基于物質(zhì)流分析的廢紙回收利用體系生態(tài)成本研究

戴鐵軍,趙鑫蕊

北京工業(yè)大學(xué)循環(huán)經(jīng)濟(jì)研究院, 北京 100124

基于物質(zhì)流分析的廢紙回收利用體系生態(tài)成本研究

戴鐵軍*,趙鑫蕊

北京工業(yè)大學(xué)循環(huán)經(jīng)濟(jì)研究院, 北京 100124

廢棄物回收利用在一定程度上對(duì)緩解資源和環(huán)境危機(jī)起到積極的作用,已經(jīng)成為可持續(xù)發(fā)展的重要舉措,但生產(chǎn)過(guò)程中消耗的資源、能源,排放的污染物同樣也會(huì)對(duì)自然環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響。為解決此問(wèn)題,以廢紙回收利用體系為例,基于物質(zhì)流分析方法構(gòu)建了生態(tài)成本核算模型,為廢棄物回收利用體系優(yōu)化提供基礎(chǔ)。在對(duì)生態(tài)成本相關(guān)研究歸納總結(jié)的基礎(chǔ)上,定義了生態(tài)成本的概念,界定了生態(tài)成本的研究?jī)?nèi)容,并分析基于物質(zhì)流核算生態(tài)成本的可行性。生態(tài)成本是對(duì)生態(tài)負(fù)荷的價(jià)值化,主要分為資源耗減成本、污染產(chǎn)生和環(huán)境保護(hù)成本以及生態(tài)環(huán)境損害成本3部分。污染產(chǎn)生和環(huán)境保護(hù)成本可以通過(guò)將總成本按比例分配給正、負(fù)產(chǎn)品的方式求得,資源耗減成本和環(huán)境損害成本借助LIME方法核算,總生態(tài)成本是回收利用體系內(nèi)部各項(xiàng)生態(tài)成本的總和。生態(tài)成本核算是評(píng)價(jià)生態(tài)負(fù)荷的重要手段,在廢紙回收利用體系物質(zhì)流動(dòng)圖的基礎(chǔ)上,分析各生產(chǎn)流程生態(tài)成本的構(gòu)成情況。提出的生態(tài)成本核算模型不僅適用于廢紙回收利用體系,其他廢棄物也同樣適用。通過(guò)生態(tài)成本的核算,尋找到對(duì)生態(tài)環(huán)境影響較大的工序、流程,為廢棄物回收利用體系經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的雙贏提供理論與實(shí)踐指導(dǎo)。

生態(tài)成本；物質(zhì)流分析；廢棄物；回收利用體系

面對(duì)資源和環(huán)境危機(jī),再生資源開(kāi)發(fā)顯得至關(guān)重要。近年來(lái),再生資源綜合利用水平快速提高,2014年我國(guó)廢鋼鐵、廢有色金屬、廢塑料等十大類再生資源回收總量約為2.45億t,回收總值為6446.9億元[1],一定程度上緩解了自然資源短缺問(wèn)題。在廢棄物變?yōu)樵偕Y源的過(guò)程中,雖然可在一定程度上減少?gòu)U棄物處置量和原生資源消耗量,但是過(guò)程中消耗的資源、能源,排放的污染物同樣會(huì)對(duì)自然環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響。因此,廢棄物回收利用對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的負(fù)荷成為亟需研究的重點(diǎn),一些學(xué)者對(duì)其過(guò)程的生態(tài)效益進(jìn)行探討,物質(zhì)流分析和生命周期評(píng)價(jià)是兩種主要的研究方法。

基于生命周期評(píng)價(jià)方法(LCA)對(duì)廢棄物回收過(guò)程的研究,主要是根據(jù)LCA的系統(tǒng)框架,對(duì)各個(gè)生命階段編制資源消耗和污染物排放清單,并對(duì)廢棄物的主要處置方式(填埋、焚燒、回收利用等)進(jìn)行比較。Finnveden[2]等基于LCA框架從能源消耗、溫室氣體排放等角度對(duì)固體廢棄物不同回收處置方式進(jìn)行分析,確定了“廢物利用層級(jí)”的有效性。Cherubini[3]等基于LCA分析了不同回收處置方式對(duì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、生態(tài)環(huán)境的影響,認(rèn)為簡(jiǎn)單填埋是對(duì)生態(tài)環(huán)境影響最大的處理方式,回收再利用、焚燒回收能量這兩種方式對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響相對(duì)較小。也有研究將價(jià)值理論引入LCA,Reich[4]詳細(xì)論述了生命周期經(jīng)濟(jì)價(jià)值、生命周期環(huán)境價(jià)值和LCA的關(guān)系,分別介紹了各自的研究方法,認(rèn)為L(zhǎng)CA與經(jīng)濟(jì)分析相結(jié)合的方法更適用于廢棄物回收利用的研究。但LCA僅僅是從各生命階段的資源消耗、污染物排放兩個(gè)角度分析廢棄物處置的生態(tài)環(huán)境影響,并未考慮到回收利用網(wǎng)絡(luò)之間的物質(zhì)聯(lián)系,以及各個(gè)生命階段內(nèi)部物質(zhì)流動(dòng)與循環(huán)情況,不能全面的衡量廢棄物回收處置過(guò)程生態(tài)負(fù)荷。

