（矿业工程专业论文）大孤山铁矿生产的生态包袱与生态足迹.pdf

东北大学硕士学位论文 摘要 大孤山铁矿生产的生态包袱和生态足迹 摘要 生态包袱是人类为获得有用物质或产品而动用的没有直接进入交易和生产制 程的物料，在物质流帐户中又称为隐藏流。生态包袱形象地表达出入类为获得有 用物质而造成的生态压力。人类所用的每件消费品都背负着r 一个无形的， 三态包袱。 地球是有限的，人类能背负的生态包袱也是有限，因此，人类应如何减少生态包 袱，人类又能背负多大的生态包袱是值得思考的重要问题。生态包袱可以从输入 端全面地揭示产品对自然资源的消耗和对生态环境的冲击，是从源头解决生态环 境问题必要的度量、监测和控制的重要指标之一。同时，生态包袱也是衡量可持 续发展的一个重要指标之一。 生态足迹分析法通过估算特定区域内消费及废弃物排放所需要的生态生产i 降 面积大小，并与该区域能够提供的生态生产性土地面积进行比较，以此衡量区域 经济发展的可持续状况。生态包袱、生态足迹分析法是衡量可持续发展的指标中 的两个重要指标。 本文以大孤山铁原矿及铁精矿为研究对象，计算了其1 9 9 0 2 0 0 3 年的生态包 袱及2 0 0 3 年的生态足迹。结果表明，1 9 9 0 2 0 0 3 年每吨铁原矿的生态包袱分别为 2 6 5 t 、2 2 3 t 、1 8 9 t 、2 0 5 t 、2 3 4 t 、2 8 5 t 、3 9 6 t 、3 ，7 7 t 、4 ，1 7 t ；每吨铁精矿的 生态包袱分别为6 8 7 t 、5 9 9 t ，5 3 8 t 、5 8 9 t 、6 5 7 t 、7 1 5 t 、8 8 7t 、8 5 6 t 、9 3 7 t 、。 2 0 0 3 年的生态足迹为5 5 1 2 2 h m z - c a p 。 研究结果定量地揭示了大孤山矿的资源开发加工对环境的冲击，指出了生态包 袱和生态足迹的主要构成，为在生产中降低生态环境冲击提供了科学的依据；对 大孤山矿指定可持续性发展战略提供了决策支持。同利本研究对构建辽宁省经济 系统的隐藏流帐户，对计算辽宁省鞍山市铁产品的生态包袱，以及对鞍l u 市其它 铁矿计算其铁产品所对应的非直接流具有实用价值。 关键词：铁矿石生态包袱生态足迹物质流可持续发展 l i 东北大学硕士学位论文 a b s t r a c t e c o l o g i c a lr u c k s a c k sa n df o o t p r i n to fl r o no r ep r o d u c t i o n i nd a g u s h a nm i n e a b s t r a c t t oo b t a i nu s e f u lm a t e r i a l sa n dp r o d u c t s ，n a t u r a lm a t e r i a l sn m s tb ee x c a v a t e da n d m o v e d t h em a t e r i a l st h a ta r en o td i r e c t l yt r a d e da n du s e da r e c a l l e d “e c o l o g i c a l r u c k s a x k s o r h i d d e nf l o w s i nm a t e r i a lf l o wa c c o u n t i n ga n da n a l y s i s e c o l o g i c a l r u c k s a c k sv i v i d l yd e p i c tt h ea d d e de c o l o g i c a ls t r e s sc a u s e db ye d c a v a t i o na n dr e m o v a l o fm a t e r i a l s e v e r yf i n a lp r o d c u tw ec o n s a m ec a r r i e sah e a v yb u td i r e c t l yi n v i s i b l e r u c k s a c k e a r t hi s l i m i t e d e c o l o g i c a lr u c k s a c kw ec a nb e a ri sl i m i t e d s o ，i t i s v e r y i m p o r a n tt h a th o wt od e c r e a s et h ee c o l o g i c a lr u c k s a c km a dh o wm u c he c o l o g i c a l r u c k s a c kw ec a l lb e a r e c o l o g i c a lr u c k s a c k sb r i n g si n t of u l lv i e wt h e “h i d d e n , b u t r e a l ，d e p l e t i o n o fr e s o u r c e sa n dp o t e n t i a le n v i r o n m e n t a