都沁軍, 牛建廣

(石家莊經(jīng)濟學(xué)院管理科學(xué)與工程學(xué)院,石家莊 050031)

基于生態(tài)足跡的礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)環(huán)境影響分析

都沁軍, 牛建廣

(石家莊經(jīng)濟學(xué)院管理科學(xué)與工程學(xué)院,石家莊 050031)

本文從礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境影響應(yīng)定量化測度這一思路出發(fā),認為可以基于生態(tài)足跡的理論定量分析礦產(chǎn)資源開發(fā)的生態(tài)環(huán)境影響,結(jié)合礦產(chǎn)資源開發(fā)活動對生態(tài)環(huán)境的影響方式和途徑,建立了由礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)足跡、礦產(chǎn)資源開發(fā)消費生態(tài)足跡、礦產(chǎn)資源開發(fā)地質(zhì)災(zāi)害生態(tài)足跡和礦產(chǎn)資源開發(fā)污染生態(tài)足跡等構(gòu)成的分析概念體系,并列出了相應(yīng)清單。在統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上,計算了山西省2000～2005年煤炭資源開發(fā)占用的生態(tài)生產(chǎn)性土地類型,計算結(jié)果表明林地占用最大,其次是化石燃料地;從生態(tài)足跡的構(gòu)成上來說,環(huán)境污染生態(tài)足跡最大,其次是資源消耗的消費生態(tài)足跡。

生態(tài)環(huán)境影響 生態(tài)足跡 概念體系 礦產(chǎn)資源 山西省

Du Qin-jun,Niu J ian-guang.Analysis on effect ofm ineral resources exploitation on ecologic environment based on ecological footprints[J].Geology and Exploration,2010,46(5):0953-0959.

隨著全球自然資源和環(huán)境問題的日益復(fù)雜化,人們必須了解自己對自然資源的利用狀況。人的持續(xù)發(fā)展和經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展都要以資源的消耗為前提,均對生態(tài)系統(tǒng)造成影響,對環(huán)境產(chǎn)生壓力。因此,度量人類社會經(jīng)濟發(fā)展對自然提供資源的需求與自然所能提供的資源之間的差距對發(fā)展具有重要的意義。只要人類的需求(消費)處于生態(tài)系統(tǒng)的承載力范圍內(nèi),人類社會的發(fā)展就是可持續(xù)的。本文試圖從生態(tài)足跡的角度研究礦產(chǎn)資源開發(fā)對生態(tài)環(huán)境的影響,并進行了實證分析,為定量化研究礦產(chǎn)資源開發(fā)的生態(tài)占用提供了一種思路和方法。

1 礦產(chǎn)資源開發(fā)的生態(tài)環(huán)境影響及其測度

1.1 礦產(chǎn)資源開發(fā)的生態(tài)環(huán)境影響

人類發(fā)展史是一個礦產(chǎn)資源開發(fā)利用的強度和深度不斷加強的演進史。自青銅器時代以來,人們就開始利用地球上的礦產(chǎn)資源,從礦石中提煉出銅等物質(zhì)來制造有用工具。工業(yè)革命以后,由于社會生產(chǎn)力極大提高,人們開采礦產(chǎn)資源的種類在不斷增加、開采的方式在不斷革新,開采量也在不斷增加。隨著礦產(chǎn)資源開發(fā)量的增加,所產(chǎn)生的環(huán)境問題日益嚴重,其主要表現(xiàn)形式有溫室效應(yīng)、水環(huán)境惡化和固體廢棄物污染等(程勝高等,1997;丁志平, 2006)。礦產(chǎn)資源開發(fā)的環(huán)境問題,尤其是進行定量化的研究,成為實現(xiàn)社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分。

1.2 礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)環(huán)境影響的測度

由于礦產(chǎn)資源類型的多樣性和開發(fā)活動的復(fù)雜性,有效度量礦產(chǎn)資源開發(fā)的生態(tài)環(huán)境影響顯得較為困難(都沁軍等,2000;龐春勇等,2003)。傳統(tǒng)的貨幣化評估礦產(chǎn)資源開發(fā)利用的影響是從經(jīng)濟學(xué)的角度出發(fā),通過合理定價將資源的開發(fā)利用納入經(jīng)濟系統(tǒng)中,達到模擬資源在市場中配置情況,如影子價格理論、邊際機會成本模型;但是貨幣化分析并不能全部反映礦產(chǎn)資源的生態(tài)價值或生態(tài)服務(wù)功能,一些非貨幣化的分析礦產(chǎn)資源開發(fā)利用情況方法由此產(chǎn)生,這些方法包括生命周期評估、能值理論等。這些非貨幣化的評價將生態(tài)系統(tǒng)的特點應(yīng)用于資源的開發(fā)利用,突破了單純貨幣化評價的不足(蔣依依等,2005;符海月等,2007),但存在著計算較為困難、表達較為抽象和應(yīng)用性差等問題(李利鋒等, 2000)。

