陕北地区能源开发生态环境损失估算

张 倩，杨仁远，李志学

(1．西安石油大学油气资源经济与管理研究中心，陕西西安710065;2．中国石油青海油田分公司，甘肃敦煌736202)

陕北地区位于黄土高原与毛乌素沙地接壤地带，是我国水土流失和风沙危害最严重的黄土丘陵区和长城沿线风沙滩区，区内生态环境极其脆弱。资源富集、生态脆弱是陕北地区的特征。针对陕北地区的能源开发现状，本研究采用市场价值法、修正的人力资本法、污染损失率法等方法综合评价了2007—2009年该区能源开发过程中的生态环境损失，以期对该区进行生态修复与环境改善，保证社会经济的发展和生态环境的可持续维护起到积极的作用。

有关生态环境经济价值的研究最早出现于20 世纪20年代。1925年，比利时的Drumarx 首次以野生生物游憩的费用支出计算野生生物的经济价值。1984年詹姆斯等提出了“污染损失—浓度曲线法”(又称污染损失率法)，它是用于对水污染造成的水体价值损失进行现状评价和未来预测的［1］。1996年Dubourg 采用剂量—效应法估算了英格兰和威尔士汽车尾气排放的铅造成的污染损失［2］。1990年，我国学者过孝民、张慧勤首次对我国20 世纪80年代中期环境污染和生态破坏造成的经济损失进行了估算，被称为“过张模型”［3］。但是，该研究只计算了环境污染破坏损失，没有考虑到生态环境破坏造成的损失。中国社会科学院环境与发展研究中心徐嵩龄和郑易生等完成了“90年代环境与生态问题造成经济损失估算”，该研究将环境代价分为环境污染和生态破坏两个部分进行计量。

1 研究区概况

陕北能源化工基地位于陕西省北部，包括榆林、延安两市，区内煤炭、石油、天然气等矿产资源储量大、质量好，被誉为“中国的科威特”。经过近20年的开发建设，该基地已形成年产1亿t 煤、80 亿m3天然气、1 000 万t 原油的生产能力，成为我国最大的西气东输、西电东送、西煤外运的能源基地［4］。目前，该地正处于大规模开采地下煤、油、气阶段，在高额经济利益的驱动下，给原本就脆弱的生态环境带来了日趋严重的破坏，主要表现为:①资源浪费严重。据调查，尽管神东煤田公司拥有最先进的采煤设备，但其煤炭回采率还不到30%，地方煤矿回采率不到20%，于此可知资源的浪费。②“三废”(废气、废水和固体废弃物)超标排放，环境污染严重。据监测，大柳塔镇大气中氮氧化物、悬浮微粒、二氧化硫三项主要污染指标分别是煤田开发前的4、17 和24 倍，悬浮微粒日均浓度超过国家二级标准57．9 倍。③地表塌陷、地下水位下降。仅神木县境内就有数十条河断流、20 多眼泉井干枯，窟野河两岸大小煤矿连片开发，造成全年2/3 时间断流，变成季节性河。④植被破坏、水土流失严重。据统计，仅延安市的13 个县区，水土流失面积达2．88万km2，占土地总面积的78．4%，每年输入黄河的泥沙量达2.58 亿t，输沙模数为7 028 t/(km2·a)，占全省入黄泥沙总量的30%［4－5］。

2 生态环境损失的估算范围、方法和数据来源

2．1 估算范围

生态环境损失的估算是根据当地环境状况、质量和环境所提供服务的经济价值来测定因环境污染而导致经济损失数量的。本研究根据能源开发环境污染、生态破坏因子识别与核算结果，主要对陕北地区大气污染、水环境污染、固体废弃物污染、土地和植被破坏这4 种类型的损失进行估算(表1)。

2．2 计量方法

本研究参考了较成熟的环境价值评价方法，综合运用了修正的人力资本法、市场价值法、污染损失率法、恢复费用法和机会成本法。

(1)修正的人力资本法。该方法以环境污染对人体健康和劳动能力的损害来评价环境价值损失，不仅包括因劳动者发病或死亡给生产带来的损失，还包括医疗费用的增加。

表1 陕北地区能源开发生态环境损失估算内容

(2)市场价值法。该方法是把环境质量作为一种生产要素，用直接受环境影响的产品市场价格来计量因环境质量变化而造成的经济损失。

(3)污染损失率法。该方法是水污染经济损失计量模型的基础，它充分考虑了影响水污染经济价值损失的水资源量、水资源价值量以及水资源受污染程度3 个因素。

(4)恢复费用法。该方法是用补偿或更新被破坏的资源所需要的费用衡量自然资源损失的，目的是将自然资源破坏的实物型影响货币化。

(5)机会成本法。当难以直接评估环境污染造成的损失时，人们常用这种能够保持经济发展和人民生活不受环境污染影响项目的费用来估算环境质量变动的货币价值。该方法适用于水土等环境资源诸要素的经济损失估算［6］。

