吳迪+趙華+李鋼

摘要：21世紀人類面臨的主要問題將是人口、資源、環(huán)境問題，但是在經(jīng)濟利益的驅(qū)動下，目前生態(tài)環(huán)境惡化的趨勢并沒有得到有效地遏制，環(huán)境污染、資源浪費問題依然嚴峻。政府作為公共物品的管理者，需在資源利用、環(huán)境保護這些問題上及時吸取國外“先污染后治理”的教訓，站在長遠的戰(zhàn)略角度保護全民利益。目前，我國對于煤礦區(qū)土地復墾工作要求趨于嚴格，土地復墾的意義不僅在于提高耕地質(zhì)量，而且對環(huán)境、社會等方面具有正外部性影響。將這些外部性進行數(shù)值化分析，用土地復墾的外部效應(yīng)與投入進行深入對比，有利于更加明確地認識土地復墾的效益與意義。

關(guān)鍵詞：煤炭開采；外部性；復墾；效益

中圖分類號：X4；X8 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2014）01-0222-06

Study on External Damages of Coal Mining and Stealth Effectiveness of Reclamation

WU Di1，2，ZHAO Hua1，2，LI Gang1，3

（1. School of Environment Science & Spatial Informatics， China University of Mining and Technology， Xuzhou 221008， Jiangsu， China；

2.Jiangsu Key Laboratory of Resources and Environmental Information Engineering， Xuzhou 221008， Jiangsu， China；

3.Xuzhou Land and Resources Bureau， Xuzhou 221006， Jiangsu， China；）

Abstract： In the 21st century， human beings are still faced with the major proldems of population， resources and environmental issues. Driven by economic interests， the trend of the current deterioration of the ecological environment has not been effectively curbed； environmental pollution and resource waste are still grim. As the manager of public goods， the government needs to absorb the lessons of foreign pollution governance in resource utilization and environmental protection， standing in a long-term strategic angle to protect national interests. Currently， China's land reclamation work on coal districts is strict， the significance of which not only directly relates to the quality of cultivated land， but also has positive external effects on environmental， social and other aspects. This article gives a numerical analysis on these externalities and compares the external effects of land reclamation and investigation with an aim of giving a clearer understanding of the benefits and significance of land reclamation.

Key words： coal mining； externality； reclamation； effectiveness

收稿日期：2013-04-25

基金項目：“十二五”國家科技支撐計劃項目（2012BAB11B06）

作者簡介：吳 迪（1988-），男，河北廊坊人，在讀碩士研究生，主要研究方向為土地利用規(guī)劃，（電話）15895210512（電子信箱）wudcumt@163.com。

自工業(yè)革命以來，科學技術(shù)飛速發(fā)展為人類改造自然環(huán)境、利用自然資源提供了強有力的武器，同時人類對自然的影響遠超以往。其中，煤炭資源發(fā)揮的作用不言而喻，它有利地推動了經(jīng)濟發(fā)展和社會進步，極大地便利和豐富了人民的生活。但是采礦活動對環(huán)境的破壞也是空前的，2011年全國煤炭開采量為35.2億t，是建國初期的100倍左右，采礦范圍影響之大前所未有。煤炭開采帶來的影響也是多種多樣，但是一部分采煤損失并沒有在煤炭開采成本中完全體現(xiàn)出來，這就是容易被人們忽視的外部性損失。資源環(huán)境的破壞最終還是要人類付出相應(yīng)代價，因此在煤炭產(chǎn)量及開采范圍不斷擴大的同時，也要更多地考慮煤炭開采對周圍環(huán)境的影響。將土地塌陷損失定量化，有助于采礦稅額的確定以及土地復墾的效益分析。

1 基本理論

外部性（Externality，又稱作外部效應(yīng)、外部影響）是指在不通過影響價格而直接影響他人的經(jīng)濟環(huán)境或經(jīng)濟利益，轉(zhuǎn)移了自己行為的后果，從而沒有由自己完全承擔這種后果，即沒有將這種影響計入市場交易的成本與價格之中的經(jīng)濟現(xiàn)象[1]。其中采煤對環(huán)境的影響屬于生產(chǎn)外部性也稱負外部性，煤炭開采對于環(huán)境的破壞由大區(qū)域內(nèi)的全部個體共同承擔，并沒有完全計入煤炭開采成本中。

