任嘉敏,馬延吉,郭付友

(1.中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所,吉林長(zhǎng)春 130102;2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué),北京 100049;3.曲阜師范大學(xué)地理與旅游學(xué)院,山東日照 276826)

工業(yè)革命后,人類社會(huì)生產(chǎn)力及物質(zhì)生活得到極大改善,但巨大成功的背后,人類卻付出了自然資源逐漸枯竭、生態(tài)環(huán)境壓力日益增大的高昂代價(jià)[1],經(jīng)濟(jì)發(fā)展與資源環(huán)境間矛盾日益凸顯。物質(zhì)代謝理論將社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)比作一個(gè)生命體。社會(huì)快速發(fā)展過(guò)程中需要不斷進(jìn)行高強(qiáng)度物質(zhì)與能量代謝活動(dòng),代謝效率越高,則經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境產(chǎn)出越高且要素投入較小,當(dāng)代謝過(guò)程和效率出現(xiàn)問(wèn)題時(shí),社會(huì)經(jīng)濟(jì)體的可持續(xù)發(fā)展便會(huì)受到制約[2]。只有深刻認(rèn)識(shí)區(qū)域物質(zhì)代謝所有過(guò)程和主要機(jī)制,才能夠更好地了解區(qū)域發(fā)展過(guò)程中所面臨的資源、環(huán)境、生態(tài)和發(fā)展等各種問(wèn)題[3]。

物質(zhì)流分析(material flow analysis, MFA)是物質(zhì)代謝研究的常用方法。與其他方法相比,MFA方法可以更好地了解不同資源在生產(chǎn)與消費(fèi)過(guò)程中的耦合與沖突關(guān)系[4],調(diào)控經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境之間的物質(zhì)流方向和流量,為評(píng)價(jià)和規(guī)范物質(zhì)減量化和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)[5]。自1960年代MFA方法應(yīng)用到國(guó)家層面物質(zhì)流動(dòng)狀況分析后[6],該方法在世界范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用[7-9]。國(guó)內(nèi)有關(guān)MFA方法的研究自2000年之后逐漸增多,主要結(jié)合數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法(DEA)[10]、環(huán)境負(fù)荷模型(IPAT)[11]和環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線(EKC)[12]等方法對(duì)區(qū)域物質(zhì)代謝影響因素、效率及其與經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系進(jìn)行探討,研究尺度涉及全國(guó)[13]、省域[14]和市域[15]。但總體而言,現(xiàn)有研究較少涉及環(huán)境影響與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系判斷和深入探討減量化效應(yīng)影響因素。對(duì)數(shù)平均迪式(logarithmic mean weight divisia index,LMDI)分解法屬于指數(shù)分解法的范疇,適合分解因素少且包含時(shí)間序列數(shù)據(jù)的模型,可以將余項(xiàng)完全分解,使得分解結(jié)果更具說(shuō)服力[16],已被廣泛應(yīng)用于碳排放[17]和能源消耗[18]等方面的驅(qū)動(dòng)效應(yīng)研究。筆者嘗試將LMDI分解法引入物質(zhì)減量化效應(yīng)影響因素分析中。

黑龍江省是我國(guó)重要的老工業(yè)基地,同時(shí)也是我國(guó)重要的糧食主產(chǎn)區(qū)和商品糧基地,在保障自身經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí),黑龍江省也向外輸出大量物質(zhì)資源,為其他地區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)作出巨大貢獻(xiàn)。長(zhǎng)時(shí)間的區(qū)域開發(fā)建設(shè)使得地區(qū)生態(tài)赤字逐漸增大,區(qū)域生態(tài)安全問(wèn)題亟待解決[19]。新時(shí)期,作為參與東北亞合作的戰(zhàn)略高地及“一帶一路”倡議中向北開放的重要窗口,科學(xué)認(rèn)知區(qū)域環(huán)境-經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)物質(zhì)輸入、輸出演變特征,對(duì)于黑龍江省未來(lái)可持續(xù)發(fā)展及跨國(guó)跨區(qū)域合作的實(shí)現(xiàn)至關(guān)重要?；诖?依據(jù)歐盟物質(zhì)流分析框架,對(duì)2003—2015年黑龍江省物質(zhì)代謝情況進(jìn)行核算分析,判斷經(jīng)濟(jì)發(fā)展與資源環(huán)境間的關(guān)系,并利用LMDI分解法探析各影響因素對(duì)物質(zhì)減量化貢獻(xiàn)程度,以期為黑龍江省可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)決策依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 物質(zhì)流賬戶的構(gòu)建

