航空運(yùn)輸業(yè)排放環(huán)境影響評(píng)估研究

陳 林

（中國(guó)民航管理干部學(xué)院經(jīng)濟(jì)管理系，北京 100102）

航空運(yùn)輸作為一種重要的交通運(yùn)輸方式，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。航空運(yùn)輸業(yè)是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)器，航空運(yùn)輸業(yè)對(duì)地方的、區(qū)域的和全國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展貢獻(xiàn)包括產(chǎn)出和提供就業(yè)的機(jī)會(huì)存在乘數(shù)效應(yīng)。國(guó)際民航組織（ICAO，international civil aviation organization）2002年的研究報(bào)告認(rèn)為在全球經(jīng)濟(jì)中航空運(yùn)輸業(yè)每創(chuàng)造100美元收入和100個(gè)就業(yè)機(jī)會(huì)，就能帶動(dòng)其他產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造325美元收入和610個(gè)就業(yè)機(jī)會(huì)，航空運(yùn)輸業(yè)以及與之相關(guān)產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)出占到世界經(jīng)濟(jì)的4.5%以上[1]。另外，根據(jù)中國(guó)民航管理干部學(xué)院謝立等人的測(cè)算，中國(guó)航空運(yùn)輸業(yè)每萬(wàn)元總投入對(duì)國(guó)民生產(chǎn)總值的完全貢獻(xiàn)為4.262 8萬(wàn)元，同時(shí)還會(huì)帶來(lái)312個(gè)就業(yè)機(jī)會(huì)[2]。

但是隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)和運(yùn)輸量的擴(kuò)大，航空運(yùn)輸業(yè)產(chǎn)生的噪聲污染、空氣污染等環(huán)境負(fù)外部性日益嚴(yán)重，產(chǎn)生了明顯的外部成本，影響了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

航空運(yùn)輸飛機(jī)飛行過(guò)程中，大量廢熱、廢氣和污染粒子排放到空中，給空氣造成污染，特別是在對(duì)流層頂飛行的民航飛機(jī)排出的氧化氮?dú)怏w，是破壞臭氧的催化劑之一。有研究指出，飛機(jī)廢氣可導(dǎo)致臭氧減少10%[2]。

隨著世界航空運(yùn)輸業(yè)的蓬勃發(fā)展，航空運(yùn)輸業(yè)排放污染將更加嚴(yán)重。西方發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)開(kāi)始利用排放收費(fèi)等市場(chǎng)手段治理航空運(yùn)輸業(yè)排放污染，并且取得了很好的效果。但是，由于中國(guó)理論研究和政策實(shí)施的局限，長(zhǎng)期以來(lái)中國(guó)對(duì)航空運(yùn)輸業(yè)排放污染沒(méi)有利用市場(chǎng)手段進(jìn)行有效的治理，究其原因主要是中國(guó)目前缺乏航空運(yùn)輸業(yè)排放外部成本測(cè)算的理論和方法。同時(shí)，由于中國(guó)沒(méi)有有效治理航空運(yùn)輸業(yè)的排放污染，導(dǎo)致了航空運(yùn)輸使用者的支出低于其產(chǎn)生的社會(huì)成本，并且在經(jīng)濟(jì)上缺乏效率。因此，中國(guó)航空運(yùn)輸業(yè)啟動(dòng)對(duì)排放外部成本進(jìn)行測(cè)算及治理已迫在眉睫。

1 國(guó)內(nèi)外研究綜述

國(guó)外對(duì)飛機(jī)排放量和排放外部成本的定量測(cè)算理論和方法相對(duì)成熟，而且起步很早，在這兩方面的研究文獻(xiàn)和研究成果較多，而中國(guó)的研究剛剛開(kāi)始，并且僅僅是排放氣體的定量測(cè)算，還沒(méi)有涉及航空排放氣體所產(chǎn)生外部成本的定量測(cè)算。作者認(rèn)為對(duì)本文具有借鑒意義的是如下兩個(gè)文獻(xiàn)。