l i m p a c t s a s s o c i a t e dw i t h c o n s u m p t i o ng o o d s e c o l o g i c a lr u c k s a c ki so n eo ft h ei m p o r t a n ti n d i c a t o r st h a tw em u s t m e a s u r ea n dc o n t r a lf o r s o l v i n ge c o l o g i c a la n de n v i o n m e n t a lp r o b l e m s a tt h e s o u r c e m e a n w h i l ee c o l o g i c a lr u c k s a c ki sa l s oai m p o r a n ti n d i c a t o rt o c o n t i n u i n g d e v e l o p m e n t e c o l o g i c a lf o o t p r i n ta n a l y s i sm o t h o de s t i m a t e sn e e de c o l o g i c a l p r o d u c t i o na r e a s i z e so fc o n s u r n p t i o na n dw a s t ei np a r t i c u l a rd i s t r i c ta n dc o m p a r ew ithe c o l o g i c a l p r o d u c t i o n l a n da r e at h a t t h a td i s t r i c tc a l l p r o v i d e e c o l o g i c a lr u c k s a c k sa n d e c o l o g i c a lf o o t p r i n ta n a l y s i sm o t h o da r et w oi m p o r a n t i n d i c a t o r st o c o n t i n u i n g d e v e l o p m e n t i nt h i ss t u d y ，e c o l o g i c a lr u c k s a c k so fc r u d ei r o no r e ，i r o no r ec o n c e n t r a t eo f d a g u s h a nw e r ec a l c u l a t e df o rt h ep e r i o do f19 9 0 2 0 0 3a n de c o l o g i c a lf o o t f l t i n to f d a g u s h a nw e r ec a l c u l a t e di n2 0 0 3 t h er e s u l t ss h o wt h a t o nt h ea v e r a g e 。o t l et o no f c r u d ei r o no r e ，i r o no r ec o n c e n t r a t ef o rt h ep e r i o do f19 9 0 2 0 0 3h a v ea na b i o t i c m a t e r i a lr u c k s a c ko f2 6 5 t 、2 ，2 3 t 、1 8 9 t 、2 0 5 t 、2 3 4 t 、2 8 5 t 、3 9 6 t 、3 7 7 t 、 4 1 7 t ，o nt h ea v e r a g e ，o n et o no fi r o no r ec o n c e n t r a t ef o rt h ep e r i o do f1 9 9 0 2 0 0 3 h a v ea na b i o t i cm a t e r i a lr u c k s a c ko f 6 8 7 t 、5 9 9 t ，5 3 8 t 、5 8 9 t 、6 5 7 t 、7 1 5 t 、8 ，8 7t 、 8 5 6 t 、9 3 7 te c o l o g i c a lf o o t p r i n to f d a g u s h a ni s5 5 1 2 2h m 2 c a p i n2 0 0 3 t h er e s u l t sh a v eap r a c t i c a lv a l u ef o rc o n s t r u c t i n gh i d d e nf l o wa c c o u n to fl i a o n i n g p r o v i n c ea n df o rc a l c u l a t i n gi n d i r e c tm a t e r i a lf l o w so fs t e e la n dp r o d u c t sp r o d u c e di n l i a o n i n gp r o v i n e e m e a n w h i l ec