中歐班列開行帶來的港口城市居民健康效益研究

李利軍 李天宇 郭湛

摘 ?要：中歐物流貨運方式自中歐班列開行后在逐步發(fā)生變化，中歐班列承擔(dān)著越來越多的貨運運輸任務(wù)，同時，國際航運帶來的污染物排放一直被低估。經(jīng)過測算，中歐班列比國際海運產(chǎn)生的大氣污染物少，采用中歐班列運輸?shù)呢浳锬軌驕p少沿海港口居民因大氣污染帶來的就醫(yī)費用，因此可以視為中歐班列的開行給沿海港口城市居民帶來了健康效益，以此為我國繼續(xù)大力推行中歐班列建設(shè)提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：中歐班列;排放測算;健康效益;吸入因子法

中圖分類號：F503文獻標(biāo)志碼：A

DOI：10.13714/j.cnki.1002-3100.2024.11.021

Abstract： China-Europe logistics freight mode has gradually changed since the opening of China-Europe train. China-Europe train undertakes more and more freight transportation tasks. At the same time， the pollutant emissions brought by international shipping have been underestimated. Through the calculation of this paper， the air pollutants produced by China Railway Express are less than those produced by international shipping. The goods transported by China Railway Express can reduce the medical expenses of coastal port residents due to air pollution. Therefore， it can be regarded as the operation of China Railway Express has brought health benefits to coastal port residents， so as to provide a basis for China to continue to vigorously promote the construction of China Railway Express.

Key words： China Railway Express; emission measurement; health benefits; inhalation factor method

0 ?引 ?言

隨著國際貿(mào)易的發(fā)展日趨繁榮，國際貨物運輸需求的提升也給國際海運企業(yè)帶來更多的業(yè)務(wù)，但是國際航運帶來的污染物排放一直被低估，世界銀行公布的報告顯示，污染已經(jīng)成為人類早逝的第四大因素，全球約有16.7%的早逝是污染造成的。如今，空氣污染給全球造成的經(jīng)濟損失已經(jīng)達到數(shù)萬億美元，在2013年為2 250億美元，到了2019年，損失高達4.6萬億美元，占當(dāng)年經(jīng)濟產(chǎn)出的6%，且還在不斷增長中。2021年，我國因環(huán)境污染導(dǎo)致的損失超過了5 000億元，到了2022年，損失約為逾5 300億元。研究表明，航運產(chǎn)生的硫氧化物和氮氧化物約占到全球總排放量的12%左右，港口作業(yè)給我國沿海地區(qū)居民的健康帶來了影響。中歐班列運輸采用電力機車，產(chǎn)生的污染物排放量較少，能夠明顯降低中歐貨運帶來的大氣污染。

1 ?國際海運污染物排放現(xiàn)狀

2013年在我國港口產(chǎn)生的二氧化硫和氮氧化物排放量分別占到了全國排放量的8.4%、11.3%，交通運輸部水運科學(xué)研究院的一篇論文中提到，作為全球供應(yīng)鏈的轉(zhuǎn)運節(jié)點，港口溫室氣體排放量約占全球溫室氣體排放量的3%。2017年我國交通運輸部表示，在我國排名前幾的港口附近區(qū)域的大氣污染物有一部分就來自港口的船舶作業(yè)與航運，以天津市為例，距離天津港最近的環(huán)境監(jiān)測點的監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，其月均PM2.5均高于全市的平均水平。加州空氣資源委員會（CARB）認(rèn)定船舶排放的廢氣會產(chǎn)生煙霧，污染港口附近社區(qū)空氣。2007年，美國加州就開始實施遠洋船舶停泊規(guī)制，要求集裝箱船、冷藏船等船舶在加州港口停泊期間要做到降低發(fā)動機排放，減少柴油發(fā)動機的發(fā)電量，這項規(guī)制可以明顯的改善港口附近社區(qū)的空氣質(zhì)量。

因此，我國需要控制各個領(lǐng)域的排放來減少大氣污染的程度，提高居民的生活環(huán)境質(zhì)量，降低因環(huán)境污染帶來的醫(yī)療支出。中歐班列與國際海運相比能產(chǎn)生較少的大氣污染物排放，對于沿海港口城市居民具有一定的健康效益。