物質(zhì)流分析的關(guān)鍵是物質(zhì)流賬戶的構(gòu)建,基于國(guó)際通用的“歐盟方法體系”[20],并充分考慮老工業(yè)基地經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展特點(diǎn),構(gòu)建黑龍江省物質(zhì)流賬戶體系(圖1)。從歐盟統(tǒng)計(jì)局推薦的MFA方法基本指標(biāo)中選取14項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行核算:(1)輸入端:物質(zhì)需求總量(TMR)、物質(zhì)總投入(TMI)、直接物質(zhì)投入(DMI)、直接物質(zhì)開采(DE)、區(qū)域內(nèi)隱藏流(DHF)、調(diào)入(I)、調(diào)入隱藏流(IHF)和調(diào)出隱藏流(EHF);(2)輸出端:物質(zhì)輸出總量(TMO)、直接物質(zhì)輸出(DMO)、生產(chǎn)過(guò)程排放(DPO)和調(diào)出(E);(3)消耗:物質(zhì)消耗(DMC);(4) 平衡:實(shí)物貿(mào)易平衡(PTB)。DMI和DPO是物質(zhì)輸入及輸出端的兩個(gè)重要指標(biāo),分別表征經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)資源需求壓力以及經(jīng)濟(jì)活動(dòng)環(huán)境影響與壓力[21],因此,選取DMI和DPO指標(biāo)對(duì)黑龍江省經(jīng)濟(jì)發(fā)展與資源環(huán)境間的關(guān)系及減量化特征進(jìn)行深入分析。

TMR為物質(zhì)需求總量，TMI為物質(zhì)總投入，DMI為直接物質(zhì)投入，DMC為物質(zhì)消耗，PTB為實(shí)物貿(mào)易平衡，DMO為直接物質(zhì)輸出，TMO為物質(zhì)輸出總量。

1.2 LMDI模型的構(gòu)建

為建立經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與DMI和DPO指標(biāo)間的數(shù)量關(guān)系,采用Kaya方程進(jìn)行分析并分解DMI和DPO指標(biāo),其計(jì)算公式分別為

(1)

(2)

式(1)～(2)中,DMI和DPO分別為DMI和DPO,t;P為地區(qū)年末人口數(shù),代表人口效應(yīng),萬(wàn)人;G為地區(qū)國(guó)民生產(chǎn)總值,萬(wàn)元;A為人均地區(qū)生產(chǎn)總值,即經(jīng)濟(jì)規(guī)模效應(yīng),元;T為單位GDP產(chǎn)值的DMI投入量,用以表征技術(shù)進(jìn)步效應(yīng),t·萬(wàn)元-1;E為單位DMI投入所產(chǎn)生的DPO排放量,即清潔生產(chǎn)效應(yīng),t·萬(wàn)元-1。流入經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的物質(zhì)數(shù)量或生產(chǎn)過(guò)程排放的廢棄物、污染物和殘余物的減少趨勢(shì)可以采用物質(zhì)減量化進(jìn)行表征[22]。利用LMDI分解法對(duì)影響DMI和DPO減量化的因素進(jìn)行分解,計(jì)算公式為

ΔDMI=DMI,t-DMI,0=ΔDP+ΔDA+ΔDT,

(3)

ΔDPO=DPO,t-DPO,0=ΔDP+ΔDA+

ΔDT+ΔDE。

(4)

式(3)～(4)中,ΔDMI和ΔDPO分別為DMI和DPO減量化水平,t;DMI,t和DPO,t分別為t時(shí)期DMI投入和DPO排放量,t;DMI,0和DPO,0分別為基期DMI投入和DPO排放量,t;ΔDP、ΔDA、ΔDT和ΔDE分別為人口、經(jīng)濟(jì)規(guī)模、技術(shù)進(jìn)步和清潔生產(chǎn)效應(yīng)對(duì)減量化的影響程度,t。以DMI為例,各因素貢獻(xiàn)程度如下:

(5)

(6)

(7)

式(5)～(7)中,Pt、At、Tt分別為期末t時(shí)人口、經(jīng)濟(jì)規(guī)模和技術(shù)進(jìn)步效應(yīng);P0、A0、T0分別為期初時(shí)人口、經(jīng)濟(jì)規(guī)模和技術(shù)進(jìn)步效應(yīng)。一般來(lái)講,人口數(shù)量與經(jīng)濟(jì)規(guī)模增長(zhǎng)會(huì)推動(dòng)物質(zhì)投入需求增長(zhǎng),因此將ΔDP和ΔDA之和定義為增量效應(yīng),而技術(shù)進(jìn)步則通過(guò)提高生產(chǎn)效率降低對(duì)物質(zhì)投入的需求,將-ΔDT定義為減量效應(yīng)。同理可得到DPO各分解因素貢獻(xiàn)程度ΔDP、ΔDA、ΔDT和ΔDE,將ΔDP與ΔDA之和定義為增量效應(yīng),將-(ΔDT+ΔDE)定義為減量效應(yīng)。

1.3 數(shù)據(jù)來(lái)源

2003—2015年黑龍江省直接物質(zhì)開采(DE)和生產(chǎn)過(guò)程排放(DPO)的物質(zhì)分類、數(shù)據(jù)來(lái)源和估算方法見表1[23-25]。