MSC=MEC+MPC （1）

如圖1所示，MSC為邊際社會成本，MEC為邊際外部成本，MPC為邊際個人成本，EC為需求曲線。企業(yè)為了追求利益最大化，選擇EC與MPC交點A，此時產(chǎn)量為Qa，價格為Pa，而綜合最優(yōu)產(chǎn)量為EC與MSC交點B決定，B點產(chǎn)量Qb小于Qa，相應(yīng)價格Pb大于Pa。

可見，在煤炭企業(yè)不承擔環(huán)境外部性成本的情況下，以較低成本多生產(chǎn)了（Qa-Qb）的煤炭量，由于區(qū)域內(nèi)全部個體承擔了邊際外部成本，導致邊際個人成本較低，進而企業(yè)開采煤炭數(shù)量超過市場最優(yōu)量，更有部分企業(yè)在采煤的過程中降低回采率，放棄賦存狀況不好的煤層，雖降低了平均成本，但是造成資源浪費，不利于市場平衡與資源合理配置，導致環(huán)境破壞加劇，環(huán)境與資源利用處于不健康發(fā)展狀態(tài)，難以達到帕累托最優(yōu)[2]。

解決上述方法的有效手段是將環(huán)境資源外部成本內(nèi)部化。由于在市場調(diào)節(jié)下難以實現(xiàn)上述過程，不能達到社會資源的優(yōu)化配置，需要政府采取某種手段對市場機制的運行過程加以干涉，將環(huán)境成本添加到煤炭企業(yè)的開采成本中。外部性內(nèi)部化的主要方法有：明確產(chǎn)權(quán)解決外部性、政府直接干預、庇古稅，其中最符合采礦企業(yè)的方法為庇古稅。

庇古稅的目的是尋求正外部性，通過對負外部性進行收稅，對正外部性進行補貼獎勵。庇古稅能有效控制采礦行為，符合“誰破壞、誰治理”的原則，對于采礦行為收取專項稅費來進行區(qū)域環(huán)境治理補償。研究計算土地塌陷造成的環(huán)境外部性損失，不僅有利于對采礦行為進行合理征稅，還有利于對土地復墾的效益的明確認識。

2 煤炭開采環(huán)境外部性損失

生態(tài)環(huán)境對于人類的生存與發(fā)展具有不可替代的作用，這由其固有價值所決定。煤炭開采會造成空氣、水質(zhì)以及土壤污染，干擾周圍生態(tài)系統(tǒng)以及生物群落，給周圍生態(tài)環(huán)境造成極大破壞。其中，帶給周圍居民以及土地使用者的損失為直接損失，給周圍生態(tài)環(huán)境造成的損失為負外部性損失。煤炭開采的破壞主要有以下方面。

2.1 煤炭開采對土地的破壞

地下煤層采出后，原本壓在煤層上部的巖層變成懸空，受力平衡遭到破壞。當頂板超過一定強度后，就會發(fā)生冒落、垮塌并達到新的平衡，下部巖層的垮塌傳遞到地表后就引起了地表的塌陷。地表塌陷后會使地面構(gòu)筑物、建筑物產(chǎn)生裂縫、并對橋梁、公路、鐵路、輸電線路等設(shè)施產(chǎn)生不同程度的影響。同時耕地塌陷后變得凹凸不平不利于灌溉排澇，沉陷的農(nóng)田被積水淹沒變成荒灘洼地，土壤鹽堿化加重有機養(yǎng)分下降，原有生態(tài)系統(tǒng)受到破壞。

2.2 煤炭開采對大氣的破壞

煤礦副產(chǎn)品煤矸石堆放在地表壓占土地， 同時煤矸石在長期存放的過程中還會發(fā)生自燃，造成能源浪費的同時釋放出大量CO、CO2、硫化物和氮氧化合物等有害氣體， 影響周邊大氣質(zhì)量，加劇溫室效應(yīng)[3]。在土地復墾工作中，可以選擇合理方式，有效利用現(xiàn)有煤矸石，通過將煤矸石分類處理，將含煤成分較高的矸石用于發(fā)電，含煤量低的矸石用于燒磚以及填充復墾，不僅能夠減少空氣污染，緩解環(huán)境壓力，還能有效解決土地壓占以及土地塌陷問題。

