基于投入產(chǎn)出模型的工業(yè)源氨氮行業(yè)轉(zhuǎn)移研究*

和夏冰 殷培紅# 王 媛

(1.環(huán)境保護部環(huán)境與經(jīng)濟政策研究中心，北京 100029；2.天津大學環(huán)境科學與工程學院，天津 300072)

基于投入產(chǎn)出模型的工業(yè)源氨氮行業(yè)轉(zhuǎn)移研究*

和夏冰1殷培紅1#王 媛2

(1.環(huán)境保護部環(huán)境與經(jīng)濟政策研究中心，北京 100029；2.天津大學環(huán)境科學與工程學院，天津 300072)

以2010年中國24個涉工業(yè)源氨氮排放的行業(yè)為基礎，運用投入產(chǎn)出模型，分析了工業(yè)源氨氮排放的行業(yè)轉(zhuǎn)移情況。研究發(fā)現(xiàn)，金屬冶煉及壓延加工業(yè)，化學工業(yè)，紡織業(yè)，造紙印刷及文教體育用品制造業(yè)等節(jié)能減排重點監(jiān)管行業(yè)替電氣、機械及器材制造業(yè)，通用、專用設備制造業(yè)，交通運輸設備制造業(yè)，通信設備、計算機及其他電子設備制造業(yè)等高端制造業(yè)承擔了較多的排放責任。氨氮排放表現(xiàn)出從下游行業(yè)群向上游行業(yè)群轉(zhuǎn)移的趨勢。建議“十三五”期間，要統(tǒng)籌考慮全國總量控制目標和各行業(yè)減排目標以及區(qū)域產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃。

氨氮轉(zhuǎn)移排放 投入產(chǎn)出模型 結(jié)構(gòu)性減排 高端制造業(yè)

電力、熱力的生產(chǎn)和供應業(yè)，金屬冶煉及壓延加工業(yè)，化學工業(yè)，紡織業(yè)，造紙印刷及文教體育用品制造業(yè)等基礎原材料行業(yè)一直是我國節(jié)能減排的重點監(jiān)管行業(yè)?！笆濉逼陂g，這些行業(yè)的環(huán)境績效水平有了很大提高，大型企業(yè)的單位產(chǎn)品污染物排放量已經(jīng)接近或達到世界先進水平，技術減排潛力進入了瓶頸期。加快經(jīng)濟轉(zhuǎn)型和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級、推進結(jié)構(gòu)性減排將是“十三五”期間的工作重點。目前，各地級市以及國家級新區(qū)有關產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃中，普遍將電氣、機械及器材制造業(yè)，通用、專用設備制造業(yè)，交通運輸設備制造業(yè)，通信設備、計算機及其他電子設備制造業(yè)等高端制造業(yè)列為重點發(fā)展產(chǎn)業(yè)，期望通過調(diào)控產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，鼓勵低排放產(chǎn)業(yè)發(fā)展，來實現(xiàn)結(jié)構(gòu)性節(jié)能減排。未來的污染物減排需要變換管理思路，依據(jù)行業(yè)關聯(lián)性，從產(chǎn)業(yè)鏈的全過程進行分析，最大限度地實現(xiàn)污染物全過程防控。

投入產(chǎn)出模型是一種研究經(jīng)濟體系中各個部分之間投入與產(chǎn)出相互依存關系的數(shù)量分析模型。隨著環(huán)境問題逐漸成為日益嚴重的社會問題，學者們將投入產(chǎn)出模型應用于經(jīng)濟行為與環(huán)境、資源的相關性研究[1]，探索經(jīng)濟體系最終需求變化引起的直接和間接環(huán)境影響[2]。目前，該模型已經(jīng)廣泛用于水資源利用[3-9]、碳排放[10-15]、污染物減排[16-18]等方面的研究。

本研究利用中國《2010年投入產(chǎn)出表》，選取了涉工業(yè)源氨氮排放的24個行業(yè)大類，測算其工業(yè)源氨氮的轉(zhuǎn)移排放情況，嘗試從產(chǎn)業(yè)鏈的角度提出“十三五”氨氮總量減排的相關政策建議。

1 研究方法和數(shù)據(jù)來源

1.1 研究方法

由各個行業(yè)大類組成的經(jīng)濟系統(tǒng)可以表示為：

X=BY

(1)

式中：X為各個行業(yè)大類的總產(chǎn)出值向量；B為Leontief逆矩陣；Y為各個行業(yè)大類的最終需求產(chǎn)出值向量。其中，X和Y的各元素單位為萬元。