基于物質(zhì)流分析(MFA)的廢棄物研究主要集中在建立簡(jiǎn)明的廢物回收利用體系,明確各個(gè)階段之間的物質(zhì)聯(lián)系,通過(guò)控制流量和流向,達(dá)到優(yōu)化廢棄物回收利用體系的目標(biāo)。Steubing[5]基于MFA對(duì)秘魯?shù)膹U棄電腦回收處置體系進(jìn)行研究,預(yù)計(jì)2010—2019年間廢舊電腦產(chǎn)生量將是2000—2009年產(chǎn)生量的4—5倍。Nady[6]等在MFA的基礎(chǔ)上研究了印度的廢紙、塑料、玻璃等的回收過(guò)程,認(rèn)為回收游商在回收過(guò)程中扮演著至關(guān)重要的作用,且印度的回收水平遠(yuǎn)高于過(guò)去文獻(xiàn)所報(bào)道的。Eva Sevige-Iitoiz[7]等綜合考慮經(jīng)濟(jì)全球化和國(guó)內(nèi)外的資源消耗和環(huán)境負(fù)荷,通過(guò)MFA和CLCA相結(jié)合的方法對(duì)紙張的物質(zhì)流情況和回收過(guò)程中的溫室氣體排放量進(jìn)行核算。相較于生命周期評(píng)價(jià),物質(zhì)流分析更能系統(tǒng)、全面地描繪廢棄物回收利用體系的現(xiàn)狀、各回收利用流程內(nèi)部以及流程間物質(zhì)流動(dòng)情況,更有利于分析廢棄物回收利用系統(tǒng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。

廢紙是一種重要的再生資源,被稱為“城市森林”。目前,廢紙漿占全年紙漿總消耗量的65%,廢紙回收率達(dá)44.74%,廢紙利用率達(dá)72.22%[8],廢紙已經(jīng)成為我國(guó)造紙行業(yè)的主要原料,廢紙回收利用過(guò)程的生態(tài)負(fù)荷大小對(duì)我國(guó)紙張市場(chǎng)健康發(fā)展具有重大影響。由于國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)廢紙回收利用體系的研究多基于生命周期評(píng)價(jià)方法[9- 13],并未考慮到物質(zhì)流動(dòng)情況對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。因此,本文以廢紙為例,基于物質(zhì)流分析方法,以廢紙產(chǎn)生到廢紙的最終處置(直接填埋、燃燒灰填埋、再生紙等)過(guò)程為研究的系統(tǒng)邊界,在構(gòu)建廢紙回收利用體系物質(zhì)流情況圖的基礎(chǔ)上,引入生態(tài)成本概念,定量計(jì)算廢紙回收利用體系對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。

1 生態(tài)成本界定與研究基礎(chǔ)

生態(tài)成本是在嚴(yán)峻的資源與環(huán)境問(wèn)題面前,為解決生態(tài)問(wèn)題而提出的,是對(duì)生態(tài)環(huán)境負(fù)荷的量化。此前已有學(xué)者對(duì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了大量探討,主要包括生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制、資源損耗和生態(tài)降級(jí)價(jià)值核定、環(huán)境成本核算等。因此,對(duì)在生態(tài)成本相關(guān)研究進(jìn)行歸納總結(jié)的基礎(chǔ)上,界定生態(tài)成本的研究?jī)?nèi)容,并分析基于物質(zhì)流核算生態(tài)成本的可行性。

1.1 生態(tài)成本的研究基礎(chǔ)

