水-能纽带关系下中国省际煤炭水足迹空间转移特征分析

郝帅, 孙才志,2

(1.辽宁师范大学 海洋可持续发展研究院,辽宁 大连 116029;2.辽宁省“海洋经济高质量发展”高校协同创新中心,辽宁 大连 116029)

能源的生产与水资源之间存在着相互依存、相互制约的关系。当前,中国城市化与工业化进程的快速推进,一方面致使能源消费量持续上升,另一方面也加剧了能源生产、加工、运输等过程中水资源的消耗及环境污染。因此,对能源生产过程中水资源消耗量进行测度,定量分析区域之间能源转移过程中水资源的转移状况,对于准确反映区域能源生产与水资源之间的关联关系,实现水资源的合理配置与高效利用以及资源-环境-社会的可持续发展具有重要意义。

2002年HOEKSTRA A Y等[1]提出水足迹概念后,水足迹常被用于衡量区域产品在生产、加工、运输等过程中的水资源消耗。而能源水足迹常被用于表征能源在开采、加工、运输及消费等全生命周期过程中的水资源消耗,能够有效地反映能源与水资源之间的关联关系。目前,关于能源水足迹测算多集中于自上而下及自下而上的两种方法,前者多基于投入产出(Input-output,IO)或多区域投入产出(Multi-regional Input Output,MRIO)模型,以货币单位的能源消费计算各个产业部分的能源水足迹[2-5],后者则是根据各类能源在整个生命周期过程中所消耗的实物量计算能源水足迹[6-9]。①自上而下的方法。OKADERA T等[10]采用自上而下的方法,运用投入产出(IO)模型对中国辽宁省的能源消费水足迹进行了测算,结果表明47%的水资源用于发电及冷却;LIAO X W等[11]以中国京津冀城市群和长江三角洲城市群为研究对象,基于消费视角采用多区域投入产出(MRIO)模型对研究区2010年能源部门的水足迹进行了计算;ZHANG C等[12]从消费视角出发,采用多区域投入产出(MRIO)模型及生命周期评价方法(LCIA)对中国30个省(市、区)2007年8类能源生产过程中的水资源消耗及废水排放情况进行了分析,研究结果表明,化石能源及水资源的空间分布差异、区域能源需求量的不同对中国能-水空间关联分布特征具有重要影响;刘秀丽等[13]基于区域产业能-水耦合的视角,采用投入产出(IO)模型对山西省2002—2012年不同产业的能-水足迹效率进行评价,同时引入结构分析模型对其影响因素进行分析。②自下而上的方法。洪思扬等[14]探究了能源生产与水资源消耗之间的内在关系,并对1991—2013年中国各省(市、区)五类能源(火电、水电、原煤、原油、天然气)的耗水量进行测度,在此基础上运用空间相关分析和脱钩模型对其演变规律进行了分析;ZHANG Y Y等[15]和XIE X M等[16]基于虚拟水及水足迹观点,分别探讨了中国跨省电力交易对区域(输出区、输入区)水资源的影响以及中国区域电力生产与水资源之间的关系;DING N等[17]、HUA E等[18]和LIU X等[19]以中国各省(市、区)及中国西部地区为研究对象,测算了能源生产水足迹,探究了能源生产耗水与区域水资源之间的竞争关系。

当前关于水足迹空间转移的研究多采用自上而下的方法基于投入产出(IO)模型或多区域投入产出(MRIO)模型探讨产业部门之间的水足迹流动情况[20-24]。如孙才志和刘淑彬[25]基于2012年中国31个省(市、区)的投入产出表,构建了水资源扩展型的投入产出模型,对中国省际水足迹测度及空间转移进行了分析,并进一步采用社会网络分析[26]及结构路径分析方法[27],对中国42个产业部门间水资源流动网络的空间关联结构及水资源在生产链中消耗的具体路径进行了探讨;曹涛等[28]采用京津冀地区投入产出表与生产用水数据构建了跨地区虚拟水核算方法,并据此计算了2012年研究区隐含在经济贸易中的虚拟水总量,分析了各部门虚拟水进出口情况,进而对重点耗水部门进行识别;田欣等[29]基于多区域投入产出模型对2007年和2012年中国30个省(市、区)的水足迹进行了测算,并据此分析了中国各地的水资源压力程度、压力转移方向及其变化趋势,研究结果为研究虚拟水流动格局下的中国水资源空间配置提供了新思路。

