基于投入产出模型的工业源氨氮行业转移研究*

和夏冰 殷培红# 王 媛

(1.环境保护部环境与经济政策研究中心，北京 100029；2.天津大学环境科学与工程学院，天津 300072)

基于投入产出模型的工业源氨氮行业转移研究*

和夏冰1殷培红1#王 媛2

(1.环境保护部环境与经济政策研究中心，北京 100029；2.天津大学环境科学与工程学院，天津 300072)

以2010年中国24个涉工业源氨氮排放的行业为基础，运用投入产出模型，分析了工业源氨氮排放的行业转移情况。研究发现，金属冶炼及压延加工业，化学工业，纺织业，造纸印刷及文教体育用品制造业等节能减排重点监管行业替电气、机械及器材制造业，通用、专用设备制造业，交通运输设备制造业，通信设备、计算机及其他电子设备制造业等高端制造业承担了较多的排放责任。氨氮排放表现出从下游行业群向上游行业群转移的趋势。建议“十三五”期间，要统筹考虑全国总量控制目标和各行业减排目标以及区域产业发展规划。

氨氮转移排放 投入产出模型 结构性减排 高端制造业

电力、热力的生产和供应业，金属冶炼及压延加工业，化学工业，纺织业，造纸印刷及文教体育用品制造业等基础原材料行业一直是我国节能减排的重点监管行业。“十二五”期间，这些行业的环境绩效水平有了很大提高，大型企业的单位产品污染物排放量已经接近或达到世界先进水平，技术减排潜力进入了瓶颈期。加快经济转型和产业结构升级、推进结构性减排将是“十三五”期间的工作重点。目前，各地级市以及国家级新区有关产业发展规划中，普遍将电气、机械及器材制造业，通用、专用设备制造业，交通运输设备制造业，通信设备、计算机及其他电子设备制造业等高端制造业列为重点发展产业，期望通过调控产业结构，鼓励低排放产业发展，来实现结构性节能减排。未来的污染物减排需要变换管理思路，依据行业关联性，从产业链的全过程进行分析，最大限度地实现污染物全过程防控。

投入产出模型是一种研究经济体系中各个部分之间投入与产出相互依存关系的数量分析模型。随着环境问题逐渐成为日益严重的社会问题，学者们将投入产出模型应用于经济行为与环境、资源的相关性研究[1]，探索经济体系最终需求变化引起的直接和间接环境影响[2]。目前，该模型已经广泛用于水资源利用[3-9]、碳排放[10-15]、污染物减排[16-18]等方面的研究。

本研究利用中国《2010年投入产出表》，选取了涉工业源氨氮排放的24个行业大类，测算其工业源氨氮的转移排放情况，尝试从产业链的角度提出“十三五”氨氮总量减排的相关政策建议。

1 研究方法和数据来源

1.1 研究方法

由各个行业大类组成的经济系统可以表示为：

X=BY

(1)

式中：X为各个行业大类的总产出值向量；B为Leontief逆矩阵；Y为各个行业大类的最终需求产出值向量。其中，X和Y的各元素单位为万元。

式(1)两边同时乘各个行业大类的氨氮排放强度向量(见式(2))，得到该经济系统的氨氮排放总量矩阵。

QX=QBY

(2)

式中：Q为各个行业大类的氨氮排放强度向量，其元素单位为t/万元。

氨氮排放总量矩阵可以分解出氨氮直接排放量向量、氨氮转入排放量向量和氨氮转出排放量向量。氨氮直接排放量为某个行业大类为满足本行业最终需求产出值，在生产产品过程中的氨氮排放量，t；氨氮转入排放量为某个行业大类为满足其他行业最终需求产出值，在生产产品过程中的氨氮排放量，反映了该行业大类的氨氮净输入量，t；氨氮转出排放量为为满足某个行业大类最终需求产出值，其他行业在生产产品过程中的氨氮排放量，反映了该行业大类的氨氮净输出量，t。由此可以计算出各个行业大类的氨氮排放转移量：

排污口排放量=直接排放量+转入排放量

(3)

间接排放量(即净转移量)=转出排放量-转入排放量

(4)

完全排放量=直接排放量+间接排放量

(5)

