作者：王亚菲
出版社：中国人民大学出版社
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经济系统物质流核算与中国经济增长若干问题研究试读：
前言
经济系统与自然生态系统之间的关系是通过各种各样的物质流（包括能量流）联系起来的。经济发展的过程，实质上是物质生产和消费方式不断演进的过程。人作为经济的主体从自然环境中摄取资源，经过生产消费过程最终返回到自然环境中去。之所以将经济系统看做自然生态系统的子系统，正是由于该子系统的活动，才造成了自然生态系统内各种巨量的物质流动。与生物体的代谢活动进行类比，资源开采、加工制造、生产消费、循环回用、废物处置等环节所构成的经济系统物质生产和消费过程，可以称为物质代谢（material metabolism）。
当前，中国正处于全面建设小康社会，加快推进现代化，深化经济发展的重要历史时期。随着2008年国际金融危机的扩散和蔓延以及气候变化的影响，它们对全球实体经济的冲击和造成的损失将进一步扩大，对中国经济发展的影响也将更加明显。尽管我们在2009年应对国际金融危机的冲击中取得了显著的成果，2010年以来积极应对全球气候变化，但在未来相当长的一段时间里，随着人口继续保持增长、城市化进程进一步加快、经济结构进入快速转型期，中国经济要保持平稳较快的发展，会对自然资源产生更大的需求，对生态环境造成更大的压力。
毫无疑问，如果中国经济发展继续维持这种粗放的物质代谢过程模式，必将对赖以生存的自然生态系统产生更强烈的破坏，阻碍经济发展方式转变和经济结构调整，不利于提高经济发展质量和效益，最终将导致整个国家可持续发展能力的下降。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》指出：面对日趋强化的资源环境约束，必须增强危机意识，树立绿色、低碳发展理念，以节能减排为重点，健全激励与约束机制，加快构建资源节约、环境友好的生产方式和消费模式，增强可持续发展能力，提高生态文明水平。
因此，为了转变传统经济发展模式，积极应对国际金融危机和全球气候变化，中国面临的迫切需求是将传统经济发展模式变革为以低能耗、低污染、低排放为基础的低碳经济模式和推进资源—生产/消费—再生资源的循环经济模式。推进低碳经济和循环经济的核心则是通过技术、经济、法律等各种手段来控制社会经济活动中物质代谢的规模，优化物质代谢的结构，提高物质代谢的效率，从而减少对资源、环境的压力，提高人民的生活质量。归根结底，低碳经济和循环经济的发展，关键是对经济发展的物质基础进行全面系统的考察、分析和研究。
本书在考察国家经济系统物质流的内在关联结构与作用机制的基础上，通过对国家经济系统的物质代谢核算与建模分析，研究经济活动与资源环境的动态作用关系，从建设资源节约型、环境友好型社会的角度出发，对优化中国经济系统的增长模式提出政策建议。
本书的研究得到教育部哲学社会科学重大课题攻关项目“我国资源、环境、人口与经济承载能力研究”（项目编号：06JZD0020）的资助，衷心感谢课题首席专家长江学者邱东教授和北京师范大学国民核算研究院院长宋旭光教授的关键性点拨与热情指导。在本书基础上的进一步深入研究，获得了教育部人文社会科学研究一般项目“基于EW-MFA的经济系统物质代谢投入产出模型及应用研究”（项目编号：10YJCZH164）和北京市自然科学基金“支撑北京低碳经济发展的生态承载能力研究”（项目编号：8112026）的资助。鉴于作者学识浅薄、能力有限，对本书所涉及领域的探索依然存在很多问题，期待前辈与同仁的批评指正和作者在今后研究中的不断改进与完善。王亚菲2011年11月7日
第1章 引言
一、经济的不断增长与自然环境的有限承载
自工业革命以来，以技术为先导的工业文明使人类利用自然的能力迅速提高，加之人口的快速增长，致使资源枯竭、环境污染加剧等阻碍可持续发展的问题越来越严重。人类的生产和消费活动忽视了自然资源与环境承载能力的有限性，使其范围和规模都产生了不可逆的巨大变化，从而导致了人类社会经济发展与自然环境的种种矛盾。在保持经济不断增长的前提下，解决资源与环境问题，实现经济和社会的可持续发展，就需要考虑人类的经济活动与自然环境之间的关系。
人类经济发展对自然生态系统的影响一方面表现为对自然资源尤其是不可再生资源的大量消耗，另一方面也表现为向自然环境排放出大量废弃物，包括各种污染物。经济活动与自然生态系统之间的相互作用类似于生物的代谢过程，经济系统从自然生态系统中攫取资源，经过加工、运输、消费和废物处理，最终产生了没有经济价值的废弃物，重新回到自然环境中。对这一过程进行跟踪，可以从系统分析的角度认识经济发展的过程与自然环境之间的关系，从而能够将经济系统作为地球自然生态系统的一部分，对其生产和消费模式进行重新设计，使其能够与自然环境和谐，实现科学发展与可持续发展。
目前，中国正处于全面建设小康社会、加快推进现代化、深化经济发展的重要历史时期。2008年国际金融危机的扩散和蔓延，对全球实体经济的冲击和造成的损失将进一步扩大，对中国经济发展的影响也将更加明显，中国经济社会发展中的一些矛盾可能更加突出。在诸多矛盾中，一个关键的矛盾是：在未来相当长的一段时间里，随着人口继续保持增长、城市化进程进一步加快、经济结构进入快速转型期，中国经济要保持平稳较快的发展，会对自然资源产生更大的需求，对生态环境造成更大的压力。毫无疑问，如果中国经济的发展继续粗放式的物质代谢过程模式，必将对赖以生存的自然生态系统产生更强烈的破坏，导致整个国家可持续发展能力的下降。因此，对中国经济系统运行过程中物质代谢过程的评估和相应的调控，对建立环境友好型的经济可持续发展系统非常重要。这其中最根本的问题之一是以相互联系的系统分析思想对处于自然生态系统制约下的经济系统进行研究，探索其代谢规律，识别造成自然生态变化的经济动力学机制，预测对经济系统的调控途径和影响程度。具体来说，应回答如下问题：经济系统的行为造成了自然生态系统何种变化？经济系统的哪些具体行为驱动了这些变化，这些行为受到哪些因素的影响和制约？自然生态系统的变化如何反过来影响经济系统？经济系统又该如何应对这种影响？
二、经济系统承载能力的物质流模式
经济增长方式的转变要求经济活动对资源的消耗和对环境的污染的量在环境生态系统可承载的范围内，本质上是经济系统物质代谢的规模与效率问题。经济系统中存在着两种流：价值流和物质流。二者的关系体现为：物质流支撑着价值流；价值流反过来支配着物质流。在推动经济增长的过程中，人们普遍关注并追逐价值流，即经济增长，忽略了价值流背后的物质流，因此，要考察经济系统的运行，降低经济增长对资源、环境的压力，提高资源、环境的承载能力，需要把仅着眼于价值流上的认识拓展到物质流上来。1. 经济系统的价值流
经济系统最显著的特征就是存在着价值流。经济系统的产品可以是有形的物品，也可以是无形的服务。物品和服务都存在一定价值，经济系统不断创造着新的价值。
经济系统是由若干个子系统（称为部门或者行业）组成的。国民经济的增长是各个行业以不同速度增长的共同结果。各个行业之间相互关联，并且存在着一定的比例关系，一个行业的发展需要其他行业提供必要的支持，而其自身的发展又为其他行业的发展提供支持。
从整个经济系统来看，有一次投入、中间投入与使用以及最终使用。中间投入与使用只是生产的中间环节，只有最终产品才是整个经济系统新创造出来的价值，也就是增加值。这样才完成了一轮的财富创造与积累。资本在经济系统中流动，不断创造着新的价值与财富。
从单个行业来看，也同样存在着一次投入、中间投入与使用以及最终使用（从系统的角度而不是从行业自身的角度来定义这些概念）。每个行业使用一定的成本，创造一定的产出，从而创造出新的财富（产出与成本的差额，即最终产品），也就是增加值。在价值流动的链条上，每个环节都创造着不同的增加值。所有环节、所有部门创造的增加值总和，就是整个经济系统创造的增加值，也就是国民经济核算中经常用到的指标国内生产总值（GDP）。
