基于MRIO对铁矿石开采生态补偿新机制的探讨

张霄阳,陈定江,2*,朱 兵,2,余亚东(.清华大学化学工程系生态工业研究中心,北京 00084；2.清华大学循环经济研究院,北京 00084；.华东理工大学商学院,上海 20027)

基于MRIO对铁矿石开采生态补偿新机制的探讨

张霄阳1,陈定江1,2*,朱 兵1,2,余亚东3(1.清华大学化学工程系生态工业研究中心,北京 100084；2.清华大学循环经济研究院,北京 100084；3.华东理工大学商学院,上海 200237)

基于多区域投入产出(MRIO)方法,从需求端出发,研究了 2010年中国省域间贸易隐含铁矿石的情况,识别了铁矿石消费的重点省份与重点部门.研究结果显示：2010年贸易隐含铁矿石总调出量最大的省份为河北省、辽宁省与内蒙古省,均是铁矿石开采大省;总调入量最大的省份为江苏省与浙江省,位于东部沿海地区,经济较为发达.河北省净输出了3.5亿t贸易隐含铁矿石,占全国开采量的32%.铁矿石开采大省将大量的贸易隐含铁矿石输出到东部沿海地区,以满足当地对建筑业与设备制造业的最终需求.最大的贸易隐含流发生在河北省与浙江省之间,河北为浙江提供了3030万t贸易隐含铁矿石,其中绝大多数进入到浙江的建筑业.

多区域投入产出；贸易隐含流；生态补偿机制；需求端分析

钢铁作为中国高速城镇化建设过程中必不可少的资源,它所带来的资源、环境、贸易问题也一直是研究的热点.自 1996年以来,中国已连续20年成为世界第一钢铁生产国[1].其中矿石开采严重影响采矿场周边的生态环境.因此,2015年9月,中共中央、国务院印发了《生态文明体制改革总体方案》,提出要完善矿产资源有偿使用制度与完善生态补偿机制.目前我国矿产资源生态补偿的税费主要有资源税、矿产资源补偿费、探矿权使用费、采矿权使用费、探矿权价款和采矿权价款[8].这些税费由矿产资源的开发者向政府支付,主要用于作为“地租”或者补充国家对资源勘探进行的前期投入,没有体现对于矿产资源开发导致的环境损害补偿作用.

为了更好地修复由矿产资源开发导致的环境损害,建立矿区的环境恢复保证金制度势在必行.我国目前也通过法律法规的建立进行了一些尝试,但并未取得很好的效果.在加拿大或美国,

矿产资源被控制在州政府之下,地方政府可以获得大量的资源租金用以补充财政,并使用资源租金中的复垦抵押金进行生态恢复[2].但在中国,矿产资源富集的地区往往都比较贫困,仅仅以“破坏者付费”原则令矿产开发者和当地的财政系统负担生态恢复的巨额资金,已经使一些地区陷入了“资源陷阱”,成为贫困的资源输出地,甚至在资源枯竭后成为“废墟城市”.

为了建立充足的环境恢复保证金资金池,在“破坏者付费”的基础上还需要加入“受益者补偿”这一资金源.从传统的观点来看,矿山开发企业既是破坏者,又是受益者.但在全球经济一体化的观点来看,真正的矿产资源消费者才是最终的受益者.事实证明,矿产资源的消费大户往往是经济较为发达的地区.矿产资源开发产生的生态包袱通常被留在了生态破坏严重的开发地,而开采的资源却通过贸易流向了更为发达的地区.资源通过贸易的流动间接带来了生态包袱的转移.因此,明确矿产资源的最终受益者,计算各个最终受益者分担的生态包袱比例,在研究计算的基础上,通过合理的政策、市场机制,使其参与提供矿区的环境恢复保证金,成为了一种可能的矿产资源开发环境损害的生态补偿机制.

为了明确矿产资源的最终受益者,需要研究由于最终需求(终端消费等)所导致的区域之间的资源流动,即贸易隐含流,而由最终需求所产生的资源消耗又称作资源足迹.多区域投入产出(MRIO)方法通过特定的数学计算,可以将经济系统全生命周期意义下的研究对象的流动与消费计算出来,是一种广泛采用的研究区域间公平性的工具.目前,国际上主要使用国际多区域投入产出数据库研究国家之间的碳足迹[3]、水足迹[4]、生态足迹[5]、资源足迹[6]与污染物排放[7]等贸易隐含流,从而进一步研究国家之间的公平性问题.