1.2 数据来源

投入产出的相关数据来自国家统计局公布的《2010年投入产出表》，选取了涉工业源氨氮排放的24个行业大类。氨氮排放相关数据来自环境保护部的《中国环境统计年报(2010)》。由于《中国环境统计年报(2010)》的行业划分比《2010年投入产出表》详细，因此对《中国环境统计年报(2010)》的行业划分进行了合并，使得氨氮排放相关数据与投入产出相关数据一致，合并后的行业对照见表1。

2 结果与分析

2.1 氨氮排放情况总体分析

2010年，化学工业、食品制造及烟草加工业、造纸印刷及文教体育用品制造业、纺织业、金属冶炼及压延加工业等5个行业大类的氨氮排污口排放量占工业源氨氮排放总量的80.8%。其中，除了金属冶炼及压延加工业(占排放总量的6.7%)的氨氮排放强度略低于24个行业大类平均值外，化学工业(占排放总量的38.6%)、食品制造及烟草加工业(占排放总量的16.7%)、造纸印刷及文教体育用品制造业(占排放总量的11.1%)、纺织业(占排放总量的7.7%)4个行业大类是氨氮排污口排放量和排放强度“双高”行业。

表1 行业合并对照表

4大氨氮排放“双高”行业中，化学工业、纺织业、造纸印刷及文教体育用品制造业替其他行业承担了较多的氨氮排放责任，其转入排放量分别占其排污口排放量的60.5%、48.1%、39.7%，食品制造及烟草加工业替其他行业承担的氨氮排放责任较小，其转入排放量仅占其排污口排放量的9.4%。另外，金属冶炼及压延加工业的转入排放量占其排污口排放量的比例达到74.6%，也替其他行业承担了较多的氨氮排放责任。

图1 氨氮转入排放量分析Fig.1 Analysis of the transferred-in ammonia nitrogen emissions

t

2.2 氨氮转入排放量分析

对替其他行业承担了较多氨氮排放责任的化学工业、金属冶炼及压延加工业、造纸印刷及文教体育用品制造业、纺织业进行氨氮转入排放量分析。

由图1可见，除了纺织业，金属冶炼及压延加工业、化学工业、造纸印刷及文教体育用品制造业的氨氮转入排放量中有很大一部分来自高端制造业(包括通信设备、计算机及其他电子设备制造业，交通运输设备制造业，电气、机械及器材制造业，通用、专用设备制造业)。替高端制造业排放的氨氮分别占化学工业、金属冶炼及压延加工业、造纸印刷及文教体育用品制造业的转入排放量的42.7%、69.1%、30.3%。

2.3 高端制造业的氨氮转出排放量分析

通信设备、计算机及其他电子设备制造业，交通运输设备制造业，电气、机械及器材制造业，通用、专用设备制造业等高端制造业的氨氮排污口排放量较小，2010年这4个行业的氨氮排污口排放量仅占工业源氨氮排放总量的3.5%。但由表2可见，这4个行业大类的氨氮间接排放量总和是直接排放量的7.2倍，完全排放量总和是排污口排放量的6.3倍。

图2 高端制造业的氨氮转出排放量分析Fig.2 Analysis of the transferred-out ammonia nitrogen emissions of high-end manufacturing sectors

由图2可见，通信设备、计算机及其他电子设备制造业，交通运输设备制造业，电气、机械及器材制造业，通用、专用设备制造业的氨氮转出排放量中，向化学工业转移的氨氮所占比例最高，均超过了39%。其次，除了通信设备、计算机及其他电子设备制造业，其他3个高端制造业向金属冶炼及压延加工业转移的氨氮所占比例排第二，皆超过了16%。

2.4 氨氮排放净转移量分析

将24个涉工业源氨氮排放的行业划分为7个行业群，从上游到下游依次记为行业群A、行业群B、行业群C、行业群D、行业群E、行业群F和行业群G，其中行业群A由煤炭开采和洗选业，石油和天然气开采业，金属矿采选业，非金属矿及其他矿采选业组成；行业群B由废品废料，电力、热力的生产和供应业，燃气生产和供应业，水的生产和供应业组成；行业群C由化学工业，造纸印刷及文教体育用品制造业，金属冶炼及压延加工业，纺织业组成；行业群D由石油加工、炼焦及核燃料加工业，非金属矿制品业，金属矿制品业组成；行业群E由食品制造及烟草加工业，纺织服装鞋帽皮革羽绒及其制品业，木材加工及家具制造业组成；行业群F由通信设备、计算机及其他设备制造业，通用、专用设备制造业，电气、机械及器材制造业，交通运输设备制造业组成；行业群G由仪器仪表及文化办公用机械制造业，工艺品及其他制造业组成。

