基于MRIO對鐵礦石開采生態補償新機制的探討

張霄陽,陳定江,2*,朱 兵,2,余亞東(.清華大學化學工程系生態工業研究中心,北京 00084；2.清華大學循環經濟研究院,北京 00084；.華東理工大學商學院,上海 20027)

基于MRIO對鐵礦石開采生態補償新機制的探討

張霄陽1,陳定江1,2*,朱 兵1,2,余亞東3(1.清華大學化學工程系生態工業研究中心,北京 100084；2.清華大學循環經濟研究院,北京 100084；3.華東理工大學商學院,上海 200237)

基于多區域投入產出(MRIO)方法,從需求端出發,研究了 2010年中國省域間貿易隱含鐵礦石的情況,識別了鐵礦石消費的重點省份與重點部門.研究結果顯示：2010年貿易隱含鐵礦石總調出量最大的省份為河北省、遼寧省與內蒙古省,均是鐵礦石開采大省;總調入量最大的省份為江蘇省與浙江省,位于東部沿海地區,經濟較為發達.河北省凈輸出了3.5億t貿易隱含鐵礦石,占全國開采量的32%.鐵礦石開采大省將大量的貿易隱含鐵礦石輸出到東部沿海地區,以滿足當地對建筑業與設備制造業的最終需求.最大的貿易隱含流發生在河北省與浙江省之間,河北為浙江提供了3030萬t貿易隱含鐵礦石,其中絕大多數進入到浙江的建筑業.

多區域投入產出；貿易隱含流；生態補償機制；需求端分析

鋼鐵作為中國高速城鎮化建設過程中必不可少的資源,它所帶來的資源、環境、貿易問題也一直是研究的熱點.自 1996年以來,中國已連續20年成為世界第一鋼鐵生產國[1].其中礦石開采嚴重影響采礦場周邊的生態環境.因此,2015年9月,中共中央、國務院印發了《生態文明體制改革總體方案》,提出要完善礦產資源有償使用制度與完善生態補償機制.目前我國礦產資源生態補償的稅費主要有資源稅、礦產資源補償費、探礦權使用費、采礦權使用費、探礦權價款和采礦權價款[8].這些稅費由礦產資源的開發者向政府支付,主要用于作為“地租”或者補充國家對資源勘探進行的前期投入,沒有體現對于礦產資源開發導致的環境損害補償作用.

為了更好地修復由礦產資源開發導致的環境損害,建立礦區的環境恢復保證金制度勢在必行.我國目前也通過法律法規的建立進行了一些嘗試,但并未取得很好的效果.在加拿大或美國,

礦產資源被控制在州政府之下,地方政府可以獲得大量的資源租金用以補充財政,并使用資源租金中的復墾抵押金進行生態恢復[2].但在中國,礦產資源富集的地區往往都比較貧困,僅僅以“破壞者付費”原則令礦產開發者和當地的財政系統負擔生態恢復的巨額資金,已經使一些地區陷入了“資源陷阱”,成為貧困的資源輸出地,甚至在資源枯竭后成為“廢墟城市”.

為了建立充足的環境恢復保證金資金池,在“破壞者付費”的基礎上還需要加入“受益者補償”這一資金源.從傳統的觀點來看,礦山開發企業既是破壞者,又是受益者.但在全球經濟一體化的觀點來看,真正的礦產資源消費者才是最終的受益者.事實證明,礦產資源的消費大戶往往是經濟較為發達的地區.礦產資源開發產生的生態包袱通常被留在了生態破壞嚴重的開發地,而開采的資源卻通過貿易流向了更為發達的地區.資源通過貿易的流動間接帶來了生態包袱的轉移.因此,明確礦產資源的最終受益者,計算各個最終受益者分擔的生態包袱比例,在研究計算的基礎上,通過合理的政策、市場機制,使其參與提供礦區的環境恢復保證金,成為了一種可能的礦產資源開發環境損害的生態補償機制.

為了明確礦產資源的最終受益者,需要研究由于最終需求(終端消費等)所導致的區域之間的資源流動,即貿易隱含流,而由最終需求所產生的資源消耗又稱作資源足跡.多區域投入產出(MRIO)方法通過特定的數學計算,可以將經濟系統全生命周期意義下的研究對象的流動與消費計算出來,是一種廣泛采用的研究區域間公平性的工具.目前,國際上主要使用國際多區域投入產出數據庫研究國家之間的碳足跡[3]、水足跡[4]、生態足跡[5]、資源足跡[6]與污染物排放[7]等貿易隱含流,從而進一步研究國家之間的公平性問題.

