陜北地區(qū)能源開發(fā)生態(tài)環(huán)境損失估算

張 倩，楊仁遠(yuǎn)，李志學(xué)

(1．西安石油大學(xué)油氣資源經(jīng)濟(jì)與管理研究中心，陜西西安710065;2．中國石油青海油田分公司，甘肅敦煌736202)

陜北地區(qū)位于黃土高原與毛烏素沙地接壤地帶，是我國水土流失和風(fēng)沙危害最嚴(yán)重的黃土丘陵區(qū)和長城沿線風(fēng)沙灘區(qū)，區(qū)內(nèi)生態(tài)環(huán)境極其脆弱。資源富集、生態(tài)脆弱是陜北地區(qū)的特征。針對陜北地區(qū)的能源開發(fā)現(xiàn)狀，本研究采用市場價值法、修正的人力資本法、污染損失率法等方法綜合評價了2007—2009年該區(qū)能源開發(fā)過程中的生態(tài)環(huán)境損失，以期對該區(qū)進(jìn)行生態(tài)修復(fù)與環(huán)境改善，保證社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)維護(hù)起到積極的作用。

有關(guān)生態(tài)環(huán)境經(jīng)濟(jì)價值的研究最早出現(xiàn)于20 世紀(jì)20年代。1925年，比利時的Drumarx 首次以野生生物游憩的費用支出計算野生生物的經(jīng)濟(jì)價值。1984年詹姆斯等提出了“污染損失—濃度曲線法”(又稱污染損失率法)，它是用于對水污染造成的水體價值損失進(jìn)行現(xiàn)狀評價和未來預(yù)測的［1］。1996年Dubourg 采用劑量—效應(yīng)法估算了英格蘭和威爾士汽車尾氣排放的鉛造成的污染損失［2］。1990年，我國學(xué)者過孝民、張慧勤首次對我國20 世紀(jì)80年代中期環(huán)境污染和生態(tài)破壞造成的經(jīng)濟(jì)損失進(jìn)行了估算，被稱為“過張模型”［3］。但是，該研究只計算了環(huán)境污染破壞損失，沒有考慮到生態(tài)環(huán)境破壞造成的損失。中國社會科學(xué)院環(huán)境與發(fā)展研究中心徐嵩齡和鄭易生等完成了“90年代環(huán)境與生態(tài)問題造成經(jīng)濟(jì)損失估算”，該研究將環(huán)境代價分為環(huán)境污染和生態(tài)破壞兩個部分進(jìn)行計量。

1 研究區(qū)概況

陜北能源化工基地位于陜西省北部，包括榆林、延安兩市，區(qū)內(nèi)煤炭、石油、天然氣等礦產(chǎn)資源儲量大、質(zhì)量好，被譽(yù)為“中國的科威特”。經(jīng)過近20年的開發(fā)建設(shè)，該基地已形成年產(chǎn)1億t 煤、80 億m3天然氣、1 000 萬t 原油的生產(chǎn)能力，成為我國最大的西氣東輸、西電東送、西煤外運(yùn)的能源基地［4］。目前，該地正處于大規(guī)模開采地下煤、油、氣階段，在高額經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)動下，給原本就脆弱的生態(tài)環(huán)境帶來了日趨嚴(yán)重的破壞，主要表現(xiàn)為:①資源浪費嚴(yán)重。據(jù)調(diào)查，盡管神東煤田公司擁有最先進(jìn)的采煤設(shè)備，但其煤炭回采率還不到30%，地方煤礦回采率不到20%，于此可知資源的浪費。②“三廢”(廢氣、廢水和固體廢棄物)超標(biāo)排放，環(huán)境污染嚴(yán)重。據(jù)監(jiān)測，大柳塔鎮(zhèn)大氣中氮氧化物、懸浮微粒、二氧化硫三項主要污染指標(biāo)分別是煤田開發(fā)前的4、17 和24 倍，懸浮微粒日均濃度超過國家二級標(biāo)準(zhǔn)57．9 倍。③地表塌陷、地下水位下降。僅神木縣境內(nèi)就有數(shù)十條河斷流、20 多眼泉井干枯，窟野河兩岸大小煤礦連片開發(fā)，造成全年2/3 時間斷流，變成季節(jié)性河。④植被破壞、水土流失嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計，僅延安市的13 個縣區(qū)，水土流失面積達(dá)2．88萬km2，占土地總面積的78．4%，每年輸入黃河的泥沙量達(dá)2.58 億t，輸沙模數(shù)為7 028 t/(km2·a)，占全省入黃泥沙總量的30%［4－5］。