生態(tài)足跡理論的提出,為礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)環(huán)境影響的測度提供了很好的思路。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)各項功能正常運轉(zhuǎn)的前提下,使礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)占用盡可能減少。通過礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)足跡的計算與分析,可以測度礦產(chǎn)資源開發(fā)活動對自然生態(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(都沁軍,2007)。

生態(tài)足跡的思想就是把消費和支持消費的各類土地聯(lián)系起來,把物質(zhì)消費轉(zhuǎn)換為生態(tài)生產(chǎn)性面積,以此來度量人類消費對生態(tài)資源的占用和對生態(tài)環(huán)境的沖擊(牛樹海等,2002;秦耀辰等,2003)。人類的幾乎每一項物質(zhì)消費都可以追溯到提供生產(chǎn)該消費所需要的原始物質(zhì)與能量的土地,并且在一定的條件下能夠估算出給定消費量所需要的土地面積(章錦河等2006;劉建興等,2007)。在此結(jié)論中,生物物質(zhì)消費與土地之間的對應(yīng)關(guān)系可以理解;關(guān)于能源消費與土地之間的對應(yīng)關(guān)系可以這樣認識:人類在當前及今后相當長的一段時間內(nèi)能源還主要來源于化石能源礦物,而化石能源礦物在消費中排放出的以CO2為主溫室氣體,是產(chǎn)生全球性環(huán)境問題的原因之一,對生態(tài)環(huán)境造成了損害。為抵消化石能源消費對環(huán)境的影響,理論上應(yīng)有大面積的森林來吸收溫室氣體。這樣,通過能源消費是占用吸收溫室氣體的林地的認識,建立了能源消費與土地時間的對應(yīng)關(guān)系(陶在樸,2003)。

2 礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)環(huán)境影響測度的概念體系

2.1 礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)足跡

礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)足跡是滿足礦產(chǎn)資源開發(fā)現(xiàn)有的生產(chǎn)水平及消納其生產(chǎn)代謝產(chǎn)生廢物所需要占用的具有生態(tài)生產(chǎn)力的地域空間,其大小以相應(yīng)的生態(tài)生產(chǎn)性土地面積來表示。即礦產(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)提供消費性產(chǎn)品;礦產(chǎn)資源開發(fā)中消費的一些資源或產(chǎn)品可能來自其它地區(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、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。

雖然生態(tài)足跡的定義明確指出生態(tài)足跡包含兩方面的內(nèi)容,即人類對自然資源的消費和生態(tài)系統(tǒng)對人類排放的污染物的消納,通過將資源的消費和污染的消納歸結(jié)為6類生態(tài)生產(chǎn)性土地以反映人類活動對生態(tài)環(huán)境的影響。但是在生態(tài)足跡的應(yīng)用研究中,一般對已產(chǎn)生的消費所導(dǎo)致的生態(tài)足跡計算較為準確,而對污染及其治理產(chǎn)生的生態(tài)足跡由于資料的統(tǒng)計等原因存在不同程度的疏漏(劉年豐等,2005)。礦產(chǎn)資源開發(fā)對自然生態(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)過程中還消費著其它一些資源,如鋼材、木材等也可歸結(jié)到資源的消耗。對礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)足跡的計算應(yīng)從資源的消費、地質(zhì)災(zāi)害、環(huán)境污染這三個方面考慮。礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)足跡應(yīng)是消費生態(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。