式(1)兩邊同時乘各個行業(yè)大類的氨氮排放強度向量(見式(2))，得到該經(jīng)濟系統(tǒng)的氨氮排放總量矩陣。

QX=QBY

(2)

式中：Q為各個行業(yè)大類的氨氮排放強度向量，其元素單位為t/萬元。

氨氮排放總量矩陣可以分解出氨氮直接排放量向量、氨氮轉(zhuǎn)入排放量向量和氨氮轉(zhuǎn)出排放量向量。氨氮直接排放量為某個行業(yè)大類為滿足本行業(yè)最終需求產(chǎn)出值，在生產(chǎn)產(chǎn)品過程中的氨氮排放量，t；氨氮轉(zhuǎn)入排放量為某個行業(yè)大類為滿足其他行業(yè)最終需求產(chǎn)出值，在生產(chǎn)產(chǎn)品過程中的氨氮排放量，反映了該行業(yè)大類的氨氮凈輸入量，t；氨氮轉(zhuǎn)出排放量為為滿足某個行業(yè)大類最終需求產(chǎn)出值，其他行業(yè)在生產(chǎn)產(chǎn)品過程中的氨氮排放量，反映了該行業(yè)大類的氨氮凈輸出量，t。由此可以計算出各個行業(yè)大類的氨氮排放轉(zhuǎn)移量：

排污口排放量=直接排放量+轉(zhuǎn)入排放量

(3)

間接排放量(即凈轉(zhuǎn)移量)=轉(zhuǎn)出排放量-轉(zhuǎn)入排放量

(4)

完全排放量=直接排放量+間接排放量

(5)

1.2 數(shù)據(jù)來源

投入產(chǎn)出的相關數(shù)據(jù)來自國家統(tǒng)計局公布的《2010年投入產(chǎn)出表》，選取了涉工業(yè)源氨氮排放的24個行業(yè)大類。氨氮排放相關數(shù)據(jù)來自環(huán)境保護部的《中國環(huán)境統(tǒng)計年報(2010)》。由于《中國環(huán)境統(tǒng)計年報(2010)》的行業(yè)劃分比《2010年投入產(chǎn)出表》詳細，因此對《中國環(huán)境統(tǒng)計年報(2010)》的行業(yè)劃分進行了合并，使得氨氮排放相關數(shù)據(jù)與投入產(chǎn)出相關數(shù)據(jù)一致，合并后的行業(yè)對照見表1。

2 結(jié)果與分析

2.1 氨氮排放情況總體分析

2010年，化學工業(yè)、食品制造及煙草加工業(yè)、造紙印刷及文教體育用品制造業(yè)、紡織業(yè)、金屬冶煉及壓延加工業(yè)等5個行業(yè)大類的氨氮排污口排放量占工業(yè)源氨氮排放總量的80.8%。其中，除了金屬冶煉及壓延加工業(yè)(占排放總量的6.7%)的氨氮排放強度略低于24個行業(yè)大類平均值外，化學工業(yè)(占排放總量的38.6%)、食品制造及煙草加工業(yè)(占排放總量的16.7%)、造紙印刷及文教體育用品制造業(yè)(占排放總量的11.1%)、紡織業(yè)(占排放總量的7.7%)4個行業(yè)大類是氨氮排污口排放量和排放強度“雙高”行業(yè)。

表1 行業(yè)合并對照表

4大氨氮排放“雙高”行業(yè)中，化學工業(yè)、紡織業(yè)、造紙印刷及文教體育用品制造業(yè)替其他行業(yè)承擔了較多的氨氮排放責任，其轉(zhuǎn)入排放量分別占其排污口排放量的60.5%、48.1%、39.7%，食品制造及煙草加工業(yè)替其他行業(yè)承擔的氨氮排放責任較小，其轉(zhuǎn)入排放量僅占其排污口排放量的9.4%。另外，金屬冶煉及壓延加工業(yè)的轉(zhuǎn)入排放量占其排污口排放量的比例達到74.6%，也替其他行業(yè)承擔了較多的氨氮排放責任。

圖1 氨氮轉(zhuǎn)入排放量分析Fig.1 Analysis of the transferred-in ammonia nitrogen emissions

t

2.2 氨氮轉(zhuǎn)入排放量分析

對替其他行業(yè)承擔了較多氨氮排放責任的化學工業(yè)、金屬冶煉及壓延加工業(yè)、造紙印刷及文教體育用品制造業(yè)、紡織業(yè)進行氨氮轉(zhuǎn)入排放量分析。