我國在各省投入產出表的基礎上,開發了省區市間的MRIO數據庫,為研究我國區域間的生態服務公平性的問題提供了可能.目前,使用我國MRIO數據庫的研究大多集中在二氧化碳[8-10]與水[11-12]上,基本沒有人使用中國的MRIO數據庫研究資源類的環境問題.本文基于中國省域間的MRIO數據庫,從需求端出發,研究了2010年中國省域間貿易隱含鐵礦石的情況,進一步說明了鐵礦石開采生態包袱的轉移,并為我國鐵礦石開采環境損害的生態補償機制提供了數據支持與政策建議.

1 方法與數據來源

1.1 模型介紹

為了研究中國省域間由需求所引起的鐵礦石流動,本文采用環境投入產出方法(同樣被稱為環境拓展型投入產出方法)[13],基于中國省域間投入產出表中各省各經濟部門的經濟數據,結合各省鐵礦石開采數據進行了深入的分析研究.

圖1 多區域投入產出表結構示意Fig.1 Structure of multi-region input-output table

多區域投入產出表由中間需求、最終需求與最初投入3個部分組成,如果進口滿足非競爭假設[14],那么其簡化結構見圖 1.中間需求部分由各區域各經濟部門的中間使用和中間投入交叉組成,是一個方陣,水平和垂直方向上區域與部門的分類及排序一致.水平方向表示某一部門的產品在其他部門的分配,垂直方向表示某一部門對其他部門產品的中間消耗.為中間需求矩陣中的元素,表示r區域i部門對于s區域j部門的中間投入.最終需求部分由中間投入與最終需求交叉組成,水平方向表示某一部門的產品被不同

區域的農村居民消費、城鎮居民消費、政府消費支出、資本形成、存貨增加和整個國家的出口使用,垂直方向表示各區域5類最終需求與國家出口的部門來源.為最終需求矩陣中的元素,表示r區域i部門對于s區域f類最終需求的投入.最初投入部分由中間使用和進口與增加值部分交叉組成,水平方向表示進口與增加值的各組成部分(勞動者報酬、生產稅凈值、固定資產折舊和營業盈余)在各區域各經濟部門的數量,垂直方向表示各部門最初投入的構成和數量.為最初投入矩陣中的元素,表示v類增加值對于s區域j部門的投入.投入產出表各區域各部門的行向求和(總產出)與列向求和(總投入)相等,是一個線性的靜態均衡模型[15].

中國多區域投入產出表同世界上絕大多數多區域投入產出表一樣,使用貨幣單位作為數據單位,體現了經濟部門間的經濟交換,是一種價值型投入產出表.在研究資源類問題時,使用實物量作為單位的表格更能體現部門間的物質轉移[16-17].僅當投入產出表涉及的經濟部門嚴格滿足單產品部門假設(單一價格假設)時,通過實物型表格與價值型表格得出的結果才能完全一致[18].部門數越多的投入產出表,越能夠更好地滿足單產品部門假設.但是由于無法窮盡經濟系統中的所有產品,因此使用價值型投入產出表研究任何實物類問題,都存在一定誤差.盡管如此,使用價值型投入產出方法計算由需求端引起的貿易隱含流仍是操作性強、結果準確度較高的高性價比方法.

投入產出模型的基本公式是：

如果在式(1)等號右側部分左乘一個環境拓展矩陣,那么就變成了環境拓展型投入產出方法[20-21]：

式中：k是一個列向量,k中的元素表示對應區域對應部門單位產出的環境要素強度量,k?為 k向量的對角化方陣.根據Izard et al.[22]與Wiedmann等.[23]對于國家間貿易隱含鐵礦石的研究,在研究貿易隱含鐵礦石時,該強度量應為鐵礦石開采部門單位產出的鐵礦石開采量.

通過式(2)得到的矩陣結果即是區域與區域之間、部門與部門之間的貿易隱含鐵礦石流.對得到矩陣結果的某一列進行加和,即可求出由該列最終需求所產生的對鐵礦石的完全消費[24-25].通過此方法計算的是需求端(demand-based)消費量,與通過其他方法計算出的生產端(production-based)消費量(如國家鋼鐵資源的表觀消費量)視角不同,也無法對不同視角的消費量結果進行比較.