2 生態(tài)環(huán)境損失的估算范圍、方法和數(shù)據(jù)來源

2．1 估算范圍

生態(tài)環(huán)境損失的估算是根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境狀況、質(zhì)量和環(huán)境所提供服務(wù)的經(jīng)濟(jì)價值來測定因環(huán)境污染而導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失數(shù)量的。本研究根據(jù)能源開發(fā)環(huán)境污染、生態(tài)破壞因子識別與核算結(jié)果，主要對陜北地區(qū)大氣污染、水環(huán)境污染、固體廢棄物污染、土地和植被破壞這4 種類型的損失進(jìn)行估算(表1)。

2．2 計量方法

本研究參考了較成熟的環(huán)境價值評價方法，綜合運(yùn)用了修正的人力資本法、市場價值法、污染損失率法、恢復(fù)費用法和機(jī)會成本法。

(1)修正的人力資本法。該方法以環(huán)境污染對人體健康和勞動能力的損害來評價環(huán)境價值損失，不僅包括因勞動者發(fā)病或死亡給生產(chǎn)帶來的損失，還包括醫(yī)療費用的增加。

表1 陜北地區(qū)能源開發(fā)生態(tài)環(huán)境損失估算內(nèi)容

(2)市場價值法。該方法是把環(huán)境質(zhì)量作為一種生產(chǎn)要素，用直接受環(huán)境影響的產(chǎn)品市場價格來計量因環(huán)境質(zhì)量變化而造成的經(jīng)濟(jì)損失。

(3)污染損失率法。該方法是水污染經(jīng)濟(jì)損失計量模型的基礎(chǔ)，它充分考慮了影響水污染經(jīng)濟(jì)價值損失的水資源量、水資源價值量以及水資源受污染程度3 個因素。

(4)恢復(fù)費用法。該方法是用補(bǔ)償或更新被破壞的資源所需要的費用衡量自然資源損失的，目的是將自然資源破壞的實物型影響貨幣化。

(5)機(jī)會成本法。當(dāng)難以直接評估環(huán)境污染造成的損失時，人們常用這種能夠保持經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活不受環(huán)境污染影響項目的費用來估算環(huán)境質(zhì)量變動的貨幣價值。該方法適用于水土等環(huán)境資源諸要素的經(jīng)濟(jì)損失估算［6］。

2．3 數(shù)據(jù)來源

本研究數(shù)據(jù)來源包括榆林市、延安市的環(huán)境統(tǒng)計資料及《陜西省環(huán)境質(zhì)量報告》、《榆林市環(huán)境質(zhì)量報告》、《延安市環(huán)境質(zhì)量報告》、《陜西省統(tǒng)計年鑒》、《榆林市統(tǒng)計年鑒》和《延安市統(tǒng)計年鑒》。

3 生態(tài)環(huán)境損失的估算結(jié)果

3．1 大氣污染損失估算

3．1．1 人體健康和人類福利損失

環(huán)境醫(yī)學(xué)研究認(rèn)為，大氣污染對人體健康的影響主要表現(xiàn)為人的呼吸系統(tǒng)疾病發(fā)病率和死亡率的上升。陜北地區(qū)2007—2009年各年P(guān)M10(可吸入顆粒物)的日均值分別為134、118、117 μg/m3。假設(shè)大氣中PM10 濃度達(dá)到國家年平均值二級標(biāo)準(zhǔn)(100 μg/m3)，則根據(jù)表2 大氣中PM10 造成死亡率和發(fā)病率的劑量—效應(yīng)關(guān)系［7－8］，采用人力資本法即可估算出可以避免的經(jīng)濟(jì)損失［8］。計算式為