生产过程结束后，进入分配阶段。分配的起点是当期生产成果，即各部门创造出的增加值，从经济整体来说就是国内生产总值。分配包括初次分配与再分配。初次分配阶段发生的主要是交换性分配活动。交换性分配活动基于对生产过程的直接或间接参与，其分配客体是生产性收入。再分配阶段发生的主要是非交换性分配活动，也就是转移性交易。对GDP进行初次分配后，形成原始收入，再分配以初次分配的结果即原始收入为起点，经分配后形成可支配收入。再分配的结束也标志着分配阶段的结束，开始进入消费阶段，消费的起点正是再分配的结果即可支配收入。
通常，在宏观上表征上述经济过程价值流或产出的价值，用GDP来衡量。从一般核算GDP的过程看，一次投入包括雇员报酬、固定资本消耗、生产及进口税净额、营业盈余或混合收入4部分，最终使用包括消费、投资和净出口3部分。显然，物质资源的投入并没有计入GDP中。因为在生产的最初阶段，我们所使用的物质资源绝大多数来源于自然，比如矿产资源、水资源、生物资源、土地资源等。由GDP核算所代表的价值流分析，基本上是以对其进行开采（或能够进行使用）的费用来计算成本的，不对资源及环境本身的成本加以考虑。
以上从价值角度对经济系统的生产与消费，以及生产过程中的投入与产出的简单描述表明，尽管创造价值的过程伴随着的是对资源环境等物质条件的利用，但是，由于难以容纳资源环境要素考虑的经济思维，导致具有天生缺陷的价值流核算的出现也就不足为怪了。因此，对在物质基础之上运行的经济系统，需要分析考察其物质流。2. 经济系统的物质流
任何一个经济系统都依托物质代谢过程而发展。在给定区域边界的条件下，从经济系统整体的物质输入与输出看，物质输入包括两部分：一是直接从本区域的自然环境中攫取各种生物质和矿石资源，二是从区域外调入的各种原材料、半成品和成品。物质输出（即最终去向）包括三部分：一是成为调往区域外的各种产品，二是转变为存量留在本区域的生态系统中，三是转变为废弃物向本区域的环境排放。其中，存量是物质经生产、消费留存在经济系统中的一种形态。存量有着不同的年限，长可几十年上百年，短则只有几年，并且流量与存量是相互转化的。
与经济系统的价值流动不同，在物质代谢过程中，最终使用包括调往域外、存量变化（net addition to stocks，NAS）和废弃物。消费并不属于最终使用，而是属于中间消耗。根据物质代谢的观点，消费是内生的，也是经济系统的一部分。进口属于一次投入，也不属于最终使用。
资源的消耗和污染的排放是由各个部门叠加起来的。当深入到经济系统内部，考察各个子系统即各个部门的物质输入与输出时，会发现它们与系统整体的输入输出行为有所不同，主要的区别在于多了中间的投入与使用环节。具体而言，部门的物质输入包括一次投入和中间投入。一次投入是来自区域经济系统的外部物质投入，即本地采掘和外地调入。中间投入是来自区域经济系统内部即本地其他部门的投入。部门的物质输出包括中间使用和最终使用。中间使用是指物质供区域经济系统内部的其他部门使用。最终使用是指向区域经济系统之外的使用，包括调往外地、存量变化和废弃物排放。
一个区域内各种生产活动的最终目的，一是供本地居民消费，二是供外地的企业、居民消费。一次投入支撑着区域经济的发展和人民的生活。废弃物的排放则可能制约经济发展，降低人民生活的品质。对区域生态系统形成资源、环境压力的是一次投入和最终使用所涉及的资源流与废物流，但是经济系统内部的中间投入与使用对系统整体的物质输入输出也会产生一定的影响。中间投入与使用的变化是系统整体物质输入输出变化的原动力。因此，要改变区域生态系统的资源流、废物流，关键在于从中间投入与使用入手进行调整。3. 转变经济发展方式的物质流模式
随着人们对以往的经济增长理论与经济增长方式的反思，以及对转变经济增长方式和增强环境承载能力的迫切要求与有益尝试，以转变人类经济社会自身物质代谢模式的实践开始兴起。
20世纪80年代末，一些发达国家从可持续发展理念出发，提出变革传统经济发展的物质流模式，倡导发展工业生态系统，进而提出了建立循环经济/社会的命题。自倡导可持续发展战略以来，发达国家正在把发展循环经济、建立循环型社会看做实施可持续发展战略的重要途径。发展循环经济已经成为一股趋势，有的国家甚至以立法的方式加以推进。
德国在1996年就颁布实施了《循环经济与废物管理法》，该法规定废弃物问题的优先顺序是“避免产生—循环使用—最终处置”。其要义是：首先要减少源头的废弃物产生量，因此在生产阶段和使用阶段就要尽量避免各种废弃物的排放；其次是对于源头不能消减又可利用的废弃物要加以回收利用，使它们回到经济循环中去；最后，只有那些不能利用的废弃物，才允许作最终的无害化处理。
2000年，日本召开“环保国会”，通过和修改了多项环保法规，分别是：《推进形成循环型社会基本法》、《特定家庭用机械再商品化法》、《促进资源有效利用法》、《食品循环资源再生利用促进法》、《建筑工程资材再资源化法》、《容器包装循环法》、《绿色采购法》、《废弃物处理法》、《化学物质排出管理促进法》等。上述法规对不同行业的废弃物处理和资源再生利用等作了具体规定。其中《推进形成循环型社会基本法》最具意义，它从法律上确定了日本21世纪经济和社会发展的方向，提出了建立循环型社会的根本原则：“根据有关方面公开发挥作用的原则，促进物质的循环，减轻环境负荷，从而谋求经济的健全发展，构筑可持续发展的社会。”
其他国家，虽然没有明确提出“循环经济”或“循环型社会”之类的概念，但都很重视资源的节约使用和废弃物的重复利用，以期减轻本国资源和环境的压力。
中国陆续颁布了一系列法律、法规，如《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》、《中华人民共和国大气污染防治法》、《中华人民共和国水污染防治法》等，以及许多政策，如《国务院关于环境保护若干问题的决定》和《建设项目环境保护管理条例》等，明确规定国家鼓励、支持采用能耗物耗小、污染物排放量少的清洁生产工艺。2002年6月29日，九届全国人大常委会第二十八次会议通过《中华人民共和国清洁生产促进法》，推行和实施清洁生产，促进生产方式的转变。2002年10月17日，江泽民在全球环境基金第二届成员国大会的发言中明确指出：“只有走以最有效利用资源和保护环境为基础的循环经济之路，可持续发展才能得到实现。”“十一五规划”中，发展循环经济被确定为建设资源节约型、环境友好型社会的重要途径。随着落实科学发展观、转变经济增长与发展模式的需要，2009年，《中华人民共和国循环经济促进法》正式实施。
上述实践，虽然在各国的具体表现并不相同，但无疑都反映了人类在推进可持续发展中一个基本的共识，这就是转变人类长期沿袭的“资源—产品—废物”线性物质代谢模式。在传统经济系统中，人们大规模地把地球上的资源能源提取出来，经过生产和消费，又把污染和废物大量排放到水系、空气和土壤中。为转变这种通过把资源持续变成为废物来实现数量增长的经济模式，对经济系统物质代谢过程的研究应运而生。
三、本书的内容安排
本书在国内外已有研究的基础上，基于欧盟物质流核算的标准方法，通过对中国国家经济系统的物质代谢相关问题的核算与分析，从建设资源节约型、环境友好型社会的角度出发，对优化中国经济增长方式转变过程中的经济系统运行模式提出建议。
除了第2章经济系统物质流核算方法外，我们的主要工作包括以下五个方面的内容：
第一，中国经济系统物质代谢总量平衡核算。这部分利用欧盟经济系统物质流核算的标准分析方法，对中国1990—2008年间经济增长过程中的自然资源的需求与废弃物的排放情况进行总量平衡核算，通过国际比较来评价这一时期中国经济增长转变过程中的生态效率。