表1 物質(zhì)分類、數(shù)據(jù)來(lái)源與估算方法

Table 1 Material classification and data sources

一級(jí)指標(biāo)二級(jí)指標(biāo)三級(jí)指標(biāo)數(shù)據(jù)來(lái)源 估算方法 直接物質(zhì)開采(DE)生物質(zhì)農(nóng)作物(糧食、油料、麻類、甜菜、煙葉、蔬菜和瓜果)《黑龍江統(tǒng)計(jì)年鑒》無(wú) 木材《黑龍江統(tǒng)計(jì)年鑒》無(wú) 淡水產(chǎn)品《黑龍江統(tǒng)計(jì)年鑒》無(wú) 飼養(yǎng)草料《黑龍江統(tǒng)計(jì)年鑒》文獻(xiàn)[23] 化石燃料原煤、原油和天然氣1)《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》無(wú) 金屬礦物鐵礦石和10種有色金屬礦《黑龍江統(tǒng)計(jì)年鑒》無(wú) 《中國(guó)有色金屬工業(yè)年鑒》非金屬礦物原鹽、水泥和平板玻璃2)《黑龍江統(tǒng)計(jì)年鑒》無(wú) 《中國(guó)建筑業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒》 生產(chǎn)過(guò)程排放(DPO)大氣污染物CO2《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》估算系數(shù)3)SO2、煙塵和工業(yè)粉塵《中國(guó)環(huán)境統(tǒng)計(jì)年鑒》無(wú) 水污染物COD和氨氮排放量《中國(guó)環(huán)境統(tǒng)計(jì)年鑒》無(wú) 固體廢棄物工業(yè)固廢和生活垃圾《黑龍江統(tǒng)計(jì)年鑒》無(wú) 醫(yī)療垃圾《黑龍江統(tǒng)計(jì)年鑒》文獻(xiàn)[24] 耗散性物質(zhì)化肥4)、農(nóng)藥和農(nóng)膜《中國(guó)農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》無(wú)

1)計(jì)算原煤、原油和天然氣隱藏流時(shí)需核算電力和熱力對(duì)隱藏流貢獻(xiàn)。2)平板玻璃按50 kg·箱-1進(jìn)行計(jì)算。3)CO2產(chǎn)生量為∑PiFiCi,其中Pi為第i種化石燃料(原煤、原油或天然氣)終端能源消耗量;Fi為第i種化石燃料的平均有效氧化系數(shù),原煤、原油和天然氣分別為0.982、0.918和0.980;Ci為第i種單位燃料含碳量,每t標(biāo)準(zhǔn)煤量的原煤、原油和天然氣平均含碳量分別為0.850、0.707和0.403。4)化肥利用率以30%計(jì)[25]。

區(qū)域?qū)用孢M(jìn)出口包括對(duì)外經(jīng)濟(jì)貿(mào)易和國(guó)內(nèi)貿(mào)易量,使用調(diào)入和調(diào)出2個(gè)指標(biāo)加以區(qū)別。借鑒石磊等[26]和戴鐵軍等[27]提出的核算方法估算生物質(zhì)、金屬礦物和非金屬礦物的調(diào)入、調(diào)出量,化石能源調(diào)入、調(diào)出量通過(guò)查閱《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》獲取。糧食消費(fèi)量采用唐華俊等[28]提出的方法進(jìn)行估算,將肉蛋奶消耗轉(zhuǎn)化為飼草質(zhì)量[29],食用油消耗轉(zhuǎn)化為大豆消耗量[30];鐵礦石消費(fèi)量按照鋼材產(chǎn)量乘以3.85進(jìn)行核算[31],居民耐用消費(fèi)品成品參照張禮軍[32]研究進(jìn)行折算。

化石燃料、礦物質(zhì)和生物質(zhì)隱藏流系數(shù)計(jì)算參照畢軍等[33]方法;建筑挖方量計(jì)算參照韓瑞玲等[10]方法;由于土壤侵蝕數(shù)據(jù)較難獲取,因此區(qū)域內(nèi)隱藏流不包含土壤流失量。黑龍江省人口和GDP數(shù)據(jù)均來(lái)自2004—2016年《黑龍江統(tǒng)計(jì)年鑒》,為消除價(jià)格影響,將GDP折算為2003年不變價(jià)。