生態(tài)系統(tǒng)為社會(huì)經(jīng)濟(jì)提供的服務(wù)往往被當(dāng)做是“免費(fèi)品”,經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中造成的生態(tài)環(huán)境惡化被看做“外部性”,沒(méi)有引起社會(huì)的重視。隨著生態(tài)環(huán)境問(wèn)題的日益嚴(yán)峻,學(xué)者開(kāi)始采用各種手段衡量生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)價(jià)值[14- 17]、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響,并嘗試對(duì)生態(tài)環(huán)境進(jìn)行補(bǔ)償[18- 22]。另外,資源損耗和生態(tài)降級(jí)的價(jià)值核定也引起了學(xué)者的廣泛關(guān)注,逐步開(kāi)始測(cè)算不可再生資源和某一地區(qū)的資源損耗成本[23- 25],以及人類活動(dòng)帶來(lái)生態(tài)環(huán)境損害成本[26- 27]。雖然生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制能在一定程度上遏制人類對(duì)自然環(huán)境的無(wú)限索取,但并不能從根本上找到資源浪費(fèi)和環(huán)境破壞的根源和具體生產(chǎn)流程,因而不能提出有針對(duì)性地降低生態(tài)環(huán)境負(fù)荷的措施。

環(huán)境成本[28- 29]的概念,是對(duì)一定時(shí)期內(nèi)使用、消耗環(huán)境資源和對(duì)自然資源維護(hù)、修復(fù)所發(fā)生的各種耗費(fèi),與生態(tài)成本有諸多類似之處。Buonocore[30]等運(yùn)用生命周期評(píng)價(jià)、物質(zhì)流分析、能值分析等多種方法,對(duì)意大利阿爾卑斯山地區(qū)木材供應(yīng)鏈的環(huán)境成本和可持續(xù)性進(jìn)行分析。肖序[31- 37]等通過(guò)資源價(jià)值流、材料流轉(zhuǎn)會(huì)計(jì)方法對(duì)燃煤發(fā)電企業(yè)和水泥廠等的環(huán)境成本進(jìn)行分析并對(duì)企業(yè)環(huán)境成本的定義、分類和計(jì)量進(jìn)行了探討。但環(huán)境成本更多考慮資源生產(chǎn)、消費(fèi)和商品使用過(guò)程的環(huán)境影響,偏重于對(duì)末端環(huán)境負(fù)荷的量化；而生態(tài)成本則在環(huán)境成本的基礎(chǔ)上將資源耗減成本納入到核算體系中,使核算體系更加全面、符合實(shí)際。

1.2 生態(tài)成本的界定與研究現(xiàn)狀

目前,對(duì)生態(tài)成本的研究尚處于起步階段,不同學(xué)者對(duì)生態(tài)成本有不同的界定。在吸取前人研究成果[38- 41]的基礎(chǔ)上,對(duì)生態(tài)成本作如下定義：生態(tài)成本是指生產(chǎn)過(guò)程造成生態(tài)系統(tǒng)的破壞、損害導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量、功能下降的經(jīng)濟(jì)估值,以及為避免生態(tài)環(huán)境惡化而產(chǎn)生的成本,主要包括資源耗減成本、環(huán)境污染和保護(hù)成本以及生態(tài)環(huán)境損害成本。資源耗減成本是指資源開(kāi)采過(guò)程中因開(kāi)發(fā)利用資源而減少的實(shí)體資源數(shù)量的價(jià)值[42]；環(huán)境污染和保護(hù)成本是指生產(chǎn)過(guò)程中的污染物產(chǎn)生成本以及為避免生態(tài)破壞而產(chǎn)生的成本；生態(tài)環(huán)境損害成本則是指生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)人類社會(huì)和生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響和損害的貨幣估值。

針對(duì)生態(tài)成本問(wèn)題的研究主要集中在對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、礦產(chǎn)開(kāi)采和大型施工工程等對(duì)生態(tài)環(huán)境依賴程度高、生態(tài)負(fù)荷大的領(lǐng)域。學(xué)者針對(duì)糧食生產(chǎn)的安全問(wèn)題進(jìn)行大量研究[43- 44],運(yùn)用經(jīng)濟(jì)學(xué)和生態(tài)學(xué)的方法計(jì)算某一地區(qū)糧食生態(tài)的直接成本,并估算因糧食生產(chǎn)造成的生態(tài)損失成本[39,45- 46]。關(guān)于礦產(chǎn)開(kāi)采的生態(tài)成本研究,學(xué)者們分析了采礦生產(chǎn)的生態(tài)成本構(gòu)成并進(jìn)行分析估算[47- 48],王青[41,49- 51]等主要是與生態(tài)足跡相結(jié)合,構(gòu)建生態(tài)成本計(jì)量模型,加強(qiáng)對(duì)生態(tài)成本的控制,推進(jìn)礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展。另有學(xué)者從立法的角度[38,52]和產(chǎn)品定價(jià)機(jī)制[40]等角度對(duì)生態(tài)成本展開(kāi)論述。但是,生態(tài)成本較少應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)方面。事實(shí)上,工業(yè)生產(chǎn)是環(huán)境惡化的主要原因,生態(tài)成本的核算可以明確生產(chǎn)過(guò)程對(duì)環(huán)境負(fù)荷大小以及生態(tài)成本較大生產(chǎn)環(huán)節(jié),對(duì)工業(yè)產(chǎn)業(yè)節(jié)能降耗、降低環(huán)境影響、提高經(jīng)濟(jì)效益起到重要作用。

