礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)占用分析

都沁軍，董 佳

(石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院管理科學(xué)與工程學(xué)院，河北 石家莊 050031)

從生態(tài)足跡的理論出發(fā)，礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)系統(tǒng)的建設(shè)，就是要在保證生態(tài)系統(tǒng)各項(xiàng)功能正常運(yùn)轉(zhuǎn)的前提下，使礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)占用盡可能減少。通過(guò)礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)足跡的計(jì)算與分析，可以測(cè)度礦產(chǎn)資源開發(fā)活動(dòng)對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)的壓力，從而定量反映礦產(chǎn)資源開發(fā)的環(huán)境問(wèn)題。為礦產(chǎn)資源的可持續(xù)開發(fā)利用、礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境壓力的減壓及礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)系統(tǒng)的良性演化策略的提出，提供新的思路和方向。

1 礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)足跡概念體系的建立

1.1 礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)足跡

礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)足跡，是支撐礦產(chǎn)資源開發(fā)所需要的生態(tài)上具有生產(chǎn)力的土地面積。當(dāng)然，這里所指的土地面積可以不是地面，而是水面或林地。例如，礦產(chǎn)資源開發(fā)同樣需要林地來(lái)吸收開發(fā)中由于化石能源的消耗而釋放的CO2，需要牧草地、水域等為礦產(chǎn)資源開發(fā)提供消費(fèi)性產(chǎn)品；礦產(chǎn)資源開發(fā)中消費(fèi)的一些資源或產(chǎn)品，可能來(lái)自其它地區(qū)；礦產(chǎn)資源開發(fā)還可能破壞或占有生態(tài)資源。因此，與資源消費(fèi)、生態(tài)資源破壞和廢物消解相關(guān)的各類生態(tài)生產(chǎn)性土地面積的總量，構(gòu)成了礦產(chǎn)資源開發(fā)的生態(tài)足跡。礦產(chǎn)資源開發(fā)對(duì)自然生態(tài)環(huán)境的影響，主要表現(xiàn)為資源的消耗、地質(zhì)災(zāi)害和環(huán)境污染。另外，礦產(chǎn)資源在開發(fā)過(guò)程中還消費(fèi)著其它一些資源，如鋼材、木材等也可歸結(jié)到資源的消耗。對(duì)礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)足跡的計(jì)算，應(yīng)從資源的消費(fèi)、地質(zhì)災(zāi)害、環(huán)境污染這三個(gè)方面考慮。礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)足跡，應(yīng)是消費(fèi)生態(tài)足跡、地質(zhì)災(zāi)害生態(tài)足跡和污染生態(tài)足跡相耦合的綜合生態(tài)足跡。

1.2 礦產(chǎn)資源開發(fā)消費(fèi)生態(tài)足跡

礦產(chǎn)資源開發(fā)消費(fèi)生態(tài)足跡(Consumption Ecological Footprint of Mineral Resources Exploitation，MEFC)，是指礦產(chǎn)資源開發(fā)過(guò)程中，在其影響范圍內(nèi)對(duì)資源的生產(chǎn)消費(fèi)以及因礦產(chǎn)資源開發(fā)所導(dǎo)致人類活動(dòng)方式的改變(如消費(fèi)方式改變等)，所引起的生活消費(fèi)占用的生態(tài)生產(chǎn)性土地面積。主要包括與礦產(chǎn)資源開發(fā)直接相關(guān)的人類生活消費(fèi)、與礦產(chǎn)資源開發(fā)直接相關(guān)的生產(chǎn)消費(fèi)、與礦產(chǎn)資源開發(fā)直接相關(guān)的景觀破壞。