2.2 礦產(chǎn)資源開發(fā)消費生態(tài)足跡

礦產(chǎn)資源開發(fā)消費生態(tài)足跡(Consumption Ecological Footprint of Mineral Resources Exploitation, MEFC)是指礦產(chǎn)資源開發(fā)過程中在其影響范圍內(nèi)對資源的生產(chǎn)消費以及因礦產(chǎn)資源開發(fā)所導(dǎo)致人類活動方式的改變(如消費方式改變等)所引起的生活消費占用的生態(tài)生產(chǎn)性土地面積。礦產(chǎn)資源開發(fā)消費生態(tài)足跡主要涉及礦產(chǎn)資源開發(fā)過程中所消費的資源。

2.2.1 與礦產(chǎn)資源開發(fā)直接相關(guān)的人類生活消費

礦產(chǎn)資源開發(fā)過程中人類是主體,各類管理人員、生產(chǎn)技術(shù)人員、輔助人員等為維持生命的發(fā)展和生活質(zhì)量,需要進行消費。按照各自的消費項目劃分如大米、小麥等消費歸屬耕地、水產(chǎn)品的消費歸屬水域、化學(xué)纖維歸屬化石燃料地、水資源消費歸水資源地等;

2.2.2 與礦產(chǎn)資源開發(fā)直接相關(guān)的生產(chǎn)消費

包括礦產(chǎn)資源開發(fā)工程的占地、配套基礎(chǔ)設(shè)施、生活輔助設(shè)施的占地,以及礦產(chǎn)資源在開發(fā)過程中消耗的能源、原材料和水資源。一般可這樣劃分:占地部分可歸結(jié)為建設(shè)用地;能耗大部分可歸結(jié)為化石能源地或建設(shè)用地;材料可根據(jù)各自的來源歸入相應(yīng)的生態(tài)生產(chǎn)性土地如木材歸結(jié)為林地、水泥和鋼材歸結(jié)為化石燃料地或林地、塑料歸結(jié)為化石燃料地、皮革歸結(jié)為耕地或牧草地、水資源消耗歸屬水資源地等。

2.2.3 與礦產(chǎn)資源開發(fā)直接相關(guān)的景觀破壞

景觀破壞可以看成是一種礦產(chǎn)資源開發(fā)消費(武強等,2005),景觀破壞所產(chǎn)生的生態(tài)足跡應(yīng)計入消費生態(tài)足跡。礦產(chǎn)資源開發(fā)中景觀破壞的生態(tài)足跡主要涉及占地及景觀恢復(fù)所消耗能源、材料、人類生活消費構(gòu)成。占地歸屬原來的土地類型,能源消耗為化石燃料地或建設(shè)用地,材料消耗根據(jù)其來源歸屬不同的生態(tài)生產(chǎn)性土地。

2.3 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(Geological disaster ecological footprint ofmineral 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)性土地面積或進行人工治理時治理工程在建設(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)足跡計算可用兩種方法,其一直接計算發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害時,所破壞或占用的各類生態(tài)生產(chǎn)性土地,如耕地、林地等;其二計算地質(zhì)災(zāi)害恢復(fù)治理工程建設(shè)所消費的各類資源,將其轉(zhuǎn)換為生態(tài)生產(chǎn)性土地。具體計算時可根據(jù)實際資料的情況進行方法的選擇。

2.3.1 崩塌

與崩塌有關(guān)的礦產(chǎn)資源開發(fā)地質(zhì)災(zāi)害生態(tài)足跡主要涉及崩塌治理工程所消費的資源,包括崩塌治理工程的占地及治理工程建設(shè)中消耗的能源和材料。其中,占地部分可歸屬為原有的土地類型;能耗可歸屬為化石燃料地或建設(shè)用地;材料部分則根據(jù)來源歸入各自的生態(tài)生產(chǎn)性土地。

2.3.2 滑坡

可用于滑坡防治的工程方法有:水排除法、削方減載法、支擋法、錨固法、注漿法等。無論哪種工程方法,其在實施過程中,都會消耗一定的能源、原材料。根據(jù)所消耗的能源、原材料數(shù)量、種類,將其還原為一定的生態(tài)生產(chǎn)性土地面積,就可計算出滑坡的地質(zhì)災(zāi)害生態(tài)足跡。