1.3 基于物質(zhì)流分析核算生態(tài)成本的可行性

物質(zhì)流分析[53](MFA)是在經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中,對(duì)物質(zhì)(包括資源、能源)的流動(dòng)和數(shù)量的一種定量分析,可以明確各種物質(zhì)在生產(chǎn)流程中的流動(dòng)狀況以及相互關(guān)系,可以為資源、廢棄物和環(huán)境的管理提供方法學(xué)上的決策支持。物質(zhì)流分析為研究系統(tǒng)搭建一個(gè)系統(tǒng)的物質(zhì)流動(dòng)網(wǎng)絡(luò),反映的是系統(tǒng)內(nèi)實(shí)物流動(dòng)關(guān)系,以質(zhì)量為計(jì)量單位,準(zhǔn)確地表示出每股物質(zhì)流的流量、流向,分析各股物流對(duì)系統(tǒng)資源效率、環(huán)境效率的影響。因此,物質(zhì)流分析為生態(tài)成本核算提供了技術(shù)支撐。

生態(tài)成本的核算是對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響大的物質(zhì)和生產(chǎn)工序的價(jià)值進(jìn)行歸類、加總,實(shí)際上是基于經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)價(jià)值流分析進(jìn)行的,價(jià)值流分析可以為生態(tài)成本核算提供數(shù)據(jù)支撐。同時(shí)物質(zhì)流是價(jià)值流的載體,價(jià)值流則是物質(zhì)流動(dòng)在經(jīng)濟(jì)層面的體現(xiàn)。生態(tài)環(huán)境惡化,在程度上取決于輸入與輸出經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的物質(zhì)的數(shù)量與質(zhì)量[53],物質(zhì)流分析利用物質(zhì)平衡原理,分析從資源投入到產(chǎn)品和廢棄物輸出的全過(guò)程,描繪出系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)流動(dòng)和循環(huán)過(guò)程,可以準(zhǔn)確地找到對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響的物質(zhì),繼而對(duì)其進(jìn)行價(jià)值核算。可見(jiàn),基于物質(zhì)流分析核算生態(tài)成本,是可行的。

2 廢紙回收利用體系生態(tài)成本構(gòu)成分析

生態(tài)成本的研究目的在于尋找生態(tài)影響較大的生產(chǎn)工序(生產(chǎn)流程),對(duì)該工序(流程)的生產(chǎn)工藝和管理水平進(jìn)行優(yōu)化,從而降低經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。在研究廢紙回收利用體系生態(tài)成本的核算時(shí),首先要依據(jù)實(shí)際情況構(gòu)建廢紙回收利用物質(zhì)流系統(tǒng),然后分析每個(gè)生產(chǎn)工序的物質(zhì)流動(dòng)情況,并在此基礎(chǔ)上建立生態(tài)成本核算模型。

2.1 基于物質(zhì)流分析的廢紙回收利用體系分析

紙張經(jīng)過(guò)使用后主要的流向有5個(gè)方面,即再利用、回收制漿、存而不用[54]、進(jìn)入生活垃圾處理體系及損失到環(huán)境之中。廢紙回收利用體系中物質(zhì)流主要包括：資源、能源投入(IP)、氣體污染物排放(FWA)、液體污染物排放(FWL)、固體污染物排放(FWS)、返回本環(huán)節(jié)的廢棄物、不合格產(chǎn)品(FWBsp)和返回上游環(huán)節(jié)的廢棄物、不合格產(chǎn)品(FWBup),具體物質(zhì)流情況如圖1所示。

