发布时间：2021-09-16所属分类：工程师职称论文浏览：1次
摘 要： 摘要：长江经济带的水生态环境问题受到越来越多人的关注，灰水足迹作为反映污染强度的指标受到广泛的认可，为推动长江经济带实现高质量发展，对长江经济带的灰水足迹进行测算显得十分必要。文章基于2002年、2007年和2012年长江经济带各省份的投入产出表，编
摘要：长江经济带的水生态环境问题受到越来越多人的关注，灰水足迹作为反映污染强度的指标受到广泛的认可，为推动长江经济带实现高质量发展，对长江经济带的灰水足迹进行测算显得十分必要。文章基于2002年、2007年和2012年长江经济带各省份的投入产出表，编制了长江经济带的灰水足迹投入产出表，并建立只考虑进口的行业灰水足迹模型测算得到长江经济带各行业的灰水排放系数和灰水足迹。结果表明：1)长江经济带16个行业的直接、间接和完全灰水排放系数均呈现下降趋势;2)16个行业中12个行业的完全灰水足迹下降，4个行业的完全灰水足迹上升;3)4个完全灰水足迹上升的行业分别为食品制造及烟草加工业、木材加工及家具制造业、石化工业和建筑业，导致4个行业的完全灰水足迹上升的主要原因在于其行业规模的扩大，其中，建筑业规模扩大的环节在直接方面，其余三个行业扩大的环节在间接方面。
关键词：投入产出表;长江经济带;灰水排放系数;行业灰水足迹
0引言
长江经济带作为我国经济地理的南北之中，具有重要的战略地位。然而随着经济的快速发展，人口数量的不断增加，大量的工业废水和生活污水的不断排放，以及农药化肥在农业规模化经营中的大量使用，使得长江经济带的水资源污染问题变得更加突出。灰水足迹能够很好地反映水污染问题，因此，研究长江经济带的灰水足迹问题，有利于更好地调控和优化水资源利用，缓解水资源污染问题，推动长江经济带实现高质量发展。
灰水足迹的概念最初是由学者Hoekstra等(2008)提出的，在《水足迹评价手册》中将其定义为，以自然本底浓度和现有的水质标准为基准，将一定的污染物负荷吸收同化所需的淡水体积(Hoekstra等，2012)。目前对灰水足迹的研究都要以灰水足迹的测算为基础，测算的领域主要集中在农业及农产品(王旭等，2015;刘聪，2017)、工业(李啸虎等，2015)、区域(侯林秀等，2020;秦丽杰等，2012)和流域(高伟等，2020;刘红光等，2019;Vanham等，2014)四个方向，其中大部分为农产品的灰水足迹研究。可以看出，目前的研究大多是从微观的单个产品或者宏观的产业角度对灰水足迹进行测算，而缺乏中观的行业角度的研究，而且研究的区域多是省级尺度(孙才志等，2016;孙才志等，2016;孙克等，2016)，极少数从流域的角度出发。同时，这些研究的侧重点大多在灰水足迹的总量方面，没有考察过灰水足迹的排放强度。张凡凡等(2019)研究发现我国水足迹强度存在显著的空间集聚效应，但仍是从省级角度出发思考的。对于长江经济带这样一个横跨11省市的大型流域来说，仅仅测算单个省份或者单个产品的灰水足迹或灰水足迹强度远远不能反映长江经济带的水污染问题，因此有必要从长江经济带整体的角度来测算灰水足迹。
关于灰水足迹的测算方法，由于投入产出法可以描述经济内部产品和服务的流转情况，因此在水足迹测算过程得到了非常广泛的应用。吴兆丹等(2017)利用多区域投入产出法对江苏省与我国其他省区水足迹进行了比较分析，并对其差异的成因进行了研究。孙才志等(2020)利用投入产出表研究了全国省区和行业的灰水足迹，并对行业间的灰水足迹转移进行了说明。投入产出法由Leontief提出(1936)，后来许健等(2002)中国学者又引入了直接用水系数和完全用水系数的理论和计算方法，用以反映水污染的排放强度，同时也为后续水足迹的测算奠定了基础。
基于上述，本文编制了长江经济带的灰水足迹投入产出表，在此基础上，构建了基于行业的灰水足迹核算模型。分别从长江经济带灰水排放的质量和数量角度出发，测算得到长江经济带每个行业的完全和直接灰水排放系数用以反映灰水的排放强度，进一步测算得到每个行业的完全和直接灰水足迹用以反映灰水的总量，通过对比灰水排放强度和总量之间的变化关系，探究灰水变化的趋势和原因。