2.3.3 泥石流

由于巖土工程措施在礦山泥石流防治中廣泛應(yīng)用,泥石流地質(zhì)災(zāi)害生態(tài)足跡的分析應(yīng)以巖土工程措施為背景進行。與泥石流有關(guān)礦產(chǎn)資源開發(fā)地質(zhì)災(zāi)害生態(tài)足跡主要涉及泥石流治理工程所消費的資源,包括泥石流治理工程的占地及治理工程建設(shè)中消耗的能源和材料。其中,占地部分可按原有土地屬性歸結(jié)成不同的生態(tài)生產(chǎn)土地;能耗可歸屬為化石燃料地或建設(shè)用地;材料(包括水泥、鋼材、木材等)根據(jù)其來源歸入各自的生態(tài)生產(chǎn)性土地。

2.3.4 礦區(qū)地面變形

礦產(chǎn)資源開采造成的地面塌陷,導(dǎo)致相應(yīng)范圍內(nèi)的建筑、道路、管線設(shè)施和河流水系的改變,地表塌陷區(qū)耕地可耕性的降低是永久性的(武強, 2003)。復(fù)墾規(guī)劃是塌陷區(qū)綜合整治的必由出路,即對塌陷區(qū)的整治恢復(fù)工作進行統(tǒng)一規(guī)劃,因地制宜地采取各種整治措施,把塌陷區(qū)建成農(nóng)業(yè)、林業(yè)、民用建筑和文化娛樂等用地,以取得最大的土地使用效益和環(huán)境效益(鄭梁,2002)。對于礦產(chǎn)資源開發(fā)產(chǎn)生的地裂縫,應(yīng)根據(jù)不同的情況進行處理,達到減災(zāi)防災(zāi)的目的。與礦區(qū)地面變形有關(guān)的礦產(chǎn)資源開發(fā)地質(zhì)災(zāi)害生態(tài)足跡主要涉及發(fā)生地面變形后各類治理工程所消費的資源和能源,根據(jù)其來源的不同可歸結(jié)為不同的生態(tài)生產(chǎn)性土地面積。

2.3.5 礦區(qū)沙漠化

礦產(chǎn)資源開發(fā)中易發(fā)生工礦型土地沙漠化,即礦產(chǎn)資源的開發(fā)會危害到礦區(qū)周圍的植被,導(dǎo)致植被枯萎、死亡;露天采礦剝離表土使礦區(qū)原有的地表生態(tài)系統(tǒng)遭受破壞,水土流失加劇,土地生產(chǎn)力下降,土地資源喪失,呈現(xiàn)地表荒蕪、砂石(碎石)裸露地表的土地退化過程。其分布特點是以工礦區(qū)為中心,荒漠化程度呈同心圓向外逐漸減弱,影響范圍與礦山開發(fā)規(guī)模密切相關(guān)。礦區(qū)沙漠化是以原有土地喪失生態(tài)生產(chǎn)能力為前提,原有土地的類型(如耕地等)可作為計算礦產(chǎn)資源開發(fā)礦區(qū)沙漠化生態(tài)足跡的基礎(chǔ)。

2.3.6 礦井突水

礦井突水是礦產(chǎn)資源開發(fā)中發(fā)生的嚴重地質(zhì)災(zāi)害之一。礦產(chǎn)資源開發(fā)中礦井突水地質(zhì)災(zāi)害生態(tài)足跡的計算應(yīng)以發(fā)生該類災(zāi)害之后為恢復(fù)正常的礦山生產(chǎn)所發(fā)生的各類能源、材料及人力資源的消耗。其中能耗歸結(jié)為化石燃料地或建設(shè)用地;材料根據(jù)其不同的來源可歸結(jié)為相應(yīng)的生態(tài)生產(chǎn)性土地類型。

2.4 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 ofMineral Resources Exploitation,MEFP)是指礦產(chǎn)資源開發(fā)過程中直接產(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。

2.4.1 大氣污染

由于預(yù)防大氣污染需要建設(shè)安裝一定的污染治理設(shè)施,如脫硫裝置、鍋爐煙氣除塵設(shè)備及其它污染凈化裝置,這些裝置的運行需要耗能;各類有毒、有害氣體理論上需要一定的林地來吸收。因此,消納大氣污染物的生態(tài)足跡計算主要歸結(jié)為建設(shè)用地、化石燃料地和林地。實際中,礦產(chǎn)資源開發(fā)中產(chǎn)生的大氣污染可能沒有進行治理或大部分沒有進行治理,但也應(yīng)以大氣污染消納的能耗和可能占用的生態(tài)生產(chǎn)性土地作為前提計算其生態(tài)足跡。