1.2 數據來源與處理

使用由中國科學院地理科學與資源研究所同國家統計局核算司聯合編制的2010年中國30省區市 30部門的多區域投入產出表[26].表中包括除西藏、香港、澳門和臺灣之外的30個省區市,涉及30個經過合并的經濟部門.

在2010年的多區域投入產出表中,某地區的最終需求只有2個部分,即最終消費支出和資本形成總額.在計算時,分別計算了2種最終需求產生的貿易隱含流,同時將2種最終需求加和,計算了由該區域的所有最終需求所產生的貿易隱含流.在表格中的最終需求右側,還有“其他項”這一列.這一列是為了使表格的總投入與總產出相一致而給每一行加上的平衡項,可以視為制表誤差.在進行計算時,為了使中間需求加上最終需求(包括出口)等于總產出,將這一列從總產出中做了剔除處理[7].

各省區市2010年的鐵礦石開采量通過2011年的《中國鋼鐵統計》[27]獲得.某地區的鐵礦石開采量除以對應地區投入產出表中的“金屬礦采選業”的總產出,即可以獲得該地區的單位產出鐵礦石開采量.對于k向量來說,除了每個地區“金

屬礦采選業”對應位置的元素是該地區單位產出鐵礦石開采量以外,其他位置的所有元素均為0.

本研究計算了各省區市對于本土開采的鐵礦石的消費以及貿易隱含流,從而進一步考慮本土鐵礦石開采產生的生態包袱的轉移.我國進口鐵礦石在鐵礦石輸出國產生的生態包袱并不需要納入考量.

2 結果及討論

2.1 對貿易隱含鐵礦石的消費

2010年我國共開采10.8億t鐵礦石,河北、遼寧、四川、內蒙古與山西是開采量前5名的省份,其開采量達到8.3億t.其中河北省開采4.5億t,遼寧省開采1.5億t,其他省份的開采量則不足1億t.省域之間的鐵礦石資源稟賦差異巨大.

開采的鐵礦石通過復雜的貿易網絡,經過一系列的生產加工過程,轉換成其他資源形態.最終消費地區通過消費含有鋼鐵資源的最終產品,間接消費了鐵礦石原產地開采的鐵礦石.鐵礦石開采過程中產生的生態包袱,也通過貿易由生產者轉移到消費者.

圖2 各省區市鐵礦石開采量與貿易隱含鐵礦石消費量Fig.2 Extraction of iron ore and consumption of trade embodied iron ore of every region

如圖2所示,對于開采量前5名的省份來說,其貿易隱含鐵礦石的消費量均比開采量小,成為貿易隱含鐵礦石的凈輸出省份.河北、遼寧、四川、內蒙古與山西的人均地區生產總值在30個省區市中排名分列第12、8、25、6與18位.排名第6的內蒙古當年人均地區生產總值為4.7萬元,而對于當年排名第1的上海來說,該值達到了7.6萬元.內蒙古人口相對較少,其人均地區生產總值相對于其他貿易隱含鐵礦石的凈輸出省份要高,但仍遠遠比不上相對富裕省份的人均地區生產總值.大多數富含鐵礦石的地區仍是欠發達的地區.

圖3 貿易隱含鐵礦石消費量的分配Fig.3 Distribution of the consumption of trade embodied iron ore

在2010年的投入產出表中,最終需求包括所有地區的最終消費支出、資本形成總額和整個國家的出口.如圖 3a所示,由資本形成而產生的中國開采的鐵礦石消費量達到了整體開采量的65.5%,占據絕對主導地位.由農村居民消費、城鎮居民消費與政府消費支出所構成的最終消費支出占據的比例最小,僅有 12.4%,甚至比由于出

口所產生的消費量還小.可以從鋼鐵資源消費的角度看出我國在當時階段對于需求端“三駕馬車”中投資與出口的重視.