1.3 礦產(chǎn)資源開發(fā)地質(zhì)災(zāi)害生態(tài)足跡

礦產(chǎn)資源開發(fā)地質(zhì)災(zāi)害生態(tài)足跡(Geology Disaster Ecological Footprint of Mineral Resources Exploitation，MEFD)，是指礦產(chǎn)資源開發(fā)產(chǎn)生的地質(zhì)災(zāi)害所破壞的生態(tài)生產(chǎn)性土地面積，或進(jìn)行人工治理時(shí)，治理工程在建設(shè)中消耗的能源和材料所占用的生態(tài)生產(chǎn)性土地面積。礦產(chǎn)資源開發(fā)可能引發(fā)各類地質(zhì)災(zāi)害，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境的破壞，占用了生態(tài)空間；另外，人們?yōu)榛謴?fù)原有生態(tài)環(huán)境需要進(jìn)行各類工程性建設(shè)。礦產(chǎn)資源開發(fā)地質(zhì)災(zāi)害生態(tài)足跡計(jì)算可用兩種方法：其一，直接計(jì)算發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害時(shí)，所破壞或占用的各類生態(tài)生產(chǎn)性土地，如耕地、林地等；其二，計(jì)算地質(zhì)災(zāi)害恢復(fù)治理工程建設(shè)所消費(fèi)的各類資源，將其轉(zhuǎn)換為生態(tài)生產(chǎn)性土地。具體計(jì)算時(shí)，可根據(jù)實(shí)際資料的情況進(jìn)行方法的選擇。

1.4 礦產(chǎn)資源開發(fā)污染生態(tài)足跡

礦產(chǎn)資源開發(fā)污染生態(tài)足跡(Pollution Ecological Footprint of Mineral Resources Exploitation，MEFP)，是指礦產(chǎn)資源開發(fā)過(guò)程中，直接產(chǎn)生的污染消納以及因礦產(chǎn)資源開發(fā)而導(dǎo)致的人類活動(dòng)方式的改變所占用或需要占用的生態(tài)生產(chǎn)性土地面積。計(jì)算礦產(chǎn)資源開發(fā)污染生態(tài)足跡，主要包括大氣污染、固體廢棄物污染、水污染和噪聲污染。

2 礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)足跡的計(jì)算模型

礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)足跡的計(jì)算，包括消費(fèi)生態(tài)足跡、地質(zhì)災(zāi)害生態(tài)足跡和污染生態(tài)足跡三個(gè)部分。

通過(guò)對(duì)礦產(chǎn)資源在開發(fā)過(guò)程中，一年內(nèi)產(chǎn)生的各種資源消費(fèi)、地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生或治理、污染消納等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析后，分別歸入相應(yīng)的生態(tài)生產(chǎn)性土地類型，分別計(jì)算出各自的生態(tài)足跡，最后匯總為礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)足跡。計(jì)算如下：

(1)

上式中，MEFT為礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)足跡，gha；MEFC為礦產(chǎn)資源開發(fā)消費(fèi)生態(tài)足跡，gha；MEFCi為i從1到7分別代表耕地、牧草地、水域、林地、建設(shè)用地、化石燃料地、水資源地的消費(fèi)生態(tài)足跡，gha；MEFD為礦產(chǎn)資源開發(fā)地質(zhì)災(zāi)害生態(tài)足跡，gha；MEFDi為i從1到6分別代表耕地、牧草地、水域、林地、建設(shè)用地、化石燃料地的地質(zhì)災(zāi)害生態(tài)足跡，gha；MEFP為礦產(chǎn)資源開發(fā)污染生態(tài)足跡，gha；MEFPi為i從1到6分別代表耕地、牧草地、水域、林地、建設(shè)用地、化石燃料地的污染生態(tài)足跡，gha。

生態(tài)足跡的計(jì)算，涉及到將消耗或占用的資源(能源)、破壞或占用的土地轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的以全球公頃表示的生態(tài)生產(chǎn)性土地面積。下面給出一般的計(jì)算公式：

根據(jù)礦產(chǎn)資源開發(fā)消費(fèi)生態(tài)足跡清單，礦產(chǎn)資源開發(fā)消費(fèi)生態(tài)足跡包括人類生活消費(fèi)、生產(chǎn)消費(fèi)、景觀破壞等所消費(fèi)的資源和占用的土地。其中資源消費(fèi)的生態(tài)足跡計(jì)算如下：

(2)

式中，A為某類生態(tài)生產(chǎn)性土地面積，gha；C為資源消費(fèi)量，t；Y為全球平均單位生產(chǎn)力，kg/ha；γ為當(dāng)量因子。

占用土地的生態(tài)足跡計(jì)算如下：

(3)