a l c u l a t i o no fe c o l o g i c a lr u c k s a d kw i l la w o k et h e - 1 1 1 东北大学硕士学位论文a b s f r a c t h u m a nt h a th o wt ot r e a tt h ee n t i r o n m e n t t h ec o n f l i c to f t h ei n c r e a s eo f h u m a nn e e da n d t h el i m i to fe n t i r o n m e n tb e c a m eg r a v e n e s s s oi tb e c a m ei m p o r a n tt h a th o wt ou s e e c o l o c i a le n v i r o n m e n ta n dh o wt oi m p r o v ee f f i c i e n c y i nt h i sp a p e rw ew i l ld i s c u s st h e s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n tt h r o u g hc a l c u l a t i o na n da n a l y s i so fe c o l o g i c a lr u c k s a c ka n d e c o l o g i c a lf o o t p r i n t k e yw o r d s ：i r o no r ee c o l o g i c a lr u c k s a c ke c o l o g i c a lf o o t p r i n t m a t e r i a lf l o w s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t i v 独创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中 取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表 或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材 料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作j 7 明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：纯硪 日期：w ，j 3 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北人学有关保留、使用学 位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交除文的 复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人问意东北大学可以将学 位硷文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 ( 如作者和导师不同意网上交流，请在下方签名；否则视为同意。) 学位论文作者签名 签字日期： 导师签名 签字日期 东北大学硕士学位论文 第一章绪论 第一章绪论 随着社会的发展，人类对自然资源的开发和利用的强度不断增加，给生态 环境附加了很大的压力。人类文明的发展史实际上是一部对自然资源的开发和 利用不断强化的历史。在狩猎社会每年人均直接消费1 t 的物质，农业社会增加 到约为4 t ，工业社会则增加到1 9 5 t 1 埘。进入工业文明后，人类消费的产品其加 工越来越精细，科技含量和附加值越来越高。例如，一部e r i c u s s 的t 2 8 型手机， 不过8 0 克重，可是它的生态包袱却是3 0 4 0 8 9 ，为其本身重量的3 0 8 倍f l 2 】。 个十克重的金戒指总共需要投入3 5 t 的物质，它的生态包袱系数是3 5 0 0 0 0 9 。 这些数字让人类深深地反省，我们应如何协调文明发展的物质需求的增加与生 态环境有限性的矛盾昵? 上个世纪7 0 年代，人们开始意识到资源和生态承载力 的有限性将制约社会经济的发展，随之产生了增长的极限，提出了“呵持续 发展”的概念。 可持续发展的核心问题是资源和生态环境。过去的几十年中，人们为实现 可持续发展而采用的环境策略可分为三个阶段。第一阶段注重生产过程，以末 端治理为主，如在有排放的生产环节安装净化装置；第二阶段注重产品本身在 其艇个寿命期的环境影响，倡导“为环境而设计”，制造“环境保护”产品，如 节能、回收再利用和绿色产品：第三阶段即工业生态阶段，从系统的角度注重 经济系统与生态系统问的物质和能量的交换，倡导能量的高效利用和物质流的 闭合循环f 引。现在，环境策略的重点正在从一事一议的事后治理逐步向整个经 济系统的物质减量( d e m a t e r i a l i z a t i o n ) 转化。 物质减量包括生产过程的减物质和消费过程的去物质【i ，2 j 。