再從行業的角度出發(圖3b),可以發現我國對于鐵礦石的消費主要集中在建筑業與設備制造業(包括：通用、專用設備制造業,交通運輸設備制造業,電器機械及器材制造業),這2者的消費量占據全國開采量的一半以上,符合我國當時所處的城市化進程發展階段.不同行業貿易隱含鐵礦石的消費量與其表觀消費量有所區別,其一在于需求端消費量與生產端消費量的視角不同,其二在于表觀消費量中考慮到對于進口鐵礦石的消費,而本研究不將進口的鐵礦石納入考量,只考慮本國開采的貿易隱含鐵礦石的消費與區域間流動.

2.2 省域間貿易隱含鐵礦石的流動

通過 MRIO方法計算出來的貿易隱含鐵礦石的重點消費省份與部門和當時社會經濟發展的情況相吻合.除了消費量,使用MRIO方法可以得到更重要的流動信息.

圖4 鐵礦石貿易隱含流的凈流入量與開采量的關系Fig.4 Relation between the net importation of tradeembodied iron ore and the extraction

對于任何一個區域,該區域對于鐵礦石的消費與開采的差值即是此區域貿易隱含鐵礦石流入或流出的勢能.如圖4所示,我國貿易隱含鐵礦石流出勢能大的省份也同樣是開采量大的省份,流出勢能與開采量基本成正相關關系.

我國貿易隱含鐵礦石的輸出方主要是開采大省,而流入方則主要是較為發達的東部沿海地區.為了便于在地圖上展示,參照 1997年中國多區域投入產出模型對于全國各地區的劃分[28],可以將全國劃分為8個經濟區域.

河北省和遼寧省分別位于 8個經濟區域中的北部沿海地區和東北地區.由于河北省巨大的輸出勢能,使北部沿海地區成為我國2010年貿易隱含鐵礦石網絡的核心輸出地.北部沿海地區不僅向凈輸入的東部沿海、京津等地區輸出貿易隱含鐵礦石,同時還向其他主要輸出地(東北地區)輸出貿易隱含鐵礦石.

圖5 8個經濟區域間前10大貿易隱含鐵礦石流Fig.5 Top 10trade embodied iron ore flows between 8economic regions

如圖5所示,在前10大貿易隱含流中,可以找到2條長鏈,即北部沿海-東北-中部-東部沿海以及北部沿海-中部-東部沿海.中部地區在吸納從鐵礦石原產地來的鋼鐵資源的同時,也作為中轉樞紐,將大量的鋼鐵資源運送到東部沿海地區.中部地區開采了13043萬t鐵礦石,消費了14277萬 t貿易隱含鐵礦石.雖然中部地區開采量與消費量的差值僅約為1200萬t,但中部地區的流入量達到7778萬t,流出量也有6544萬t.中部地區是我國重要的生產加工基地,也同樣是連接我國四面八方的主要交通樞紐.東部沿海地區擁有巨大的吸引貿易隱含鐵礦石流入的勢能,其鐵礦石開采量僅為626萬t,而其消費量達到了12294萬

t,充分體現出我國發達的東部沿海地區鋼鐵資源的對外依存度.

表1 前20大行業間貿易隱含鐵礦石流Table 1 Top 20trade embodied iron ore flows between sectors

從表1的前20的部門間貿易隱含鐵礦石流動可以看出,我國省域開采的絕大多數鋼鐵資源都是用于本省內建筑業的發展.河北省作為鐵礦石開采大省,同時支持了其他省份建筑業以及設備制造業的原材料需求.相對而言,遼寧雖然也開采了大量的鐵礦石,但是絕大多數鐵礦石并未通過貿易系統進入更加遙遠的地區,而是主要用來支持東北三省對于鋼鐵資源的需求.

3 政策建議

根據前面部分的計算結果,我國貿易隱含鐵礦石的流出地主要都是重要開采地,而開采地往往都有比較大的環境壓力.以河北省為例,河北省存在大量的小礦山,其產量占據全省產量的 40%以上.這些小礦山的開發缺少規劃和設計,造成了巨大的環境污染與生態破壞[29].建立環境恢復保證金資金池是有效的解決方案.除去礦山開發企業所繳納的部分,秉承“誰受益、誰付費”的原則,真正的終端消費者也有義務通過一定的政策、市場機制填補環境恢復保證金資金池中的空缺.