我国在各省投入产出表的基础上,开发了省区市间的MRIO数据库,为研究我国区域间的生态服务公平性的问题提供了可能.目前,使用我国MRIO数据库的研究大多集中在二氧化碳[8-10]与水[11-12]上,基本没有人使用中国的MRIO数据库研究资源类的环境问题.本文基于中国省域间的MRIO数据库,从需求端出发,研究了2010年中国省域间贸易隐含铁矿石的情况,进一步说明了铁矿石开采生态包袱的转移,并为我国铁矿石开采环境损害的生态补偿机制提供了数据支持与政策建议.

1 方法与数据来源

1.1 模型介绍

为了研究中国省域间由需求所引起的铁矿石流动,本文采用环境投入产出方法(同样被称为环境拓展型投入产出方法)[13],基于中国省域间投入产出表中各省各经济部门的经济数据,结合各省铁矿石开采数据进行了深入的分析研究.

图1 多区域投入产出表结构示意Fig.1 Structure of multi-region input-output table

多区域投入产出表由中间需求、最终需求与最初投入3个部分组成,如果进口满足非竞争假设[14],那么其简化结构见图 1.中间需求部分由各区域各经济部门的中间使用和中间投入交叉组成,是一个方阵,水平和垂直方向上区域与部门的分类及排序一致.水平方向表示某一部门的产品在其他部门的分配,垂直方向表示某一部门对其他部门产品的中间消耗.为中间需求矩阵中的元素,表示r区域i部门对于s区域j部门的中间投入.最终需求部分由中间投入与最终需求交叉组成,水平方向表示某一部门的产品被不同

区域的农村居民消费、城镇居民消费、政府消费支出、资本形成、存货增加和整个国家的出口使用,垂直方向表示各区域5类最终需求与国家出口的部门来源.为最终需求矩阵中的元素,表示r区域i部门对于s区域f类最终需求的投入.最初投入部分由中间使用和进口与增加值部分交叉组成,水平方向表示进口与增加值的各组成部分(劳动者报酬、生产税净值、固定资产折旧和营业盈余)在各区域各经济部门的数量,垂直方向表示各部门最初投入的构成和数量.为最初投入矩阵中的元素,表示v类增加值对于s区域j部门的投入.投入产出表各区域各部门的行向求和(总产出)与列向求和(总投入)相等,是一个线性的静态均衡模型[15].

中国多区域投入产出表同世界上绝大多数多区域投入产出表一样,使用货币单位作为数据单位,体现了经济部门间的经济交换,是一种价值型投入产出表.在研究资源类问题时,使用实物量作为单位的表格更能体现部门间的物质转移[16-17].仅当投入产出表涉及的经济部门严格满足单产品部门假设(单一价格假设)时,通过实物型表格与价值型表格得出的结果才能完全一致[18].部门数越多的投入产出表,越能够更好地满足单产品部门假设.但是由于无法穷尽经济系统中的所有产品,因此使用价值型投入产出表研究任何实物类问题,都存在一定误差.尽管如此,使用价值型投入产出方法计算由需求端引起的贸易隐含流仍是操作性强、结果准确度较高的高性价比方法.

投入产出模型的基本公式是：

如果在式(1)等号右侧部分左乘一个环境拓展矩阵,那么就变成了环境拓展型投入产出方法[20-21]：

式中：k是一个列向量,k中的元素表示对应区域对应部门单位产出的环境要素强度量,kˆ为 k向量的对角化方阵.根据Izard et al.[22]与Wiedmann等.[23]对于国家间贸易隐含铁矿石的研究,在研究贸易隐含铁矿石时,该强度量应为铁矿石开采部门单位产出的铁矿石开采量.