2 結(jié)果與分析

2.1 黑龍江省物質(zhì)輸入、輸出變化分析

2.1.1物質(zhì)輸入、輸出規(guī)模演變分析

由圖2可知,從物質(zhì)輸入端來(lái)看,2003—2015年黑龍江省TMR、TMI和DMI階段性變化特征明顯,可分為快速提升(2003—2005年)、平穩(wěn)增長(zhǎng)(2005—2008年)、高速增長(zhǎng)(2008—2011年)和逐漸下降(2011—2015年)4個(gè)階段。受振興東北地區(qū)等戰(zhàn)略影響,2003—2005年黑龍江省TMR、TMI和DMI總量迅速上升,年均增長(zhǎng)率超過(guò)5%。在經(jīng)歷短暫平穩(wěn)增長(zhǎng)后,為應(yīng)對(duì)國(guó)際金融危機(jī),2008年底我國(guó)實(shí)施了大規(guī)模經(jīng)濟(jì)刺激計(jì)劃,TMR、TMI和DMI總量也迎來(lái)新一輪高速增長(zhǎng),年均增長(zhǎng)率超過(guò)10%。該階段物質(zhì)調(diào)入隱藏流逐漸增加,對(duì)物質(zhì)輸出地生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生較強(qiáng)沖擊。受東北地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不景氣影響,2011年之后黑龍江省TMR、TMI和DMI總量開始下降,且這一態(tài)勢(shì)在2013年之后進(jìn)一步加劇。2015年TMR、TMI和DMI總量較期初分別增加52.81%、29.16%和39.78%,達(dá)到12.4億、9.9億和4.2億t。

從物質(zhì)輸出端來(lái)看,TMO變化趨勢(shì)與TMR基本一致,可分為穩(wěn)定上升(2003—2008年)、快速增長(zhǎng)(2008—2011年)和逐漸下降(2011—2015年)3個(gè)階段,2015年TMO總量達(dá)8.44億t,較期初增長(zhǎng)34.48%。除個(gè)別年份外,黑龍江省DMO和DPO始終保持上升態(tài)勢(shì),2015年兩者總量分別達(dá)2.68億和1.15億t,年均增長(zhǎng)率分別達(dá)4.55%和6.78%。研究期內(nèi)DPO年均增速小于GDP,這說(shuō)明黑龍江省經(jīng)濟(jì)發(fā)展并未帶來(lái)同等程度環(huán)境污染的增長(zhǎng),但環(huán)境污染壓力逐漸增加。物質(zhì)調(diào)出量自2009年之后迅速增加,2012年之后保持穩(wěn)定,2015年達(dá)1.53億t。進(jìn)一步計(jì)算物質(zhì)調(diào)出隱藏流發(fā)現(xiàn),2003—2011年物質(zhì)調(diào)出隱藏流達(dá)到峰值,2011年之后物質(zhì)調(diào)出量雖保持增長(zhǎng),但物質(zhì)調(diào)出隱藏流卻持續(xù)下降,表明物質(zhì)調(diào)出種類逐漸由高隱藏流類型向低隱藏流類型過(guò)渡。

DMI為直接物質(zhì)投入,TMI為物質(zhì)總投入,TMR為物質(zhì)需求總量。DPO為生產(chǎn)過(guò)程排放,DMO為直接物質(zhì)輸出,TMO為物質(zhì)輸出總量。

2.1.2物質(zhì)輸入、輸出結(jié)構(gòu)演變分析

由圖3可知,從物質(zhì)輸入端來(lái)看,2003—2015年隱藏流始終是黑龍江省TMR的重要組成部分,所占比例始終保持在60%以上,并于2011年達(dá)到峰值(69.21%)。從隱藏流類型來(lái)看,區(qū)域內(nèi)隱藏流占比明顯高于物質(zhì)調(diào)入隱藏流,但隨著物質(zhì)調(diào)入量的增加,該趨勢(shì)逐漸減弱。從DMI構(gòu)成看,生物質(zhì)和化石燃料始終具有重要地位,但兩者變化趨勢(shì)存在差異。由《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》可知,雖然黑龍江省內(nèi)直接開采的化石燃料數(shù)量自2006年逐漸下降,但隨著國(guó)外進(jìn)口原油及省外調(diào)入原煤數(shù)量的大幅增加,2009年之后化石燃料已經(jīng)成為黑龍江省DMI的最大組成部分。與此同時(shí),近年來(lái)省內(nèi)開采生物質(zhì)量增速趨于平緩,所占比例也由47.57%(2003年)下降至39.39%(2015年)。隨著城市建設(shè)和工業(yè)化發(fā)展的需要,2003—2015年黑龍江省金屬和非金屬礦物投入呈較明顯增長(zhǎng),兩者年均增速遠(yuǎn)高于生物質(zhì)及化石燃料增速,2015年占比分別為4.07%和7.86%。

圖3 2003—2015年黑龍江省物質(zhì)需求總量(TMR)和直接物質(zhì)投入(DMI)構(gòu)成變化趨勢(shì)