PETER MORRELL 和 CHERIE LU（2007）[3]研究測(cè)算了中樞輻射型和城市對(duì)兩種航線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)飛機(jī)在巡航和LTO階段排放產(chǎn)生的外部成本，通過(guò)比較其大小發(fā)現(xiàn)，城市對(duì)航線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)排放的社會(huì)成本大大低于中樞輻射型航線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的社會(huì)成本，同時(shí)，分?jǐn)偟矫课宦每偷沫h(huán)境成本的差異取決于機(jī)場(chǎng)區(qū)域人口的密集度和中樞輻射型航線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)繞路的程度。

夏卿等（2008）基于國(guó)際民航組織（ICAO）標(biāo)準(zhǔn)中的起飛著陸（LTO）循環(huán)概念，采用其發(fā)動(dòng)機(jī)排放數(shù)據(jù)庫(kù)（engine emission data bank），結(jié)合中國(guó)民航機(jī)隊(duì)資料和民航飛行數(shù)據(jù)估算了飛機(jī)在民航機(jī)場(chǎng)的污染物（HC、CO、NOx、SO2）排放清單[4]。

2 飛機(jī)排放外部成本測(cè)算模型

飛機(jī)排放外部成本的高低主要受以下幾個(gè)因素的影響：飛機(jī)的運(yùn)行，發(fā)動(dòng)機(jī)的類(lèi)型，排放率和機(jī)場(chǎng)的擁擠程度等。飛機(jī)起飛和降落階段對(duì)空氣的污染與飛機(jī)在巡航階段對(duì)空氣的污染是不同的，因?yàn)檫@兩個(gè)階段污染空氣的強(qiáng)度和方式都是不相同的。就一個(gè)航班而言，其起飛和降落階段排放的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其巡航階段排放的數(shù)量。同時(shí)，前者導(dǎo)致了當(dāng)?shù)乜諝獾奈廴?，而后者則直接導(dǎo)致氣候的變化、全球變暖、臭氧層的消失等，而所有這些都會(huì)產(chǎn)生全球范圍的影響。由于目前對(duì)飛機(jī)在巡航階段排放認(rèn)識(shí)的局限性和數(shù)據(jù)取得原因，本文僅研究飛機(jī)起飛和降落階段排放的外部成本。

主要污染物的單位外部成本由Lu（2000）在前人大量文獻(xiàn)研究成果的基礎(chǔ)上確定[5]。本文利用Lu（2000）的研究成果并根據(jù)歐元和人民幣的兌換率以及中國(guó)的通貨膨脹率確定2008年中國(guó)主要污染物的平均單位外部成本，具體如表1所示?？梢钥闯鲋饕廴疚锏钠骄鶈挝煌獠砍杀静顒e很大。

表1 主要污染物的平均單位外部成本Tab.1 Average unit external costs of main pollutants

因此，通過(guò)利用表1中提供的主要污染物的平均單位外部成本，很容易根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的類(lèi)型和標(biāo)準(zhǔn)的飛行階段計(jì)算出航空器一次LTO排放的外部成本。

Fij表示第j種污染物在第i種飛行階段的排放量（kg），可通過(guò)下面的計(jì)算公式得到

其中：ti表示第i種飛行階段的飛行時(shí)間（h）；fi表示航空煤油在第i種飛行階段的消耗速度（kg/h）；eij表示第j種污染物在第i種飛行階段的排放指數(shù)（公斤污染物/公斤燃油）。Cek即第k種發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)型（或機(jī)型）的航空器一個(gè)航班排放的外部成本（元），可由以下公式計(jì)算得到

其中：Uj表示第j種污染物的平均單位外部成本。起飛、爬升、進(jìn)近和滑行4種飛行階段單獨(dú)計(jì)算。表1所示的4種污染物被計(jì)算。

最后，某機(jī)場(chǎng)年排放的外部成本Ce（元）由如下公式計(jì)算得到

其中：Dk是每年第k種機(jī)型和發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)型航班的總數(shù)。