通过式(2)得到的矩阵结果即是区域与区域之间、部门与部门之间的贸易隐含铁矿石流.对得到矩阵结果的某一列进行加和,即可求出由该列最终需求所产生的对铁矿石的完全消费[24-25].通过此方法计算的是需求端(demand-based)消费量,与通过其他方法计算出的生产端(production-based)消费量(如国家钢铁资源的表观消费量)视角不同,也无法对不同视角的消费量结果进行比较.

1.2 数据来源与处理

使用由中国科学院地理科学与资源研究所同国家统计局核算司联合编制的2010年中国30省区市 30部门的多区域投入产出表[26].表中包括除西藏、香港、澳门和台湾之外的30个省区市,涉及30个经过合并的经济部门.

在2010年的多区域投入产出表中,某地区的最终需求只有2个部分,即最终消费支出和资本形成总额.在计算时,分别计算了2种最终需求产生的贸易隐含流,同时将2种最终需求加和,计算了由该区域的所有最终需求所产生的贸易隐含流.在表格中的最终需求右侧,还有“其他项”这一列.这一列是为了使表格的总投入与总产出相一致而给每一行加上的平衡项,可以视为制表误差.在进行计算时,为了使中间需求加上最终需求(包括出口)等于总产出,将这一列从总产出中做了剔除处理[7].

各省区市2010年的铁矿石开采量通过2011年的《中国钢铁统计》[27]获得.某地区的铁矿石开采量除以对应地区投入产出表中的“金属矿采选业”的总产出,即可以获得该地区的单位产出铁矿石开采量.对于k向量来说,除了每个地区“金

属矿采选业”对应位置的元素是该地区单位产出铁矿石开采量以外,其他位置的所有元素均为0.

本研究计算了各省区市对于本土开采的铁矿石的消费以及贸易隐含流,从而进一步考虑本土铁矿石开采产生的生态包袱的转移.我国进口铁矿石在铁矿石输出国产生的生态包袱并不需要纳入考量.

2 结果及讨论

2.1 对贸易隐含铁矿石的消费

2010年我国共开采10.8亿t铁矿石,河北、辽宁、四川、内蒙古与山西是开采量前5名的省份,其开采量达到8.3亿t.其中河北省开采4.5亿t,辽宁省开采1.5亿t,其他省份的开采量则不足1亿t.省域之间的铁矿石资源禀赋差异巨大.

开采的铁矿石通过复杂的贸易网络,经过一系列的生产加工过程,转换成其他资源形态.最终消费地区通过消费含有钢铁资源的最终产品,间接消费了铁矿石原产地开采的铁矿石.铁矿石开采过程中产生的生态包袱,也通过贸易由生产者转移到消费者.

图2 各省区市铁矿石开采量与贸易隐含铁矿石消费量Fig.2 Extraction of iron ore and consumption of trade embodied iron ore of every region

如图2所示,对于开采量前5名的省份来说,其贸易隐含铁矿石的消费量均比开采量小,成为贸易隐含铁矿石的净输出省份.河北、辽宁、四川、内蒙古与山西的人均地区生产总值在30个省区市中排名分列第12、8、25、6与18位.排名第6的内蒙古当年人均地区生产总值为4.7万元,而对于当年排名第1的上海来说,该值达到了7.6万元.内蒙古人口相对较少,其人均地区生产总值相对于其他贸易隐含铁矿石的净输出省份要高,但仍远远比不上相对富裕省份的人均地区生产总值.大多数富含铁矿石的地区仍是欠发达的地区.

图3 贸易隐含铁矿石消费量的分配Fig.3 Distribution of the consumption of trade embodied iron ore

在2010年的投入产出表中,最终需求包括所有地区的最终消费支出、资本形成总额和整个国家的出口.如图 3a所示,由资本形成而产生的中国开采的铁矿石消费量达到了整体开采量的65.5%,占据绝对主导地位.由农村居民消费、城镇居民消费与政府消费支出所构成的最终消费支出占据的比例最小,仅有 12.4%,甚至比由于出

口所产生的消费量还小.可以从钢铁资源消费的角度看出我国在当时阶段对于需求端“三驾马车”中投资与出口的重视.

