基于投入產出模型的工業源氨氮行業轉移研究*

和夏冰 殷培紅# 王 媛

(1.環境保護部環境與經濟政策研究中心，北京 100029；2.天津大學環境科學與工程學院，天津 300072)

基于投入產出模型的工業源氨氮行業轉移研究*

和夏冰1殷培紅1#王 媛2

(1.環境保護部環境與經濟政策研究中心，北京 100029；2.天津大學環境科學與工程學院，天津 300072)

以2010年中國24個涉工業源氨氮排放的行業為基礎，運用投入產出模型，分析了工業源氨氮排放的行業轉移情況。研究發現，金屬冶煉及壓延加工業，化學工業，紡織業，造紙印刷及文教體育用品制造業等節能減排重點監管行業替電氣、機械及器材制造業，通用、專用設備制造業，交通運輸設備制造業，通信設備、計算機及其他電子設備制造業等高端制造業承擔了較多的排放責任。氨氮排放表現出從下游行業群向上游行業群轉移的趨勢。建議“十三五”期間，要統籌考慮全國總量控制目標和各行業減排目標以及區域產業發展規劃。

氨氮轉移排放 投入產出模型 結構性減排 高端制造業

電力、熱力的生產和供應業，金屬冶煉及壓延加工業，化學工業，紡織業，造紙印刷及文教體育用品制造業等基礎原材料行業一直是我國節能減排的重點監管行業。“十二五”期間，這些行業的環境績效水平有了很大提高，大型企業的單位產品污染物排放量已經接近或達到世界先進水平，技術減排潛力進入了瓶頸期。加快經濟轉型和產業結構升級、推進結構性減排將是“十三五”期間的工作重點。目前，各地級市以及國家級新區有關產業發展規劃中，普遍將電氣、機械及器材制造業，通用、專用設備制造業，交通運輸設備制造業，通信設備、計算機及其他電子設備制造業等高端制造業列為重點發展產業，期望通過調控產業結構，鼓勵低排放產業發展，來實現結構性節能減排。未來的污染物減排需要變換管理思路，依據行業關聯性，從產業鏈的全過程進行分析，最大限度地實現污染物全過程防控。

投入產出模型是一種研究經濟體系中各個部分之間投入與產出相互依存關系的數量分析模型。隨著環境問題逐漸成為日益嚴重的社會問題，學者們將投入產出模型應用于經濟行為與環境、資源的相關性研究[1]，探索經濟體系最終需求變化引起的直接和間接環境影響[2]。目前，該模型已經廣泛用于水資源利用[3-9]、碳排放[10-15]、污染物減排[16-18]等方面的研究。

本研究利用中國《2010年投入產出表》，選取了涉工業源氨氮排放的24個行業大類，測算其工業源氨氮的轉移排放情況，嘗試從產業鏈的角度提出“十三五”氨氮總量減排的相關政策建議。

1 研究方法和數據來源

1.1 研究方法

由各個行業大類組成的經濟系統可以表示為：

X=BY

(1)

式中：X為各個行業大類的總產出值向量；B為Leontief逆矩陣；Y為各個行業大類的最終需求產出值向量。其中，X和Y的各元素單位為萬元。

式(1)兩邊同時乘各個行業大類的氨氮排放強度向量(見式(2))，得到該經濟系統的氨氮排放總量矩陣。

QX=QBY

(2)

式中：Q為各個行業大類的氨氮排放強度向量，其元素單位為t/萬元。

氨氮排放總量矩陣可以分解出氨氮直接排放量向量、氨氮轉入排放量向量和氨氮轉出排放量向量。氨氮直接排放量為某個行業大類為滿足本行業最終需求產出值，在生產產品過程中的氨氮排放量，t；氨氮轉入排放量為某個行業大類為滿足其他行業最終需求產出值，在生產產品過程中的氨氮排放量，反映了該行業大類的氨氮凈輸入量，t；氨氮轉出排放量為為滿足某個行業大類最終需求產出值，其他行業在生產產品過程中的氨氮排放量，反映了該行業大類的氨氮凈輸出量，t。由此可以計算出各個行業大類的氨氮排放轉移量：

排污口排放量=直接排放量+轉入排放量

(3)

間接排放量(即凈轉移量)=轉出排放量-轉入排放量

(4)

完全排放量=直接排放量+間接排放量

(5)