第二，中国经济系统的物质减量化分析。资源紧缺已经成为中国经济发展的瓶颈，“物质减量化”是从根本解决这一问题的关键。我们在欧盟物质流核算方法的基础上，
拟合环境库兹涅茨曲线
对中国1981—2008年的物质投入量与经济发展水平的关联程度进行了分析。结果表明，在1981—2008年间，中国单位经济增长所需的物质量在减少，实现了相对物质减量化，且减量化的速度于2005年后开始逐年加快；但中国的物质消耗总量仍在逐年增加，并没有出现绝对物质减量的趋势，中国经济仍然承受着巨大的环境压力。
第三，中国典型农村经济增长的可持续性评估。在前面研究的基础上，我们将欧盟物质流核算的黑箱模型进一步“白化”，识别农村经济发展活动中起关键作用的物质流，分析中国农村典型区域的农业生产和消费活动产生的环境影响。以农业大省河南省中部典型的农业县禹州作为案例进行了实证分析，评估了“十一五”期间禹州农业可持续发展政策对农村环境的影响。我们认为不能仅从总体上判断政策的实施效果，更应该深入经济系统内部，量化与识别起关键作用的物质流，为区域农村的可持续发展提供更为有效的内部控制机制。
第四，中国经济增长与物质代谢的动态冲击分析。根据欧盟物质流核算账户提供的资源投入与环境输出指标，我们利用向量自回归VAR模型，对中国经济增长与资源投入和污染排放的动态冲击传导进行模拟分析。结果表明，经济增长是中国资源耗减和污染排放的重要原因，资源投入和环境污染对经济增长也存在一定的反作用。随着结构调整与升级、技术进步以及政府政策的有效实施，在一定程度上，中国是可以在保持经济高速发展的情况下，减少资源环境压力的。
第五，中国经济增长与物质代谢的面板数据分析。结合时间序列与区域截面数据，对中国30个省、自治区和直辖市的资源消耗与经济增长进行动态分析。我们主要依据物质流核算分析框架提供的物质投入指标，利用面板单位根检验、面板协整模型和面板误差修正模型探讨资源消耗与经济增长在省级层面的短期波动及长期均衡关系。面板数据模型的结果表明，短期内矿物质消费与人均GDP之间不存在因果关系，长期资源消耗与经济总量之间的相互因果关系包括作为主要能源的化石燃料与经济增长之间的长期相互因果关系。因此，可以采取严厉的控制矿物质消耗的政策，而不会对经济产生严重的影响。长期来看，应采取保护化石燃料的政策，大力开发生物质替代能源。
第2章 经济系统物质流核算方法
经济增长方式转变的过程实质是物质生产和消费方式不断演进的过程。在过去100年里，经济增长对能源的需求增长了50倍，制造出的工业产品数量增长了100倍（Graedel and Allenby，1995）。Kates（1990）评价了经济发展过程对环境影响的变化速率，结果表明近30年来的环境影响以惊人的速度增加。Van等（1997）的研究也表明，工业革命以来的近300年时间是经济发展对自然生态系统干扰最严重的时期。与此类似的大量研究结果均表明经济活动的物质生产和消费活动对自然生态系统具有长期的不可逆影响，也揭示了经济增长的本质以及其所产生的生态和环境影响，使我们对经济增长方式转变过程有了新的认识。
经济系统与自然生态系统之间是通过各种各样的物质流（material flow，这里的物质流包括能量流）联系起来的，如图2—1所示。人类经济系统要从自然界获取资源，自然资源进入经济系统后，经过各种生产消费活动，剩余部分成为废弃物排入自然界。人类经济系统的物质输入输出过程，萌发了“社会代谢”（societal metabolism）（Fischer-Kowalski and Haberl，1993）、“工业代谢”（industrial metabolism）（Ayres，1999）及由此演进出的物质代谢（material metabolism）或物质流分析（material flow analysis，MFA）等概念及其方法与实践的研究。图2—1 经济—环境系统
物质代谢分析的核心思想是：在一定的边界内，系统解析和度量物质流通量与分布。例如，物料平衡核算、物质流分析、元素流分析、生命周期评价等。本课题选取经济系统物质流分析方法（economy-wide material flow analysis，EW-MFA），作为建立系统分析模型的基础。
一、国内外经济系统物质流核算研究进展
（一）物质代谢相关的研究方法对社会经济系统的物质代谢过程进行研究的领域，主要由围绕物质流分析方法而兴起的研究构成。此外，生命周期评价、生态足迹、MIPS等相关方法的出现，也从不同侧面和角度推动着对经济系统物质代谢过程的认识与实践。在重点总结物质流分析方法前，首先对其他相关方法作一些简要介绍。1. 生命周期评价
生命周期评价是对某种产品或服务体系从原材料获取到最终废弃的过程中的物质消耗与排放及其对环境的影响进行评价的过程。1990年国际环境毒理与环境化学学会（SETAC）将生命周期评价定义为“一种对产品生产工艺以及生产活动对环境的压力进行评价的过程，它是通过对能量和物质利用以及由此造成的环境废物排放进行辨识和量化来进行的。其目的在于评价能量和物质利用，以及废物排放对环境的影响，寻求改善环境的机会以及如何利用这种机会。这种评价贯穿于产品的整个生命周期，包括原材料提取与加工，产品制造、运输以及销售，产品的利用、再利用和维护，废物循环和最终废物弃置”。ISO14040体系对生命周期评价定义是：生命周期评价是对某种产品或服务体系在整个生命周期过程中的输入、输出以及潜在的环境影响进行描述和评估的过程。包括目的与范围确定、清单分析、环境影响评价和解释评价。
生命周期评价主要针对的是单个的产品。虽然这类方法的研究与实践可以反映一种产品对资源、环境的压力，但是难以判断其在既定的人口规模和生产、消费模式下的可持续性。正如耶鲁大学的Tom Graedel教授所说的那样：“无论如何改进一款汽车的环境性能，都无法从根本上消除生产5亿辆汽车以及这些车辆上路行驶所造成的社会影响和环境影响。”要解决这个问题，需要采用系统的方法，通过物质流分析这一工具从宏观上来进行分析。即不再是从具体的产品入手，而是着眼于整个社会的物质通量，从这方面来衡量、评判现有的生产、消费模式对资源、环境的压力大小，以及是否符合可持续发展的要求。2. 生态足迹
生态足迹（ecological footprint），是指生产与消费或产品与服务所需的生态土地面积。它把提供消费物质和消纳废弃物所需要的各类土地联系起来，并以所需要的生态生产性土地面积来表征人类消费对生态资源的占用和对生态环境的冲击。由于其概念形象、综合，且易于计算，因而受到生态经济学界的广泛关注，被应用于多个层面的生态占用及承载力的分析研究中。
生态足迹的计算基于两个基本认识：第一，人类可以测算自身消费的绝大多数资源及其所产生的废弃物的数量；第二，这些资源流和废弃物流能够转换成相应的生物生产土地面积（biological productive area）物质。这样，一个地区的生态足迹就是这个地区的人们所消费的全部物质和能源所需要的生物生产总面积（包括陆地和水域）。所以，生态足迹的概念方法可以在某种程度上反映人类社会经济活动物质代谢的大小或强度。将其同国家和区域范围所能提供的生物生产面积进行比较，就能为判断一个国家或区域的生产消费活动是否处于当地生态系统承载力范围内提供定量的依据。3. MIPS
MIPS即单位服务（或产品）的物质投入（material input per service unit），是一种评价产品的物质投入及其环境表现的指标与方法，由德国的Friedrich Schmidt-Bleck提出。其基本思路是：考察制造产品或提供服务的物质投入及其对环境造成的冲击，由于所有的投入物质迟早都会变成排出物质（废弃物或排放物），因此通过测量物质投入，就能估计潜在的环境压力。实践中，为了更加明确地表示所投入的物质能够产生的服务或效用，还可以使用资源效率（资源生产力）的概念。如果将一种产品的资源效率定义为从该产品得到的服务总量与生产该产品所消耗的物质投入总量之比，即从产品的单位自然资源投入中可能得到的效用，那么资源效率应等于MIPS的倒数。