從物質(zhì)輸出端來(lái)看,雖然物質(zhì)調(diào)出量自2009年之后迅速提升,但增長(zhǎng)速度遠(yuǎn)小于DPO增長(zhǎng)速度,物質(zhì)調(diào)出占DMO比例也隨之下降?；剂先允俏镔|(zhì)調(diào)出的主要類型,但所占比例出現(xiàn)大幅下降,由2003年的70.65%下降至2015年的50.63%;生物質(zhì)及非金屬礦物調(diào)出比例呈較為明顯的上升趨勢(shì),2015年兩者占比分別達(dá)到36.10%和13.27%;由于本地開采及生產(chǎn)的金屬礦物難以滿足區(qū)域發(fā)展需求,因而研究期內(nèi)金屬礦物多呈調(diào)入趨勢(shì),調(diào)入量極少。2003和2015年黑龍江省DPO構(gòu)成變化趨勢(shì)見圖4。固體廢棄物是黑龍江省DPO的重要組成部分,2003—2015年其占比雖有所下降,但2015年仍高達(dá)70.41%,建議應(yīng)進(jìn)一步提升工業(yè)固體廢棄物綜合利用能力,同時(shí)也要改善現(xiàn)階段城市生活垃圾無(wú)害化處理能力。大氣污染物排放增長(zhǎng)幅度最為明顯,其占比由2003年的17.44%增至2015年的27.49%,這與生產(chǎn)生活過(guò)程中消耗的化石燃料,尤其是煤炭大幅增加密切相關(guān)。與2003年相比,2015年耗散性物質(zhì)占比變化不大,而水污染物占比明顯減少。

圖4 2003—2015年黑龍江省生產(chǎn)過(guò)程排放(DPO)構(gòu)成變化趨勢(shì)

2.1.3物質(zhì)消耗及實(shí)物貿(mào)易平衡分析

由圖5可知,2003—2015年黑龍江省DMC總體呈增長(zhǎng)態(tài)勢(shì),由2003年的1.94億t增至2015年的2.64億t。從物質(zhì)消耗類型來(lái)看,生物質(zhì)和化石燃料是物質(zhì)消耗的主要類型,為黑龍江省農(nóng)副食品加工業(yè)和石化產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了充足的原材料,2010年之后化石燃料消耗數(shù)量超過(guò)生物質(zhì),成為最大消耗類型。

進(jìn)一步對(duì)2003—2015年黑龍江省PTB規(guī)模及構(gòu)成進(jìn)行分析。當(dāng)PTB大于0時(shí),表示區(qū)域內(nèi)該類物質(zhì)屬于凈調(diào)入狀態(tài);當(dāng)PTB小于0時(shí),表示區(qū)域內(nèi)該類物質(zhì)屬于凈調(diào)出狀態(tài)。由圖5可知,PTB于2006年達(dá)到峰值(-0.96億t)后逐漸下降,2015年僅為-0.43億t,這表明黑龍江省對(duì)省外經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支撐作用并未發(fā)生改變,但自身經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)外部依賴性逐漸增強(qiáng)。從物質(zhì)類型來(lái)看,黑龍江省生物質(zhì)和非金屬礦物保持凈調(diào)出狀態(tài),凈調(diào)出總量也在逐漸增加。由于省內(nèi)鐵礦石和鋼材產(chǎn)量不能滿足自身經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要,金屬礦物始終保持凈調(diào)入狀態(tài),凈調(diào)入量于2011年達(dá)到峰值后開始下降。化石燃料凈調(diào)入、調(diào)出狀態(tài)變化最明顯,以2011年為界,2011年之后化石燃料由凈調(diào)出轉(zhuǎn)為凈調(diào)入狀態(tài),且凈調(diào)入量不斷增加,2015年達(dá)0.20億t。

圖5 2003—2015年黑龍江省物質(zhì)消耗(DMC)和實(shí)物貿(mào)易平衡(PTB)規(guī)模及構(gòu)成

2.2 經(jīng)濟(jì)發(fā)展與資源環(huán)境關(guān)系演變分析

從長(zhǎng)期來(lái)看,環(huán)境影響隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展依次遵循環(huán)境影響強(qiáng)度、人均環(huán)境影響和環(huán)境影響總量3個(gè)倒U型曲線規(guī)律[34]。因此,在前文計(jì)算得到的DMI、DPO基礎(chǔ)上,進(jìn)一步計(jì)算單位GDP的DMI、DPO強(qiáng)度和人均DMI、DPO。如圖6所示,2003—2015年黑龍江省DMI和DPO強(qiáng)度整體呈下降態(tài)勢(shì)(圖6),但兩者變化存在一定差異。DMI強(qiáng)度下降明顯,由2003年的7.4 t·萬(wàn)元-1下降至2015年的3.1 t·萬(wàn)元-1,年均下降幅度達(dá)6.84%。DPO強(qiáng)度也呈波動(dòng)下降趨勢(shì),2015年DPO排放強(qiáng)度為0.86 t·萬(wàn)元-1,較2003年下降0.42 t·萬(wàn)元-1。人均環(huán)境影響與環(huán)境影響總量變化趨勢(shì)大致相同(圖2),人均DMI在2011年到峰值(11.34 t·人-1)后開始緩慢下降,2015年為10.96 t·人-1,仍較期初增加38.89%。與此同時(shí),2003—2015年人均DPO呈持續(xù)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì),由2003年的1.43 t·人-1增加至2015年的3.04 t·人-1,期末人均排放量是期初的2.13倍。