2 ?中歐班列與國際海運的排放測算

2.1 ?中歐班列排放測算

經(jīng)過對中歐班列運營公司的調(diào)研，可以了解到中歐班列的運營是分為國內(nèi)和國外的階段。目前，依托于我國鐵路的電氣化覆蓋率，各鐵路局在中歐班列境內(nèi)段運輸時主要采用調(diào)和型大功率電力機車，可以大幅提高國內(nèi)段的運行效率，縮減整體運行時間;在國外段由于電路不具有全程連貫性，因此需要換裝牽引機車，同時，由于不同國家的軌距不同，例如我國與歐洲大部分國家的鐵路采用的是1 435mm標(biāo)準(zhǔn)軌，而中歐班列在開行的中間需要途徑俄羅斯、蒙古國以及一些中亞獨聯(lián)體國家采用的是1 520mm寬軌，這時在班列從國內(nèi)始發(fā)城市到口岸出境后，就需要換裝到符合相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)的火車上繼續(xù)運輸，從整體運輸路徑來看，需要經(jīng)歷“標(biāo)準(zhǔn)軌—寬軌—標(biāo)準(zhǔn)軌”的兩次換裝。依據(jù)以上實際情況，本文將碳排放的計算階段分為國內(nèi)段和國外段分別計算。鐵路運輸污染物排放的計算需要確定列車運行的距離，本文選擇中歐班列終到最多的城市德國漢堡，班列的起點選擇我國中部地區(qū)的線路始發(fā)城市——武漢市，因此將貨運的起點和終點分別設(shè)置為中國武漢和德國漢堡，以此距離進行后續(xù)計算。經(jīng)鐵路運營線路長度查詢，估算國內(nèi)段距離為3 300公里，國外段為7 400公里。

中歐班列在國內(nèi)段是電力機車牽引，在國外段主要使用內(nèi)燃機車，基于上文二氧化碳排放量計算，中歐班列其他污染物的排放測算公式為：

CREFE=ζ×FT （1）

式中：CREFE為中歐班列運輸?shù)趜種污染物的總排放量，g;ζ為第i年第j種機車類型的第z種污染物的單位排放量，g

/（萬t·km）;FT為第i年第j種機車類型運輸?shù)呢涍\周轉(zhuǎn)量，萬t·km。內(nèi)燃機車污染物單位排放量如表1、表2所示。

2.2 ?國際海運排放測算

本文綜合考慮我國各個集裝箱港口到德國主要港口的航線距離、港口的集裝箱吞吐量以及港口所處的地理位置等因素，最終選取我國近年來連續(xù)保持集裝箱貨物吞吐量第一位的上海港作為海運研究部分的出發(fā)港口，將德國第一大港漢堡港作為海運的終到港進行計算。根據(jù)國際海運數(shù)字貿(mào)易平臺SeaRates的官方網(wǎng)站可知，上海港至漢堡港的海運距離為19 849.2公里（約為10 717.71海里），各班輪公司船舶平均運輸速度為13kn，平均運輸時間約為34天。

船舶在實際航行過程中會受到多種因素的影響，例如風(fēng)速、風(fēng)向、洋流等氣候因素、人為操作因素、地理環(huán)境因素等，船舶自身的情況也存在差異，例如船舶的污底系數(shù)、機械老化程度等，這些內(nèi)外部因素都會影響船舶某一航次的耗油量。因此以上計算方法并不適用在中歐海運的一般研究中，不同班輪公司采用的運輸船舶類型不一樣，會導(dǎo)致這些參數(shù)都存在差異，計算出的數(shù)值不具有代表性和一般性，本文采用周轉(zhuǎn)量法對海運的各項排放進行計算。

海運在產(chǎn)生二氧化碳排放的同時，還會產(chǎn)生一定的大氣污染物排放，主要來源于船舶使用的專門的“船用燃料”，這種燃料會產(chǎn)生比普通燃油更多的污染。

中歐集裝箱船運輸大氣污染物排放量計算公式為：

ME=N×L×β×10-6 （2）

式中：ME為海運第j種污染物的總排放量，t;N為第i年中歐班列貨運量轉(zhuǎn)化為海運TEU的箱量，箱;L為中歐間海運航線長度的均值，nm（海里）;β為中歐集裝箱船運輸?shù)趈種污染物單位排放量，g/TEU/nm。采用上式可以計算出一定貨物周轉(zhuǎn)量的集裝箱船舶產(chǎn)生的大氣污染物的排放量。