表2 PM10 劑量—效應(yīng)關(guān)系

式中:V1為死亡損失;V2為疾病損失;V3為誤工損失。

式中:C 為年人均工資，元;Np為因污染造成的死亡人數(shù)，人;Y為平均剩余壽命，a/人，根據(jù)陜北地區(qū)人口構(gòu)成情況取5 a/人［6］。

式中:Ei為第i 種疾病的人均醫(yī)療費，元;Npi為第i 種疾病的發(fā)病人數(shù)，人。

1995年這三種疾病(下呼吸道感染/兒童氣喘病、氣喘病和慢性支氣管炎)的人均醫(yī)療費分別為150、50、100 元［6］，根據(jù)價格指數(shù)得出2007—2009年各年三種疾病的人均醫(yī)療費約為237、79、158 元。

式中:D 為誤工天數(shù)，d;R 為勞動人口占總?cè)丝诘谋壤?;C'為人均日工資，元，按照一年260 d 計算。

當(dāng)人體患呼吸道疾病時，工作效率下降，但不一定缺勤，即為受到限制活動。1 個受限制活動天數(shù)相當(dāng)于1/4 個因病缺勤天［6］。結(jié)合統(tǒng)計數(shù)據(jù)和計算公式，得到大氣污染對人體健康造成的經(jīng)濟(jì)損失見表3。

表3 大氣污染對人體健康的經(jīng)濟(jì)損失

2007—2009年陜北地區(qū)各年SO2排放量分別為123 433、121 062、121 553 t。根據(jù)亞洲開發(fā)銀行《環(huán)境影響的經(jīng)濟(jì)評價》工作手冊提供的方法，SO2造成人體健康和人類福利的損失值為751～1 300 美元/t，結(jié)合陜北地區(qū)地理環(huán)境特點，計算中取中間值1 025 美元/t，因此2007—2009年陜北地區(qū)各年SO2造成的人體健康和人類福利損失分別為98 799 萬、90 646 萬、85 159萬元。

3．1．2 農(nóng)業(yè)損失

大氣污染對農(nóng)業(yè)的損害以SO2為主，主要表現(xiàn)為糧食、蔬菜等農(nóng)作物減產(chǎn)和質(zhì)量降低。質(zhì)量損失表現(xiàn)為農(nóng)產(chǎn)品的價格下降，由于目前的市場對此反應(yīng)不靈敏，故本研究主要考慮農(nóng)作物減產(chǎn)損失。農(nóng)作物減產(chǎn)損失計算式為

式中:Q 為受污染時某作物的實際年產(chǎn)量，萬t;R 為在某濃度污染物影響下作物的減產(chǎn)率，%;W0為作物的收購價格，元/kg。

根據(jù)有關(guān)研究得出SO2在不同濃度時農(nóng)作物的減產(chǎn)率，取糧食作物和水果的減產(chǎn)率為1%、蔬菜為5%［9］，則大氣污染造成的農(nóng)業(yè)損失見表4。

陜北能源開發(fā)地區(qū)多位于農(nóng)村或人口比較稀少的地區(qū)，因此本研究不計入家庭清洗費用的增加。通過上述分析得出，2007—2009年陜北地區(qū)各年能源開發(fā)大氣污染損失分別為122 716萬、110 442 萬、108 166 萬元。

表4 大氣污染對農(nóng)業(yè)造成的經(jīng)濟(jì)損失

3．2 水環(huán)境污染損失估算

3．2．1 地表水污染損失

本研究采用污染損失率法估算陜北地區(qū)水污染造成的經(jīng)濟(jì)損失。水污染對水體造成的經(jīng)濟(jì)損失S 可以由該水體潔凈時的總價值K 與污染物對水體造成的損失率R 的乘積表示，即