物质消耗绝对 量的减量是实现可持续发展的基本条件【l ，2 】。而要实现减量就必须研究经济系统 的物质代谢，建立基本物质量化方法和指标体系，对经济运行过程的物质吞吐 量进行度量和监控。物质流核算与分析( m f a ，m a t e r i a lf l o wa c c o u n t i n ga n d a n a l y s i s ) 就是应运丽生的方法与指标体系之一，近几年来受到学术界和许多国 家政府的重视 1 。欧盟委员会于2 0 0 1 年公布了有关国家层面物质流帐户及其指 标的方法指南以及欧盟国家在这一领域的应用研究成果p 6 j 。欧盟的一些成员国 已开始对自然资源的使用进行综合监测，并将之与经济效率相联系，开展可持 续发展度量、评价和政策研究p j 。 随着可持续发展概念的提出，一些用于衡量可持续发展的理论和指标也就 应运而生了。目前，主流的理论和指标有：生态包袱、生态足迹，物质流帐户 ( m f a ) ，每单位服务的物质投入( m i p s ) 和绿色g d p 等等。本文主要阐述的 是生态包袱及其计算和生态足迹及其计算，并计算和分析了辽宁省鞍山市大孤 东北大学硕士学位论文 第一章绪论 山铁矿铁原矿、铁精矿生态包袱及生态足迹。 1 1 生态包袱、生态足迹提出的背景及意义 2 0 世纪中叶以来，资源、环境、人口等社会、经济和政治问题日益尖锐和 全球化，所谓“人类困境”问题吸引了越来越多的研究者。其中，罗马俱乐部的 研究成果最引人注目。罗马俱乐部成立于1 9 6 8 年4 月，是个由知名科学家、 经济学家和社会学家组成的小团体，宗旨是促进和传播对人类困境的理解，同 时激励那些能纠正现有问题的新态度、新政策和新制度。1 9 8 7 年，受联合国委 托，以挪威前首相布伦特兰夫人为首的w e c d 的成员们，把经过4 年研究和充 分论证的报告我们共同的未来提交联合国大会，正式提出了“可持续发 展”( s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t ) 的概念。“可持续发展”被定义为“既满足当代人 的需求又不危害后代人满足其需求的发展”，是一个涉及经济、社会、文化、技 术和自然环境的综合的动态的概念。该概念从理论上明确了发展经济同保护环 境和资源是相互联系，互为因果的观点。可持续发展战略的核心是经济发展与 保护资源、保护生态环境的协调一致，是为了让子孙后代能够享有充分的资源 和良好的自然环境。可持续发展是一个长期的战略目标，需要人类世世代代的 共同奋斗。现在是从传统增长到可持续发展的转变时期，因而最近几代人的努 力是成功的关键。必须从现在做起，坚定不移地沿着可持续发展的道路走下去。 在可持续发展的大背景下，为把握和分析资源与环境的琏力，一些衡量与 分析的理论和指标就应运而生了。比如生态包袱、生态足迹、物质流帐户( m f a ) ， 每单位服务的物质投入( m i p s ) 等。 生态包袱是人类为获得有用物质或产品而动用的没有直接进入交易和生产 常程的物料，在物质流帐户中又称为隐藏流。生态足迹的计算是将每项最终 消费都追溯到提供生产该消费所需的自然物质与能量的生态生产性土地。这种 维持某一物质消费水平下的某一人口规模所必需的生态生产性土地面积即为生 态足迹。生态包袱和生态足迹的共同点是都从源头来分析最终产品或者消费对 生态环境的影响。物质流帐户( m f a ) 是抛开了价值的观念，从物质的流动及 量的关系反映最终产品与物质的关系的。每单位服务的物质投入( m i p s ) 引入 了“生命周期”，是指最终消费品提供单位服务在其生产、消费和抛弃中消耗的 物质。这些指标是在资源与环境压力下提出的对可持续发展衡量和监测的指标。 在本文中，我们用生态包袱和生态足迹的理论及方法对大孤山铁原矿、精矿对 生态环境造成的压力进行计算和分析。 东北大学硕士学位论文 第一章绪论 1 2 生态包袱物质流帐户中的隐藏流 生态包袱( e c o l o g i c a lr u c k s a c k ) 的概念由魏兹舍克( w e i z s a e c k e r ) 最先提 出，它指人类为获得有用物质或产品而动用的没有直接进入交易和生产制程的 物料，在物质流帐户中又称为隐藏流。生态包袱是经济系统物质代谢的重要组 成部分，欧盟的物质总需求的5 0 左右是生态包袱 6 1 。生态包袱形象地表达出 人类为获得有用物质丽造成的附加生态压力每一件消费品实质上都背着一 个消费者直接感觉不到的沉重包袱。由于其在m f a 中的重要地位以及其深刻的 生态内涵，生态包袱不仅在许多国家的m f a 中被作为重要指标加以计算和分 析，也被越来越多地用于研究单一产品的资源动用和生态冲击分析，如电脑、 手机、t 恤衫、黄金戒指、矿物、化工品、建材等。欧盟统计局把建立生念包 袱系数表列为今后m f a 工作的一项重要内容【5 】。 物质流核算与分析( m f a ，m a t e r i a lf l o wa c c o u n t i n ga n da n a l y s i s ) 的研究 通常分为三个层次宏观、中观及微观。