錢芳[1]在研究中分析了常用集裝箱船的單位污染物排放量，分別是MSC Linzie型、Hanjin Netherland型、MSC Daniela型集裝箱船，結(jié)合AIS（船舶自動識別系統(tǒng)）中提供的相關(guān)船舶數(shù)據(jù)，計算出的集裝箱船平均污染排放量，如表3所示：

3 ?基于吸入因子法的健康效益計算模型構(gòu)建

3.1 ?影響對象范圍選擇

根據(jù)本文的研究內(nèi)容，假設(shè)將中歐班列運輸?shù)呢浳锊捎脟H海運進行運輸，海運應(yīng)使用的船型為集裝箱船，因此選取我國前八大集裝箱港口作為本文的范圍。人口、面積等相關(guān)數(shù)據(jù)如表4所示。

3.2 ?健康效益計算模型

吸入因子法的計算步驟為：首先，計算人體吸收的劑量;然后，借助劑量-反應(yīng)系數(shù)（Dose-response）計算出健康終點的發(fā)病例數(shù);最終，將污染物對人體健康的影響量化，換算成相應(yīng)的經(jīng)濟貨幣數(shù)額。本文對應(yīng)的流程圖如圖1所示。

吸入因子的定義是污染源排放出的污染物，經(jīng)過呼吸等途徑進入人體的量與總排放量的比值。不同研究者對于吸入因子的定義不同，本文中采用Bennet等[2]學(xué)者對于吸入因子的理解與定義，中歐海運污染物排放的人體吸入量計算公式如下：

Dose=EP×BR×Δρ ??（3）

式中：Dose為第i種污染物進入人體的總量;EP為我國集裝箱前8大港口城市的近8年人口均值;BR為呼吸速率;Δρ為第i種污染物的大氣濃度變化量。除以上計算方法外，還可表示為：

Dose=IF×PE ?（4）

式中：IF為第i種污染物的吸入因子;PE為第i種污染物的排放總量。

吸入因子的數(shù)值根據(jù)研究地域的不同而產(chǎn)生差異化，本文需要對已有研究中的初始吸入因子數(shù)值進行調(diào)整修正，吸入因子的主要影響因素為人口密度，因此，根據(jù)本文所需要的研究范圍，確定相關(guān)區(qū)域的人口密度值，再依據(jù)以下修正公式進行調(diào)整：

IF=×PD ??（5）

式中：IF為初始吸入因子的修正值;IF為吸入因子初始值;PD為初始研究的人口密度;PD為本文中人口密度。

依據(jù)Wang K[3]和栗樹朋[4]的研究獲得初始的吸入因子數(shù)值，本文中采用我國中歐海運的集裝箱吞吐量前8大港所在的城市進行研究，分別是上海市、寧波市、舟山市、大連市、天津市、青島市、深圳市、廣州市、秦皇島市?；卺t(yī)學(xué)研究資料，本文中選取SO2、NOX、PM2.5、PM10這四類污染物進行健康經(jīng)濟學(xué)研究，選取其造成的比較常見的醫(yī)療健康影響項目，分別為早逝（<50歲）、死亡率變化、內(nèi)科門診、急性支氣管炎、慢性支氣管炎、呼吸系統(tǒng)疾病住院人數(shù)、心血管疾病住院人數(shù)和哮喘發(fā)作，共計8個影響項目。

計算健康終點發(fā)病數(shù)量：

Case=Dose×DR ??（6）

式中：Case為第i種污染物引起第h種健康終點的病例數(shù)量，例;DR為第i種污染物和第h種健康終點的劑量-反應(yīng)關(guān)系，例/t。

劑量-反應(yīng)關(guān)系的表達式為：

DR=×1012 ??（7）

式中：CR為第i種污染物與第h種健康終點的濃度-濃度反應(yīng)關(guān)系，例·m3/ug;f為第i種污染物關(guān)于第h種健康終點的基準(zhǔn)線。