由于MIPS有重要的资源环境内涵，该方法既可用于产品或服务的物质投入测量，也可以在企业甚至国家层面进行资源利用效率分析及环境评价，所以不少国家的行业、企业都在应用MIPS方法，对自己的生产进行评价。意大利移动电话网络的物质投入分析正是MIPS方法应用的典范。（二）物质流分析
虽然生命周期评价、生态足迹、MIPS等方法可以对生产和消费等经济活动的物质量进行度量，但物质流分析仍是国际上对经济系统物质代谢过程进行全面核算的最为系统的方法。1. 定义与分类
物质流分析（material flow analysis或material flow accounting，MFA）起源于工业代谢研究。工业代谢旨在揭示经济活动纯物质的数量与质量规模，展示构成工业活动全部物质（不仅仅是能量）的流动与存储及其对环境的影响。在工业代谢的研究过程中，物质流逐步形成和发展起来。不同的学者对物质流分析有着不同的定义表述，其中著名的国际组织ConAccount对物质流分析的定义如下：物质流分析是指用物理单位（通常用吨）对物质从采掘、生产、转换、消费、循环使用直到最终处置进行核算，其分析的物质可以包括元素、原材料、基本材料、产品、制成品、废弃物，以及向空气、水的排放物。
物质流分析虽然是从分析工业系统内的物质、能量流动演变而来，但现在的研究已经从工业系统扩大到了人类整个经济系统。
根据物质类型、系统层次、分析框架，时间尺度等不同的角度，可以将物质流分析作不同的分类，如表 2—1所示：表2—1 物质流分析的分类
按物质类型，物质流分析包括物质分析（MFA）、元素分析（SFA）和能量分析（EFA）。物质分析是指对天然或人工混合物的分析，如：木材、水、建材、矿物等。又可进一步分为全物质分析（对人类生产、消费活动的全部物质进行分析）和特定物质分析（选择一种或几种物质加以分析）两种不同的类型。元素分析是指针对特定化学元素（或化合物）的分析。能量分析则是指对能量流的分析。也可以把特定物质分析和元素分析统称为SFA。
按系统层次，可分为宏观、中观和微观三个层次。宏观层次又可进一步分为对全球、国家、区域等不同情况的分析。中观层次一般指对某一经济部门进行的分析。微观层次一般指对某一企业或者产品进行的分析。
按分析框架，分为社会经济系统和生态系统两种。
按时间尺度，分为静态分析和动态分析两种。静态分析是指在某一确定时间（如某一年）内物质的流动状况，如多数的工业代谢就属于静态分析。动态分析则分析较长时间内物质流动、代谢的变化情况。如：将工业文明代谢与农业文明、狩猎文明的代谢作比较；分析物质在一个较长时间序列里的代谢变化等。静态分析是动态分析的基础。
虽然从不同的角度可以将物质流分析作不同的分类，但从最根本的考察对象和分析问题的侧重点上看，可以区分两种不同的物质流分析。一种是分析特定物质或元素对生态环境的压力及危害，另一种则是分析经济社会系统总的物质通量。前者为早期分析工业代谢的主要内容（即元素分析和特定物质分析），而近年来物质流分析的研究工作则主要是围绕后者展开的（即全物质分析）。这种全物质分析也逐渐被称为经济系统的物质流分析（economy-wide material flow analysis，EW-MFA）。2. 发展历程
纵观物质流分析发展的历史，大部分的研究与实践均为国外学者所开展，国内的研究仅仅是这几年刚刚起步。物质流分析将近一个半世纪的发展历史可大体划分为三个阶段。
第一阶段，可追溯到19世纪60年代的欧洲。这一时期，有许多生物学家、生态学家、社会学家（包括马克思、恩格斯在内）对人类活动的物质流进行了初步的思考与研究。但这些研究及其方法与现代的物质流分析有着较大区别。
第二阶段从20世纪60年代开始，主要在美国，“石油危机”的影响使得人类不得不再次审视自己的行为。这一阶段出现了不少成果，几位学者如Abel Wolman（给水工程专家）、Kenneth Boulding（经济学家）、Robert Ayres（物理学家）、Allen Kneese（经济学家）被认为是现代物质流分析的先行者。
第三阶段开始于20世纪90年代，延续至今。最初发展于欧洲，主要在德国、奥地利、瑞士、瑞典、芬兰、丹麦以及荷兰等国。与此同时，日本、美国等国的学者也做了大量的物质流分析工作。该阶段的物质流分析突破了工业代谢的框架范围，更多地基于社会经济系统框架，属于宏观动态全物质分析，其特点是以大量的政府（经济、环境）统计数据为基础，侧重于研究整个国家或区域经济社会系统的物质通量。
在第三阶段中，出现了一个在物质流分析方面很有影响的国际组织——ConAccount。它成立于1996年5月，最初是一项联合行动，全名为“Coordination of Regional and National Material Flow Accounting for Environmental Sustainability”，由德国乌珀塔尔研究院（Wuppertal Institute for Climate，Environment and Energy）主办，荷兰莱顿大学环境科学中心（Centre of Environmental Science of Leiden University）、奥地利交叉学科研究与继续教育学院（Institute for Interdisciplinary Research and Continuing Education）、瑞典统计局（Statistics Sweden）协办。成立之初，就有来自20个国家的39个成员组织，45个观察员组织参与其中。1997年1月21日—23日，ConAccount在荷兰召开了第一次研讨会，共有来自五大洲19个国家的98名学者参加。研讨会首次对以往各国开展的物质流分析进行了全面的探讨与总结，是物质流分析史上的一座里程碑。此后，分别于1997年9月、1998年11月、1999年9月组织了3次研讨会，继续探讨物质流分析的案例与方法学，几乎将会议之前所有的物质流分析的案例都进行了汇集与总结。2001年、2003年、2004年、2006年又分别组织了几次会议。历次研讨会的时间与地点如下：（1）ConAccount Workshop，1997年1月，莱顿。（2）ConAccount Conference，1997年9月，乌珀塔尔。（3）ConAccount Workshop，1998年11月，阿姆斯特丹。（4）ConAccount Conference，2001年4月，斯德哥尔摩。（5）ConAccount Workshop，2003年10月，乌珀塔尔。（6）ConAccount Meeting，2004年10月，苏黎世。（7）ConAccount Meeting，2006年9月，维也纳。
本书尽可能收集了公开报道过的主要物质流分析案例，汇总成表 2—2。表2—2 物质流分析案例一览3. SFA
SFA可以认为是一种“链”分析，它着重描述特定地区一定时间内经济系统内部、自然环境内部、经济与环境之间物质的流动和贮存，识别环境中有害物质的来源，评价物质利用效率和对自然环境造成的影响程度。
一般把SFA研究的系统分为3个子系统：经济系统、自然环境和岩石圈。岩石圈的物质库是不可移动的，经济系统和自然环境的物质库是可移动的。经济系统又分为原料开采和制备、产品生产、产品使用及废物管理（包括回收、分类、处理等）4个阶段。
SFA的技术框架包括3部分：第一，定义系统边界和系统组分；第二，运用模型（静态或动态模型）计算物质的库和流；第三，根据研究目的解释量化结果，例如某物质流潜在的减少量，或者该物质流对于环境的潜在影响等。