在廢紙的流向中,再利用和回收制漿是最主要的兩個(gè)流向。再利用是指廢紙經(jīng)回收分揀后在再次進(jìn)入經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)；回收制漿是廢紙?jiān)诓牧蠈用娴难h(huán)利用,通過(guò)碎漿、出渣、脫墨、漂白等步驟制成廢紙漿最終返回經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)。廢紙制漿的工藝復(fù)雜,資源和能源消耗量大,新鮮水、電力、燃料和原生木漿等均需要按照工藝要求添加。同時(shí),制漿階段會(huì)產(chǎn)生大量廢水和廢渣,其中包括廢紙中摻雜的塑料粒、泥沙、纖維素、木質(zhì)素、低分子糖、有機(jī)酸、油墨、染料等廢渣[55],碎漿機(jī)、除渣器排渣和浮選過(guò)程會(huì)產(chǎn)生泡沫渣、污水處理過(guò)程產(chǎn)生污泥等固體廢棄物,廢紙制漿過(guò)程還會(huì)產(chǎn)生廢氣和鍋爐渣、煙道飛灰、燃燒爐灰渣等灰燼類固廢[55]。

“存而不用”指的是紙張經(jīng)過(guò)使用喪失了原有功能,但因?yàn)槟承┰蛄粼谌粘Ｉ町?dāng)中,例如報(bào)紙糊墻等。一些紙張消費(fèi)后未能進(jìn)入綜合回收處理體系,其中部分廢紙因?yàn)槿狈厥漳芰Α⒉痪邆浠厥諚l件的原因喪失到環(huán)境當(dāng)中。部分廢紙?jiān)诜謷蠡烊肷罾?dāng)中進(jìn)入垃圾處理廠,處置的方式包括焚燒、填埋和簡(jiǎn)單的堆放。廢紙回收利用體系中,焚化、填埋、回收制漿和其他利用方式需要投入大量資源和能源才能滿足生產(chǎn)要求,并隨著生產(chǎn)排放廢棄物和污染物。分揀、再利用等過(guò)程雖然額外投入資源較少,但是為維持正常的營(yíng)運(yùn),仍需要投入能源、勞動(dòng)力以及相關(guān)環(huán)保設(shè)備。

生態(tài)成本伴隨著資源消耗污染物和廢棄物排放而產(chǎn)生,生產(chǎn)工序之間具體的物質(zhì)循環(huán)與流動(dòng)情況決定了生態(tài)成本的構(gòu)成和大小。因此,研究生態(tài)成本核算的計(jì)量模型,需從研究工序間的物質(zhì)流動(dòng)情況入手,探究廢紙回收利用體系中的生態(tài)成本構(gòu)成情況和核算方法。

2.2 生態(tài)成本構(gòu)成分析

廢紙回收利用體系中,生態(tài)成本是由廢紙回收、再制造和再生紙生產(chǎn)過(guò)程中資源消耗、廢棄物排放引起的,在體系中輸入的物質(zhì)主要是回收的廢紙資源、能源、水及其他生產(chǎn)原料,輸出的物質(zhì)包括經(jīng)過(guò)處理加工的產(chǎn)品(半成品)和污染物,循環(huán)利用部分包括循環(huán)水、不合格產(chǎn)品、邊角料等生產(chǎn)工序產(chǎn)生的部分廢棄物。

生態(tài)成本核算過(guò)程中,環(huán)境污染與保護(hù)成本是污染物產(chǎn)生及環(huán)境保護(hù)支出的實(shí)際成本,用生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)際費(fèi)用表示；資源耗減成本和生態(tài)環(huán)境損害成本是對(duì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中資源消耗和污染排放所造成生態(tài)影響的價(jià)值估量,相關(guān)的核算方法有很多,SEEA、LIME主要的核算手段。其中,SEEA(System of Integrated Environment and Economic Accounting)廣泛引用于綠色GDP核算中,主要用于核算區(qū)域范圍內(nèi)資源耗減和生態(tài)退化的價(jià)值,但不適用于具體生產(chǎn)過(guò)程的資源耗減成本和生態(tài)環(huán)境損害成本的核算。日本開(kāi)發(fā)的LIME(Life-cycle Impact Assessment Method based on Endpoint Modeling)方法是一種LCA的環(huán)境價(jià)值評(píng)價(jià)方法,比較符合我國(guó)的生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀,因此本文采用LIME方法核算資源耗減和生態(tài)環(huán)境退化引起的生態(tài)成本。

2.2.1 環(huán)境污染和保護(hù)成本

(1)污染產(chǎn)生成本

污染物伴隨著工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生,在生產(chǎn)流程中大部分生產(chǎn)原料經(jīng)加工變成(半)成品(正產(chǎn)品),另外部分原料則轉(zhuǎn)變成污染物或不合格產(chǎn)品(負(fù)產(chǎn)品)(圖2)。生產(chǎn)過(guò)程中,負(fù)產(chǎn)品(廢棄物、不合格產(chǎn)品)的產(chǎn)生成本記為污染產(chǎn)生成本(PYC)。