综上所述,当前关于能源水足迹及其空间转移的研究多采用基于投入产出表构建投入产出(IO)模型或多区域投入产出(MRIO)模型,进而探讨产业部门之间的水足迹流动状况。然而现有研究仍有以下不足:①受投入产出表编制年限的限制,研究结果的连续性和时效性受到较大影响[30-31]。此外,产业部门间的水足迹流动通常基于区域之间以货币单位的能源消费进行计算,难以对其生产、加工等过程中的水资源消耗程度进行有效计算。②采用自下而上的方法计算能源水足迹,其本质是对能源整个生命周期过程中的水资源消耗进行核实,但现有研究更多的是对某一区域能源静态水足迹的核算,缺乏对其空间转移特征的分析[32-33]。鉴于此,本文首先采用自下而上的方法对2015—2019年中国省际煤炭水足迹进行核算,在此基础上利用区域间煤炭调运数据,对中国省际煤炭水足迹的空间流动格局进行分析,并对各省(市、区)的煤炭水足迹的净流入量进行探讨,以期揭示中国煤炭水足迹时空变化特征,为实现区域能源生产与水资源的协调发展、水资源空间配置优化及污染控制提供参考。

1 研究方法与数据来源

1.1 能源水足迹计算模型

基于ISO标准建立的能源水足迹评价模型从能源生命周期的视角出发,包含了能源生命周期中采掘、筛选、加工、使用及废弃物处理等过程的水足迹计算模型。煤炭开采量是指一定时间内某地区的煤炭产量,煤炭洗选一般是指从煤炭中去除煤矸石和其他杂质的过程,煤炭洗选量是去除煤炭中煤矸石和其他杂质后的质量。采煤、洗煤、冷却等环节均需大量用水,采煤废水指煤炭开采过程中,排放到环境中的煤矿矿井水或露天煤矿疏干水,洗选煤废水指煤炭在洗选处理工艺中,洗选水不能形成闭路循环,需要向环境排放部分废水。

本文引入能源水足迹计算模型对煤炭生命周期过程中的水足迹进行计算。煤炭水足迹包括两部分:①煤炭生产生命周期过程中的直接水足迹;②生产过程中由外部材料、能源等生产资料的投入所产生的间接水足迹。而直接(间接)部分的水足迹则分别由蓝水足迹和灰水足迹构成。其中蓝水足迹是指煤炭在生产过程中所消耗的地表水及地下水等实体水,灰水足迹则指煤炭生产过程中被污染的水稀释到排放标准所需要的水资源量,用于衡量煤炭生产生命周期中的水污染状况。相关计算公式为:

WFcoal=WFdirect+WFindirect=WFblue,direct+WFgrey,direct+WFbule,indirect+WFgrey,indirect。

(1)

式中:WFcoal为煤炭水足迹总量,m3;WFdirect、WFindirect分别表示煤炭直接水足迹和间接水足迹,m3;WFblue,direct、WFblue,indirect分别表示煤炭直接蓝水足迹和间接蓝水足迹,m3;WFgrey,direct、WFgrey,indirect分别表示煤炭直接灰水足迹和间接灰水足迹,m3。

考虑到煤炭生产的整个生命周期,式(1)可进一步表示为:

(2)

式中i表示煤炭第i个生产过程。

煤炭蓝水足迹、灰水足迹的计算公式如下:

(3)

(4)

(5)