3 飛機(jī)排放外部成本計(jì)算結(jié)果

為了計(jì)算飛機(jī)排放外部成本，首先要計(jì)算飛機(jī)主要污染物的排放量，而要計(jì)算飛機(jī)主要污染物的排放量，就要確定飛機(jī)進(jìn)近、滑行、起飛和爬升的時(shí)間，以及飛機(jī)在每個(gè)階段的燃油流量和主要污染物的排放指數(shù)。飛機(jī)進(jìn)近、滑行、起飛和爬升的時(shí)間來(lái)自國(guó)際民用航空組織規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，如表2所示，飛機(jī)在每個(gè)階段的燃油流量和主要污染物的排放指數(shù)來(lái)自ICAO的發(fā)動(dòng)機(jī)排放數(shù)據(jù)庫(kù)。

表2 標(biāo)準(zhǔn)LTO循環(huán)下發(fā)動(dòng)機(jī)推力設(shè)置和發(fā)動(dòng)機(jī)不同工作狀態(tài)的時(shí)間Tab.2 Standard LTO cycle in terms of thrust settings and time spent in specific modes

除了ICAO數(shù)據(jù)庫(kù)中的污染成分HC、CO、NOx，通常還包括SO2。在估算硫的排放時(shí)，通常假定SO2的排放依賴(lài)于燃油成分，其排放指數(shù)與發(fā)動(dòng)機(jī)性能無(wú)關(guān)，這里根據(jù) Kalivoda的 MEET計(jì)劃暫取為 1 g·kg－1（Kalivoda，et al．，1997）[4]。民用飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)排放數(shù)據(jù)庫(kù)（部分）如表3所示。

表3 民用飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)排放指數(shù)表（部分）Tab.3 Index of emissions from commercial aircraft used for civil aviation

結(jié)合ICAO的發(fā)動(dòng)機(jī)排放數(shù)據(jù)庫(kù)中相對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗率和排放指數(shù)值，利用中國(guó)航空器與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配資料，按中國(guó)航空公司同一機(jī)型的不同發(fā)動(dòng)機(jī)組成進(jìn)行平均，得到中國(guó)航空公司某型飛機(jī)的平均燃油消耗率和排放指數(shù)，然后根據(jù)式（1）、式（2）以及表1中的相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算出中國(guó)航空公司某型飛機(jī)的一個(gè)航班排放的外部成本（元）。最后，根據(jù)2008年每種機(jī)型起降的架次，利用式（3）可以計(jì)算出2008年中國(guó)相關(guān)機(jī)場(chǎng)飛機(jī)排放的總外部成本。表4～表6為中國(guó)B777飛機(jī)一個(gè)LTO排放外部成本的計(jì)算過(guò)程，可知中國(guó)B777飛機(jī)一個(gè)LTO排放的外部成本為2 424.37元。表7為2008年中國(guó)民航整體排放的外部成本以及首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)等6個(gè)機(jī)場(chǎng)排放的外部成本。中國(guó)2008年民航整體排放的外部成本為50 606.94萬(wàn)元；首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)2008年排放的外部成本為5 498.92萬(wàn)元，在6個(gè)機(jī)場(chǎng)里最高，這主要是由于首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)時(shí)中國(guó)最繁忙的機(jī)場(chǎng)。

表4 B777飛機(jī)排放指數(shù)表Tab.4 Index of emissions from B777

表5 B777飛機(jī)在不同階段主要污染物的排放量Tab.5 B777’s emissions of main pollutants in different flight phases

表6 B777飛機(jī)在不同階段主要污染物的外部成本Tab.6 B777’s external costs of main pollutants in different flight phases

4 中國(guó)航空運(yùn)輸業(yè)控制航空排放政策建議

中國(guó)作為負(fù)責(zé)任的民航大國(guó)，面對(duì)國(guó)際上針對(duì)發(fā)展中國(guó)家航空減排的強(qiáng)大壓力，特別是歐盟將于2012年將國(guó)際航空納入EU－ETS的舉措，需要在政策上創(chuàng)新思路并做出實(shí)際工作。中國(guó)民航在未來(lái)的“十二五”規(guī)劃中，要從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度通盤(pán)考慮航空減排問(wèn)題，避免發(fā)紅頭文件的“運(yùn)動(dòng)”方式處理，更要戒除一蹴而就、一了百了的思維定勢(shì)；在價(jià)值思維方式和認(rèn)識(shí)上，借鑒國(guó)外經(jīng)驗(yàn)但不能照搬西方發(fā)達(dá)國(guó)家航空減排方式，特別是減排指標(biāo)的研究一定要符合當(dāng)下中國(guó)國(guó)家戰(zhàn)略和行業(yè)發(fā)展實(shí)際，為未來(lái)發(fā)展留有余地。