在廢紙回收利用體系中,資源投入IP輸入到生產(chǎn)工序(Pi)中,產(chǎn)出半成品(MOP)進(jìn)入下一生產(chǎn)工序Pi+1,部分不合格品和廢棄物FWBspi和FWBup(i+1)作為原料返回Pi。FWAi、FWLi、FWSi分別為工序Pi產(chǎn)生的氣體、液體和固體污染物排放,PYCi1、PYCi2、PYCi3代表FWAi、FWLi、FWSi帶來(lái)的污染產(chǎn)生成本。工序Pi的污染產(chǎn)生成本為PYCi：

PYCi=PYCiFWA+PYCiFWL+PYCiFWS

(1)

(2)

式中,i為此生產(chǎn)過(guò)程的第1—n個(gè)生產(chǎn)工序,j=1,2,…,m分別代表工序產(chǎn)生的各種氣體污染、液體污染物和固體廢棄物。公式(2)為廢紙回收利用體系中第i個(gè)工序的污染物產(chǎn)生成本,將流程內(nèi)第1—n個(gè)工序的污染成產(chǎn)生成本加總,就可得到該生產(chǎn)流程的污染物產(chǎn)生成本為:

(3)

污染產(chǎn)生成本是伴隨著各個(gè)工序的生產(chǎn)運(yùn)行產(chǎn)生的,以物質(zhì)流分析為基礎(chǔ),通過(guò)跟蹤生產(chǎn)過(guò)程中所有物質(zhì)的輸入、循環(huán)和輸出情況,以產(chǎn)品(正產(chǎn)品)與污染物或不合格產(chǎn)品(負(fù)產(chǎn)品)產(chǎn)生的比例將總生產(chǎn)成本分配給產(chǎn)品生產(chǎn)成本和PYCi1、PYCi2、PYCi3。

圖2 生產(chǎn)工序物質(zhì)流動(dòng)情況Fig.2 The material flow in each production processPi： 生產(chǎn)工序i；Pi+1： 生產(chǎn)工序i+1；IP： 原材料或半成品輸入Input；MIP： 中間產(chǎn)品Middle Input；OP： 產(chǎn)品輸出Output；PYC： 生產(chǎn)環(huán)節(jié)i的污染物產(chǎn)生成本;第i+1個(gè)生產(chǎn)工序中廢棄物的流向有三個(gè)：離開(kāi)生產(chǎn)流程FWS和返回本工序作為原料重新加工FWBsp(i+1),返回上游工序作為原料重新加工FWBup(i+1),因此第i+1個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的廢棄物產(chǎn)生成本分別為PYC(i+3)1、PYC(i+1)2和PYC(i+1)3

(2)環(huán)境保護(hù)成本

環(huán)境保護(hù)成本(EPC)是指為避免環(huán)境污染和生態(tài)破壞所產(chǎn)生一部分生態(tài)成本,主要包括環(huán)境污染預(yù)防成本(PPC)和污染治理成本(PCC)。環(huán)境污染預(yù)防成本是指在污染尚未發(fā)生前,為避免或降低生產(chǎn)過(guò)程中的污染產(chǎn)生量,降低對(duì)大氣、土壤、水的影響,從而購(gòu)置環(huán)保設(shè)備、工藝改進(jìn)、技術(shù)研發(fā)和環(huán)境管理而產(chǎn)生的成本。污染治理成本是發(fā)生在污染產(chǎn)生之后,為消除或減輕環(huán)境污染而產(chǎn)生的成本。包括污染物的運(yùn)輸、處置的費(fèi)用等。環(huán)境保護(hù)成本是環(huán)境污染預(yù)防成本和污染治理成本之和,即:

EPC=PPC+PCC

(4)

由圖3可見(jiàn),PPCi1為工序Pi購(gòu)置環(huán)保設(shè)備的成本,PPCi2為環(huán)保設(shè)備的運(yùn)行成本,PPCi3環(huán)保設(shè)備的折舊成本；PCC為Pi的污染治理成本,包括污染物運(yùn)輸、處置的費(fèi)用。工序Pi的環(huán)境保護(hù)成本EPCi為工序Pi中各項(xiàng)PPC與PCC之和,即:

圖3 生產(chǎn)工序物質(zhì)流情況和生態(tài)成本構(gòu)成 Fig.3 Material flow and ecologicalcosts in the processRCi: 生產(chǎn)環(huán)節(jié)i的資源成本Recourse Cost；RDCi： 生產(chǎn)環(huán)節(jié)i的資源耗減成本Recourse Depletion Cost；EDCRi： 生產(chǎn)環(huán)節(jié)i的資源Ecological Damage Cost of recourse;EDCWi：污染物的生態(tài)環(huán)境損害成本Ecological Damage Cost of waste；PYCi： 生產(chǎn)環(huán)節(jié)i的污染物產(chǎn)生成本；PCCi為Pi的治理費(fèi)用；PPCi1： 生產(chǎn)環(huán)節(jié)i的環(huán)保設(shè)備購(gòu)置費(fèi)用；PPCi2： 生產(chǎn)環(huán)節(jié)i的環(huán)保設(shè)備運(yùn)行、折舊費(fèi)用；PPCi3： 環(huán)保設(shè)備的折舊費(fèi)用；FW：工序Pi產(chǎn)生的污染物或合格制品Flow of Waste

(5)

式中,i=1,2,…,n分別代表此生產(chǎn)過(guò)程的第1—n個(gè)生產(chǎn)工序；j=1,2,3分別代表此工序的生產(chǎn)設(shè)備購(gòu)置、運(yùn)行、折舊；h=1,2,…,m分別為此工序中污染物運(yùn)輸、處置、排放等因污染治理過(guò)程。

公式(5)為廢紙回收利用體系中第i個(gè)工序的環(huán)境保護(hù)成本,將流程內(nèi)第1—n個(gè)工序的環(huán)境保護(hù)成本加總,就可得到該生產(chǎn)流程的環(huán)境保護(hù)成本成本,即:

(6)

2.2.2基于LIME方法核算資源耗減成本和生態(tài)環(huán)境損害成本

LIME方法將環(huán)境損害劃分為空氣污染、地球溫室化、礦產(chǎn)耗減、化石燃料耗減等11種類別,并評(píng)估了千余種環(huán)境負(fù)荷物質(zhì)[56- 57],可同時(shí)核算廢紙回收利用體系中的資源耗減成本(RDC)和資源消耗帶來(lái)的生態(tài)環(huán)境損害成本(EDCR),統(tǒng)稱為資源成本(RC),即:

RC=RDC+EDCR

(7)

污染物造成的生態(tài)環(huán)境損害成本(EDCW)與資源消耗帶來(lái)的生態(tài)損害成本共同構(gòu)成廢紙回收利用體系的生態(tài)損害成本,即:

EDC=EDCR+EDCW

(8)

廢紙回收利用系統(tǒng)中,工序Pi的資源耗減成本RDC、資源消耗造成的生態(tài)環(huán)境損害成本EDCR和污染物造成的生態(tài)環(huán)境損害成本分別為

(9)

(10)

式中,i=1,2,…,n分別代表此生產(chǎn)過(guò)程的第1—n個(gè)生產(chǎn)工序；j=1,2,…,m為此工序Pi消耗的各種資源。

將公式(9)、公式(10)分別帶入公式(7)可以推導(dǎo)出資源成本:

(11)

工序Pi中由污染物造成的生態(tài)環(huán)境損害成本為：

(12)

式中,k=1,2,…,s為工序Pi產(chǎn)生的各項(xiàng)污染物與廢棄物。

公式(12)為廢紙回收利用體系中第i個(gè)工序中由污染物引起的生態(tài)損害成本,將流程內(nèi)第1—n個(gè)工序中污染物引起的生態(tài)損害成本加總,就可得到該生產(chǎn)流程污染物造成的生態(tài)環(huán)境損害成本

(13)

2.3 廢紙回收過(guò)程生態(tài)成本構(gòu)成

由圖1至圖3的分析,可以得到廢紙回收體系的生態(tài)成本構(gòu)成,各流程的生態(tài)成本構(gòu)成情況如圖4所示。

由于填埋、再利用過(guò)程對(duì)資源投入的需求量很少,因此這兩個(gè)過(guò)程中生態(tài)成本僅由PYC、EPC和EDCW構(gòu)成,其余生產(chǎn)環(huán)節(jié)由PYC、EPC、RC和EDCW四部分構(gòu)成。

根據(jù)廢紙回收過(guò)程和生態(tài)成本的構(gòu)成,可以得到生態(tài)成本計(jì)算模型：

EC=∑PYCN+∑EPCN+∑RCN+∑EDCW,N

(14)

式中,EC為回收過(guò)程的生態(tài)成本；N為回收過(guò)程的第N種生產(chǎn)流程；PYC為生產(chǎn)過(guò)程的污染產(chǎn)生成本；EPC為生產(chǎn)過(guò)程的環(huán)境保護(hù)成本；RC為資源耗減成本與資源引起生態(tài)環(huán)境損害成本之和；EDCW為生產(chǎn)過(guò)程中由污染物造成的環(huán)境損害成本。