式中:WFblue,coal、WFgrey,coal分别表示煤炭蓝水足迹和灰水足迹,m3;PWFi,bule表示第i个生产过程中单位煤炭产量所消耗的水资源量;PWFi,grey表示煤炭第i个生产过程中单位产量灰水足迹,m3/t;Pi为煤炭第i个生产过程中的产量,t;Gi、Li、Vi分别表示在第i个生产过程中单位煤炭生产所产生的污染物量(mg)、单位煤炭生产废水排放量(m3)、单位废水中污染物含量(mg/m3);Cmax表示在某水质标准下允许排放的污染物最大浓度值,mg/L;Cnat表示水体中污染物的初始浓度,本文以零计入。

1.2 省际煤炭水足迹流动计算

由于缺乏各省(市、区)煤炭生命周期过程中每个生产过程消耗生产材料的来源,因此,在计算中国省际煤炭水足迹流动时基于以下3个假设:①不考虑多次转移,若某年转移量大于该地区当年煤炭产量,则视为该地区多年存量的转移;②省际流动的煤炭均视为成品煤炭,即在调出地区完成了煤炭的开采与加工;③外部不干扰原则,即省际煤炭水足迹流动不受煤炭进出口的影响。各省(市、区)煤炭水足迹流动计算公式为:

WFj,coal=PWFcoal·Pj,coal,

(6)

ΔWFj,coal=WFj,transfer in-WFj,transfer out。

(7)

式中:WFj,coal表示区域j的煤炭水足迹流动量,m3;PWFcoal表示单位煤炭水足迹量,m3/t;Pj,coal表示区域j的煤炭流动量,t;ΔWFj,coal的正、负值表示区域j的煤炭水足迹的净调入、调出量,m3;WFj,transfer in、WFj,transfer out分别表示区域j的煤炭水足迹调入量与调出量,m3。

1.3 数据来源与相关参数的确定

由于区域资源禀赋的差异及相关统计数据的缺失,本文在计算煤炭水足迹时选取了2015—2019年中国25个省份(不包括天津市、上海市、浙江省、广东省、海南省、台湾省以及香港特别行政区、澳门特别行政区和西藏自治区)作为研究对象,在计算煤炭水足迹省际流动时,选取了相同时段内中国31个省份(不包括台湾省、香港特别行政区、澳门特别行政区)作为研究对象。由于化石能源生产过程中的能耗计算复杂,本文只计算煤炭的直接水足迹,主要包括煤炭开采和洗煤两部分,根据《清洁生产标准:煤炭采选》(HJ 446—2008):煤炭开采和洗选过程中的耗水量分别为0.30、0.15 m3/t,同时在该生产过程中单位废水所产生的化学需氧量(COD)含量分别为300.00 g/t、40.00 g/t。同时,本文根据《煤炭工业污染排放标准》(GB 20426—2006)选取50、70 mg/L分别作为煤炭开采和洗煤过程中COD排放限值。煤炭开采及洗选数据来源于2016—2020年《中国能源统计年鉴》,煤炭发热量参考2020年《中国能源统计年鉴》中的平均低位发热量。煤炭调运数据来源于能源专业知识服务系统(http://energy.ckcest.cn/index)。

2 结果与分析

2.1 中国煤炭生产及煤炭水足迹时空变化特征

2.1.1 时间序列分析

根据已获得的相关数据,利用式(1)—式(5)计算得到2015—2019年中国煤炭水足迹、煤炭开采量及洗煤量,结果如图1所示。由图1可知:2015年中国煤炭开采量、煤炭洗选量、煤炭生产总量分别为15.48亿t、37.47亿t、52.95亿t,其中煤炭开采量在2018年降至研究期内最低值,下降至14.46亿t,降幅6.58%;煤炭洗选量、煤炭生产总量则在2016年降至最低值,分别降至34.11亿t、49.28亿t,降幅分别为8.97%、6.92%;相比研究初期,2019年煤炭开采量由15.48亿t下降至14.65亿t,降幅5.58%,而煤炭洗选量及总量则呈现增加趋势,但增幅较小,分别为2.83%、0.33%;研究期内中国煤炭生产总量及煤炭洗选量平均为51.07亿t和36.13亿t,且均呈现先下降后上升的变化趋势,而煤炭开采量平均为14.94亿t,整体呈缓慢下降态势,年均降幅1.37%。