則

上二式中:S 為某污染物對水體造成的損失，萬元;R 為污染損失率;K 為潔凈水體使其具有完全功能所需的投入，萬元;A、B為參數(shù);C 為污染物濃度與國家標(biāo)準(zhǔn)濃度的比值［10］。

根據(jù)地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB 3838—2002)要求確定水體中各污染物因子的本底濃度，假定污染物在本底濃度狀態(tài)和嚴(yán)重水體污染時的濃度狀態(tài)對水體經(jīng)濟(jì)價值的損失率分別為1%和99%，結(jié)合陜北地區(qū)水污染實際情況，選擇COD、揮發(fā)酚、石油類、懸浮物等參數(shù)進(jìn)行計算，并運(yùn)用文獻(xiàn)［11］的污染損失率模型得到參數(shù)A、B 的值(表5)。

表5 水污染經(jīng)濟(jì)損失相關(guān)參數(shù)估算

根據(jù)榆林市、延安市2007—2009年各年污水排放量的平均值及工業(yè)用水價格確定潔凈水體價值的閾值K，在上述各參數(shù)確定的基礎(chǔ)上估算水污染經(jīng)濟(jì)損失(表6)。

表6 水污染各污染物年均污染損失率及其經(jīng)濟(jì)損失估算

采用恢復(fù)費用法通過計算恢復(fù)污染水體為正常態(tài)所需的費用，間接揭示水污染造成的損失。據(jù)了解，處理1 t 廢水使之達(dá)標(biāo)的處理成本為2．89 元，根據(jù)陜北地區(qū)排污量計算得到該區(qū)2007—2009年各年的廢水處理成本分別為13 808 萬、10 034萬、16 210 萬元。

將上述兩項相加，得到2007—2009年陜北地區(qū)各年因地表水污染造成的經(jīng)濟(jì)損失分別為32 308 萬、21 434 萬、35 410 萬元。

3．2．2 地下水污染損失

陜北地區(qū)能源開發(fā)對有限的水資源造成了嚴(yán)重破壞，煤礦井下排水使蓄水層和隔水層遭到破壞，大量地下水的滲漏減少了地表徑流，致使地下水位下降。據(jù)監(jiān)測，神木縣平均開采1 t煤所造成的水資源損失量為1．922 5 m3，由此推算陜北地區(qū)2007—2009年各年的水資源損失量分別為35 207．24 萬、46 647．96萬、56 927．40 萬m3(以相應(yīng)年的煤產(chǎn)量計算)，按照平均水價2 元/t 計算，則2007—2009年陜北地區(qū)各年因能源開發(fā)造成的水資源經(jīng)濟(jì)損失分別為70 414．48 萬、93 295．92 萬、113 854．80萬元。

3．3 固體廢棄物污染損失估算

由于缺乏固體廢棄物對土壤侵蝕污染方面的統(tǒng)計資料，所以本研究主要計算固體廢棄物占用土地的環(huán)境損失。2007—2009年，榆林、延安兩市各年固體廢棄物(主要為煤矸石、粉煤灰)的總排放量分別為852．85 萬、1 049．32 萬、1 286．8 萬t，歷年堆存總量為25．34 萬、24．38 萬、22．28 萬t。據(jù)統(tǒng)計，平均1萬t 固體廢棄物占地486．32 m2，故2007—2009年陜北地區(qū)各年固體廢棄物累計占地面積分別為42．7、52．21、63．66 hm2。2007—2009年陜北地區(qū)各年糧食產(chǎn)量分別為2 688．5、3 145．5、3 412 kg/hm2，平均市場價格為1．45、1．70、1．85 元/kg，利用機(jī)會成本法“糧食損失價值=糧食單產(chǎn)量×固體廢棄物占地面積×糧食市場價格”估算，則2007—2009年陜北地區(qū)各年能源開發(fā)中排放的固體廢棄物占地?fù)p失的糧食價值為16．65 萬、27．92萬、40.18 萬元。