1.2 數據來源

投入產出的相關數據來自國家統計局公布的《2010年投入產出表》，選取了涉工業源氨氮排放的24個行業大類。氨氮排放相關數據來自環境保護部的《中國環境統計年報(2010)》。由于《中國環境統計年報(2010)》的行業劃分比《2010年投入產出表》詳細，因此對《中國環境統計年報(2010)》的行業劃分進行了合并，使得氨氮排放相關數據與投入產出相關數據一致，合并后的行業對照見表1。

2 結果與分析

2.1 氨氮排放情況總體分析

2010年，化學工業、食品制造及煙草加工業、造紙印刷及文教體育用品制造業、紡織業、金屬冶煉及壓延加工業等5個行業大類的氨氮排污口排放量占工業源氨氮排放總量的80.8%。其中，除了金屬冶煉及壓延加工業(占排放總量的6.7%)的氨氮排放強度略低于24個行業大類平均值外，化學工業(占排放總量的38.6%)、食品制造及煙草加工業(占排放總量的16.7%)、造紙印刷及文教體育用品制造業(占排放總量的11.1%)、紡織業(占排放總量的7.7%)4個行業大類是氨氮排污口排放量和排放強度“雙高”行業。

表1 行業合并對照表

4大氨氮排放“雙高”行業中，化學工業、紡織業、造紙印刷及文教體育用品制造業替其他行業承擔了較多的氨氮排放責任，其轉入排放量分別占其排污口排放量的60.5%、48.1%、39.7%，食品制造及煙草加工業替其他行業承擔的氨氮排放責任較小，其轉入排放量僅占其排污口排放量的9.4%。另外，金屬冶煉及壓延加工業的轉入排放量占其排污口排放量的比例達到74.6%，也替其他行業承擔了較多的氨氮排放責任。

圖1 氨氮轉入排放量分析Fig.1 Analysis of the transferred-in ammonia nitrogen emissions

t

2.2 氨氮轉入排放量分析

對替其他行業承擔了較多氨氮排放責任的化學工業、金屬冶煉及壓延加工業、造紙印刷及文教體育用品制造業、紡織業進行氨氮轉入排放量分析。

由圖1可見，除了紡織業，金屬冶煉及壓延加工業、化學工業、造紙印刷及文教體育用品制造業的氨氮轉入排放量中有很大一部分來自高端制造業(包括通信設備、計算機及其他電子設備制造業，交通運輸設備制造業，電氣、機械及器材制造業，通用、專用設備制造業)。替高端制造業排放的氨氮分別占化學工業、金屬冶煉及壓延加工業、造紙印刷及文教體育用品制造業的轉入排放量的42.7%、69.1%、30.3%。

2.3 高端制造業的氨氮轉出排放量分析

通信設備、計算機及其他電子設備制造業，交通運輸設備制造業，電氣、機械及器材制造業，通用、專用設備制造業等高端制造業的氨氮排污口排放量較小，2010年這4個行業的氨氮排污口排放量僅占工業源氨氮排放總量的3.5%。但由表2可見，這4個行業大類的氨氮間接排放量總和是直接排放量的7.2倍，完全排放量總和是排污口排放量的6.3倍。

圖2 高端制造業的氨氮轉出排放量分析Fig.2 Analysis of the transferred-out ammonia nitrogen emissions of high-end manufacturing sectors

由圖2可見，通信設備、計算機及其他電子設備制造業，交通運輸設備制造業，電氣、機械及器材制造業，通用、專用設備制造業的氨氮轉出排放量中，向化學工業轉移的氨氮所占比例最高，均超過了39%。其次，除了通信設備、計算機及其他電子設備制造業，其他3個高端制造業向金屬冶煉及壓延加工業轉移的氨氮所占比例排第二，皆超過了16%。

2.4 氨氮排放凈轉移量分析

將24個涉工業源氨氮排放的行業劃分為7個行業群，從上游到下游依次記為行業群A、行業群B、行業群C、行業群D、行業群E、行業群F和行業群G，其中行業群A由煤炭開采和洗選業，石油和天然氣開采業，金屬礦采選業，非金屬礦及其他礦采選業組成；行業群B由廢品廢料，電力、熱力的生產和供應業，燃氣生產和供應業，水的生產和供應業組成；行業群C由化學工業，造紙印刷及文教體育用品制造業，金屬冶煉及壓延加工業，紡織業組成；行業群D由石油加工、煉焦及核燃料加工業，非金屬礦制品業，金屬礦制品業組成；行業群E由食品制造及煙草加工業，紡織服裝鞋帽皮革羽絨及其制品業，木材加工及家具制造業組成；行業群F由通信設備、計算機及其他設備制造業，通用、專用設備制造業，電氣、機械及器材制造業，交通運輸設備制造業組成；行業群G由儀器儀表及文化辦公用機械制造業，工藝品及其他制造業組成。