综合来看,由于中国能源消费结构中煤炭占比接近60%,煤炭的刚性需求在一定程度上使煤炭生产量整体变化较小。就煤炭水足迹而言,2015—2016年中国煤炭水足迹总量、煤炭蓝水足迹及煤炭灰水足迹均呈现下降态势,由研究初期的69.99亿m3、15.43亿m3、54.55亿m3降至2016年的65.48亿m3、51.27亿m3、14.21亿m3,降幅分别为7.92%、6.02%、6.44%;相比2016年,2017—2019年中国煤炭水足迹总量、煤炭蓝水足迹及煤炭灰水足迹均呈现上升态势,研究末期,煤炭水足迹总量(73.94亿m3)、煤炭蓝水足迹总量(15.66亿m3)、煤炭灰水足迹总量(58.28亿m3)均达到了最大值,整体而言,三者的变化趋势与煤炭生产总量的变化趋势一致。2015—2019年,煤炭蓝水足迹占比虽然呈逐年递减的态势,从2015年的22.00%降至2019年的21.18%,但研究期内煤炭蓝水足迹及占比平均分别为14.99亿m3、21.56%,而灰水足迹平均为68.99亿m3,平均占比达到78.44%。未来,中国煤炭生产一方面仍需进一步提升水资源利用效率,另一方面则需要降低污染物排放量。

2.1.2 空间格局分析

为进一步探究研究期内中国煤炭生产与煤炭水足迹的空间分布格局,根据2015—2019年中国煤炭生产和煤炭水足迹计算结果,参考现有研究[34],选取2015年、2017年、2019年及2015—2019年平均值等数据将煤炭生产总量及煤炭水足迹划分为5个级别,并绘制中国煤炭生产及煤炭水足迹空间分布图,结果如图2所示。

由图2可知:2015年煤炭生产总量处于Ⅰ～Ⅴ级别的地区个数分别为4、4、5、6、6个,其中北京总量最小(0.045亿t)、广西次之(0.046亿t),煤炭生产总量在1.000亿t以内的地区达到13个,占比52%;在煤炭生产总量超过2.000亿t的6个省(区)中,内蒙古、山西均超过了10.000亿t,其中山西煤炭生产量最大,达到16.000亿t;2017中国煤炭生产总量在1.000亿t以内的地区数量为15个,占比60%,其中北京最小,仅为0.026亿t,此外仅山西煤炭生产量超过10.000亿t,整体而言,相比2015年,2017年中国煤炭生产总量普遍呈下降态势;研究末期,有16个地区的煤炭生产量在1.000亿t以内,占比64%,而北京、湖北、广西、江西、福建5个省(区、市)的煤炭生产量在0.100亿t以内,其中北京最小,仅为0.004亿t,山东、新疆、陕西、山西、内蒙古5个省(区)的则超过2.000亿t,其中山西最大,超过17亿t。整体来看,研究时期内60%的地区煤炭生产量在1.000亿t以内,煤炭产量高值区主要分布在贵州、山东、河南、山西、陕西及内蒙古,空间分布格局变动较小。