宏观层次指国家级的n m f a ( n a t i o n a l m a t e r i a lf l o w a c c o u n t i n g ) ，中观层次指区域的物质流核算l m f a ( l o c a lm a t e r i a l f l o w a c c o u n t i n g ) ，微观层次的物质流核算及针对具体企业。目前的研究大多数 集中在宏观的和微观的砸a ，完成国家级m f a 研究的工业国家有奥地利、日 本、德国、英国、荷兰、意大利、美国、芬兰、瑞典、澳大利亚等等。 m f a 的计算通则包括以下几个方面： 一、质量守恒定律的普遍适用，质量守恒适用于一切层面上的物质流分析。 任何物质流无论其形态如何变化，但其总质量守恒，即： 物质的流入量= 物质流出量+ 物质存量的净变化 二、代谢主体的几项基本认定。所谓代谢主体是指社会经济圈内“吞“吐” 物质的可独立处理的基本物质单位( p h y s i c a lc o m p a r t m e n t so fs o c i o e c o n o m i c s y s t e m ) 。 三、物质流的三大组成。进入社会经济圈的物质流分为：空气、水和固体 物质三大部分。 四、直接物质投入、隐藏性投入及总物质需求。欧洲习惯将物质投入三分 法：直接投入、隐藏性投入及总投入。直接物质投入d m i ( d i r e c tm a t e r i a li n p u t ) 是指嘉接进入生产制程所消耗的固体物料以及由国外输入( 进口) 的固体物料。 没有进入市场和生产制程的固体物料称为隐藏流( h i d d e nf l o w ) ，也被德国人 称为生态包袱( e c o p u c k s a c k ) 。例如为了生产粗铜，直接投入铜矿石，为了采 取铜矿石有可能开挖许多井下的巷道以及剥离表土，后者的消耗并未直接进入 生产制程，称为隐藏流。 五、引入平衡项。有些计算项目虽然最终并未视为环境指标，可是却对物 质投入与排出的总平衡具有重要作用，这些项目可称为平衡项。为使污染空气 3 东北大学硕士学位论文第一章绪论 与燃料之间的计算平衡，必须在投入面考虑平衡项“氧”，因为燃烧是氧化过程， 燃料燃烧的结果是废气与水蒸气以及其他固体残余。 在物质流帐户( m f a ) 中的隐藏流就是我们计算的生态包袱。m f a 刚刚被 引入国内，个别学者对我国经济系统的物质需求进行了计算，但其中的生念包 袱却只能引用国外的生态包袱系数【7 】，这使得计算结果难以反映我国经济系统 的物质流真貌。本文对辽宁省鞍山市大孤山铁矿石生态包袱的计算，得出了铁 原矿，精矿的生态包袱及其系数。研究结果定量地揭示了大孤山矿的资源，1 ：发 加工对环境的冲击，指出了生态包袱和生态足迹的主要构成，为在生产中降低 生态环境冲击提供了科学的依据；对计算鞍山相关铁产品生态包袱以及鞍山其 它矿山铁矿的隐藏流具有参考及实用价值；也可为鞍山的m f a 研究提供基础数 据。 1 3 生态足迹可持续发展的面积观念 地球只有一个，一个地球是否够用，是可持续发展的大问题，尽管环境空 间，环境承载力所建构的概念与此相关。可是始终缺少一个可操作的指标。加 拿大英属哥伦比亚大学的雷斯教授( w i l l i 锄r e e s ) 和魏克内格教授( m a t h i s w a c k e m a g e l ) 提出了一套“生态足迹”( e c o l o g i c a lf 0 0 t p r i n t ) 的计算方法，为 计算地球资源综合承载力的大难题做出了贡献。目前已有近2 0 个国家利用“生 态足迹”指标计算生态资源占用和承载力问题，w w f 和r p ( r e d e f i n i n g p r o g r e s s ) 世界两大非政府机构自2 0 0 0 年起每年和每两年公布一次世界各国之生态足迹 资料。 人类要维持一定的生活质量必须消费各种产品、资源和服务，每一项最终 消费都能追溯到提供生产该消费所需要的自然物质与能量的生态生产性土地。 这种维持某一物质消费水平下的某一人口规模所必需的生态生产性土地的面积 即为生态足迹。生态足迹的计算基于以下基本事实：l 、人类消费的绝大多数资 源、能源及其所产生的废弃物的数量是可以确定：2 、这些资源和废弃物大都能 折算成提供和吸收这些资源和废弃物必需的生态生产性面积【8 一。生态足迹分析 的一个基本假设是：各类土地在空间上是互斥的。譬如。当一块土地被作为建 筑用地时，就不可能同时作为耕地或其他用地。这种“空间互斥性“的假设使各 类生态生产性土地面积具有可累加性【l 。 生态足迹的方法通过估算特定区域内消费及废弃物排放所需要的生态生产 性面积大小，并与该区域能够提供的生态生产性土地面积进行比较，以此衡量 区域经济发展的可持续状况【8 ，l ”。该方法自提出以来在世界各国已经得到积极的 响应，其理论方法和计算模型在逐步完善的同时，应用也在迅速扩展。在我国 该方法也得到了很多应用，东北大学资源与生态经济研究中心曾经对东北三省 “ 东北大学硕士学位论文 第一章绪论 及辽宁地区1 4 个市的生态足迹做以计算，并对辽宁指定可持续发展战略提供了 决镱支持。作为全国重点矿山之一的大孤山矿在当今生态与环境受到严重冲击 与破坏、资源严重缺乏的情况下，能否顺应可持续性发展的战略目标? 本文通 过计算生态足迹可以定量地指出大孤山矿是否处于可续性状态，并提供决策| 】 扛 支持。 