在分析廢紙回收利用體系的物質(zhì)流動(dòng)和價(jià)值流轉(zhuǎn)情況的基礎(chǔ)上,按照上文所述公式(3)、(6)、(11)、(13)分別計(jì)算出污染產(chǎn)生成本PYC、環(huán)境保護(hù)成本EPC、資源成本RC和廢棄物造成生態(tài)環(huán)境損害成本EDCW,最后根據(jù)公式(14)計(jì)算出整個(gè)回收利用體系的生態(tài)成本。

公式(14)包含了廢紙回收利用體系生態(tài)成本產(chǎn)生的所有組成部分,可以分別核算出各個(gè)工序的生態(tài)成本和總生態(tài)成本,明確各工序、流程對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響程度,找到需要優(yōu)化重點(diǎn)工序、流程,為改進(jìn)生產(chǎn)模式和優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)提供建議和數(shù)據(jù)支撐。

3 結(jié)論

本文重點(diǎn)以物質(zhì)流分析方法為基礎(chǔ)，對(duì)廢紙回收利用體系的生態(tài)成本核算方法進(jìn)行研究,主要結(jié)論如下：

(1)物質(zhì)流分析是生態(tài)成本核算的基礎(chǔ)。通過(guò)物質(zhì)流分析將廢棄物的價(jià)值可視化,可以有效地解決廢棄物成本難以確定的問(wèn)題,是全面核算生態(tài)成本的基礎(chǔ)。

(2)提出廢紙回收利用體系生態(tài)成本核算模型,污染物的產(chǎn)生和環(huán)境保護(hù)成本是總生產(chǎn)成本中負(fù)產(chǎn)品所占份額,資源耗減和生態(tài)環(huán)境損害成本借助LIME方法核算。

(3)生態(tài)成本核算是評(píng)價(jià)再生資源回收利用體系生態(tài)負(fù)荷的重要手段。基于物質(zhì)流分析,繪制了廢紙回收利用體系及其各工序的物質(zhì)流情況圖,并在此基礎(chǔ)上分析了廢紙回收利用體系各個(gè)生產(chǎn)流程生態(tài)成本的構(gòu)成情況。

(4)本文提出生態(tài)成本計(jì)算模型,不僅適用于廢紙回收利用系統(tǒng),也適用于其他廢棄回收利用體系。通過(guò)生態(tài)成本的計(jì)算,可以有針對(duì)性地指導(dǎo)再生資源產(chǎn)業(yè)綠色健康發(fā)展,為廢棄物回收利用體系經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的雙贏提供理論與實(shí)踐指導(dǎo)。

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StudyonecologicalcostsforwastepaperrecyclingsystembasedontheMaterialFlowAnalysis

DAI Tiejun*,ZHAO Xinrui

TheInstituteofCircularEconomy,BeijingUniversityofTechnology,Beijing100124,China

Waste recycling has, to some extent, a positive effect on solving resource and environmental crises; therefore, it has become an important measure of sustainable development. However, the resource depletion and pollution emissions involved in recycling and manufacturing processes also have negative impacts on nature. To solve this problem, we focused on the waste paper recycling system in order to build an ecological costs model based on material flow analysis, and to provide a basis for optimizing the waste recycling system. In this paper, we define the concepts of ecological costs and sum up the existing researches on these, and ensure that counting ecological costs based on material flow analysis is practical. Ecological costs are cause by resource consumption, waste emissions in the processes of recycling, manufacturing, etc., and they are divided into the three categories: resource depletion, environmental pollution and protection, and ecological damage. Pollution yield and environmental protection costs are counted by allocating total manufacturing costs into positive and negative products, and then counting resource depletion and ecological damage costs using the LIME method. Total ecological costs in the recycling system are calculated by summing every ecological costs in the whole system. Although ecological cost accounting is an important means of evaluating the ecological load, the constitution of ecological costs for the waste paper system is depicted using the foundation of the material flow chart. The model we built is not only fit for the waste paper recycling system, but also valid for other waste products. In addition, this model counts the ecological costs and finds out the manufacturing progresses with high ecological impacts, thereby improving them and providing the basis for both environmental and economic benefits; thus, it constitutes an efficient waste recycling system.

ecological costs; material flow analysis (MFA); waste; recycling system

北京市教育委員會(huì)社科計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目(SZ201610005002)

2016- 01- 08; < class="emphasis_bold">網(wǎng)絡(luò)出版日期

日期:2017- 03- 01

10.5846/stxb201601080056

*通訊作者Corresponding author.E-mail: daitiejun@emails.bjue.edu.cn

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