北地區地理環境特點，計算中取中間值1 025 美元/t，因此2007—2009年陜北地區各年SO2造成的人體健康和人類福利損失分別為98 799 萬、90 646 萬、85 159萬元。

3．1．2 農業損失

大氣污染對農業的損害以SO2為主，主要表現為糧食、蔬菜等農作物減產和質量降低。質量損失表現為農產品的價格下降，由于目前的市場對此反應不靈敏，故本研究主要考慮農作物減產損失。農作物減產損失計算式為

式中:Q 為受污染時某作物的實際年產量，萬t;R 為在某濃度污染物影響下作物的減產率，%;W0為作物的收購價格，元/kg。

根據有關研究得出SO2在不同濃度時農作物的減產率，取糧食作物和水果的減產率為1%、蔬菜為5%［9］，則大氣污染造成的農業損失見表4。

陜北能源開發地區多位于農村或人口比較稀少的地區，因此本研究不計入家庭清洗費用的增加。通過上述分析得出，2007—2009年陜北地區各年能源開發大氣污染損失分別為122 716萬、110 442 萬、108 166 萬元。

表4 大氣污染對農業造成的經濟損失

3．2 水環境污染損失估算

3．2．1 地表水污染損失

本研究采用污染損失率法估算陜北地區水污染造成的經濟損失。水污染對水體造成的經濟損失S 可以由該水體潔凈時的總價值K 與污染物對水體造成的損失率R 的乘積表示，即

則

上二式中:S 為某污染物對水體造成的損失，萬元;R 為污染損失率;K 為潔凈水體使其具有完全功能所需的投入，萬元;A、B為參數;C 為污染物濃度與國家標準濃度的比值［10］。

根據地表水環境質量標準(GB 3838—2002)要求確定水體中各污染物因子的本底濃度，假定污染物在本底濃度狀態和嚴重水體污染時的濃度狀態對水體經濟價值的損失率分別為1%和99%，結合陜北地區水污染實際情況，選擇COD、揮發酚、石油類、懸浮物等參數進行計算，并運用文獻［11］的污染損失率模型得到參數A、B 的值(表5)。

表5 水污染經濟損失相關參數估算

根據榆林市、延安市2007—2009年各年污水排放量的平均值及工業用水價格確定潔凈水體價值的閾值K，在上述各參數確定的基礎上估算水污染經濟損失(表6)。

表6 水污染各污染物年均污染損失率及其經濟損失估算

采用恢復費用法通過計算恢復污染水體為正常態所需的費用，間接揭示水污染造成的損失。據了解，處理1 t 廢水使之達標的處理成本為2．89 元，根據陜北地區排污量計算得到該區2007—2009年各年的廢水處理成本分別為13 808 萬、10 034萬、16 210 萬元。

將上述兩項相加，得到2007—2009年陜北地區各年因地表水污染造成的經濟損失分別為32 308 萬、21 434 萬、35 410 萬元。

3．2．2 地下水污染損失

陜北地區能源開發對有限的水資源造成了嚴重破壞，煤礦井下排水使蓄水層和隔水層遭到破壞，大量地下水的滲漏減少了地表徑流，致使地下水位下降。據監測，神木縣平均開采1 t煤所造成的水資源損失量為1．922 5 m3，由此推算陜北地區2007—2009年各年的水資源損失量分別為35 207．24 萬、46 647．96萬、56 927．40 萬m3(以相應年的煤產量計算)，按照平均水價2 元/t 計算，則2007—2009年陜北地區各年因能源開發造成的水資源經濟損失分別為70 414．48 萬、93 295．92 萬、113 854．80萬元。