1 4 相关理论和指标的现况 1 4 1每单位服务的物质消耗：m i p s f r i e d r i c hs c h m i d t b l e e k 教授告诉我们，生态环境的重负是由人类社会生活 的误区造成的，即片面地追求物质财富，而没有认清我们所享受的服务的物质 消耗已经到了何等不堪重负的地步。我们从环境中索取兆吨级的物质 i ”，通过 某个工程、某种产品、某项服务的活动，再以废弃物的形式排放回去，这是一 种不同于传统污染物质造成的环境破坏，是生态灾难总是无法避免的主要原因。 为了解决这个问题，f s c h m i d t b l e e k 教授建立了种衡量生态效应大小的尺度 m i p s ( 单位服务的物质消耗) ，使我们有可能建：立非物质化目标，推行环 境污染小的生活方式，从而在宏观尺度上改善我们的生态环境条件。 一种产品需要环境提供的越多，从生态学的观点看，这种产品就越糟糕。 例如，如果我们有两部车，制造它们需要完全相同数量的环境物质，需要消耗 相同数量的石油和燃料，但其中一辆可以行驶的距离是另一一辆的两倍。显然， 两部车中能提供较多服务的车更具“生态性”，因为另一辆在行驶到前一辆一半 的行程就要停下来，再由第二辆同样的车代替。 我们关心的是在特定的物质生活标准下的生态压力。商品提供“服务”的数 量反映了我们能描述的物质生活的标准。商品能够提供给人们一定的服务功能。 不同的商品所提供的服务或执行的功能常常可以比较。这样的商品或设备可以 定义为“功用相当的”或至少是“功能相似的”。原则上可以把功能相当而物质消 耗减少的商品( 菲物质话商品) 弓j 入市场，从而在维持原有的物质生活标准的 基础上降低环境负荷。 因此，e s c h m i d t - b l e e k 教授提出了一种新的可用于测量任何产品的环境压 力强度的尺度，即“每单位服务的物质消耗( m a t e r i a li n p u tp e rs e r v i c eu n i t ，简称 m i p s ) ”。它对应产品的整个生命周期，换句话说，就是要求计算每单位服务 和功能的物质消耗。 m i p s 在物质消耗中加入了“生命周期”，是一种新的生态尺度，更加真实的 反映了生态压力和可持续发展的关系。 东北大学硕士学位论文第一章绪论 及辽宁地区1 4 个市的生态足迹做以计算，并对辽宁指定可持续发展战略提供了 决策支持。作为全国重点矿山之一的大孤山矿在当今生态与环境受到严重冲击 与破坏、资源严重缺乏的情况下，能否顺应可持续性发展的战略目标? 本文通 过计算生态足迹可以定量地指出大孤山矿是否处于可续性状态，并提供决策陆 支持。 1 4 相关理论和指标的现况 1 4 1每单位服务的物质消耗：m i p s f i l e d r i c hs c l m a i d l b l e e k 教授告诉我们，生态环境的重负是由人类社会q 二活 的误区造成的，即片面地追求物质财富，而没有认清我们所享受的服务的物质 消耗己经到了何等不堪重负的地步。我们从环境中索取兆吨级的物质i ”】通过 某个工程、某种产品、某项服务的话动，再以废弃物的形式排放回去，这是 种不同于传统污染物质造成的环境破坏，是生悉灾难总是无法避免的主要原因。 为了解决这个问题，f s c h m i d t b l e e k 教授建立了一种衡量生态效应大小的尺度 - m i p s ( 单位服务的物质消耗) ，使我们有可能建立非物质化目标，推行环 境污染小的生活方式，从而在宏观尺度上改善我们的生态环境条件。 一种产品需要环境提供的越多，从生态学的观点看，这种产品就越糟糕。 例如，如果我们有两部车，制造它们需要完全相同数量的环境物质，需要消耗 相同数量的石油和燃料，但其中一辆可咀行驶的距离是另一辆的两倍。显然， 两部车中能提供较多服务的车更具“生态性”，因为另辆在行驶到前一辆一1 半 的行程就要停下来，再由第二辆同样的车代替。 我们关心的是在特定的物质生活标准下的生态压力。商品提供“服务”的数 量反映了我们能描述的物质生活的标准。商品能够提供给人们一定的服务功能。 不同的商品所提供的服务或执行的功能常常可以比较。这样的商品或设备可以 定义为“功用相当的”或至少是“功能相似的”。原则上可以把功能相当而物质消 耗减少的商品( 菲物质话商品) 0 j 入市场，从而在维持原有的物质生活标准的 基础上降低环境负荷。 圜此，e s c h m i d t - b l e e k 教授提出了一种新的可用于测量任何产品的环境压 力强度的尺度，即“每单位服务的物质消耗( m a t e r i a li n p u tp e rs e r v i c eu n i t ，简称 m i p s ) ”。它对应产品的整个生命周期，换句话说，就是要求计算每啦位服务 和功能的物质消耗。 m i p s 在物质消耗中加入了“生命周期”，是一种新的生态尺度，更加真实的 反映了生态压力和可持续发展的关系。 反映了生悉压力和可持续发展的关系。 东北大学硕士学位论文 第一章绪论 1 4 2 绿色g d p 自从货币作为交换手段后，经济的测度也逐渐简化为价值的统计，尤其是 第二次世界大战以后。