氨氮從下游行業群向上游行業群轉移，與產業鏈上的物質流方向相反。圖3重點分析了高端制造業的氨氮凈轉移路徑。

2.5 高端制造業規模擴張情景下的氨氮排放分析

以2010年規模為基準，假定短期內技術條件及行業間投入產出關系基本不變，若通信設備、計算機及其他電子設備制造業的規模(以排放強度計)擴張10%，其氨氮直接增排量達274 t，間接增排量的是直接增排量的11.3倍(見表3)。若這4類高端制造業規模都擴張10%，對化學工業的氨氮轉出排放量將增加4 767 t，對造紙印刷及文教體育用品制造業的氨氮轉出排放量增加650 t，對金屬冶煉及壓延加工業的氨氮轉出排放量增加1 571 t。

3 關于“十三五”期間總量減排的啟示

(1) 要針對所有行業設定全國總量控制目標，考慮行業關聯設定各行業的減排目標

建議制定“十三五”總量減排目標時，不能只關注高直接排放量的基礎原材料行業，也要關注與之關聯緊密的下游行業，必須針對所有行業設定全國總量控制目標和各行業的減排目標，在充分考慮污染物隨行業轉移路徑的基礎上，合理分配各行業的減排目標，這樣才有助于深入推進總量減排工作。否則，污染物會通過行業轉移進行排放，不能達到總量控制的目的。

注：圖中箭頭方向表示氨氮凈轉移方向；數字表示氨氮凈轉移量，t。圖3 工業源氨氮排放凈轉移路徑Fig.3 Roadmap of ammonia nitrogen emission net transfer of industrial sources

(2) 制定結構減排政策要將區域產業發展規劃與全國總量減排統籌考慮

通常認為，高端制造業是低污染、低排放的，但是從2.4節氨氮排放凈轉移量分析發現，高端制造業恰恰是隱藏在基礎原材料行業背后的間接排放源。如果全國各地均以發展高端制造業作為結構減排目標，將會對全國完成總量減排目標帶來較大影響，局部區域的產業結構升級實現的結構性減排未必會帶來全國整體減排目標的實現。片面發展高端制造業，過度抑制其上游基礎原材料行業發展，勢必引發經濟結構的失衡，最終也難以實現總量減排。因此，要將區域產業發展規劃與全國總量減排進行統籌考慮，形成總量減排最優化的產業鏈。

4 結 論

(1) 金屬冶煉及壓延加工業、化學工業、紡織業、造紙印刷及文教體育用品制造業替其他行業承擔了較多的氨氮排放責任，其氨氮轉入排放量分別占排污口排放量的74.6%、60.5%、48.1%、39.7%，主要是替電氣、機械及器材制造業，通用、專用設備制造業，交通運輸設備制造業，通信設備、計算機及其他電子設備制造業等高端制造業承擔了排放責任。

(2) 氨氮排放從下游行業群向上游行業群轉移，與產業鏈上的物質流方向相反。高端制造業擴張將明顯帶動氨氮排放量增加。

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Ammonianitrogentransferembodiedinindustrialsourcesbasedoninput-outputmodel

HEXiabing1,YINPeihong1,WANGYuan2.

(1.PolicyResearchCenterforEnvironmentandEconomy,MinistryofEnvironmentalProtection,Beijing100029;2.SchoolofEnvironmentalScienceandEngineering,TianjinUniversity,Tianjin300072)

Input-output model was employed in this study for the quantitative calculation of the ammonia nitrogen transfer emissions among 24 industrial sectors in China. Results showed that metal smelting and rolling processing,chemical,textile，and paper making and printing beared responsibilities for electrical machinery,general or dedicated equipment,transportation equipment,and communication equipment industries. The roadmap showed ammonia nitrogen transferred from downward industries to upward ones. It was proposed that,during the 13th Five Year Plan,industrial reducuton plan,regional industry development plan and national total emission reduction plan should be taken into account together.

ammonia nitrogen transfer emissions; input-output model; structural pollution reduction; the high-end manufacturing sector

10.15985/j.cnki.1001-3865.2017.04.019

2016-07-04)

和夏冰，女，1986年生，碩士，助理研究員，主要從事環境管理研究。#

。

*國家自然科學基金資助項目(No.41201591)；環境保護部部門預算項目。