1模型构建与数据
11模型构建
111投入产出模型
通过编制研究区域的投入产出表，并在此基础上建立相应模型，可以对区域内的经济活动进行深入分析。目前，2017年各省份的投入产出表尚未发布，因此，本文选取2002年、2007年及2012年长江经济带11个省市的投入产出表作为基础，先将投入产出表通过一定处理转化为可用的行业分类形式，再结合各省市行业层级的灰水足迹，共同编制出长江经济带价值-实物混合型的灰水足迹投入产出表。
1)合并行业。投入产出表中一般包含42个行业，由于无法获得每个行业详细的废水排放数据，因此不能实现对单个行业的计算分析。本文按照各行业的属性及《2002、2007年中国投入产出表》中行业的划分标准，将2002年、2007年和2012年长江经济带各省市的投入产出表中的行业合并为16个行业①。以2012年上海市的投入产出表为例，将原投入产出表中的42个行业合并为三大产业16行业。
2)计算行业层级的灰水足迹。通过计算可得长江经济带各省市农业灰水足迹、工业灰水足迹和生活灰水足迹。本文采取韩琴等(2016)的灰水足迹计算方法，对长江经济带11个省份2002年、2007年和2012年的灰水足迹进行测算。但是由于数据的可获得性，《中国环境统计年鉴》中没有各地区分行业的废水及污染物的排放量，不能直接进行分行业的灰水足迹测算。因此要根据2002年、2007年、2012年《中国环境统计年鉴》中全国各行业的废水排放数据，同比例的推算出长江经济带各省市各部门的灰水足迹。
3)数据合并。按照行业合并的要求，将投入产出表中的横向数据对应地加总合并;按照行业合并的要求，将投入产出表中的纵向数据对应地加总合并。根据流量表和系数表合并数据的基本步骤，将不同省市的不同行业数据进行相应的合并。以合并的投入产出表作为研究基础，将第二步测出的长江经济带的灰水足迹相关数据作为投入指标，进而编制长江经济带16个行业的价值-实物混合型灰水足迹投入产出表。
112灰水排放系数
编制完成价值-实物混合型的灰水足迹投入产出表后，可进一步计算直接灰水排放系数、完全灰水排放系数和间接灰水排放系数这三大重要系数。利用投入产出法核算行业灰水足迹的基础就是灰水排放系数。本文所涉及到的灰水排放系数的计算参照许健提出的用水系数计算方法(许健等，2002;许健等，2003)。
12数据来源
构建长江经济带灰水足迹投入产出表时，第二步所用到的数据主要以《水足迹评价手册》为基础，参照现有文献中的方法，以农业、工业和生活作为灰水足迹计算的主要数据来源。其中，农业部门氮肥淋失率采用7%的全国平均氮肥淋失率(朱兆良，2000)，氮肥施用量是参照《新中国五十年农业统计资料》和《中国环境统计年鉴》来选用的，畜禽饲养数量是根据《中国统计年鉴》和《中国农村统计年鉴》所普查到的数据来采用的，饲养周期、日排泄量、单位排泄物中COD和总氮的含量、单位排泄物中污染物进入水体的流失率来源于《全国规模化畜禽养殖业污染情况调查技术报告》中的数据;工业、生活排放污水量以及污染物的排放量参照的是《中国环境统计年鉴》。本文将受纳水体的自然本底浓度假设为0(Hoekstra等，2012)，污染物浓度达标排放标准按照《污染物综合排放标准》(GB8978-1996)中的一级排放标准进行参照，其中COD和氮的达标排放浓度分别为60mg/L和15mg/L。
2实证分析
21行业灰水排放系数分析
行业灰水排放系数是核算行业灰水足迹的基础，同时通过灰水排放系数也可以直观地反映出各行业的灰水足迹效率。根据公式可求得长江经济带11个省市各行业的灰水排放系数。
211行业完全灰水排放系数分析
完全的灰水排放系数是直接和间接灰水排放系数之和，反映的是总体的灰水足迹的强度。对行业完全灰水排放系数进行分析，有利于把握行业发展质量的变化。2002—2012年长江经济带行业完全灰水排放系数测算结果如下表1所示。