再从行业的角度出发(图3b),可以发现我国对于铁矿石的消费主要集中在建筑业与设备制造业(包括：通用、专用设备制造业,交通运输设备制造业,电器机械及器材制造业),这2者的消费量占据全国开采量的一半以上,符合我国当时所处的城市化进程发展阶段.不同行业贸易隐含铁矿石的消费量与其表观消费量有所区别,其一在于需求端消费量与生产端消费量的视角不同,其二在于表观消费量中考虑到对于进口铁矿石的消费,而本研究不将进口的铁矿石纳入考量,只考虑本国开采的贸易隐含铁矿石的消费与区域间流动.

2.2 省域间贸易隐含铁矿石的流动

通过 MRIO方法计算出来的贸易隐含铁矿石的重点消费省份与部门和当时社会经济发展的情况相吻合.除了消费量,使用MRIO方法可以得到更重要的流动信息.

图4 铁矿石贸易隐含流的净流入量与开采量的关系Fig.4 Relation between the net importation of tradeembodied iron ore and the extraction

对于任何一个区域,该区域对于铁矿石的消费与开采的差值即是此区域贸易隐含铁矿石流入或流出的势能.如图4所示,我国贸易隐含铁矿石流出势能大的省份也同样是开采量大的省份,流出势能与开采量基本成正相关关系.

我国贸易隐含铁矿石的输出方主要是开采大省,而流入方则主要是较为发达的东部沿海地区.为了便于在地图上展示,参照 1997年中国多区域投入产出模型对于全国各地区的划分[28],可以将全国划分为8个经济区域.

河北省和辽宁省分别位于 8个经济区域中的北部沿海地区和东北地区.由于河北省巨大的输出势能,使北部沿海地区成为我国2010年贸易隐含铁矿石网络的核心输出地.北部沿海地区不仅向净输入的东部沿海、京津等地区输出贸易隐含铁矿石,同时还向其他主要输出地(东北地区)输出贸易隐含铁矿石.

图5 8个经济区域间前10大贸易隐含铁矿石流Fig.5 Top 10trade embodied iron ore flows between 8economic regions

如图5所示,在前10大贸易隐含流中,可以找到2条长链,即北部沿海-东北-中部-东部沿海以及北部沿海-中部-东部沿海.中部地区在吸纳从铁矿石原产地来的钢铁资源的同时,也作为中转枢纽,将大量的钢铁资源运送到东部沿海地区.中部地区开采了13043万t铁矿石,消费了14277万 t贸易隐含铁矿石.虽然中部地区开采量与消费量的差值仅约为1200万t,但中部地区的流入量达到7778万t,流出量也有6544万t.中部地区是我国重要的生产加工基地,也同样是连接我国四面八方的主要交通枢纽.东部沿海地区拥有巨大的吸引贸易隐含铁矿石流入的势能,其铁矿石开采量仅为626万t,而其消费量达到了12294万

t,充分体现出我国发达的东部沿海地区钢铁资源的对外依存度.

表1 前20大行业间贸易隐含铁矿石流Table 1 Top 20trade embodied iron ore flows between sectors

从表1的前20的部门间贸易隐含铁矿石流动可以看出,我国省域开采的绝大多数钢铁资源都是用于本省内建筑业的发展.河北省作为铁矿石开采大省,同时支持了其他省份建筑业以及设备制造业的原材料需求.相对而言,辽宁虽然也开采了大量的铁矿石,但是绝大多数铁矿石并未通过贸易系统进入更加遥远的地区,而是主要用来支持东北三省对于钢铁资源的需求.

3 政策建议

根据前面部分的计算结果,我国贸易隐含铁矿石的流出地主要都是重要开采地,而开采地往往都有比较大的环境压力.以河北省为例,河北省存在大量的小矿山,其产量占据全省产量的 40%以上.这些小矿山的开发缺少规划和设计,造成了巨大的环境污染与生态破坏[29].建立环境恢复保证金资金池是有效的解决方案.除去矿山开发企业所缴纳的部分,秉承“谁受益、谁付费”的原则,真正的终端消费者也有义务通过一定的政策、市场机制填补环境恢复保证金资金池中的空缺.