3．4 土地、植被破壞損失估算

能源開發(fā)在造成地表生態(tài)破壞的同時，也加劇了區(qū)域水土流失、土地沙化，從而造成土壤中有機(jī)質(zhì)的大量損失，使土壤肥力大大降低。陜北地區(qū)每年由于能源開發(fā)引起的水土流失面積約為8 350 hm2，據(jù)測算，每年的土壤養(yǎng)分流失量折合成化肥為2 250 kg/hm2，由此推算區(qū)內(nèi)每年流失的土壤養(yǎng)分約為1．88萬t，按照化肥價格1 500 元/t 計算，該區(qū)每年因水土流失導(dǎo)致的土壤肥力損失為2 818．13 萬元。陜北地區(qū)約有一半的水土流失面積可自行恢復(fù)，另一半則需要進(jìn)行治理，治理1 hm2水土流失面積約需2 萬元，則陜北地區(qū)每年治理水土流失的費用約為8 350萬元。

據(jù)統(tǒng)計，榆林市開采1 萬t 原煤可導(dǎo)致2 600 m2左右的土地塌陷，需挖損土地1 000 m2左右。據(jù)此計算，2007—2009年陜北地區(qū)各年因煤炭開采造成土地塌陷面積分別為4 761．45、6 308．70、7 698．89 hm2，需分別挖損土地1 831．3、2 426．4、2 961．1 hm2，按照國家礦區(qū)恢復(fù)標(biāo)準(zhǔn)6 萬元/hm2計，2007—2009年該區(qū)各年造成的地表破壞損失分別為39 556．5 萬、52 410．6萬、63 959．94 萬元。

陜北地區(qū)土地沙化面積以每年2 萬hm2的速度在增長，沙地平均損失糧食產(chǎn)量的20%，按榆林市綏德縣平均單產(chǎn)3 555 kg/hm2(榆林市最高的單產(chǎn))計算，則1 hm2減收糧食711 kg，平均每年損失糧食1．4 萬t。糧食單價按1．6 元/kg 計算，則陜北地區(qū)平均每年因土地沙化造成的損失為2 240 萬元。治理1 hm2沙漠化土地大約需6 萬元，則治理每年造成的沙化土地需要花費12 億元。

近年來，陜北地區(qū)煤炭、石油大面積開采，直接破壞了地表景觀，毀壞了自然植被。神木縣自1982年以來因為開辦小煤窯，砍伐林木18．67 hm2，毀壞植被44 hm2。榆林市“三化”草地面積達(dá)72．13 萬hm2，占到天然草場面積的44%［12］。陜北地區(qū)需要治理的退化草地按45 萬hm2計算(退化草地中有與水土保持、沙漠化治理重復(fù)的部分)，退化草地恢復(fù)費用需3 萬元/hm2，則該區(qū)退化草地的恢復(fù)費用約為135 億元。

4 結(jié) 語

由以上分析知，2007—2009年陜北地區(qū)各年能源開發(fā)生態(tài)環(huán)境損失分別為174．84 億、176．10 億、180．48 億元，占各年GDP 的比例分別為12．11% 、12．58% 和8．89%，平均開發(fā)1 t煤炭、石油就帶來約65 元的生態(tài)環(huán)境損失，其中各年的土地、植被破壞損失所占比例分別為87．11%、87．21%和85．74%，是其他環(huán)境損失的6 倍多。應(yīng)該明確認(rèn)識到的是，恢復(fù)破壞了的生態(tài)要比對環(huán)境污染治理困難得多。由于數(shù)據(jù)獲得受到限制，上述生態(tài)環(huán)境經(jīng)濟(jì)損失中還有一些損失沒有計算在內(nèi)，如能源開發(fā)造成的噪聲污染、泥石流、河流淤積等，因此本研究對陜北地區(qū)能源開發(fā)生態(tài)環(huán)境經(jīng)濟(jì)損失的估計值僅是一個保守的數(shù)字。

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