2.4.2 固體廢棄物污染

固體廢棄物處置方法主要是封存、堆積或填埋、焚燒等。固體廢棄物的生態(tài)足跡計算時,主要是考慮填埋場地、堆放場地的占地、固體廢棄物運輸中的能耗、垃圾分類和焚燒的能耗。與礦產(chǎn)資源開發(fā)大氣污染物的消納生態(tài)足跡計算原則相同,對礦產(chǎn)資源開發(fā)引起的固體廢棄物污染消納的占地和能耗以年為單位進行分析。占地可歸屬原有的土地類型,能耗則歸屬化石燃料地或建設(shè)用地。

2.4.3 水污染

礦產(chǎn)資源開發(fā)中,如果不能防止污染水的形成,就應(yīng)研究出處理污染水的措施。發(fā)生水污染后,一般通過環(huán)境工程和生態(tài)工程相結(jié)合的方式進行處理。通常情況下,以環(huán)境工程方式進行的水污染處理可能占地較小,但能耗較高;而以生態(tài)工程的方式處理水污染可能是低能耗,但占地面積較大。水污染生態(tài)足跡計算的核心問題是能耗和占地的計算,例如污水收集管網(wǎng)和提升泵站的占地及其能耗、污水處理設(shè)施的占地及其運轉(zhuǎn)能耗等。水污染生態(tài)足跡計算中的能耗同樣以年為單位進行計算。

2.4.4 噪聲污染

在處理噪聲污染時,除降低設(shè)備本身運行的噪聲之外,目前多采用隔聲、吸聲、消聲裝置。相應(yīng)這些材料設(shè)備和設(shè)施的安裝運輸過程均牽涉到占地和能耗。噪聲污染生態(tài)足跡的計算主要應(yīng)考慮占地和能耗,分別歸屬建設(shè)用地或化石燃料地。如相關(guān)資料較難收集,可考慮采用由于噪聲導(dǎo)致從業(yè)人員健康下降帶來病休假等問題,須增加人員從事產(chǎn)業(yè)活動,則將增加人員的消費生態(tài)足跡看作是噪聲污染生態(tài)足跡的另一種表達。礦產(chǎn)資源開發(fā)綜合生態(tài)足跡分析的框架體系如圖1所示。

圖1 礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)環(huán)境影響分析的概念體系Fig.1 Concept system for analysis of effects of m ineral resources exploitation on ecological environment

3 礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)足跡的計算模型

礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)足跡的計算包括消費生態(tài)足跡、地質(zhì)災(zāi)害生態(tài)足跡和污染生態(tài)足跡三個部分,通過對礦產(chǎn)資源在開發(fā)過程中一年內(nèi)產(chǎn)生的各種資源消費、地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生或治理、污染消納等進行統(tǒng)計分析后,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。計算如下:

上式中,M EFT為礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)足跡,gha;

M EFC為礦產(chǎn)資源開發(fā)消費生態(tài)足跡,gha; M EFCi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、水資源地的消費生態(tài)足跡,gha;

M EFD為礦產(chǎn)資源開發(fā)地質(zhì)災(zāi)害生態(tài)足跡, gha;M EFDi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;

M EFP為礦產(chǎn)資源開發(fā)污染生態(tài)足跡,gha; M EFPi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。下面給出一般的計算公式:

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

其中,A為某類生態(tài)生產(chǎn)性土地面積,gha;

C為資源消費量,t;

Y為全球平均單位生產(chǎn)力,kg/ha;

γ為當量因子;

占用土地的生態(tài)足跡計算如下:

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。

根據(jù)礦產(chǎn)資源開發(fā)地質(zhì)災(zāi)害生態(tài)足跡清單,礦產(chǎn)資源開發(fā)地質(zhì)災(zāi)害生態(tài)足跡包括發(fā)生崩塌、滑坡、泥石流、礦區(qū)地面變形、礦區(qū)沙漠化、礦井突水等所占用的各類生態(tài)生產(chǎn)性土地或由于治理災(zāi)害或生態(tài)恢復(fù)所消費的資源、能源或占用土地的生態(tài)足跡。相關(guān)的計算公式可參考公式(2)、(3)進行計算。