SFA的概念在1970年以“追踪通过经济系统的物质”的方式被首次提出，之前的研究工作主要侧重于物质在不同环境介质中的分布、滞留、累积以及物质的有毒有害影响。从20世纪70年代末开始，瑞典、挪威、丹麦、冰岛、奥地利、瑞士、荷兰等欧洲国家大量展开国家和全球层面的物质循环（如铜、镉、汞、锌）研究。20世纪90年代，美国矿产局（USGS）就采用基于质量平衡的SFA方法完成了砷、镉、铅、汞、钨、锌、镁、锰、金、铬、钴、铌、铁、钼、铂、钽、锡、钒等金属、矿物的物质流分析，如图2—2所示。但是，大部分SFA研究工作只是侧重于物质循环的一部分或者局限于单一的空间尺度，为了开发更易理解的多尺度方法，2002年耶鲁大学生态工业中心创立了STAF（stocks and flows）项目，旨在量化全球的元素库、库与库之间的转换以及资源开采和利用的方式，为经济和环境政策提供潜在依据。到目前为止，铜、银和锌的循环研究已经完成，镍、铁、铬、钨、锡、铅及一些放射性同位素（钴-60、铯-137）也已开始研究。图2—2 SFA方法的原料质量平衡图
SFA研究工作多采用静态物流模型，即考察一段时间内（通常是1年）系统中某物质的流动及存量变化情况。由于经济系统中存在大量的蓄积物质（如家庭和建筑物的材料和产品等），许多学者运用动态模型对物质库进行了分析研究，即根据现存的物质库推测未来的物质流动状况及污染问题。如Spatari等运用1900—1999年的铜生产、制造数据和产品滞留时间模型分析了北美地区铜从开采、使用到废弃的整个过程；岳强和陆钟武运用“具有时间概念的铜产品生命周期铜流分析方法”分析了中国铜的流动状况。
SFA可以很好地分析特定物质或元素对生态环境的压力及危害，但却不适用于分析经济系统总的物质通量。伴随着变革经济增长方式的实践，人们越来越感到需要对经济系统总的物质通量进行研究。
总的物质通量是由各种物质的通量构成的。各种物质之间存在着内在的相互关联关系，一种物质的生产是为了其他物质的生产与使用，并且存在着一定的数量依存关系，可以说不同物质之间是“耦合”的。SFA只能孤立地研究一种物质，却无法定量地研究物质之间这种相互耦合的关系。4. EW-MFA
最早对国家经济系统进行全面物质流分析的尝试始于20世纪90年代的奥地利与日本。此后，这类物质流分析得到传播、推广和发展，为后来建立统一的、可供比较的物质流分析方法框架奠定了基础。1995年，由德国联邦统计局（German Federal Statistical Office）出版的Integrated Environmental and Eco-nomic Accounting-Material and Energy Flow Accounts一书中，第一次总结了对一个国家经济系统进行的全面的物质流分析研究。1997年，ConAccount为推动这一分析方法的标准化进程作出了里程碑式的贡献：ConAccount提供了一个平台，使在物质流分析研究中对一些关键问题持不同看法的机构和个人有机会进行充分的交流，并最终形成统一的思想和方法。另一个为物质流分析研究作出重要贡献的机构是世界资源研究所（World Resources Institute，WRI）。WRI于1997年集中了德国、日本、荷兰、美国等国一批从事物质流分析研究的专家，对这四个国家的经济系统物质流输入进行了统计分析，并系统定义了物质流输入指标体系。2000年，除上述四国外，奥地利科学家也加入到WRI的研究队伍中来，对德国、日本、荷兰、美国、奥地利等五国经济系统的物质流输出进行了统计分析，同时系统定义了物质流输出指标体系。
2001年，在ConAccount和WRI以及其他机构和个人研究成果的基础上，欧盟统计局（EUROSTAT）出版了Economy-wide Material Flow Accounts and Derived Indicators-A Methodological Guide一书（即“欧盟导则”），为物质流分析研究提供了一套较为完善的统计框架。此后，这一框架在全球得到广泛的接受和应用，并且这方面的物质流分析逐渐被称为经济系统物质流分析（EW-MFA）。德国、荷兰、美国、日本、澳大利亚、奥地利、芬兰、意大利、瑞典、英国、法国等国家已先后完成了国家层面的物质流分析。作为一个整体，欧盟还完成了区域物质流分析。中国、巴西、委内瑞拉、玻利维亚等国家也开始进入物质流分析的研究领域，推进各自国家的物质流分析工作。
二、EW-MFA核算方法框架
欧盟统计局的EW-MFA方法是目前物质流核算的标准方法。该方法主要研究整个经济系统的物质流账户和平衡。这些经济系统范围的物质流账户和平衡反映了进入经济系统的实物量、经济系统内部的物质积累与输出到其他经济系统或者自然环境的物质，如图2—3所示。图2—3 经济系统范围的物质流账户图示（一）EW-MFA方法的基础
EW-MFA方法的基础是物质守恒定律。关于物质守恒的热力学第一定律可以表述为：物质（例如质量或者能量）在物理变化（生产或者消费）过程中既不会凭空产生也不会凭空消失。物质平衡定律为经济—环境—关系的物质账户一致性和一致的、全面的记录输入、输出和物质积累提供了一个逻辑基础。物质守恒定律既可以从系统的角度也可以从流的角度来应用。
对于一个给定的系统，比如，生产或者消费过程，公司、区域或者国家经济系统，物质守恒定律遵守以下的特性：总输入=总输出+净积累
也就是说，进入系统的物质要么在系统中积累，要么作为输出离开系统。
对于一个给定的物质流动，物质守恒特性可以表达如下：初始物质=最终产物（使用的其他术语还有供应=需求，或者资源=使用）
即所有的物质流动都有一个起点和一个终点，从初始物质的质量之和必须等于最终产物的质量之和的意义上来说，起点的分解必须是详尽无遗漏的。物质在生产和消费过程中改变了存在形式。当这个特性用于建立特殊物质种类（例如化石燃料或者生物质）的经济系统范围的平衡时，原材料必须与这些物质的最终产物（例如排放物或者废物）相关联。
图2—4更加详细地展现了经济与环境之间的关系。经济圈被分为了国家经济系统和其他的世界经济系统，环境圈被分为国家环境和其他的世界环境。国家环境的空间界限与国民经济核算体系SNA（1993）定义的经济范围一致。图2—4 实物型流动和实物型流动核算范围资料来源：联合国环境和经济综合核算系统（SEEA）2000，第3章。（二）经济系统范围的总体物质平衡体系
经济系统范围的物质流账户和平衡给出了以吨计量的对经济系统物质输入和输出的综合概览，包括国家从环境的输入和向环境的输出以及进出口的实物量。存量净变化（净积累）等于输入和输出之间的差值。经济系统范围的物质流账户和平衡奠定了衍生多种物质流基础指标的基础。
图2—5给出了总体物质平衡体系。这个体系包括与进出口相关的间接流以及通过经济系统的水和空气。图2—5给出的分类还可以继续细分，例如，在本地物质来源中，还可以将本地开挖量分为使用和未使用的开挖量。本地物质开挖量还可以进一步分解为（根据一些量化标准）化石燃料、金属矿石、工业矿物质建设矿物质和生物量等。每一个宽泛的物质类别还可以进一步分解，例如化石燃料进一步划分为燃料类别，生物量划分为木材、农业收获量、捕鱼量等。图2—5 简化的总体物质平衡体系（包括空气和水）
为平衡物质输入和输出，例如，燃烧过程的平衡，使用的氧气必须要么在输入端要么在输出端仅以排放的二氧化碳中的碳含量（二氧化碳排放量中27％是碳，73％是氧气）来描述。其他的例子还有生物量或者矿物质中的水分含量。
经验表明，水体流动是一个质量巨大的流动，其质量远远大于其他的物质，因此，水体流动账户必须单独建立和展现。除去水和空气，区分使用和未使用的物质开挖量后，经济系统范围的物质平衡如图2—6所示：图2—6 经济系统范围的物质平衡体系（不包括空气和水）（三）EW-MFA核算的系统边界1. 物质输入和输出的定义