舉例來說,河北省2010年開采了4.5億t鐵礦石.根據科學合理、因地制宜的研究,可以將河北鐵礦石開采所產生的生態破壞恢復金額計算出來.礦石開采企業通過繳納土地復墾金,支付了生態破壞恢復金中的一部分.在這里,為了便于計算,假設“破壞者付費”后還存在1億元的資金缺額.河北提供給浙江3030萬t的貿易隱含鐵礦石,占河北總開采量的 6.8%,其中浙江的建筑業消耗了1478萬t河北的貿易隱含鐵礦石,占開采量的 3.3%.也就是說,按照本研究計算的生態包袱分擔比例,浙江需要為河北的鐵礦石環境恢復保證金資金池提供6800萬元,其中的3300萬元可以考慮由浙江的建筑業提供.類似地,可以分別計算出每一個省份鐵礦石開發環境恢復保證金的缺額,通過本研究提供的方法,計算缺額在各個省份以及各個部門分配的比例.

根據此方法計算出來的結果是基于多區域投入產出表中的貨幣流.對于建筑業的省外施工或者一些重工業生產企業來說,其施工或生產的產值被記錄在企業登記地,但真正發生資源消耗的施工、生產過程卻發生在其他地方.僅通過貨幣流,無法獲得真實的物質流信息,這是環境拓展的投入產出方法所無法解決的問題.建立健全物質流追蹤統計體系,在原有的價值型多區域投入產出數據庫中加入更多的物質流數據,是未來研究的趨勢.混合型(物質流結合價值流)投入產出數據庫的構建,可以幫助本研究或者其他基于投入產出方法的資源、環境問題研究獲得更加符合社會經濟、環境現狀的結果.

4 結論

中國目前的礦山生態恢復工作仍然存在很大的資金缺口,本文使用富含地區間貿易信息的多區域投入產出方法,提出了一套便于操作的按照貿易隱含流流向進行的缺額分配方法.具體的補償方式、補償標準、資金收集方法等則需要結合政府的行政機制、市場的運作機制等因素進行

政策設計相關的研究.本研究從生態服務公平性的角度,在原有的“破壞者付費”原則的基礎上加入“受益者補償”原則,初步提出并簡要討論了一種礦山開發生態補償的新機制.本研究可以為加入“受益者補償”理念的新機制提供資金分配方案的數據支持,但實現一套可施行的機制仍需要政府管理部門、企業、學界等社會各方進一步的努力探索.在方法研究的基礎上,建立健全相應的法律法規,編制部門數更加豐富的中國多區域投入產出表等,都可以使本研究得到的結果更加公平、科學、合理,更加具有可操作性.

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A new eco-compensation mechanism for iron ore extraction based on multi-region input-output analysis.

ZHANG Xiao-yang1, CHEN Ding-jiang1,2*, ZHU Bing1,2, YU Ya-dong3(1.Center for Industrial Ecology, Department of Chemical Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China；2.Institute of Circular Economy, Tsinghua University, Beijing 100084, China；3.School of Business, East China University of Science and Technology, Shanghai 200237, China). China Environmental Science, 2016,36(11)：3449～3455

China’s interprovincial trade embodied iron ore network in 2010 was analysed by applying a multi-region input-output (MRIO) model. From the demand-based analysis, some key consumers, either provinces or sectors, were identified. Results showed that in 2010, Hebei, Liaoning and Inner Mongolia were the most important exporters of trade embodied iron ore, which were also important iron ore extractors; Jiangsu and Zhejiang were the greatest importers, which were better developed regions located in eastern coastal area. The net exportation of Hebei was 350million tons, which was approximately 32% of the national extraction. Those important iron ore extractors exported most of trade embodied iron ore to eastern costal area, to meet the final demand of construction and machinery sectors. The largest trade embodied flow was the one between Hebei and Zhejiang. Hebei exported 30million tons of trade embodied iron ore to Zhejiang, and most of which was sent to the construction sector of Zhejiang.

multi-region input-output；trade embodied flow；eco-compensation mechanism；demand-based analysis

X196

A

1000-6923(2016)11-3449-07

張霄陽(1991-),女,北京人,清華大學化學工程系碩士研究生,主要從事投入產出方法與資源管理相關的研究.

2016-03-04

國家“十二五”科技支撐計劃項目課題(2012BAC03B01);國家自然科學基金委員會國際(地區)合作與交流項目(71161140354)

* 責任作者, 副研究員, chendj@mail.tsinghua.edu.cn