計算各種醫(yī)療健康項目導(dǎo)致的經(jīng)濟損失：

HEC=Dose×DR×UV ??（8）

式中：HEC為第h種健康終點的經(jīng)濟成本;UV為第h種健康終點的單位價值。

鑒于目前單位健康終點的價值研究區(qū)域性比較明顯，不適合直接借鑒用于現(xiàn)如今全國的情況研究，因此，同樣需要將已有研究中的數(shù)據(jù)進行修正調(diào)整再使用。栗樹朋[4]在研究中參考了美國環(huán)保署的研究結(jié)果，同時結(jié)合了沈陽市人均GDP進行了調(diào)整，Kan H[5]在研究上海市時采用人均GDP進行調(diào)整，張瑩[6]在研究成都市健康效益時選擇用人均可支配收入調(diào)整統(tǒng)計生命價值（VOSL），據(jù)此，本文采用人均GDP和人均醫(yī)療消費支出的綜合修正值計算，修正公式如下：

式中：UV為單位健康終點價值修正值;UV為單位健康終點價值初始參考值;GDP為初始參考地區(qū)的人均GDP值;GDP為全國的人均GDP值;AHE為初始參考地區(qū)的人均醫(yī)療消費支出;AHE為全國的人均醫(yī)療消費支出;t為人均GDP彈性系數(shù);z為人均醫(yī)療消費支出彈性系數(shù);t與z的取值一般為1。

4 ?居民健康效益計算結(jié)果與分析

污染物排放量按照中歐海運航線占比計算出我國附近海域排放的污染物量，根據(jù)吸入因子修正計算公式，可得出本文適用的吸入因子值以及污染物進入人體數(shù)量，如表5所示。

吸入因子的數(shù)據(jù)計算中，總暴露人口數(shù)量和大氣中各種污染物濃度變化量采用我國前8大港口城市近10年的人口數(shù)量均值和污染物濃度均值計算，數(shù)據(jù)來源于全國人口普查的人口數(shù)據(jù)、各城市的統(tǒng)計年鑒與統(tǒng)計公報，根據(jù)Stevens G的研究，將呼吸速率設(shè)置為20m3/天[7]。

根據(jù)謝旭軒[8]和陳仁杰等[9]的研究，再結(jié)合近年來全國人均GDP、人均醫(yī)療（包括：門診和住院）消費支出，見圖2和圖3，按照公式（3）至公式（7）進行比例調(diào)整計算，得出健康經(jīng)濟價值見表6。

根據(jù)Pope lii等[10]學(xué)者的研究，結(jié)合中國衛(wèi)生統(tǒng)計年鑒和世界銀行對于中國污染成本的研究中的數(shù)據(jù)，本文中暴露-反應(yīng)關(guān)系、健康終點取值范圍如表7、表8所示。

借助以上數(shù)據(jù)，根據(jù)公式（8）可以計算出各個健康終點的健康經(jīng)濟學(xué)損失，如表9所示。

通過計算可知，中歐班列開行能給我國沿海居民帶來的減排健康經(jīng)濟效益總計約為6.8億元，這對于區(qū)域內(nèi)沿海城市居民的健康水平與生活幸福感提升是非常關(guān)鍵的一部分。

5 ?結(jié) ?論

在居民健康效益方面，減少了集裝箱船舶大氣污染物排放，在一定程度上降低了沿海城市的空氣污染程度，降低了沿海居民患呼吸系統(tǒng)等疾病的風(fēng)險程度，產(chǎn)生了健康經(jīng)濟學(xué)價值，減少了居民的就醫(yī)消費支出。我國應(yīng)繼續(xù)大力推進中歐班列的發(fā)展，提高沿線的基礎(chǔ)建設(shè)水平，提升中歐班列的運輸任務(wù)承擔(dān)能力，從而實現(xiàn)國際運輸?shù)木G色環(huán)保，為我國沿海地區(qū)的居民帶來更多的健康效益。

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收稿日期：2023-06-06

基金項目：國鐵集團安全研究項目“鐵路運行環(huán)境安全綜合評估體系及典型環(huán)境安全風(fēng)險評估技術(shù)方法研究”（FYF2023SJ012）

作者簡介：李利軍（1971—），男，河北高邑人，石家莊鐵道大學(xué)經(jīng)濟與法律學(xué)院，教授，博士，博士生導(dǎo)師，研究方向：鐵路物流、生態(tài)環(huán)境管理。

引文格式：李利軍，李天宇，郭湛. 中歐班列開行帶來的港口城市居民健康效益研究[J]. 物流科技，2024，47（11）：84-88.