依礦產(chǎn)資源開發(fā)污染生態(tài)足跡清單,礦產(chǎn)資源開發(fā)污染生態(tài)足跡包括發(fā)生大氣、固體廢棄物、水、噪聲等污染時,由于污染物的消納而產(chǎn)生的生態(tài)足跡。污染物的消納一般可通過以下途徑來實現(xiàn):在發(fā)生區(qū)域安裝相應(yīng)的清除或隔離裝置;設(shè)置隔離帶。在污染處理或隔離帶修建、運行中消耗的原材料、能源的生態(tài)足跡可參考公式(2)來進行計算。對于占地的生態(tài)足跡可以根據(jù)不同的情況區(qū)別對待,如大氣污染、噪聲污染的處理設(shè)施可能占地很小,可以忽略不記;而對于固體廢棄物、水污染的處理設(shè)施可能需要一定規(guī)模的占地面積,其生態(tài)足跡的計算可以使用(3)進行計算。對于礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境污染沒有進行工程治理的,其環(huán)境污染生態(tài)足跡的計算可按所排放的污染物消納所需要的生態(tài)生產(chǎn)性土地面積來計算。

4 山西省煤炭資源開發(fā)生態(tài)足跡計算

根據(jù)《山西統(tǒng)計年鑒》(山西省統(tǒng)計局,2006)、《中國統(tǒng)計年鑒》(中華人民共和國國家統(tǒng)計局, 2006),及引用部分公開發(fā)表論文的數(shù)據(jù)。結(jié)合前面的分析計算,可以得到山西省煤炭資源開發(fā)占用的生態(tài)生產(chǎn)性土地類型,如表1所示。從該表可以知道,2000～2005年占用的生態(tài)生產(chǎn)性土地類型由13.91×106gha增加到28.41×106gha,年均增加15.35%。從該表可以看出,占用較多的生態(tài)生產(chǎn)性土地類型為林地,約占90%左右,其次是化石燃料地、耕地和水資源地。

山西省煤炭資源開發(fā)生態(tài)足跡來源于資源開發(fā)過程中的資源消耗、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)足跡的絕對值和相對值在增加,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1 山西省煤炭資源開發(fā)占用的生態(tài)生產(chǎn)性土地類型單位:ghaTable1 Ecological productive land occupied by coal resources exploitation in Shanxi province(un it:gha)

表2 山西省煤炭資源開發(fā)生態(tài)足跡的構(gòu)成(單位:gha)Table2 Constitution of ecological footprints by coal resources exploitation in Shanxi province(un it:gha)

從生態(tài)生產(chǎn)性土地類型的占用來看,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。進一步的分析可知,與林地計算有關(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、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)的生態(tài)環(huán)境影響,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行規(guī)?；纳a(chǎn)。

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Analysis of Effect ofM ineral Resources Exploitation on Ecologic Environment Based on Ecological Footprints

Du Qin-jun,Niu Jian-guang
(School of M anagement and Engineering of Shijiazhuang University of Econom ics,Shijiazhuang 050031)

Starting from the point that ecological environment influence ofmineral resource should be quantitativelymeasured,thispaper suggests that the effect ofmineral resource exploitation on ecological environment can be analyzed quantitativelywith the theory of ecological footprints.Considering the affection ways and approaches of the mineral resources exploitation activities on the ecological environment,concept systems are established for analysis of the ecological footprints produced bymineral resources exploitation,consumption,geological hazards and pollution,and a detailed list corresponding to these footprints is constructed.The type and numbersof ecologicalproductive land occupied by coal resource exploitation in Shanxiprovince are calculated for the period from the year2000 to 2005 based on the statistic data analysis.The result indicates that the forest land occupied is the biggest,and the fossil fuel land is the next.According to the composition of ecological footprintsof coal resources exploitation in Shanxiprovince,the footprintof environmental pollution ranks the first,and that of resource consumption is the second.

effect on ecological environment,ecological footprint,concept systems,mineral resources,Shanxi province

book=9,ebook=625

F407.1

A

0495-5331(2010)05-0953-07

2010-01-26;

2010-08-10;[責任編輯]郝情情。

本文受河北省社會科學(xué)基金(HB07BYJ012)和石家莊經(jīng)濟學(xué)院2009年度博士科研基金項目(編號:200908)資助。

都沁軍(1969年-),男,2008年畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(xué)(北京),獲博士學(xué)位,教授,主要從事礦產(chǎn)資源的持續(xù)開發(fā)與利用研究,E-mail:duqinjun@sjzue.edu.cn。