1 9 4 9 年全球使用了统一的s n a 国民帐户体系( s y s t e m o f n a t i o n a la c c o u n t ) ，该体系的核心概念是以货币表示的g d p ( g r o s sd o m e s t i c p r o d u c t i o n ，国内生产总值) i l l 。 可是，最近二十年来，g d p 的幻觉被人打碎，许多知名的经济学家，社会 学家乃至哲学家批评它的麻醉作用，因为g d p 并不代表真实的福利。1 9 9 5 年 美国佛罗里达一场飓风使美国当年g d p 额外增加了1 5 0 亿美元：1 9 9 6 年的台 湾贺伯台风大约使台湾省的g d p 增加8 0 亿一1 2 0 亿新台币【1 】。前者大约使美圈 1 9 9 5 年g d p 增长率增加o 0 5 个白分点，后者使台湾省1 9 9 6 年g d p 增长率增 加了约0 0 2 个白分点【1 。为什么天灾也可以使g d p 增加呢? 这对g d p 的权威 作出了挑战。之所以会出现这样的问题，跟g d p 的原始设计有关。 g d p 由民间消费、投资、政府支出和净出口( 出口与进口差) 四部分组成。 以政府支出为铡，不仅天灾可以导致此项支出扩张，人祸也有此种效应，例如 贪污腐化。再以民间消费为例，发生车祸同样可以增加g d p ，因为车祸会带动 一系列的民间消费。 g d p 的提出和g d p 幻想的破灭，使人们越来越重视生态环境的保护。单纯 的g d p 的增加不能真正反映社会的进步和发展。由于g d p 先天性的缺陷，使 它的统一性受到了动摇。台风和灾害可以增加g d p ，不得不让我们思考g d p 的增长到底有什么含义。随之，绿色g d p 的概念提出来了，它从原来g d p 中 减去了对生态环境的磨损。 上世纪中叶开始，随着环境保护运动的发展和可持续发展理念的兴起， 些经济学家和统计学家，尝试将环境要素纳入国民经济核算体系，以发展新的 国民经济核算体系，这便是绿色g d p 。绿色g d p 是指绿色国内生产总值，它 是对g d p 指标的一种调整，是从现行g d p 中扣除环境资源成本和对环境资源 的保护服务费用，其计算结果可称之为绿色g d p 。目前，世界许多国家试行了 绿色g d p ，如挪威、芬兰、法国及美国等但由于环境成本和资源估值的客 观性和不确定性，不少西方国家已放弃了对绿色g d p 的努力。 1 5 文献综述 1 、个别学者对我国经济系统的物质需求进行了计算，但其中的生态包袱却 只能弓l 用国外的生态包袱系数，这使得计算结果难以反映我国经济系统的物质 流真貌。2 0 0 5 年东北大学硕士生丁一等人对中国铁矿资源开发中生态包袱的研 究一文计算出了全国铁矿的生态包袱系数。本文通过对大孤山铁矿石生态包袱 东北大学硕士学位论文第一章绪论 的计算，得出了大孤山铁原矿的生态包袱及其系数，研究结果定量地揭示了大 孤山矿的资源开发加工对环境的冲击，指出了生态包袱和生态足迹的主要构成， 为在生产中降低生态环境冲击提供了科学的依据。同时本研究对构建辽宁省经 济系统的隐藏流帐户，对计算辽宁省鞍山市铁产品的生态包袱，以及对鞍1 l f 市 其它铁矿计算其铁产品所对应的非直接流具有实用价值。 2 、生态足迹的方法自提出以来在世界各国已经得到积极的响应，其理论 方法和计算模型在逐步完善的同时，应用也在迅速扩展。东北大学顾晓微等对 辽宁省2 0 0 1 年生态足迹进行了计算与分析。本文以大孤山铁矿为研究对象，通 过生态足迹的计算衡量该矿经济发展的可持续状况，并提供决策性的支持。为 鞍山市其他铁矿提供参考依据。 1 6 本文的研究内容及其结构 本文用w u p p e t a li n s t i t u t ef o rc l i m a t e ，e n v i r o n m e n ta n de n e r g y 关于生态 包袱的计算表计算了1 9 9 0 年2 0 0 3 年铁原矿、精矿的生态包袱及2 0 0 3 年的生念 足迹。通过生态包袱及生态足迹的计算来看大孤山太矿山的发展是否处于可持 续状态，为在生产中降低生态环境冲击提供了科学的依据。并以此为依据制定 出相应的生态环境保护和恢复方案。以实现经济发展与生态环境保护建设的“ 双赢”目标，最终实现经济建设与环境保护协调发展。 本文的结构：1 、第一章结论中叙述了介绍了生态包袱及生态足迹提出的背 景及意义，并介绍了生态包袱及生态足迹的概念及其相关指标2 、以大孤山铁 矿产品为研究对象，计算了其1 9 9 0 年、2 0 0 3 年的生态包袱及系数。同时，对 计算结果做了分析。3 、以大孤山铁原矿为研究对象，计算了其2 0 0 3 年的生态 足迹。同时，对计算结果做了分析。4 、生态包袱及生态足迹结论。 东北大学硕士学位论文第二章生态包袱 第二章生态包袱 在资源变得越来越稀缺的今天，任何企业甚至国家都不得不考虑如仿降低 资源消耗和提高资源使用效率，物质流帐户分析以及物质减量都是在研究这个 问题。然而，第一步总是最困难的，生念包袱( 物质流帐户中的隐藏流) 的计 算正是其第一步亦即基础所在。或迟或早，所有的投入物质都会变成排出物质 ( 废弃物或排放物) 。如果所投的投入最终都会变成排出，那么通过测量投入量， 就能估计潜在的环境冲击。生态包袱可以从输入端全面地揭示产品对自然资源 的消耗和对生态环境的冲击，是从源头解决生态环境问题必须度量、监测和控 制的重要指标之一。 