圖6 2003—2015年黑龍江省直接物質(zhì)投入(DMI)和生產(chǎn)過(guò)程排放(DPO)強(qiáng)度及人均變化趨勢(shì)

綜合來(lái)看,就DMI而言,2003—2015年黑龍江省已經(jīng)跨越DMI強(qiáng)度高峰,并出現(xiàn)人均影響和總量影響拐點(diǎn),可以初步認(rèn)為正處于環(huán)境影響下降階段,但由于下降幅度較小,該階段并不穩(wěn)定。而DPO正處于從環(huán)境影響強(qiáng)度高峰向人均影響高峰過(guò)渡階段。

2.3 DMI和DPO減量化因素分解研究

2.3.1DMI變化因素分解

2003—2015年黑龍江省DMI減量化水平因素分解結(jié)果見表2。2003—2015年黑龍江省分別于2005—2006和2008—2009年短暫出現(xiàn)DMI絕對(duì)減量化情況,2012年之后絕對(duì)減量化狀態(tài)趨于穩(wěn)定。增量效應(yīng)使得2003—2015年黑龍江省DMI投入量增加4.208億t,經(jīng)濟(jì)規(guī)模效應(yīng)是主要影響因素。2003—2015年黑龍江省經(jīng)濟(jì)始終保持正向增長(zhǎng),經(jīng)濟(jì)規(guī)模效應(yīng)也因此始終推動(dòng)DMI增長(zhǎng)。雖然2012年之后經(jīng)濟(jì)規(guī)模效應(yīng)的推動(dòng)作用開始減弱,但仍維持在較高水平,2003—2015年經(jīng)濟(jì)規(guī)模效應(yīng)使得DMI累計(jì)增加4.211億t。2013年之前人口數(shù)量效應(yīng)同樣對(duì)DMI變化起到推動(dòng)作用,但由于人口數(shù)量增長(zhǎng)較少,對(duì)增量效應(yīng)的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)低于經(jīng)濟(jì)規(guī)模。2013年之后由于人口數(shù)量急劇減少,對(duì)DMI變化逐漸變?yōu)橐种谱饔谩Ｕw上,人口數(shù)量變化對(duì)DMI增加起到抑制作用。2003—2015年減量效應(yīng)使得黑龍江省DMI投入減少3.02億t。除2009—2010年外,其他年份技術(shù)進(jìn)步效應(yīng)均對(duì)DMI增長(zhǎng)起到較為明顯的抑制作用,并分別于2005—2006年和2008—2009年兩次達(dá)到高峰,經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中生產(chǎn)技術(shù)的不斷改進(jìn)是減少物質(zhì)直接投入的關(guān)鍵。

表2 2003—2015年黑龍江省直接物質(zhì)投入(DMI)變化分解

Table 2 Division of DMI in Heilongjiang Province from 2003 to 2015

104 t

ΔDP、ΔDA和ΔDT分別為人口數(shù)量、經(jīng)濟(jì)規(guī)模和技術(shù)進(jìn)步變化對(duì)DMI減量化的影響因素。

2.3.2DPO變化因素分解

由表3可知,2003—2015年增量效應(yīng)使得黑龍江省DPO排放增加9.398億t,經(jīng)濟(jì)規(guī)模效應(yīng)是推動(dòng)增量效應(yīng)增長(zhǎng)的主要原因。

表3 2003—2015年黑龍江省生產(chǎn)過(guò)程排放(DPO)變化分解

Table 3 Division of DPO in Heilongjiang Province from 2003 to 2015104t

時(shí)段ΔDPΔDAΔDTΔDE增量效應(yīng)減量效應(yīng)總效應(yīng) 2003—2004年2.49581.14-181.27-279.62583.63460.89122.74 2004—2005年4.57594.02-104.55-256.93598.59361.48237.11 2005—2006年4.67675.40-1 244.901 342.83680.07-97.93778.00 2006—2007年1.70732.92-455.43-15.94734.62471.37263.25 2007—2008年1.74742.12-314.93-320.22743.86635.14108.72 2008—2009年1.88773.98-1 090.891 262.38775.86-171.49947.34 2009—2010年14.81901.8695.97-1 019.95916.68923.98-7.31 2010—2011年1.27943.06-75.52104.80944.34-29.28973.62 2011—2012年0.00865.26-769.72801.77865.26-32.04897.30 2012—2013年2.50734.00-822.61156.92736.50665.6970.81 2013—2014年-5.12540.12-590.48485.42535.00105.06429.93 2014—2015年-58.95653.76-973.691 799.74594.81-826.051 420.85 2003—2015年-6.249 404.24-6 742.303 586.689 398.003 155.626 242.38

ΔDP、ΔDA、ΔDT和ΔDE分別為人口數(shù)量、經(jīng)濟(jì)規(guī)模、技術(shù)進(jìn)步和清潔生產(chǎn)變化對(duì)DPO減量化的影響因素。