经济系统范围的物质流账户和平衡的侧重点是经济系统的代谢，例如给定的经济系统与环境之间的各种流动。因此，可以把系统边界定义为：从国内环境开采的初始（天然的或者未加工的）材料以及向国内环境的物质排放；决定物质流向和来自其他国家（进出口）的政治（行政）边界。排除进出地理领土的自然流动。
来自环境的输入涉及有目的的和人为的或者人类控制的技术方法对自然物质的抽取或者移动。释放到环境中的输出是指社会失去了对物质位置和成分的控制。
只有通过系统边界的输入端和输出端的流动才会被计算。经济系统内部的物质流没有在经济系统范围的物质流账户和平衡中体现，因此，产业之间的产品转移没有被描述。而且，经济系统内部的流动可能为估算初始输入流动提供依据，例如当缺乏初始开采量数据时。
牲畜的国内产量被视为经济系统内部的过程，作为这些牲畜饲料的植物生物量的国内收获量，包括直接放牧摄取的植物生物量以及进口的饲料，被视为输入。
用于农业用地的化肥被定义为向环境的输出，因为土壤内部的扩散和分解过程以及随后的排放物很难衡量，而且不完全在人类控制之下。2. 物质存量和系统边界
属于经济系统的物质存量主要是国家账户中定义的人工制造的固定资产，如基础设施、建筑物、车辆、机器以及制成品的存货。在国民经济核算中，家庭购买的用于最终消费的耐用品不被视为固定资产，但是在经济系统范围的物质流账户和平衡中应该被包括在固定资产范围内。
原则上，人体与牲畜的存量及其变化也应该算在经济系统范围的物质流账户和平衡内。经验表明，与其他存量如建筑物、机器或者耐用消费品相比，人体和牲畜的存量非常小而且随着时间的变化不大。因此，在实际应用中，人体和牲畜的存量及其变化可能被忽略，除非有证据表明这些存量变化很快。
有些物质存量需要研究人员来决定是将其作为经济系统的一部分来处理还是将其作为环境的一部分来处理。
这些决定对账户中记录的输入和输出的流动会产生影响。
如有控制的垃圾填埋场和栽植的森林。当人工控制的填埋场被包括在系统边界内部时，垃圾填埋场而不是废物填埋场的排放物和泄漏物必须作为向环境的输出来记录。对于栽植的森林，树木吸收的营养物而不是收获的木材应该被记录为输入。
当决定是否包括这些存量时，应该考虑同意或者反对将这些存量包括在系统边界内部的争论，争论主要有：（1）这些存量以及附加物（例如，植物从土壤、水和空气吸收的营养物质）和流失物（例如，填埋场的泄漏和分解或者树木的自然腐烂）的数据可得性问题。（2）在国民经济核算和国际环境报告系统中对这些存量的处理。栽植的森林在国民经济核算中被定义为产生的资产，栽植森林的年增加量被定义为产品（清单的附加）。在国际大气排放物报告和包含环境账户的国家账户矩阵（NAMEA）中，垃圾填埋场的甲烷排放被作为经济系统的排放包括在内。（3）在压力—状态—响应（PSR）模型中，填埋的废物一般被视为压力，但是垃圾填埋场也被认为是驱动力——产生压力流动（例如，甲烷排放或者水体污染）的存量，这取决于涉及的环境问题。从土地利用角度看，人工控制的填埋场与基础设施之间没有主要差异。（4）若要将垃圾填埋场作为存量看待，就需要评估何时垃圾填埋场将要废弃，而且，与“栽植的”和“非栽植的”森林之间的区别类似，“人工控制的”和“非人工控制的”填埋场的区别就变得很重要。
EUROSTAT（2001）建议：在经济系统范围的物质流账户中，将森林和农作物作为环境的一部分来处理，木材和其他植物的收获量作为原料输入处理。将森林和农作物作为经济系统的一部分来处理，需要在账户中包括这些植物的生物代谢。这样的扩展是费力而且困难的，不但没有足够的实际数据支持，而且可能并不会增加账户的信息量。
在EUROSTAT（2001）中，废物填埋场被视为向环境的输出。如果人工控制的填埋场被包括在系统边界内部，EUROSTAT（2001）中给出的输出和存量变化的分类必须要进行相应的变化。建议将废物填埋场作为存量变化的一个单独类别来处理，以促进国家之间数据的可比性。（四）物质流核算指标与账户
EW-MFA的模型框架最先为世界资源研究院（WRI）、乌珀塔夫研究院等提出并加以应用，后来虽然被不同的机构、学者进行了局部修改，但基本上得到广泛认可。物质流核算把进入经济系统代谢过程的物质分为输入、输出和存量三大类，如图2—7所示。图2—7 EW-MFA物质流分析基本框架
输入的物质流包括国内开采的原料、国内隐流、进口以及与进口相关的隐流（又称为非直接流）。国内开采的原料包括生物质（谷物、蔬菜、木材、牧草等）及化石燃料、金属与非金属矿物质等非生物质；进口物质包括生物性和非生物性原料、各种半制成品和制成品。国内开采的原料和进口物质直接进入经济系统的生产和消费过程并且具有经济价值的，称为直接物质投入（direct material input，DMI）。
隐流（hidden flow，HF）是指人类为获得有用物质而动用的、没有进入社会经济系统生产和消费过程的物质，也称为生态包袱（eco-rucksack，ER）。例如，生产钢铁需要直接投入铁矿石，为了开采铁矿石又必须剥离大量岩石，这些剥离的岩石并未直接进入钢铁产品的生产过程，更没有进入消费过程，故称为隐流。生态包袱的概念由Weizsaecker提出，由于其在MFA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MFA中被作为重要指标加以计算和分析，也被越来越多地用于单一产品的资源使用总量和生态冲击分析。
隐流是社会经济系统的非直接投入，所以也称为非直接流。习惯上把国内原料开采对应的隐流称为国内隐流，而把进口对应的隐流称为非直接流（indirect flow）。
在计算进出口非生物制成品和半制成品的非直接流时，需要把这些商品先转化为原材料吨当量（raw material equivalent，RME），然后计算这些原材料的隐流。原材料吨当量是把制成品或半制成品物质本身的重量折算成相应的原材料投入量。例如，计算进口汽车的非直接流时，首先将汽车的重量换算成相应的橡胶、各种金属矿石等汽车生产所投入的原材料的重量，然后计算橡胶和各种金属矿石在其生产国的开采所引起的隐流。显然，计算进口原材料的非直接流时，没有必要进行RME转换。
直接物质投入与国内隐流和进口对应的非直接流之和称为物质总需求（total material requirement，TMR）。TMR反映了社会经济系统在运行过程中所需要的直接投入和为获得直接投入物质而采掘的物质的总量。
输出面的物质流包括国内生产过程排放（domestic processed output，DPO）、国内隐流的“搬运排放”（HF）和出口（E）。DPO是国内生产过程中排放的气体、固体和液体废弃物以及物品的耗散性使用与耗散性损失的总和；HF没有进入社会—经济系统的生产和消费过程，在自然圈被开采和处置后直接留在自然圈，因此在投入和排放面是相等的。国内生产过程排放和国内隐流之和称为国内总排放（total domestic output，TDO）。出口包括生物性和非生物性原料、各种半制成品和制成品。
输入和输出社会经济系统的物质量之差为净存量增加（net added stock，NAS），包括两大部分：人工制造的固定资产（基础设施、建筑物、设备、耐用品和制成品等）和代谢主体（人、牲畜）的质量。
依据上述投入、排放和存量指标可以构建其他指标，如国内物质消费（domestic material consumption，DMC）、实物贸易平衡（physical trade balance，PTB）等。物质流核算中常用的物质流基本指标及其核算关系见表2—3。
为统计、保存数据和方便计算、分析，有必要建立物质流核算账户体系，类似于SNA国民经济核算账户。国家层次的物质流账户也分很多子账户。
EUROSTAT（2001）中推荐的11个账户分别是：
账户1：DMI直接物质投入账户
账户2：DMC国内物质消耗账户
账户3：PTB实物贸易平衡账户
账户4：DPO国内生产排放账户
账户5：NAS存量净增加账户