从区域煤炭水足迹总量及其构成来看,研究初期煤炭水足迹总量在1.000亿m3以内的地区个数为13个,占比52%,其中广西最小(0.076亿m3),北京次之(0.080亿m3),而陕西、内蒙古、山西的水足迹总量均超过9.000亿m3,其中山西最大(18.565亿m3),在煤炭水足迹构成中,北京煤炭蓝水足迹占比最小(19.72%),有22个地区煤炭蓝水足迹占比超过20%,其中河北最大(27.32%);2015年中国各省(区、市)煤炭水足迹总量平均为2.799亿m3,煤炭蓝水足迹、煤炭灰水足迹及其占比平均分别为0.617亿m3、2.182亿m3、22.03%、77.97%;2017年,有14个地区的煤炭水足迹总量在1.000亿m3以内,而陕西、内蒙古、山西的煤炭水足迹总量均超过10.000亿m3,其中山西达到17.334亿m3,同时,除内蒙古、广西、陕西、青海及新疆5个省(区)的煤炭水足迹总量相比2015年呈不同程度的增加外,其余省(区、市)均呈减少趋势,其中北京、江西、湖北、重庆4个省(市)降幅超过40%,2017年中国各省(区、市)煤炭水足迹总量、煤炭蓝水足迹、煤炭灰水足迹平均为2.705亿m3、0.583亿m3、2.122亿m3,较2015年的分别下降了3.36%、5.51%、2.75%;研究末期,有76%的地区煤炭水足迹总量呈下降态势,其中北京、湖北的下降幅度均超过80%,煤炭水足迹总量仅为0.007亿m3、0.009亿m3,而山西、内蒙古、云南、陕西、青海、新疆6个省(市)的则呈增加态势,其中内蒙古煤炭水足迹总量最大,达到20.363亿m3,山西次之(19.777亿m3),相比2017年,2019年中国各省(区、市)煤炭水足迹总量、煤炭蓝水足迹、煤炭灰水足迹平均为2.957亿m3、0.626亿m3、2.331亿m3,分别增加了9.32%、7.38%、9.85%。整体来看,研究期内中国各省(区、市)煤炭水足迹构成中,煤炭蓝水足迹平均占比21.71%,而中国煤炭水足迹总量、煤炭蓝水足迹、煤炭灰水足迹平均为69.576亿m3、15.000亿m3、54.576亿m3,其中山西、内蒙古、陕西的煤炭水足迹总量、煤炭蓝水足迹、煤炭灰水足迹平均占全国的66.68%、65.97%、66.88%,而上述3个省(区)均处于中国北方水资源匮乏区,加之中国能源消费对煤炭的刚性需求,这无疑加剧了该区域能源生产与水资源之间的竞争。此外,中国能源灰水足迹平均占比为78.29%,其中山西、内蒙古、陕西则占据了66.88%的灰水足迹。

综上所述,研究时段内中国煤炭水足迹与煤炭产量密切相关,其中煤炭资源丰富的黄河流域是煤炭水足迹总量高值区,而中国南方省(区)则是煤炭水足迹低值区。因此,未来中国仍需进一步优化能源消费结构,降低煤炭消费占比,而山西、内蒙古、陕西3个省(区)则需在提升单位煤炭开采水资源消耗量的同时,逐步降低煤炭生产过程中的污染物排放量,进而实现资源与环境的协调发展。

2.2 中国省际煤炭水足迹流动分析

根据已获取的数据,利用公式(6)计算得到研究期内中国省际煤炭水足迹流动情况,并选取2015年、2017年、2019年及2015—2019年平均值等数据绘制省际煤炭水足迹流动图,结果如图3所示。2015年中国省际煤炭水足迹流动总量为16.69亿m3,其中山西、内蒙古、陕西水足迹流动量排名前三,分别占全国煤炭水足迹流动总量的20.7%、16.00%、8.10%,而海南、青海、西藏等10个省(区)的水足迹流动量较小,均在1.0%以内,其中西藏的最小,不足0.01%。山西的煤炭水足迹主要流向河北、山东和江苏,且均超过了0.5亿m3,内蒙古煤炭水足迹则主要流向辽宁、吉林、黑龙江以及浙江等地区,而陕西的煤炭水足迹则主要流向广东、河北、河南、山西以及江苏。此外,除山西、内蒙古、安徽等8个省(区)外,其余省(区、市)均为水足迹净流入区。相比2015年,2017年中国省际煤炭水足迹流动总量为17.74亿m3,增加了6.3%,有17个省(区、市)的煤炭水足迹流动总量占比呈现不同程度的上升趋势,其中内蒙古、辽宁、山东、陕西的上升幅度较大,而山西煤炭水足迹流动量占比降幅最大(5.63%),但省际煤炭水足迹流动量占比最大的仍为山西(17.90%)、内蒙古(15.10%)、陕西(9.70%),其中内蒙古煤炭水足迹主要流向上海、天津、山东、江苏及东北等省(区、市),山西的煤炭水足迹的主要流向保持不变,陕西的煤炭水足迹则流向河南、山东与江苏。煤炭水足迹净流入的省(区、市)数量较2015年减少2个。研究末期,中国省际煤炭水足迹流动总量相比2017年增加了2.98%(18.27亿m3),山西、内蒙古、陕西的水足迹流动量均在10%以上,其中内蒙古最大(18.70%),就煤炭水足迹省际流动而言,其流动方向与2017年的相对一致,而煤炭水足迹净流入的省(区、市)个数增加至25个。