經(jīng)濟(jì)規(guī)模對(duì)DPO排放增長(zhǎng)始終起到正向作用,累計(jì)推動(dòng)DPO排放增加9.404億t,且2003—2011年推動(dòng)效應(yīng)尤為明顯,經(jīng)歷短暫下降后,2014年之后重新反彈。人口數(shù)量效應(yīng)對(duì)DPO增量效應(yīng)作用情況與DMI相似,2003—2013年人口數(shù)量變化對(duì)DPO增長(zhǎng)起到推動(dòng)作用,但強(qiáng)度較低,2013年之后開始起抑制作用,研究期內(nèi)累計(jì)抑制DPO排放增加6.24萬(wàn)t。

2003—2015年黑龍江省減量效應(yīng)使得DPO排放減少0.32億t,技術(shù)進(jìn)步效應(yīng)是抑制DPO排放增加的主要原因。研究期內(nèi)技術(shù)進(jìn)步效應(yīng)的抑制作用由2003—2004年的181.27萬(wàn)t提升至2014—2015年的973.69萬(wàn)t,累計(jì)抑制DPO排放增加0.67億t,經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)過(guò)程中技術(shù)水平得到顯著提升。與技術(shù)進(jìn)步效應(yīng)不同,2003—2010年清潔生產(chǎn)效應(yīng)促進(jìn)和抑制作用交替出現(xiàn),且促進(jìn)作用強(qiáng)度明顯高于抑制作用強(qiáng)度。2010年之后清潔生產(chǎn)效應(yīng)全部表現(xiàn)為促進(jìn)作用,且作用逐漸增強(qiáng),并于2014—2015年達(dá)到高峰(1 799.74萬(wàn)t),單位物質(zhì)投入的污染排放量由0.196上升至0.274,DMI投入減少并未帶動(dòng)DPO排放下降。研究期內(nèi)清潔生產(chǎn)效應(yīng)累計(jì)使DPO增長(zhǎng)0.36億t,清潔生產(chǎn)技術(shù)并沒(méi)有較好抑制污染物排放增長(zhǎng)。

3 討論

作為我國(guó)重要的老工業(yè)、能源和糧食生產(chǎn)基地,黑龍江省肩負(fù)著振興發(fā)展和保障國(guó)家能源安全、糧食安全的重任,其在我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的特殊地位也決定了短期內(nèi)物質(zhì)大量輸入、輸出的特征不會(huì)改變。2015年聯(lián)合國(guó)可持續(xù)發(fā)展峰會(huì)通過(guò)了《2030可持續(xù)發(fā)展議程》,提出了未來(lái)15年世界各國(guó)應(yīng)努力實(shí)現(xiàn)的17項(xiàng)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo),這也對(duì)黑龍江省未來(lái)可持續(xù)發(fā)展提出更高要求。

區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展與資源環(huán)境的關(guān)系是新時(shí)期我國(guó)生態(tài)文明、美麗中國(guó)建設(shè)所重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。筆者研究結(jié)果表明,黑龍江省DMI已出現(xiàn)絕對(duì)減量化狀態(tài),但其變化更多受區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展環(huán)境的影響,未來(lái)如果黑龍江省重新保持經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng),DMI減量化狀態(tài)存在反彈的可能。建議黑龍江省堅(jiān)持走新興工業(yè)化道路,堅(jiān)持節(jié)約優(yōu)先,抓住廢棄物回收、再生資源利用等關(guān)鍵環(huán)節(jié),大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì),重點(diǎn)打造循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈,推動(dòng)產(chǎn)業(yè)園區(qū)實(shí)施循環(huán)改造,間接減少經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)直接物質(zhì)投入的需求。2003—2015年黑龍江省經(jīng)濟(jì)發(fā)展并未帶來(lái)同等程度環(huán)境污染的增長(zhǎng),兩者處于相對(duì)脫鉤狀態(tài),但環(huán)境污染壓力卻逐漸提升,大氣污染物和耗散性物質(zhì)是造成環(huán)境污染壓力提升的主要原因。近年來(lái),黑龍江省加大環(huán)境保護(hù)投入力度,環(huán)境污染治理投資額逐年提升,治理投資額占GDP比例逐漸超過(guò)遼寧、吉林2省,流域水環(huán)境得到顯著改善,水體污染物排放量顯著降低。末端治理能力不足極大程度制約大氣污染治理,以工業(yè)SO2為例,2015年工業(yè)SO2處理率僅為48.21%,遠(yuǎn)低于全國(guó)平均水平(81.22%)。隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大,化肥、農(nóng)藥施用量逐漸增多,農(nóng)業(yè)面源污染潛在可能性逐漸增大?，F(xiàn)階段,實(shí)現(xiàn)DPO絕對(duì)減量化關(guān)鍵在于提高清潔生產(chǎn)技術(shù)水平,建議推進(jìn)重點(diǎn)行業(yè)清潔生產(chǎn)技術(shù)指導(dǎo),加快清潔生產(chǎn)技術(shù)和工藝的推廣應(yīng)用,對(duì)耗散性物質(zhì)而言,應(yīng)逐漸降低農(nóng)藥、化肥施用量。