整体来看，2002—2012年，所有行业的完全灰水排放系数都下降了，平均降幅比率达到了86%。从行业的角度来看，农业的完全灰水排放系数是下降的最多的，电力及蒸汽热水、煤气、自来水的生产和供应业下降的总值排在第二位，食品制造及烟草加工业排在第三位。农业的完全灰水排放系数大幅下降主要得益于政府在长江经济带对农业水污染的治理取得了显著的效果;电力及蒸汽热水、煤气、自来水的生产和供应业以及食品制造及烟草加工业的完全灰水排放系数的下降的原因可能在于技术的进步和落后产能的淘汰。其余行业完全灰水排放系数总值的变化量大致集中在100到400m3/万元之间，总体来说也取得了较大的进步。
从2012年的完全灰水排放系数来看，农业的完全灰水排放系数依然高达42437m3/万元，远远超过其他行业，这说明依然需要加强对农业的灰水排放治理。除此之外，食品制造及烟草加工业、纺织服装业、木材加工及家具制造业这三个行业的灰水排放系数依然较高，接近100m3/万元，也需要加强对这三个行业的治理。其余行业的完全灰水排放系数已经处于一个较低的水平，都处于50m3/万元以下的水平，这说明这些行业的灰水排放强度已经处于一个可以接受的水平，未来在保持该水平的基础上慢慢降低即可。
212行业直接灰水排放系数分析
行业直接灰水排放系数是行业灰水足迹强度的直观反映。行业的完全灰水排放系数是行业的直接和间接灰水排放系数之和，因此直接灰水排放系数的变化会引起完全灰水排放系数的变化。长江经济带各行业的直接灰水排放系数测算结果如下表2所示。
整体来看，2002—2012年，所有行业的直接灰水排放系数都是下降的，平均降幅比率达到了875%。从行业的角度来看，农业和电力及蒸汽热水、煤气、自来水的生产和供应业这两个行业的直接灰水排放系数下降幅度巨大，降幅分别为82556m3/万元和420m3/万元。这两个行业的直接灰水排放系数降幅分别占其完全行业灰水足迹降幅的812%和804%，表明这两个行业完全灰水排放系数的降幅主要来自于其行业自身，即这两个行业在降低本行业完全灰水排放系数时主要通过促进本行业内部的技术进步以及落后产能淘汰来实现，而非在行业之外的其他环节实现。此外，服务业直接灰水排放系数的降幅达到了10541m3/万元，占其完全灰水排放系数降幅的536%，占比超过一半，这表明服务业也是主要通过直接降低本行业的灰水排放强度来实现完全灰水排放系数的降低。其余行业直接灰水排放系数降幅占完全灰水排放系数降幅的比率都在50%以下，表明直接灰水方法系数下降不是导致其完全灰水系数下降的主要原因。
从2012年的直接灰水排放系数来看，农业的直接灰水排放系数高达35684m3/万元，远远高于其他行业。农业的直接灰水排放系数降幅巨大，但是由于其行业自身基数较大的原因，导致其直接灰水排放系数依旧处于一个较高的水平，未来还存在较大的改进空间。此外，采选业、纺织服装业、电力及蒸汽热水、煤气、自来水的生产和供应业、建筑业和服务业的直接灰水排放系数也较高，但都处于30m3/万元以下，存在一定的改进空间。其余行业的直接灰水排放系数都处于10m3/万元以下，且基本都处于极低的水平，未来改进的空间相对有限。
213行业间接灰水排放系数分析
行业间接灰水排放系数反映的是该行业在其他行业间接产生灰水足迹的强度，一个行业的间接灰水排放系数越大，说明该行业间接在其他行业产生的灰水足迹越多。2002—2012年长江经济带行业间接灰水排放系数测算结果如下表3所示。
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整体看来，如图1所示，2002—2012年，长江经济带16个行业的间接灰水排放系数均处于下降趋势。相比于2002年，2007年长江经济带所有行业的间接灰水排放系数都下降了一半以上;相比于2007年，2012年有12个行业的间接灰水排放系数又下降了一半以上。由此可以看出，长江经济带16个行业的间接灰水排放系数都呈现出快速下降的趋势。