账户6：PS实物存量账户
账户7：DMFB直接物质流平衡账户
账户8：UDE国内非直接使用开挖量账户
账户9：IFTB非直接流贸易平衡账户
账户10：TMR物质总需求账户
账户11：TMC物质总消费账户
大部分账户分为左右两栏，左栏为资源，右栏为使用。在各个账户中，含等号的栏表示左栏的总和与右栏的总和相等。表2—3 物质流基本指标及其核算关系（五）物质流核算项目分类
建立物质流账户需要对输入物质、输出物质和存量物质作出详细分类与定义。表2—4与表2—5分别列出了输入和输出物质的分类项目。表2—4 输入物质分类表2—5 输出物质分类（六）经济系统的资源效率
把物质流和国民经济核算体系相结合，可构建出许多衍生指标。与物质输入相关的指标是资源使用强度与资源生产力（或称资源使用效率）。资源使用强度是单位经济产出所需的物质投入量，资源生产力则是单位物质投入所创造出的经济产出，两者呈倒数关系。与物质消耗相关的指标是资源消耗强度与资源消耗产出率。资源消耗强度是单位经济产出所消耗的物质量，资源消耗产出率则是单位物质消费所创造的经济产出，两者也呈倒数关系。与物质排放相关的指标是物质排放强度与物质排放产出率，物质排放强度是单位经济产出所产生的废弃物排放量，物质排放产出率则是产生单位物质排放所对应的经济产出率，两者也呈倒数关系。物质投入、消费、排放可看做需要取物质流账户中输入面、消费面、输出面的某个指标，如DMI、TMR、DMC、TDO等，经济产出一般取GDP。这些指标的定义和计算见表2—6。这些指标从各个方面反映了经济系统的运行效率和经济发展对自然资源的医疗程度，也反映出经济发展的环境代价。表2—6 经济系统的资源效率与强度指标
第3章 中国经济系统物质代谢总量平衡核算
一、引言
目前，中国政府提出解决可持续发展问题的主要方法是发展循环经济。如《中共中央关于制定“十一五”规划的建议》提出：发展循环经济，是建设资源节约型、环境友好型社会和实现可持续发展的重要途径。2009年1月1日起实施的《中华人民共和国循环经济促进法》也提出要促进循环经济发展，提高资源利用效率，保护和改善环境，实现可持续发展。针对这一发展目标，“物质流核算模式”成为循环经济统计核算更为合理可行的模式（向书坚、平卫英，2008）。EW-MFA方法作为利用循环经济实现可持续发展的一种可行方法（EUROSTAT，2001），相关研究在工业化国家（Adriaanse et al.，1997；Matthews et al.，2000；EUROSTAT，2002）和转型国家（casny et al.，2003；Giljum，2004）大量出现。目前有关中国的一些初步研究也已出现（Chen and Qiao，2001；Xu and Zhang，2007），但根据EW-MFA方法进行总量指标平衡核算的研究在中国尚未展开。
基于以上考虑，本书使用EW-MFA方法，以国家经济系统为研究对象，核算具有国际可比性的物质流总量指标，从物质维度对1990—2008年间中国经济系统维持其经济可持续发展所需的资源投入量、物质存量及产生的污染排放量等进行核算与分析，主要探讨物质投入、消耗以及物质循环间的关系。通过研究物质在经济系统中输入—贮存—输出的实物量变动，揭示物质的流动特征和转化效率。
二、研究方法、数据来源与估算
EW-MFA方法将经济系统看做是自然生态系统的子系统，追踪从自然资源提取的物质到形成存量、经济系统内部的积累，以及最终作为废弃物排放到环境中的各种排放物，用于监控更有效率的经济系统活动和长期可持续性。EW-MFA方法将经济系统看做黑箱，对输入和输入该系统的物质流进行核算，在此基础上提供一系列物质化的指标。这些指标可以分为输入、输出和消耗三种类型。
在输入端，主要的物质流指标有：（1）直接输入物质（direct material input，DMI），表征直接输入到经济系统中的物质流，这些物质直接用于生产和消费活动中，具有经济价值，由国内开采（domestic extraction，DE）和进口（import，I）两部分构成。其中，国内开采是从国内环境中直接进入经济系统的物质，包括生物质、化石燃料、矿物质等三部分；进口指从其他国家进口的物质。（2）进口非直接流（indirect flows associate to imports，IFI），指从其他国家和地区进口的成品、半成品的原料（表示为原材料等值，RME），以及与生产这些物质有关的上游物质流。（3）国内开采未用流（unused domestic extraction，UDE），伴随国内开采原料而产生的未用流不进入经济系统，没有经济价值，一经产生即输入到自然环境中去。（4）物质总需求（total material requirement，TMR），测度经济系统总的物质基础，是DMI、UDE和IFI三部分之和，可以视为支撑经济系统运行的总体物质需求。
输入到经济系统的物质经过加工、消费、废弃和处置等过程，一部分转化为经济系统内部积累的存量，即存量净增加（net additions to stock，NAS），该指标测度经济系统的物质增长（如基础设施和耐用品），表明用于建筑和其他基础设施的新增建筑物质，以及包含在新耐用品中的物质。另一部分则转化为经济系统的输出，主要输出指标有：（1）国内生产输出（domestic processed output，DPO），核算期内（通常为1年）消耗的物质，通过系统边界返回到自然环境中的废弃物和排放物，包括耗散流（dissipative flows）、水体废弃物、固体废弃物和气体废弃物。（2）出口（export，E），通过系统边界出口到其他国家和地区的物质。
根据EW-MFA方法对数据的要求，需要进行总量平衡核算的物质流包括两类：一类是进入经济系统参与经济活动、创造经济价值的直接物质流；另一类是伴随经济活动而产生的未用流。本章中用到的各种物质流数据主要来源于有关的官方统计刊物，部分数据从各专业网站得到，具体数据来源如表3—1所示。表3—1 中国经济系统物质流核算数据来源表
对各类物质流中的组成部分，通过统计资料或相关研究结果进行估算。具体估算方法如下：（1）秸秆产生与利用。农业生产过程产生的秸秆，其利用与处置主要有四种：肥料还田、燃料、畜禽饲料和弃置乱堆。其中，用作燃料和饲料的秸秆，以原材料形式进入经济系统；用作肥料和弃置田间的秸秆并未进入经济系统。秸秆产生总量，可依据秸秆转化系数和年农作物总产量进行估算。参考李秀金（2003）给出的折算系数和《中国农业统计资料》的农产品数据估计全国秸秆产量，并按高祥照（2002）对秸秆资源化利用研究的分配系数计算。其中，用作燃料和饲料的两类秸秆算入DMI 的生物质当中。（2）草场产草量。根据《中国畜牧业年鉴》的历年草场面积，参考徐斌（2007）对中国草场的遥感研究，全国草场平均单产鲜重为2644．67吨/公顷，计算得出每年消耗的草量。在畜禽食用草料过程中，草中的水分通过其代谢系统转化成尿液或粪便排出体外，这部分主要记录在DPO中农村排放的畜禽粪便中，故本章采用鲜重已利用量为总收获草料量。（3）农村生活排放。农村污染排放分为化肥流失、畜禽养殖、农业有机固体和农村生活排放四大类，其中化肥流失量属于耗散性损失（被农作物吸收和直接进入地下水系统，这两部分均属于DPO 范畴），不在农村生活排放中计算。农业有机固体以闲置未利用的秸秆为主，这一部分没有进入经济系统，不具有经济价值，不计入DPO。畜禽养殖污染主要为粪便污染导致的水体污染，单独估算畜禽粪便，此处不计算。参考陈敏鹏（2006）对农村污染排放编制的污染物清单和估计结果估算1990—2008年的结果，其中假设：畜禽养殖与畜禽量成正比，农村生活排放与农村人口成正比。（4）畜禽粪便。畜禽在生长过程中摄食大量的饲料和草料，排泄出大量的粪便废物，该过程属于DPO 的重要部分。参考王方浩等（2006）的畜禽排泄系数，根据畜禽存栏与出栏量估算全国所有圈养和放养畜禽的粪便产生量：畜禽粪便排放总量=畜禽粪便产生量-农村沼气工程所消耗的粪便量。（5）建筑物与道路。直接输入物质和未用流中的建筑矿物采用相同的估算方法。由于中国现阶段仍处于经济上升期，开工建设与竣工的面积均比报废拆除量高一个数量级，所以估算过程没有考虑建筑物拆除的影响。