氨氮从下游行业群向上游行业群转移，与产业链上的物质流方向相反。图3重点分析了高端制造业的氨氮净转移路径。

2.5 高端制造业规模扩张情景下的氨氮排放分析

以2010年规模为基准，假定短期内技术条件及行业间投入产出关系基本不变，若通信设备、计算机及其他电子设备制造业的规模(以排放强度计)扩张10%，其氨氮直接增排量达274 t，间接增排量的是直接增排量的11.3倍(见表3)。若这4类高端制造业规模都扩张10%，对化学工业的氨氮转出排放量将增加4 767 t，对造纸印刷及文教体育用品制造业的氨氮转出排放量增加650 t，对金属冶炼及压延加工业的氨氮转出排放量增加1 571 t。

3 关于“十三五”期间总量减排的启示

(1) 要针对所有行业设定全国总量控制目标，考虑行业关联设定各行业的减排目标

建议制定“十三五”总量减排目标时，不能只关注高直接排放量的基础原材料行业，也要关注与之关联紧密的下游行业，必须针对所有行业设定全国总量控制目标和各行业的减排目标，在充分考虑污染物随行业转移路径的基础上，合理分配各行业的减排目标，这样才有助于深入推进总量减排工作。否则，污染物会通过行业转移进行排放，不能达到总量控制的目的。

注：图中箭头方向表示氨氮净转移方向；数字表示氨氮净转移量，t。图3 工业源氨氮排放净转移路径Fig.3 Roadmap of ammonia nitrogen emission net transfer of industrial sources

(2) 制定结构减排政策要将区域产业发展规划与全国总量减排统筹考虑

通常认为，高端制造业是低污染、低排放的，但是从2.4节氨氮排放净转移量分析发现，高端制造业恰恰是隐藏在基础原材料行业背后的间接排放源。如果全国各地均以发展高端制造业作为结构减排目标，将会对全国完成总量减排目标带来较大影响，局部区域的产业结构升级实现的结构性减排未必会带来全国整体减排目标的实现。片面发展高端制造业，过度抑制其上游基础原材料行业发展，势必引发经济结构的失衡，最终也难以实现总量减排。因此，要将区域产业发展规划与全国总量减排进行统筹考虑，形成总量减排最优化的产业链。

4 结 论

(1) 金属冶炼及压延加工业、化学工业、纺织业、造纸印刷及文教体育用品制造业替其他行业承担了较多的氨氮排放责任，其氨氮转入排放量分别占排污口排放量的74.6%、60.5%、48.1%、39.7%，主要是替电气、机械及器材制造业，通用、专用设备制造业，交通运输设备制造业，通信设备、计算机及其他电子设备制造业等高端制造业承担了排放责任。

(2) 氨氮排放从下游行业群向上游行业群转移，与产业链上的物质流方向相反。高端制造业扩张将明显带动氨氮排放量增加。

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Ammonianitrogentransferembodiedinindustrialsourcesbasedoninput-outputmodel

HEXiabing1,YINPeihong1,WANGYuan2.

(1.PolicyResearchCenterforEnvironmentandEconomy,MinistryofEnvironmentalProtection,Beijing100029;2.SchoolofEnvironmentalScienceandEngineering,TianjinUniversity,Tianjin300072)

Input-output model was employed in this study for the quantitative calculation of the ammonia nitrogen transfer emissions among 24 industrial sectors in China. Results showed that metal smelting and rolling processing,chemical,textile，and paper making and printing beared responsibilities for electrical machinery,general or dedicated equipment,transportation equipment,and communication equipment industries. The roadmap showed ammonia nitrogen transferred from downward industries to upward ones. It was proposed that,during the 13th Five Year Plan,industrial reducuton plan,regional industry development plan and national total emission reduction plan should be taken into account together.

ammonia nitrogen transfer emissions; input-output model; structural pollution reduction; the high-end manufacturing sector

10.15985/j.cnki.1001-3865.2017.04.019

2016-07-04)

和夏冰，女，1986年生，硕士，助理研究员，主要从事环境管理研究。#

。

*国家自然科学基金资助项目(No.41201591)；环境保护部部门预算项目。