举例来说,河北省2010年开采了4.5亿t铁矿石.根据科学合理、因地制宜的研究,可以将河北铁矿石开采所产生的生态破坏恢复金额计算出来.矿石开采企业通过缴纳土地复垦金,支付了生态破坏恢复金中的一部分.在这里,为了便于计算,假设“破坏者付费”后还存在1亿元的资金缺额.河北提供给浙江3030万t的贸易隐含铁矿石,占河北总开采量的 6.8%,其中浙江的建筑业消耗了1478万t河北的贸易隐含铁矿石,占开采量的 3.3%.也就是说,按照本研究计算的生态包袱分担比例,浙江需要为河北的铁矿石环境恢复保证金资金池提供6800万元,其中的3300万元可以考虑由浙江的建筑业提供.类似地,可以分别计算出每一个省份铁矿石开发环境恢复保证金的缺额,通过本研究提供的方法,计算缺额在各个省份以及各个部门分配的比例.

根据此方法计算出来的结果是基于多区域投入产出表中的货币流.对于建筑业的省外施工或者一些重工业生产企业来说,其施工或生产的产值被记录在企业登记地,但真正发生资源消耗的施工、生产过程却发生在其他地方.仅通过货币流,无法获得真实的物质流信息,这是环境拓展的投入产出方法所无法解决的问题.建立健全物质流追踪统计体系,在原有的价值型多区域投入产出数据库中加入更多的物质流数据,是未来研究的趋势.混合型(物质流结合价值流)投入产出数据库的构建,可以帮助本研究或者其他基于投入产出方法的资源、环境问题研究获得更加符合社会经济、环境现状的结果.

4 结论

中国目前的矿山生态恢复工作仍然存在很大的资金缺口,本文使用富含地区间贸易信息的多区域投入产出方法,提出了一套便于操作的按照贸易隐含流流向进行的缺额分配方法.具体的补偿方式、补偿标准、资金收集方法等则需要结合政府的行政机制、市场的运作机制等因素进行

政策设计相关的研究.本研究从生态服务公平性的角度,在原有的“破坏者付费”原则的基础上加入“受益者补偿”原则,初步提出并简要讨论了一种矿山开发生态补偿的新机制.本研究可以为加入“受益者补偿”理念的新机制提供资金分配方案的数据支持,但实现一套可施行的机制仍需要政府管理部门、企业、学界等社会各方进一步的努力探索.在方法研究的基础上,建立健全相应的法律法规,编制部门数更加丰富的中国多区域投入产出表等,都可以使本研究得到的结果更加公平、科学、合理,更加具有可操作性.

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A new eco-compensation mechanism for iron ore extraction based on multi-region input-output analysis.

ZHANG Xiao-yang1, CHEN Ding-jiang1,2*, ZHU Bing1,2, YU Ya-dong3(1.Center for Industrial Ecology, Department of Chemical Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China；2.Institute of Circular Economy, Tsinghua University, Beijing 100084, China；3.School of Business, East China University of Science and Technology, Shanghai 200237, China). China Environmental Science, 2016,36(11)：3449～3455

China’s interprovincial trade embodied iron ore network in 2010 was analysed by applying a multi-region input-output (MRIO) model. From the demand-based analysis, some key consumers, either provinces or sectors, were identified. Results showed that in 2010, Hebei, Liaoning and Inner Mongolia were the most important exporters of trade embodied iron ore, which were also important iron ore extractors; Jiangsu and Zhejiang were the greatest importers, which were better developed regions located in eastern coastal area. The net exportation of Hebei was 350million tons, which was approximately 32% of the national extraction. Those important iron ore extractors exported most of trade embodied iron ore to eastern costal area, to meet the final demand of construction and machinery sectors. The largest trade embodied flow was the one between Hebei and Zhejiang. Hebei exported 30million tons of trade embodied iron ore to Zhejiang, and most of which was sent to the construction sector of Zhejiang.

multi-region input-output；trade embodied flow；eco-compensation mechanism；demand-based analysis

X196

A

1000-6923(2016)11-3449-07

张霄阳(1991-),女,北京人,清华大学化学工程系硕士研究生,主要从事投入产出方法与资源管理相关的研究.

2016-03-04

国家“十二五”科技支撑计划项目课题(2012BAC03B01);国家自然科学基金委员会国际(地区)合作与交流项目(71161140354)

* 责任作者, 副研究员, chendj@mail.tsinghua.edu.cn