由圖1可見，除了紡織業(yè)，金屬冶煉及壓延加工業(yè)、化學工業(yè)、造紙印刷及文教體育用品制造業(yè)的氨氮轉(zhuǎn)入排放量中有很大一部分來自高端制造業(yè)(包括通信設備、計算機及其他電子設備制造業(yè)，交通運輸設備制造業(yè)，電氣、機械及器材制造業(yè)，通用、專用設備制造業(yè))。替高端制造業(yè)排放的氨氮分別占化學工業(yè)、金屬冶煉及壓延加工業(yè)、造紙印刷及文教體育用品制造業(yè)的轉(zhuǎn)入排放量的42.7%、69.1%、30.3%。

2.3 高端制造業(yè)的氨氮轉(zhuǎn)出排放量分析

通信設備、計算機及其他電子設備制造業(yè)，交通運輸設備制造業(yè)，電氣、機械及器材制造業(yè)，通用、專用設備制造業(yè)等高端制造業(yè)的氨氮排污口排放量較小，2010年這4個行業(yè)的氨氮排污口排放量僅占工業(yè)源氨氮排放總量的3.5%。但由表2可見，這4個行業(yè)大類的氨氮間接排放量總和是直接排放量的7.2倍，完全排放量總和是排污口排放量的6.3倍。

圖2 高端制造業(yè)的氨氮轉(zhuǎn)出排放量分析Fig.2 Analysis of the transferred-out ammonia nitrogen emissions of high-end manufacturing sectors

由圖2可見，通信設備、計算機及其他電子設備制造業(yè)，交通運輸設備制造業(yè)，電氣、機械及器材制造業(yè)，通用、專用設備制造業(yè)的氨氮轉(zhuǎn)出排放量中，向化學工業(yè)轉(zhuǎn)移的氨氮所占比例最高，均超過了39%。其次，除了通信設備、計算機及其他電子設備制造業(yè)，其他3個高端制造業(yè)向金屬冶煉及壓延加工業(yè)轉(zhuǎn)移的氨氮所占比例排第二，皆超過了16%。

2.4 氨氮排放凈轉(zhuǎn)移量分析

將24個涉工業(yè)源氨氮排放的行業(yè)劃分為7個行業(yè)群，從上游到下游依次記為行業(yè)群A、行業(yè)群B、行業(yè)群C、行業(yè)群D、行業(yè)群E、行業(yè)群F和行業(yè)群G，其中行業(yè)群A由煤炭開采和洗選業(yè)，石油和天然氣開采業(yè)，金屬礦采選業(yè)，非金屬礦及其他礦采選業(yè)組成；行業(yè)群B由廢品廢料，電力、熱力的生產(chǎn)和供應業(yè)，燃氣生產(chǎn)和供應業(yè)，水的生產(chǎn)和供應業(yè)組成；行業(yè)群C由化學工業(yè)，造紙印刷及文教體育用品制造業(yè)，金屬冶煉及壓延加工業(yè)，紡織業(yè)組成；行業(yè)群D由石油加工、煉焦及核燃料加工業(yè)，非金屬礦制品業(yè)，金屬礦制品業(yè)組成；行業(yè)群E由食品制造及煙草加工業(yè)，紡織服裝鞋帽皮革羽絨及其制品業(yè)，木材加工及家具制造業(yè)組成；行業(yè)群F由通信設備、計算機及其他設備制造業(yè)，通用、專用設備制造業(yè)，電氣、機械及器材制造業(yè)，交通運輸設備制造業(yè)組成；行業(yè)群G由儀器儀表及文化辦公用機械制造業(yè)，工藝品及其他制造業(yè)組成。

氨氮從下游行業(yè)群向上游行業(yè)群轉(zhuǎn)移，與產(chǎn)業(yè)鏈上的物質(zhì)流方向相反。圖3重點分析了高端制造業(yè)的氨氮凈轉(zhuǎn)移路徑。

2.5 高端制造業(yè)規(guī)模擴張情景下的氨氮排放分析

以2010年規(guī)模為基準，假定短期內(nèi)技術條件及行業(yè)間投入產(chǎn)出關系基本不變，若通信設備、計算機及其他電子設備制造業(yè)的規(guī)模(以排放強度計)擴張10%，其氨氮直接增排量達274 t，間接增排量的是直接增排量的11.3倍(見表3)。若這4類高端制造業(yè)規(guī)模都擴張10%，對化學工業(yè)的氨氮轉(zhuǎn)出排放量將增加4 767 t，對造紙印刷及文教體育用品制造業(yè)的氨氮轉(zhuǎn)出排放量增加650 t，對金屬冶煉及壓延加工業(yè)的氨氮轉(zhuǎn)出排放量增加1 571 t。