图3 2015—2019年中国省际煤炭水足迹空间转移特征注:图中BJ、TJ、HE、SX、NM、LN、JL、HL、SH、JS、ZJ、AH、FJ、JX、SD、HA、HB、HN、GD、GX、HI、CQ、SC、GZ、YN、TB、SN、GS、QH、NX、XJ分别表示北京、天津、河北、山西、内蒙古、辽宁、吉林、黑龙江、上海、江苏、浙江、安徽、福建、江西、山东、河南、湖北、湖南、广东、广西、海南、重庆、四川、贵州、云南、西藏、陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆。

整个研究期内,中国省际煤炭水足迹总量平均为17.60亿m3,内蒙古(17.40%)、山西(17.30%)、陕西(9.70%)3个省(区)的水足迹流动总量占全国的44.4%。省际煤炭水足迹流动方向与2015年相对一致。就各省份流出或流入的省份个数而言,天津、吉林、上海等12个省(区、市)作为水足迹输出区流向其他地区的个数为0～7,其中天津、广西、海南、西藏则在研究时段内没有向其他地区输出水足迹,而北京、山西、内蒙古等9个省(区、市)作为水足迹输出区流向其他地区的个数均超过20个;除黑龙江、海南、西藏等7个省(区)的水足迹有4～9个地区输入外,其余省(区、市)则至少有10个以上水足迹来源地,其中江西、湖北、湖南、广东、广西则有20个以上的水足迹来源地。

综合来看,对于输出地而言,受资源禀赋的影响,山西、陕西和内蒙古是最大的煤炭水足迹“生产者”,其中山西的煤炭水足迹主要流向河北与山东,内蒙古的煤炭水足迹主要流向东北三省以及山东和江苏等省,陕西煤炭水足迹主要流向周边省份。河北、山东及东南沿海地区为主要的煤炭水足迹输入地。对输入地而言,东北三省、河北、江苏及东南沿海地区由于其工业化、城市化程度较高、人口众多及经济总量大等特点,加之区域能源丰度较低,迫使其成为煤炭水足迹的主要“消费者”,而且中国煤炭水足迹从干旱半干旱区流向湿润区,则不仅在一定程度上加剧了输出地(生产者)的水资源短缺的风险,也不可避免地对当地的水环境造成一定的污染。未来,对于“生产者”而言要进一步的提升区域水资源的利用效率,预防水环境污染,对于“消费者”而言要树立“节约能源就是节约水资源”的消费理念,提升能源利用效率。

2.3 中国省际煤炭水足迹输入与输出情况分析

图3虽然能够直观地展示煤炭水足迹省际间的流动方向及数量的变化,但难以准确反映某地区煤炭水足迹变化情况,因此有必要进一步探讨各地区煤炭水足迹的输入与输出情况。因此,根据上述结果,利用公式(7)计算得到研究期内中国各省(区、市)煤炭水足迹净流入量,并选取2015年、2017年、2019年及2015—2019年平均值绘制中国省际煤炭水足迹净流入量图,结果如图4所示。