由于各省域間資源稟賦和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)存在較大差異,經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)物質(zhì)種類需求也存在差異。當(dāng)前,黑龍江省經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)物質(zhì)投入依賴程度仍然較高,2010年之后化石燃料超越生物質(zhì)成為物質(zhì)消耗第1類型,且物質(zhì)調(diào)入量逐漸增加。黑龍江省煤炭短缺局面長(zhǎng)期存在,以2015年為例,黑龍江原煤生產(chǎn)量達(dá)4 510.8萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤,而消費(fèi)量達(dá)8 399.7萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤,存在較大缺口。省內(nèi)生產(chǎn)的原煤并不能滿足自身發(fā)展需求,每年需要從蒙東調(diào)入4 000萬(wàn)t左右煤炭,部分還需要從俄羅斯進(jìn)口,煤炭可采資源量難以滿足“煤頭電尾”“煤頭化尾”的煤源需求,這也使得2012年之后黑龍江省化石燃料由凈調(diào)出轉(zhuǎn)為凈調(diào)入狀態(tài)?；剂蟽粽{(diào)入、調(diào)出狀態(tài)的變化也進(jìn)一步體現(xiàn)在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)上,2015年黑龍江省煤炭消費(fèi)比例達(dá)69.3%,而非化石能源消費(fèi)占比僅為3.4%,與國(guó)家提出到2020年非化石能源消費(fèi)比例達(dá)15%的目標(biāo)差距較大。整體來(lái)看,黑龍江省具有發(fā)展可再生資源的良好本底優(yōu)勢(shì),除極為豐富的風(fēng)能資源外,黑龍江省還擁有極豐富的太陽(yáng)能、生物質(zhì)能和地?zé)崮苜Y源。未來(lái)應(yīng)充分利用這些優(yōu)勢(shì),積極發(fā)展可再生資源,推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化和清潔高效利用,推動(dòng)工業(yè)綠色發(fā)展。2003—2015年黑龍江省生物質(zhì)始終保持凈調(diào)出狀態(tài),由于國(guó)家對(duì)森林采伐的限制,木材調(diào)出量逐漸減少,糧食調(diào)出成為生物質(zhì)調(diào)出主要類型,2015年占比達(dá)87.08%?；诖?建議黑龍江省立足農(nóng)業(yè)優(yōu)勢(shì),積極發(fā)展農(nóng)副產(chǎn)品加工業(yè),延伸產(chǎn)業(yè)鏈條,推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

4 結(jié)論

(1)雖然2011年之后黑龍江省物質(zhì)輸入(TMR)和輸出總量(TMO)出現(xiàn)下降,但與期初相比兩者仍呈較明顯增長(zhǎng)。直接物質(zhì)投入(DMI)和生產(chǎn)過(guò)程排放(DPO)增幅分別達(dá)到39.78%和119.73%,生物質(zhì)和化石燃料是DMI的主要組成部分,而DPO主要由工業(yè)固體廢棄物組成。

(2)黑龍江省經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)物質(zhì)依賴程度較高,近年來(lái)化石燃料超越生物質(zhì)成為物質(zhì)消耗第1類型。從物質(zhì)貿(mào)易平衡來(lái)看,黑龍江省始終保持物質(zhì)凈調(diào)出狀態(tài),但這一趨勢(shì)逐漸減弱。從物質(zhì)類型看,生物質(zhì)始終保持凈調(diào)出狀態(tài),而化石燃料則由凈調(diào)出轉(zhuǎn)為凈調(diào)入狀態(tài)。

(3)從環(huán)境影響與經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系來(lái)看,黑龍江省目前正處于DMI環(huán)境影響總量下降階段,DPO強(qiáng)度高峰向人均DPO高峰過(guò)渡階段,其中DMI所處階段并不穩(wěn)定,有反復(fù)風(fēng)險(xiǎn)。

(4)物質(zhì)減量化分析表明DMI已經(jīng)出現(xiàn)絕對(duì)減量化狀態(tài),而DPO仍處于相對(duì)減量化階段。利用LMDI分解法對(duì)減量化水平進(jìn)行分解得出,經(jīng)濟(jì)規(guī)模效應(yīng)是推動(dòng)DMI和DPO增長(zhǎng)的主要原因,而技術(shù)進(jìn)步效應(yīng)是抑制DMI和DPO增長(zhǎng)的重要因素,2011年之后人口數(shù)量效應(yīng)也變?yōu)橐种谱饔?清潔生產(chǎn)效應(yīng)并未很好抑制污染物排放增長(zhǎng)。