航空运输业排放环境影响评估研究

陈 林

（中国民航管理干部学院经济管理系，北京 100102）

航空运输作为一种重要的交通运输方式，随着社会经济的发展发挥着越来越重要的作用。航空运输业是经济发展的驱动器，航空运输业对地方的、区域的和全国的经济发展贡献包括产出和提供就业的机会存在乘数效应。国际民航组织（ICAO，international civil aviation organization）2002年的研究报告认为在全球经济中航空运输业每创造100美元收入和100个就业机会，就能带动其他产业创造325美元收入和610个就业机会，航空运输业以及与之相关产业的产出占到世界经济的4.5%以上[1]。另外，根据中国民航管理干部学院谢立等人的测算，中国航空运输业每万元总投入对国民生产总值的完全贡献为4.262 8万元，同时还会带来312个就业机会[2]。

但是随着社会经济的增长和运输量的扩大，航空运输业产生的噪声污染、空气污染等环境负外部性日益严重，产生了明显的外部成本，影响了社会经济的可持续发展。

航空运输飞机飞行过程中，大量废热、废气和污染粒子排放到空中，给空气造成污染，特别是在对流层顶飞行的民航飞机排出的氧化氮气体，是破坏臭氧的催化剂之一。有研究指出，飞机废气可导致臭氧减少10%[2]。

随着世界航空运输业的蓬勃发展，航空运输业排放污染将更加严重。西方发达国家已经开始利用排放收费等市场手段治理航空运输业排放污染，并且取得了很好的效果。但是，由于中国理论研究和政策实施的局限，长期以来中国对航空运输业排放污染没有利用市场手段进行有效的治理，究其原因主要是中国目前缺乏航空运输业排放外部成本测算的理论和方法。同时，由于中国没有有效治理航空运输业的排放污染，导致了航空运输使用者的支出低于其产生的社会成本，并且在经济上缺乏效率。因此，中国航空运输业启动对排放外部成本进行测算及治理已迫在眉睫。

1 国内外研究综述

国外对飞机排放量和排放外部成本的定量测算理论和方法相对成熟，而且起步很早，在这两方面的研究文献和研究成果较多，而中国的研究刚刚开始，并且仅仅是排放气体的定量测算，还没有涉及航空排放气体所产生外部成本的定量测算。作者认为对本文具有借鉴意义的是如下两个文献。

PETER MORRELL 和 CHERIE LU（2007）[3]研究测算了中枢辐射型和城市对两种航线网络飞机在巡航和LTO阶段排放产生的外部成本，通过比较其大小发现，城市对航线网络排放的社会成本大大低于中枢辐射型航线网络的社会成本，同时，分摊到每位旅客的环境成本的差异取决于机场区域人口的密集度和中枢辐射型航线网络绕路的程度。

夏卿等（2008）基于国际民航组织（ICAO）标准中的起飞着陆（LTO）循环概念，采用其发动机排放数据库（engine emission data bank），结合中国民航机队资料和民航飞行数据估算了飞机在民航机场的污染物（HC、CO、NOx、SO2）排放清单[4]。

2 飞机排放外部成本测算模型

飞机排放外部成本的高低主要受以下几个因素的影响：飞机的运行，发动机的类型，排放率和机场的拥挤程度等。飞机起飞和降落阶段对空气的污染与飞机在巡航阶段对空气的污染是不同的，因为这两个阶段污染空气的强度和方式都是不相同的。就一个航班而言，其起飞和降落阶段排放的数量远远低于其巡航阶段排放的数量。同时，前者导致了当地空气的污染，而后者则直接导致气候的变化、全球变暖、臭氧层的消失等，而所有这些都会产生全球范围的影响。由于目前对飞机在巡航阶段排放认识的局限性和数据取得原因，本文仅研究飞机起飞和降落阶段排放的外部成本。

主要污染物的单位外部成本由Lu（2000）在前人大量文献研究成果的基础上确定[5]。本文利用Lu（2000）的研究成果并根据欧元和人民币的兑换率以及中国的通货膨胀率确定2008年中国主要污染物的平均单位外部成本，具体如表1所示。可以看出主要污染物的平均单位外部成本差别很大。

表1 主要污染物的平均单位外部成本Tab.1 Average unit external costs of main pollutants

因此，通过利用表1中提供的主要污染物的平均单位外部成本，很容易根据发动机的类型和标准的飞行阶段计算出航空器一次LTO排放的外部成本。

Fij表示第j种污染物在第i种飞行阶段的排放量（kg），可通过下面的计算公式得到

其中：ti表示第i种飞行阶段的飞行时间（h）；fi表示航空煤油在第i种飞行阶段的消耗速度（kg/h）；eij表示第j种污染物在第i种飞行阶段的排放指数（公斤污染物/公斤燃油）。Cek即第k种发动机类型（或机型）的航空器一个航班排放的外部成本（元），可由以下公式计算得到

其中：Uj表示第j种污染物的平均单位外部成本。起飞、爬升、进近和滑行4种飞行阶段单独计算。表1所示的4种污染物被计算。

最后，某机场年排放的外部成本Ce（元）由如下公式计算得到

其中：Dk是每年第k种机型和发动机类型航班的总数。

3 飞机排放外部成本计算结果

为了计算飞机排放外部成本，首先要计算飞机主要污染物的排放量，而要计算飞机主要污染物的排放量，就要确定飞机进近、滑行、起飞和爬升的时间，以及飞机在每个阶段的燃油流量和主要污染物的排放指数。飞机进近、滑行、起飞和爬升的时间来自国际民用航空组织规定的标准时间，如表2所示，飞机在每个阶段的燃油流量和主要污染物的排放指数来自ICAO的发动机排放数据库。