图4 2015—2019年中国省际煤炭水足迹净流入量

由图4可知:2015年水足迹净流入量为正的有23个省(区、市),占比74.19%,平均水足迹净流入量为0.30亿m3,说明该时段内中国各省(区、市)的水足迹流入量大于流出量,辽宁、山东、河北、江苏的水足迹净流入量大于0.50亿m3,其中江苏最大(1.17亿m3),山西、内蒙古、陕西等8个省(区)的水足迹流出量大于流入量,平均水足迹净流出量为0.87亿m3,其中山西净流出量最大,为2.77亿m3;相比2015年,2017年云南、安徽、青海、北京的水足迹净流入量变化较大,水足迹净流入量为正的有22个省(区、市),平均水足迹净流入量为0.31亿m3,其中山东(1.05亿m3)、江苏(1.04亿m3)及河北(1.02亿m3)的水足迹净流入量排名前三,而水足迹净流出量的地区增加至9个,平均水足迹净流出量为0.75亿m3,其中内蒙古的最大,达到2.82亿m3,较2015年增加了9.73%;2019年有25个省(区、市)水足迹流入量大于流出量,平均水足迹净流入量0.29亿m3,吉林、湖南、湖北等8个省(市)的超过平均值,其中山东水足迹净流入量最大(1.01亿m3),内蒙古的水足迹净流出量最大(3.02亿m3)且大于平均值(1.19亿m3),相比2017年增加了7.09%;整个研究期内,有25个省(区、市)为水足迹净流入区,平均水足迹净流入量为0.29亿m3,其中辽宁、湖北、上海等9个省(市)的水足迹净流入量超过平均值,而内蒙古、山西和陕西则一直为水足迹净流出量的前三位。

3 结论

本文采用了自下而上的方法对2015—2019年中国省际煤炭水足迹进行核算,在此基础上利用区域间煤炭调运数据,对中国省际煤炭水足迹的空间流动格局进行分析,并对各省(区、市)的煤炭水足迹的净流入量进行探讨,相关结论如下:

1)研究期内中国煤炭水足迹总量呈波动上升趋势,其中煤炭蓝水足迹、煤炭灰水足迹平均分别为14.99亿m3、68.99亿m3,分别占水足迹总量的21.56%、78.44%。空间分布上,受资源分布差异影响,各省(区、市)之间的水足迹总量存在显著差异。

2)从区域间水足迹流动来看,有25.81%的省份为水足迹净流出区,水足迹的转移有利于缓解其他地区的水资源压力。相应地,74.19%的省份为水足迹净流入区,而满足这些地区生产生活的需求则间接加剧其他地区水资源的压力。此外,在中国各省(区、市)之间的水足迹空间转移过程中,水足迹来源与去向省份之间存在不对称性的情况。

3)由于受资源禀赋的影响,煤炭资源丰富的黄河流域是煤炭水足迹总量高值区,而中国南方省(区)则是煤炭水足迹低值区。未来,面对水资源短缺问题,各省(区、市)要同时承担“生产者”与“消费者”的双重责任。输入地区通过输入大量的水足迹,缓解了地区水资源的压力,促进了区域社会经济发展,但消耗了输出地区的资源,若仅依靠“生产者”承担减少水资源用量的责任,则无法体现下游“消费者”的用水责任;若仅由“消费者”负责,则“生产者”可能不会主动减少用水量。因此,各地区要肩负双重责任,共同发力,才能有效缓解区域水资源短缺问题。

4)虽然相关研究表明工业产品中的水足迹总量整体较小,但由于生产过程中的工艺、技术及管理等人为因素影响较大,整个生产过程中水资源节约及污染削减潜力较大。因此,未来需要关注煤炭行业的水足迹评价与管理,对于缓解水资源压力、削减污染及全面调控、优化水资源配置具有重要意义。