2．3 数据来源

本研究数据来源包括榆林市、延安市的环境统计资料及《陕西省环境质量报告》、《榆林市环境质量报告》、《延安市环境质量报告》、《陕西省统计年鉴》、《榆林市统计年鉴》和《延安市统计年鉴》。

3 生态环境损失的估算结果

3．1 大气污染损失估算

3．1．1 人体健康和人类福利损失

环境医学研究认为，大气污染对人体健康的影响主要表现为人的呼吸系统疾病发病率和死亡率的上升。陕北地区2007—2009年各年PM10(可吸入颗粒物)的日均值分别为134、118、117 μg/m3。假设大气中PM10 浓度达到国家年平均值二级标准(100 μg/m3)，则根据表2 大气中PM10 造成死亡率和发病率的剂量—效应关系［7－8］，采用人力资本法即可估算出可以避免的经济损失［8］。计算式为

表2 PM10 剂量—效应关系

式中:V1为死亡损失;V2为疾病损失;V3为误工损失。

式中:C 为年人均工资，元;Np为因污染造成的死亡人数，人;Y为平均剩余寿命，a/人，根据陕北地区人口构成情况取5 a/人［6］。

式中:Ei为第i 种疾病的人均医疗费，元;Npi为第i 种疾病的发病人数，人。

1995年这三种疾病(下呼吸道感染/儿童气喘病、气喘病和慢性支气管炎)的人均医疗费分别为150、50、100 元［6］，根据价格指数得出2007—2009年各年三种疾病的人均医疗费约为237、79、158 元。

式中:D 为误工天数，d;R 为劳动人口占总人口的比例，%;C'为人均日工资，元，按照一年260 d 计算。

当人体患呼吸道疾病时，工作效率下降，但不一定缺勤，即为受到限制活动。1 个受限制活动天数相当于1/4 个因病缺勤天［6］。结合统计数据和计算公式，得到大气污染对人体健康造成的经济损失见表3。

表3 大气污染对人体健康的经济损失

2007—2009年陕北地区各年SO2排放量分别为123 433、121 062、121 553 t。根据亚洲开发银行《环境影响的经济评价》工作手册提供的方法，SO2造成人体健康和人类福利的损失值为751～1 300 美元/t，结合陕北地区地理环境特点，计算中取中间值1 025 美元/t，因此2007—2009年陕北地区各年SO2造成的人体健康和人类福利损失分别为98 799 万、90 646 万、85 159万元。

3．1．2 农业损失

大气污染对农业的损害以SO2为主，主要表现为粮食、蔬菜等农作物减产和质量降低。质量损失表现为农产品的价格下降，由于目前的市场对此反应不灵敏，故本研究主要考虑农作物减产损失。农作物减产损失计算式为

式中:Q 为受污染时某作物的实际年产量，万t;R 为在某浓度污染物影响下作物的减产率，%;W0为作物的收购价格，元/kg。

根据有关研究得出SO2在不同浓度时农作物的减产率，取粮食作物和水果的减产率为1%、蔬菜为5%［9］，则大气污染造成的农业损失见表4。

陕北能源开发地区多位于农村或人口比较稀少的地区，因此本研究不计入家庭清洗费用的增加。通过上述分析得出，2007—2009年陕北地区各年能源开发大气污染损失分别为122 716万、110 442 万、108 166 万元。

表4 大气污染对农业造成的经济损失

3．2 水环境污染损失估算

3．2．1 地表水污染损失

本研究采用污染损失率法估算陕北地区水污染造成的经济损失。水污染对水体造成的经济损失S 可以由该水体洁净时的总价值K 与污染物对水体造成的损失率R 的乘积表示，即

则

上二式中:S 为某污染物对水体造成的损失，万元;R 为污染损失率;K 为洁净水体使其具有完全功能所需的投入，万元;A、B为参数;C 为污染物浓度与国家标准浓度的比值［10］。

根据地表水环境质量标准(GB 3838—2002)要求确定水体中各污染物因子的本底浓度，假定污染物在本底浓度状态和严重水体污染时的浓度状态对水体经济价值的损失率分别为1%和99%，结合陕北地区水污染实际情况，选择COD、挥发酚、石油类、悬浮物等参数进行计算，并运用文献［11］的污染损失率模型得到参数A、B 的值(表5)。

表5 水污染经济损失相关参数估算

根据榆林市、延安市2007—2009年各年污水排放量的平均值及工业用水价格确定洁净水体价值的阈值K，在上述各参数确定的基础上估算水污染经济损失(表6)。

表6 水污染各污染物年均污染损失率及其经济损失估算

采用恢复费用法通过计算恢复污染水体为正常态所需的费用，间接揭示水污染造成的损失。据了解，处理1 t 废水使之达标的处理成本为2．89 元，根据陕北地区排污量计算得到该区2007—2009年各年的废水处理成本分别为13 808 万、10 034万、16 210 万元。