2 1 生态包袱的计算方法与公式 生态包袱是人类为获得有用物质和生产产品而动用的没有直接进入交易和 生产制程的物料，在物质流帐户中又被称为隐藏流。例如为了生产铁，直接投 入铁矿石，为了开采铁矿石又必须开挖许多巷道及剥离大量岩石，后者并未直 接进入产品的生产制程和产品本身，故称为隐藏流，亦即生态包袱。生态包袱 可以从输入端全面地揭示产品对自然资源的消耗和对生念环境的冲击。一件产 品的生态包袱等于其物质投入总重量与产品自身重量之差；其生态包袱系数则 是其物质投入总重量与其自身重量的比值【5 l 。 产品直接使用的物质一般都不是单一的，计算其生态包袱时需要考虑涉及 到的所有物质，包括直接使用和间接动用的物质。所有物质的量都以重量计量。 一件产品含有的和生产中消耗的各种物质的重量w j 乘以各自的生态包袱系数 再求和就是该产品的物质投入总重量，再减去产品自身的重量w 就是该产品的 生态包袱r ，即： r = y ，彬一缈( 1 ) i = 1 其生态包袱系数为： 1 旦 y = 言一彬( 2 ) 7 i = 1 生态包袱计算的关键是找出所有投入，需强调两点：( 1 ) 能量消耗( 如电 力) 也作为“物质”投入；( 2 ) 需追踪“投入的投入”及其生态包袱，如电力投入 引起的煤炭投入和煤炭的生态包袱、钢铁投入引起的铁矿石投入和铁矿石的生 态包袱等。 生态包袱计算的关键是找出所有投入，需追踪前一生产过程的投入。有了 8 东北大学硕士学位论文第二章生态包袱 生态包袱系数的好处是前面每一道工序不需要再重复计算。可是生念包袱系数 的应用也是有限的，不是所有的数据都能得到。因此，生态包袱系数需要分开 来计算。 伍伯塔研究所将其自然物质投入为了五个分部分：非生物性物质、生物性 物质、土壤移动、水和空气。 非生物性物质包括：矿物，携带能源，非使用开挖，土壤开挖。 生物性物质包括：耕种的植物，非耕种的植物，非养殖的动物。 土壤移动包括：农业和造林动用的土地，水土流失。 水包括：工艺用水( 抽取的地表水，抽取的地下水，抽取的深层地下水) ， 冷却水( 抽取的地表水，抽取的地下水，抽取的深层地下水) 。 空气包括：燃烧用气，化学转化用气，物理转化用气( 凝聚状态) ，其他 抽取的空气。 2 2 大孤山铁矿生态包袱计算 本文采用1 9 9 0 2 0 0 3 年鞍钢集团矿山公司统计资料汇编数据，计算了 1 9 9 0 至2 0 0 3 年铁矿石原矿，铁精矿的生态包袱。铁矿石原矿，铁精矿生态包 袱计算采用表格的方式。计算铁原矿生态包袱时，物质投入分为剥离( 掘迸) 岩石量和采矿过程消耗的主要物料两大类详见表2 1 【2j 。计算铁精矿生态包袱 时，主要原料为入选原矿，因此物质投入需要在铁矿石原矿的物质投入基础上 再加上选厂消耗的物料，详见表2 2 【2 j 。 表2 1 铁矿石原矿主要物质投入 t a b l e2 1 m a j o rm a t e r i a li n p u t so f c r u d ei r o no r e 表2 2 铁精矿主要物质投入 t a b l e2 2m a j o rm a t e r i a li n p u t so f i r o no r ec o n c e n t r a t e 入选原矿物质投入 选厂消耗的主要物料 钢球铁球衬板电力药剂运输胶带过滤布 新水 2 2 1 计算中的数据来源及说明 计算中国铁原矿、精矿的生态包袱需要相关的采、选各工艺环节的数据和 相关物质的生态包袱系数。采、选各工艺环节的数据我们采用的是1 9 9 0 - 2 0 0 3 年鞍钢集团矿山公司统计资料汇编数据；由于能源的生态包袱系数国内还无 人计算，本文采用w u p p e r t a li n s t i t u t e 已有的生态包袱系数见表2 3 。 东北大学硕士学位论文第二章生态包袱 由于数据不全，有些数据是估算出来的，我们对数据做以下说明： 1 、1 9 9 4 年无统计数据，表中这一年数据取1 9 9 3 年与1 9 9 5 年两年平均值 计所得。 2 、我们引用的计算表格来自w u p p e r t a li n s t i t u t ef o rc l i m a t e ，e n v i r o n m e n t a n de n e r g y 的关于生态包袱的计算表。由于生物性物质和土壤移动的数据难以 搜集，因此，这一部分在计算中没有考虑。 2 31 9 9 0 年2 0 0 3 年铁原矿、精矿的生态包袱的计算 我们主要根据w u p p e r t a li n s t i t u t ef o rc l i m a t e ，e n v i r o n m e n ta n de n e r g y 的关 于生态包袱的计算表结合本课题的特点以1 9 9 0 及2 0 0 3 年为例，进行了详细计 算。1 9 9 2 、1 9 9 4 、1 9 9 6 、1 9 9 8 、2 0 0 0 、2 0 0 1 、2 0 0 2 年的计算结果以表格( 表l 2 8 ) 的形式列在附录中。 1 9 9 0 年铁原矿的生态包袱计算见表2 4 。 1 9 9 0 年原矿量为4 6 7 0 9 万吨：1 9 9 0 年剥离量为1 2 1 6 5 3 万吨；采剥总量 为1 6 8 3 6 2 万吨。表中投入物质柴油及电力