3 關于“十三五”期間總量減排的啟示

(1) 要針對所有行業(yè)設定全國總量控制目標，考慮行業(yè)關聯(lián)設定各行業(yè)的減排目標

建議制定“十三五”總量減排目標時，不能只關注高直接排放量的基礎原材料行業(yè)，也要關注與之關聯(lián)緊密的下游行業(yè)，必須針對所有行業(yè)設定全國總量控制目標和各行業(yè)的減排目標，在充分考慮污染物隨行業(yè)轉(zhuǎn)移路徑的基礎上，合理分配各行業(yè)的減排目標，這樣才有助于深入推進總量減排工作。否則，污染物會通過行業(yè)轉(zhuǎn)移進行排放，不能達到總量控制的目的。

注：圖中箭頭方向表示氨氮凈轉(zhuǎn)移方向；數(shù)字表示氨氮凈轉(zhuǎn)移量，t。圖3 工業(yè)源氨氮排放凈轉(zhuǎn)移路徑Fig.3 Roadmap of ammonia nitrogen emission net transfer of industrial sources

(2) 制定結(jié)構(gòu)減排政策要將區(qū)域產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃與全國總量減排統(tǒng)籌考慮

通常認為，高端制造業(yè)是低污染、低排放的，但是從2.4節(jié)氨氮排放凈轉(zhuǎn)移量分析發(fā)現(xiàn)，高端制造業(yè)恰恰是隱藏在基礎原材料行業(yè)背后的間接排放源。如果全國各地均以發(fā)展高端制造業(yè)作為結(jié)構(gòu)減排目標，將會對全國完成總量減排目標帶來較大影響，局部區(qū)域的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)性減排未必會帶來全國整體減排目標的實現(xiàn)。片面發(fā)展高端制造業(yè)，過度抑制其上游基礎原材料行業(yè)發(fā)展，勢必引發(fā)經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的失衡，最終也難以實現(xiàn)總量減排。因此，要將區(qū)域產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃與全國總量減排進行統(tǒng)籌考慮，形成總量減排最優(yōu)化的產(chǎn)業(yè)鏈。

4 結(jié) 論

(1) 金屬冶煉及壓延加工業(yè)、化學工業(yè)、紡織業(yè)、造紙印刷及文教體育用品制造業(yè)替其他行業(yè)承擔了較多的氨氮排放責任，其氨氮轉(zhuǎn)入排放量分別占排污口排放量的74.6%、60.5%、48.1%、39.7%，主要是替電氣、機械及器材制造業(yè)，通用、專用設備制造業(yè)，交通運輸設備制造業(yè)，通信設備、計算機及其他電子設備制造業(yè)等高端制造業(yè)承擔了排放責任。

(2) 氨氮排放從下游行業(yè)群向上游行業(yè)群轉(zhuǎn)移，與產(chǎn)業(yè)鏈上的物質(zhì)流方向相反。高端制造業(yè)擴張將明顯帶動氨氮排放量增加。

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Ammonianitrogentransferembodiedinindustrialsourcesbasedoninput-outputmodel

HEXiabing1,YINPeihong1,WANGYuan2.

(1.PolicyResearchCenterforEnvironmentandEconomy,MinistryofEnvironmentalProtection,Beijing100029;2.SchoolofEnvironmentalScienceandEngineering,TianjinUniversity,Tianjin300072)

Input-output model was employed in this study for the quantitative calculation of the ammonia nitrogen transfer emissions among 24 industrial sectors in China. Results showed that metal smelting and rolling processing,chemical,textile，and paper making and printing beared responsibilities for electrical machinery,general or dedicated equipment,transportation equipment,and communication equipment industries. The roadmap showed ammonia nitrogen transferred from downward industries to upward ones. It was proposed that,during the 13th Five Year Plan,industrial reducuton plan,regional industry development plan and national total emission reduction plan should be taken into account together.

ammonia nitrogen transfer emissions; input-output model; structural pollution reduction; the high-end manufacturing sector

10.15985/j.cnki.1001-3865.2017.04.019

2016-07-04)

和夏冰，女，1986年生，碩士，助理研究員，主要從事環(huán)境管理研究。#

。

*國家自然科學基金資助項目(No.41201591)；環(huán)境保護部部門預算項目。