将上述两项相加，得到2007—2009年陕北地区各年因地表水污染造成的经济损失分别为32 308 万、21 434 万、35 410 万元。

3．2．2 地下水污染损失

陕北地区能源开发对有限的水资源造成了严重破坏，煤矿井下排水使蓄水层和隔水层遭到破坏，大量地下水的渗漏减少了地表径流，致使地下水位下降。据监测，神木县平均开采1 t煤所造成的水资源损失量为1．922 5 m3，由此推算陕北地区2007—2009年各年的水资源损失量分别为35 207．24 万、46 647．96万、56 927．40 万m3(以相应年的煤产量计算)，按照平均水价2 元/t 计算，则2007—2009年陕北地区各年因能源开发造成的水资源经济损失分别为70 414．48 万、93 295．92 万、113 854．80万元。

3．3 固体废弃物污染损失估算

由于缺乏固体废弃物对土壤侵蚀污染方面的统计资料，所以本研究主要计算固体废弃物占用土地的环境损失。2007—2009年，榆林、延安两市各年固体废弃物(主要为煤矸石、粉煤灰)的总排放量分别为852．85 万、1 049．32 万、1 286．8 万t，历年堆存总量为25．34 万、24．38 万、22．28 万t。据统计，平均1万t 固体废弃物占地486．32 m2，故2007—2009年陕北地区各年固体废弃物累计占地面积分别为42．7、52．21、63．66 hm2。2007—2009年陕北地区各年粮食产量分别为2 688．5、3 145．5、3 412 kg/hm2，平均市场价格为1．45、1．70、1．85 元/kg，利用机会成本法“粮食损失价值=粮食单产量×固体废弃物占地面积×粮食市场价格”估算，则2007—2009年陕北地区各年能源开发中排放的固体废弃物占地损失的粮食价值为16．65 万、27．92万、40.18 万元。

3．4 土地、植被破坏损失估算

能源开发在造成地表生态破坏的同时，也加剧了区域水土流失、土地沙化，从而造成土壤中有机质的大量损失，使土壤肥力大大降低。陕北地区每年由于能源开发引起的水土流失面积约为8 350 hm2，据测算，每年的土壤养分流失量折合成化肥为2 250 kg/hm2，由此推算区内每年流失的土壤养分约为1．88万t，按照化肥价格1 500 元/t 计算，该区每年因水土流失导致的土壤肥力损失为2 818．13 万元。陕北地区约有一半的水土流失面积可自行恢复，另一半则需要进行治理，治理1 hm2水土流失面积约需2 万元，则陕北地区每年治理水土流失的费用约为8 350万元。

据统计，榆林市开采1 万t 原煤可导致2 600 m2左右的土地塌陷，需挖损土地1 000 m2左右。据此计算，2007—2009年陕北地区各年因煤炭开采造成土地塌陷面积分别为4 761．45、6 308．70、7 698．89 hm2，需分别挖损土地1 831．3、2 426．4、2 961．1 hm2，按照国家矿区恢复标准6 万元/hm2计，2007—2009年该区各年造成的地表破坏损失分别为39 556．5 万、52 410．6万、63 959．94 万元。

陕北地区土地沙化面积以每年2 万hm2的速度在增长，沙地平均损失粮食产量的20%，按榆林市绥德县平均单产3 555 kg/hm2(榆林市最高的单产)计算，则1 hm2减收粮食711 kg，平均每年损失粮食1．4 万t。粮食单价按1．6 元/kg 计算，则陕北地区平均每年因土地沙化造成的损失为2 240 万元。治理1 hm2沙漠化土地大约需6 万元，则治理每年造成的沙化土地需要花费12 亿元。

近年来，陕北地区煤炭、石油大面积开采，直接破坏了地表景观，毁坏了自然植被。神木县自1982年以来因为开办小煤窑，砍伐林木18．67 hm2，毁坏植被44 hm2。榆林市“三化”草地面积达72．13 万hm2，占到天然草场面积的44%［12］。陕北地区需要治理的退化草地按45 万hm2计算(退化草地中有与水土保持、沙漠化治理重复的部分)，退化草地恢复费用需3 万元/hm2，则该区退化草地的恢复费用约为135 亿元。

4 结 语

由以上分析知，2007—2009年陕北地区各年能源开发生态环境损失分别为174．84 亿、176．10 亿、180．48 亿元，占各年GDP 的比例分别为12．11% 、12．58% 和8．89%，平均开发1 t煤炭、石油就带来约65 元的生态环境损失，其中各年的土地、植被破坏损失所占比例分别为87．11%、87．21%和85．74%，是其他环境损失的6 倍多。应该明确认识到的是，恢复破坏了的生态要比对环境污染治理困难得多。由于数据获得受到限制，上述生态环境经济损失中还有一些损失没有计算在内，如能源开发造成的噪声污染、泥石流、河流淤积等，因此本研究对陕北地区能源开发生态环境经济损失的估计值仅是一个保守的数字。

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