表2 标准LTO循环下发动机推力设置和发动机不同工作状态的时间Tab.2 Standard LTO cycle in terms of thrust settings and time spent in specific modes

除了ICAO数据库中的污染成分HC、CO、NOx，通常还包括SO2。在估算硫的排放时，通常假定SO2的排放依赖于燃油成分，其排放指数与发动机性能无关，这里根据 Kalivoda的 MEET计划暂取为 1 g·kg－1（Kalivoda，et al．，1997）[4]。民用飞机发动机排放数据库（部分）如表3所示。

表3 民用飞机发动机排放指数表（部分）Tab.3 Index of emissions from commercial aircraft used for civil aviation

结合ICAO的发动机排放数据库中相对应的发动机燃油消耗率和排放指数值，利用中国航空器与发动机匹配资料，按中国航空公司同一机型的不同发动机组成进行平均，得到中国航空公司某型飞机的平均燃油消耗率和排放指数，然后根据式（1）、式（2）以及表1中的相关数据计算出中国航空公司某型飞机的一个航班排放的外部成本（元）。最后，根据2008年每种机型起降的架次，利用式（3）可以计算出2008年中国相关机场飞机排放的总外部成本。表4～表6为中国B777飞机一个LTO排放外部成本的计算过程，可知中国B777飞机一个LTO排放的外部成本为2 424.37元。表7为2008年中国民航整体排放的外部成本以及首都国际机场等6个机场排放的外部成本。中国2008年民航整体排放的外部成本为50 606.94万元；首都国际机场2008年排放的外部成本为5 498.92万元，在6个机场里最高，这主要是由于首都国际机场时中国最繁忙的机场。

表4 B777飞机排放指数表Tab.4 Index of emissions from B777

表5 B777飞机在不同阶段主要污染物的排放量Tab.5 B777’s emissions of main pollutants in different flight phases

表6 B777飞机在不同阶段主要污染物的外部成本Tab.6 B777’s external costs of main pollutants in different flight phases

4 中国航空运输业控制航空排放政策建议

中国作为负责任的民航大国，面对国际上针对发展中国家航空减排的强大压力，特别是欧盟将于2012年将国际航空纳入EU－ETS的举措，需要在政策上创新思路并做出实际工作。中国民航在未来的“十二五”规划中，要从长远角度通盘考虑航空减排问题，避免发红头文件的“运动”方式处理，更要戒除一蹴而就、一了百了的思维定势；在价值思维方式和认识上，借鉴国外经验但不能照搬西方发达国家航空减排方式，特别是减排指标的研究一定要符合当下中国国家战略和行业发展实际，为未来发展留有余地。

表7 2008年中国民航和6个机场排放的外部成本Tab.7 External costs of emissions for Chinese civil aviation and six airports in 2008

同时，建议民航局尽快启动民航排放权交易制度，通过市场的方式来控制航空排放。另外，启动民航排放权交易制度还能合理、公平地应对欧洲等发达国家的挑战。当然，目前民航实施排放权交易制度，还将面临许多困难，例如，航空公司的市场结构决定了其竞争激烈，同时因为较高的资产负债率而负担大量财务成本的各主要航空公司始终处于亏损或者微利状态，如再让其负担过高的减排成本，很可能制约行业的发展。因此，排放权交易制度还需要各方面的深入研究然后逐步实施，但是仍相信排放权交易制度对中国航空运输业排放治理将会是一个较好的方法。

5 结语

本文利用ICAO发动机排放数据库构建了航空运输业排放环境外部成本测算模型，并选取首都国际机场等6个国际机场作为实证研究的对象，测算和比较了其2008年排放产生的环境外部成本，可以看出中国机场普遍存在显著的排放环境外部成本。同时，本文提出了通过实施排放权交易制度将中国航空运输业排放环境外部成本内部化的政策建议。

本文的研究成果可用于中国航空运输业排放环境外部成本的测算和治理，从而有助于实现中国民航与中国经济社会的和谐发展，同时也能促进国家间的公平。另外，本文的研究成果还可用于中国新建机场和改扩建机场的可行性研究。因为，目前国内在新建机场和改扩建机场时主要考虑了其财务效益和财务成本，同时随着外部性问题研究的深入，机场的正外部性由于其估算方法的成熟也逐步被考虑在内，但机场的排放环境外部成本一直没有给予量化。因此，本文的研究成果正好可以解决这一问题。

[1]ICAO.Forecasting and Economic Planning Section：Economic Contribution of Civil Aviation-Ripples of prosperity[EB/OL].[2011-05-29].http：//www.icao.Int/icao/en/atb/fep/EconContribution.pdf.

[2]陈 林.航空运输经济学[M].北京：中国民航出版社，2008.

[3]PETER MORRELL，CHERIE LU.The environmental cost implication of hub-hub versus hub by-pass flight networks[J].Transportation Research，2007，Part D（12）：143-157.

[4]夏 卿.中国民航机场飞机起飞着陆（LTO）循环排放量估算[J].环境科学学报，2008，28（7）：1469-1474.

[5]LU C.Social Welfare Impacts of Environmental Charges on Commercial Flights[D].Cranfield&Shrivenham：Cranfield University，2000.