表7 2008年中國(guó)民航和6個(gè)機(jī)場(chǎng)排放的外部成本Tab.7 External costs of emissions for Chinese civil aviation and six airports in 2008

同時(shí)，建議民航局盡快啟動(dòng)民航排放權(quán)交易制度，通過(guò)市場(chǎng)的方式來(lái)控制航空排放。另外，啟動(dòng)民航排放權(quán)交易制度還能合理、公平地應(yīng)對(duì)歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家的挑戰(zhàn)。當(dāng)然，目前民航實(shí)施排放權(quán)交易制度，還將面臨許多困難，例如，航空公司的市場(chǎng)結(jié)構(gòu)決定了其競(jìng)爭(zhēng)激烈，同時(shí)因?yàn)檩^高的資產(chǎn)負(fù)債率而負(fù)擔(dān)大量財(cái)務(wù)成本的各主要航空公司始終處于虧損或者微利狀態(tài)，如再讓其負(fù)擔(dān)過(guò)高的減排成本，很可能制約行業(yè)的發(fā)展。因此，排放權(quán)交易制度還需要各方面的深入研究然后逐步實(shí)施，但是仍相信排放權(quán)交易制度對(duì)中國(guó)航空運(yùn)輸業(yè)排放治理將會(huì)是一個(gè)較好的方法。

5 結(jié)語(yǔ)

本文利用ICAO發(fā)動(dòng)機(jī)排放數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建了航空運(yùn)輸業(yè)排放環(huán)境外部成本測(cè)算模型，并選取首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)等6個(gè)國(guó)際機(jī)場(chǎng)作為實(shí)證研究的對(duì)象，測(cè)算和比較了其2008年排放產(chǎn)生的環(huán)境外部成本，可以看出中國(guó)機(jī)場(chǎng)普遍存在顯著的排放環(huán)境外部成本。同時(shí)，本文提出了通過(guò)實(shí)施排放權(quán)交易制度將中國(guó)航空運(yùn)輸業(yè)排放環(huán)境外部成本內(nèi)部化的政策建議。

本文的研究成果可用于中國(guó)航空運(yùn)輸業(yè)排放環(huán)境外部成本的測(cè)算和治理，從而有助于實(shí)現(xiàn)中國(guó)民航與中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的和諧發(fā)展，同時(shí)也能促進(jìn)國(guó)家間的公平。另外，本文的研究成果還可用于中國(guó)新建機(jī)場(chǎng)和改擴(kuò)建機(jī)場(chǎng)的可行性研究。因?yàn)?，目前?guó)內(nèi)在新建機(jī)場(chǎng)和改擴(kuò)建機(jī)場(chǎng)時(shí)主要考慮了其財(cái)務(wù)效益和財(cái)務(wù)成本，同時(shí)隨著外部性問(wèn)題研究的深入，機(jī)場(chǎng)的正外部性由于其估算方法的成熟也逐步被考慮在內(nèi)，但機(jī)場(chǎng)的排放環(huán)境外部成本一直沒(méi)有給予量化。因此，本文的研究成果正好可以解決這一問(wèn)題。

[1]ICAO.Forecasting and Economic Planning Section：Economic Contribution of Civil Aviation-Ripples of prosperity[EB/OL].[2011-05-29].http：//www.icao.Int/icao/en/atb/fep/EconContribution.pdf.

[2]陳 林.航空運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)學(xué)[M].北京：中國(guó)民航出版社，2008.

[3]PETER MORRELL，CHERIE LU.The environmental cost implication of hub-hub versus hub by-pass flight networks[J].Transportation Research，2007，Part D（12）：143-157.

[4]夏 卿.中國(guó)民航機(jī)場(chǎng)飛機(jī)起飛著陸（LTO）循環(huán)排放量估算[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2008，28（7）：1469-1474.

[5]LU C.Social Welfare Impacts of Environmental Charges on Commercial Flights[D].Cranfield&Shrivenham：Cranfield University，2000.