3．3 固體廢棄物污染損失估算

由于缺乏固體廢棄物對土壤侵蝕污染方面的統計資料，所以本研究主要計算固體廢棄物占用土地的環境損失。2007—2009年，榆林、延安兩市各年固體廢棄物(主要為煤矸石、粉煤灰)的總排放量分別為852．85 萬、1 049．32 萬、1 286．8 萬t，歷年堆存總量為25．34 萬、24．38 萬、22．28 萬t。據統計，平均1萬t 固體廢棄物占地486．32 m2，故2007—2009年陜北地區各年固體廢棄物累計占地面積分別為42．7、52．21、63．66 hm2。2007—2009年陜北地區各年糧食產量分別為2 688．5、3 145．5、3 412 kg/hm2，平均市場價格為1．45、1．70、1．85 元/kg，利用機會成本法“糧食損失價值=糧食單產量×固體廢棄物占地面積×糧食市場價格”估算，則2007—2009年陜北地區各年能源開發中排放的固體廢棄物占地損失的糧食價值為16．65 萬、27．92萬、40.18 萬元。

3．4 土地、植被破壞損失估算

能源開發在造成地表生態破壞的同時，也加劇了區域水土流失、土地沙化，從而造成土壤中有機質的大量損失，使土壤肥力大大降低。陜北地區每年由于能源開發引起的水土流失面積約為8 350 hm2，據測算，每年的土壤養分流失量折合成化肥為2 250 kg/hm2，由此推算區內每年流失的土壤養分約為1．88萬t，按照化肥價格1 500 元/t 計算，該區每年因水土流失導致的土壤肥力損失為2 818．13 萬元。陜北地區約有一半的水土流失面積可自行恢復，另一半則需要進行治理，治理1 hm2水土流失面積約需2 萬元，則陜北地區每年治理水土流失的費用約為8 350萬元。

據統計，榆林市開采1 萬t 原煤可導致2 600 m2左右的土地塌陷，需挖損土地1 000 m2左右。據此計算，2007—2009年陜北地區各年因煤炭開采造成土地塌陷面積分別為4 761．45、6 308．70、7 698．89 hm2，需分別挖損土地1 831．3、2 426．4、2 961．1 hm2，按照國家礦區恢復標準6 萬元/hm2計，2007—2009年該區各年造成的地表破壞損失分別為39 556．5 萬、52 410．6萬、63 959．94 萬元。

陜北地區土地沙化面積以每年2 萬hm2的速度在增長，沙地平均損失糧食產量的20%，按榆林市綏德縣平均單產3 555 kg/hm2(榆林市最高的單產)計算，則1 hm2減收糧食711 kg，平均每年損失糧食1．4 萬t。糧食單價按1．6 元/kg 計算，則陜北地區平均每年因土地沙化造成的損失為2 240 萬元。治理1 hm2沙漠化土地大約需6 萬元，則治理每年造成的沙化土地需要花費12 億元。

近年來，陜北地區煤炭、石油大面積開采，直接破壞了地表景觀，毀壞了自然植被。神木縣自1982年以來因為開辦小煤窯，砍伐林木18．67 hm2，毀壞植被44 hm2。榆林市“三化”草地面積達72．13 萬hm2，占到天然草場面積的44%［12］。陜北地區需要治理的退化草地按45 萬hm2計算(退化草地中有與水土保持、沙漠化治理重復的部分)，退化草地恢復費用需3 萬元/hm2，則該區退化草地的恢復費用約為135 億元。

4 結 語

由以上分析知，2007—2009年陜北地區各年能源開發生態環境損失分別為174．84 億、176．10 億、180．48 億元，占各年GDP 的比例分別為12．11% 、12．58% 和8．89%，平均開發1 t煤炭、石油就帶來約65 元的生態環境損失，其中各年的土地、植被破壞損失所占比例分別為87．11%、87．21%和85．74%，是其他環境損失的6 倍多。應該明確認識到的是，恢復破壞了的生態要比對環境污染治理困難得多。由于數據獲得受到限制，上述生態環境經濟損失中還有一些損失沒有計算在內，如能源開發造成的噪聲污染、泥石流、河流淤積等，因此本研究對陜北地區能源開發生態環境經濟損失的估計值僅是一個保守的數字。

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