从行业的角度来看，如表3所示，2002—2012年，相较于直接灰水排放系数的变化量，长江经济带16个行业的间接灰水排放系数均呈现出较大的变化量，除了机械工业、交通运输设备制造业和服务业这三个行业，其余13个行业的间接灰水排放系数降幅均在100m3/万元以上，这说明大多数行业都实现了在间接灰水排放强度绝对量的大幅降低。与行业直接灰水排放系数相对，农业、电力及蒸汽热水、煤气、自来水的生产和供应业以及服务业着三个行业的间接灰水排放系数降幅占完全灰水排放系数降幅的比率分别为188%、196%和464%，占比均在50%以下。其余13个行业的间接灰水排放系数降幅占完全灰水排放系数降幅的比率均处于50%以上，且大多数行业处于80%以上，这表明大多数行业是通过降低间接灰水排放系数来实现完全灰水排放系数的下降的。
从2012年的间接灰水排放系数来看，所有行业的间接灰水排放系数都在10m3/万元以上，存在一定的改进空间，特别是农业、食品制造及烟草加工业、纺织服装业和木材加工及家具制造业，还保持在60m3/万元以上，存在较大的改进空间。与2012年的直接灰水排放系数对比来看，除了农业、电力及蒸汽热水、煤气、自来水的生产和供应业、建筑业和服务业着四个行业，其余12个行业的间接灰水排放系数值均高于直接灰水排放系数值，这表明大多数行业未来降低灰水排放的重点应该在间接方面，而不是直接方面。
22长江经济带行业灰水足迹分析
在编制的长江经济带灰水足迹投入产出表的基础上，利用行业灰水足迹核算模型，可以计算出2002-2012年长江经济带16个行业的行业灰水足迹。
221行业完全和直接灰水足迹分析
行业的灰水排放系数衡量的是行业灰水排放的强度，行业的灰水足迹反映的是行业灰水排放的总量，行业灰水足迹由行业灰水排放系数和该行业的最终使用(万元)计算而得，因此行业灰水足迹的大小受这两个因素的影响。行业的完全和直接灰水足迹测算结果如下表4所示。
从整体角度来看，2002———2012年，16个行业的完全和直接灰水足迹总量均大幅下降，降幅分别达到了114%和109%。分析各行业的完全灰水足迹，有12个行业的完全灰水足迹呈现出下降趋势，下降总量达到了271330万m3。但是也有四个行业的完全灰水足迹是增加的，分别是：食品制造及烟草加工业、木材加工及家具制造业石化工业和建筑业。与完全灰水排放系数对比，这四个行业的完全灰水排放系数是下降的，这说明这四个行业的最终使用(万元)是上升的，反映出这四个行业的整体规模扩张引起的灰水排放增长大于由于技术进步导致的灰水排放减少。分析各行业的直接灰水足迹，2002—2012年，采选业和建筑业的直接灰水足迹是上升的，特别是建筑业，上升值为21135万m3，其余14个行业则是下降的。对比建筑业的直接灰水排放系数来看，该行业的直接灰水排放系数是下降的，这说明建筑业自身的直接规模增长带来的灰水排放增加大于自身直接技术进步所引起的灰水排放的下降。
222行业间接灰水足迹分析
行业的间接灰水足迹表示该行业在生产过程产生的中间灰水足迹，是行业的完全灰水足迹与直接灰水足迹之差，2002—2012年长江经济带16个行业的间接灰水足迹如表5所示。
从总量上看，行业的间接灰水足迹是呈波动下降的，先下降后小幅度上升。从各行业角度看，食品制造及烟草加工业、木材加工及家具制造业和石化工业的间接灰水足迹是增加的，其余的行业都呈现出下降的趋势。分析食品制造及烟草加工业可以发现，在其生产过程中的原材料主要是农业等高水污染产品，这些产品隐含了大量的灰水足迹，因此食品制造及烟草加工业的间接灰水足迹高。木材加工及家具制造业和石化工业也有类似的特性。
从变化量的角度来看，2002—2012年，上文中提到完全灰水足迹上升的行业有四个：食品制造及烟草加工业、木材加工及家具制造业、石化工业和建筑业。除了建筑业之外，其他三个行业的间接灰水足迹都是提升的，而直接灰水足迹是下降的，这说明这三个行业的完全灰水足迹提升的主要原因在间接环节，同时，对比间接灰水排放系数来看，这三个行业的间接灰水排放系数都是下降的，这说明间接环节的规模扩张是起主要作用的，需要控制间接环节的规模。而建筑业在直接环节的灰水足迹上升远超间接环节的灰水足迹下降，且其直接灰水排放系数是下降的，所以对于建筑行业而言，需要控制其自身规模的扩张。——论文作者：宋敏，施凯杰，马艳霞，李昂
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