建筑物用砂石在《中国矿业年鉴》中有相应的统计，而且筑造入建筑物的砂石在建筑物报废后不能在短时间内恢复原有状态，且本身具有价值，所以算入经济系统中的存量考虑范畴。修建道路中使用的砂石多为就地取材，通常起铺垫道路的用途，且道路基本不存在报废问题，所以道路修建使用的砂石不算入经济系统中。目前，统计数据只提供年内正在施工的建筑面积和竣工面积，正在建设的建筑物面积完成率很难统计，故难于估算正在施工的建筑物重量。因此，建筑物重量统一采用“竣工面积”进行计算，正在施工的面积计入其竣工的年份计算。交通基础设施按照通车（铺设）里程进行差值计算。参考莫华（2003）给出的建筑物材料消耗系数以及交通部2007年《公路工程概算定额》中发布的道路工程概算指标计算建筑材料的使用量。（6）未用流的估算。未用流中化石燃料采用生态包袱平均比率进行估算。德国乌珀塔尔研究院对全球生态包袱平均比率进行了估计，其中原油为1∶1.22，天然气为1∶1.66；此外，考虑到中国煤炭资源以硬煤为主，在计算煤炭未用流时取硬煤的生态包袱平均比率为1∶2.36。进口未用流根据顾晓薇、王青（2005）提供的数据进行外推得到。二氧化碳排放量数据由联合国统计司的在线数据库提供，其中氧的重量通过光合作用的化学公式进行计算。
另外，由于经济系统消耗水的重量远远超出其他物质重量的总和，所以没有包括在核算框架中；统计口径方法变化导致的缺失数据由数学插值方法估计。
三、总量指标平衡核算结果
这部分将EW-MFA方法应用于中国1990—2008年年度数据的平衡核算，根据物质输入、输出和消耗指标进行分析。为便于国际比较，我们还搜集了工业化国家的EW-MFA核算结果与中国进行比较。（一）物质流数量指标分析1. 物质输入分析
输入方的主要指标是DMI和TMR。表3—2是中国1990—2008年各项物质输入指标的计算结果。表3—2 物质输入核算指标
从整体看，1990—2008年间DMI和TMR持续增加，输入中国经济系统的物质流总体呈不断上升趋势。同时期中国实际GDP（2005年为基期）的增长率一直保持在9.70％左右，说明中国经济增长在某种程度上仍然是依靠不断增加资源投入数量来实现的。然而，1998—1999年间物质流指标发生了小幅下降。造成这一现象的原因是中国国民经济统计核算的口径于1998年发生了变化，工业统计内容由原来的乡及乡以上工业企业和全部独立核算工业企业改为全部国有企业及销售收入500万元以上非国有企业。由于统计范围的缩小，在物质流核算中出现了指标数据略有减少的情况。
分别以1995年、2000年和2005年作为分界点，可以将研究时段分为四个阶段。这四个阶段与中国国民经济和社会发展的第八、第九、第十和第十一个“五年计划”实施的时间相吻合。在第一、第三和第四阶段中，物质输入指标均呈现出较稳定的上升。在第二个阶段中，由于受到亚洲金融危机的影响，物质输入指标变化不太规律。2008年国际金融危机对经济增长的影响有待于后续年份数据的体现。
图3—1和图3—2展示了DMI的组成成分变化趋势及其所占比例的变化过程。其中，化石燃料的消耗总体呈现不断增长的趋势，但在1999—2002年出现了波动，2003年以后持续大幅上升。化石燃料在DMI中所占的比例相对稳定，且一直是四种成分中最高的，这说明中国经济发展对能源的依赖仍然很大。金属矿物用量在2000年以前相对稳定，维持在4％左右，进入“十五”之后呈现较快增长，比例提高到8％。非金属矿物的绝对量和在DMI中所占相对比例都呈持续上升态势。其中，建筑和道路的土石开挖量对增长起到了重要作用。生物质自1990年不断增长，但增幅缓慢，导致占DMI的比例在1999年之后呈现明显的下降趋势。图3-1 DMI组成成分及变化趋势图3-2 DMI组成成分所占比例变化过程2. 物质输出分析
输出方的主要指标是DPO。1990—2008年，中国经济系统各项输出指标如表3—3所示。表3—3 物质输出核算指标
EUROSTAT（2001）建议将燃烧过程中消耗的氧作为平衡备忘项。氧不包括在国内开采总量账户中，但包含在输出总量指标DPO中。因此，平衡项主要用于物质平衡和估计NAS。本章计算的DPO包括含氧和不含氧两种情况（见表3—3）。DPO也受统计口径变化的影响，其变化模式与输入物质流类似，在1998年后发生了下降，表明DPO与物质输入具有近似的线性关系。
图3—3和图3—4描述了DPO各组成成分的变化趋势及其比例关系的变化过程。从图中可以看出，固体废弃物的排放量在1999年发生了突变，比1998年的数值减少了约1/3。造成这一现象的原因是：1998年和1999年中国工业固体废弃物排放的统计口径进行了调整，在调整之后的几年里，固体废弃物的排放量呈不断减少的趋势。图3—3 DPO组成部分及变化趋势（不含氧）图3—4 DPO组成成分所占比例变化过程（不含氧）
不含氧的气体废弃物与物质输入指标具有相同的变化模式。由于气体废弃物占据重要组成部分，DPO在1998年短暂下降前呈现上升趋势。耗散流在1990—2008年呈现持续增加，主要是由于农业中农药、化肥的作用。除了1997年的小幅上升外，水体废弃物和固体废弃物呈持续下降趋势。而且，固体废弃物在1998年出现较大增加。虽然中国现在的环境问题比过去更为严峻，但从官方统计数字中仍可以看出减排水体废弃物和固体废弃物的显著成绩。3. 物质消耗与实物贸易平衡
国内物质消耗（domestic material consumption，DMC）测度经济系统中直接使用物质的总数量，DMC=DMI-E。图3—5显示了经济系统的物质消耗和系统内部积累的物质存量。国内物质消耗与存量净增加在1990—2008年都呈上升趋势，而且二者变化趋势几乎平行，类似于物质输入和输出指标的变化模式。由于1997年金融危机的影响，国内物质消耗与存量净增加在1997—1999年期间呈现波动状态；在2000年以后迅速增加。图3—5 国内物质消耗与存量净增加变化趋势
在物质流核算中，实物贸易平衡（physical trade balance，PTB）是表示实物贸易盈余或赤字的重要指标，被定义为进口与出口的差额，等于进口减出口。图3—6显示了中国物质进出口和实物贸易平衡的情况。1990—2008年物质进口均大于物质出口，即处于实物贸易顺差状态，说明中国的经济发展对外依赖比较严重，这一情况在2004—2005年达到顶峰。1990—2008年，物质进口呈持续上升趋势，只有1994年、1998年和2003年略有下降；物质出口在2005年以前变化不大，一直呈现波动状态，2006—2008年迅速增加。图3—6 物质进出口与实物贸易平衡4. 2008年物质流核算平衡框架
利用EW-MFA分析框架建立中国2008年物质流核算平衡体系，该框架展示了整个经济系统的物质组成，给出经济系统物质流平衡更为详细、系统的信息，如图3—7所示。在输入端，非生物质的质量占了绝大多数，其次为化石燃料燃
烧和生物呼吸所需要的空气量，生物质输入和进口分别占第三和第四位。输入物质经过经济系统的转换，大部分以基础设施或者耐用品（100.31亿吨）的形式积累在经济系统内部。在经济系统内部，还存在物质循环，没有包括在物质平衡表中。其余部分分别以固体废弃物（1504.62亿吨）、气体废弃物（74.91亿吨）、水体废弃物（0.15亿吨）、耗散流（0.42亿吨）和出口物质（7.62亿吨）的形式输出。
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