式中，Pi為由于礦產(chǎn)資源開發(fā)造成的景觀破壞所占用的土地面積，ha；λi為礦產(chǎn)資源開發(fā)所在地區(qū)的某類土地的平均產(chǎn)量調(diào)整因子。

3 山西省煤炭資源開發(fā)生態(tài)足跡計(jì)算

根據(jù)《中國(guó)礦業(yè)年鑒》、《山西年鑒》、《山西統(tǒng)計(jì)年鑒》、《中國(guó)煤炭工業(yè)年鑒》、《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》、《中國(guó)環(huán)境統(tǒng)計(jì)年鑒》、《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》、《中國(guó)環(huán)境年鑒》，及引用部分公開發(fā)表論文的數(shù)據(jù)。結(jié)合前面的分析計(jì)算，可以得到山西省煤炭資源開發(fā)綜合生態(tài)足跡如表1所示。從該表可以知道，2000～2005年綜合生態(tài)足跡由13.91×106gha增加到28.41×106gha，年均增加15.35%。從該表可以看出，林地相對(duì)占有較多的生態(tài)足跡，為90%左右，其次是化石燃料地、耕地和水資源地。

表1 山西省煤炭資源開發(fā)生態(tài)足跡構(gòu)成 單位：gha

山西省煤炭資源開發(fā)生態(tài)足跡，來(lái)源于資源開發(fā)過(guò)程中的資源消耗、地質(zhì)災(zāi)害和環(huán)境污染，生態(tài)足跡的構(gòu)成如表2所示。在生態(tài)足跡構(gòu)成中，環(huán)境污染生態(tài)足跡的絕對(duì)值和相對(duì)值在增加，其數(shù)額從2000年的1.19×107gha增加到2005年的2.50×107gha，其在生態(tài)足跡中所占的比例從85.62%增加到88.10%；消費(fèi)生態(tài)足跡的數(shù)額也在不斷增加，從2000年的1.99×106gha增加到2005年的3.37×106gha，在綜合生態(tài)足跡中所占的比例從14.34%下降到11.85；地質(zhì)災(zāi)害生態(tài)足跡從2000年的5.38×103gha增加到1.44×104gha，在生態(tài)足跡中所占的比例為0.05%左右。

表2 山西省煤炭資源開發(fā)綜合生態(tài)足跡

在山西省煤炭資源開發(fā)生態(tài)足跡中，從生態(tài)生產(chǎn)力土地的占用來(lái)看，林地的生態(tài)足跡最大，其次是化石燃料地和耕地，而建設(shè)用地的生態(tài)足跡最小。進(jìn)一步的分析可知，與林地計(jì)算有關(guān)的主要有直接占用和間接占用兩類，直接占用主要包括生活消費(fèi)、木材消耗、地質(zhì)災(zāi)害損害林地、固體廢棄物占用林地等；間接占用主要指需要吸收CH4、NOx等氣體所占用的林地面積，包括大氣污染、鋼材消耗、煤矸石自燃等間接占用的林地。筆者的分析可知，97%的林地生態(tài)足跡是由間接占用所產(chǎn)生，其中來(lái)自大氣污染的生態(tài)足跡占到了約95%，可見甲烷的排放所產(chǎn)生的生態(tài)足跡在整個(gè)林地生態(tài)足跡中占到了很大的比重。這揭示出在山西省煤炭資源開發(fā)中，污染物的排放和能源的使用是影響環(huán)境的重要因素。因此，要減少煤炭資源開發(fā)的綜合生態(tài)足跡，首先必須從減少污染物尤其是大氣污染物的排放，其次是提高能源的使用效率和進(jìn)行規(guī)模化的生產(chǎn)。

在構(gòu)成綜合生態(tài)足跡的三個(gè)部分中，環(huán)境污染生態(tài)足跡最大，其次是資源消耗的消費(fèi)生態(tài)足跡，地質(zhì)災(zāi)害生態(tài)足跡最小。這提醒人們，環(huán)境污染消耗和占用的生態(tài)資源最大，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的壓力最大。從實(shí)現(xiàn)煤炭資源可持續(xù)發(fā)展的角度出發(fā)，在重視地質(zhì)災(zāi)害治理的同時(shí)，從源頭上解決產(chǎn)生各類環(huán)境污染的原因是非常必要的。

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