2.3 煤炭開采對水資源的破壞

長期煤炭開采會改變地質(zhì)環(huán)境，破壞淺、中、深層地下水資源的補給、徑流，造成地下含水層疏干、地表水系斷流。煤炭開采造成地表河流斷流，地表水量減少，開采過程中排放大量的礦坑水，嚴重污染地表水質(zhì)[4]，礦坑水中的硫化物、重金屬等指標均遠高于國家標準。

2.4 煤炭開采對生物的影響

Sarma[5]研究發(fā)現(xiàn)，采煤塌陷地與周圍地區(qū)相比，植被覆蓋度降低，生物多樣性指數(shù)隨之降低，地區(qū)性瀕危物種增加，煤炭開采對地上生物造成了極大的危害。

3 煤炭開采的土地塌陷成本分析——以山西某煤礦為例

由于煤炭企業(yè)的生產(chǎn)獲利活動造成的地表塌陷以及環(huán)境惡化，不應(yīng)由地上居民來承擔，采煤單位應(yīng)對此做出相應(yīng)補償來彌補此外部性。由采礦企業(yè)組織進行土地復墾工作，或者采礦企業(yè)繳納復墾費用，由地方政府組織實施土地復墾工作，以此保持地上水土、調(diào)節(jié)區(qū)域氣候、緩解生態(tài)壓力。土地復墾可以將塌陷地復墾成耕地后形成隱性效益，通過與復墾投入費用的比較來進一步了解土地復墾工作的具體意義。

在庇古稅解決采礦對環(huán)境負外部性的影響中，關(guān)于環(huán)境成本的計算尤為重要。采用替代法、影子價格法、市場價值法等分別構(gòu)建模型，計算環(huán)境外部性。

3.1 土地塌陷的社會保障成本分析

首先是社會保障損失。土地是農(nóng)民穩(wěn)定生活的保障，土地塌陷后廢棄或者肥力下降，將導致農(nóng)民失去了生存的依靠。為了保障塌陷地農(nóng)民生活質(zhì)量不降低，則必須對農(nóng)民進行經(jīng)濟補償或者物質(zhì)補貼。

其次是社會穩(wěn)定性損失。中國用7%的耕地養(yǎng)活了世界22%的人口，但是這并不代表中國擁有足夠的糧食。目前，中國的人口仍在增長，而耕地則在逐步減少，同時隨著人民生活水平的提高，人均糧食消耗量也在不斷提升，相信在未來幾十年中國糧食供應(yīng)仍然緊張，耕地資源缺口越來越大，因此利用土地復墾來增加耕地資源，對于保障社會穩(wěn)定、國家穩(wěn)步發(fā)展具有積極意義。

社會保障成本可以通過作物產(chǎn)量減少的直接損失進行等量計算。耕地直接產(chǎn)出損失主要指土地塌陷對耕地的負面影響，是耕地資源作物自塌陷后未來若干年減少的收益折算到當前時點，計算公式為：

Da=■■ （2）

式（2）中，Da為土地塌陷后經(jīng)濟產(chǎn)出直接損失，Qti為第t年第i種作物的產(chǎn)量減少量，可以根據(jù)塌陷地損毀等級進行分類計算，pti為第t年第i種作物價格，m為土地塌陷的年限，n為第t年的作物種類，rt為第t年的貼現(xiàn)率。

3.2 土地塌陷的環(huán)境成本分析

3.2.1 大氣調(diào)節(jié)價值 大面積的農(nóng)作物在整個生長周期進行光合作用積累有機物的同時，固定CO2釋放O2，12H2O+6CO2+陽光→C6H12O6（葡萄糖）+6O2+6H2O，大面積的耕地對于緩解溫室效應(yīng)，減緩全球生態(tài)變化具有重要意義。植物每合成1 g干物質(zhì)能夠固定1.63 g CO2，同時釋放1.2 g O2。首先計算固定碳產(chǎn)生的價值，

F■=1.63×K×Rc （3）

式（3）中，F(xiàn)■為植被減少固定CO2損失量，K為植被生產(chǎn)力降低導致有機物固定降低量，Rc為碳稅率計算碳成本。

F■=1.2×K×Ro （4）

式（4）中，F(xiàn)■為植被減少產(chǎn)生O2損失量，K為植被生產(chǎn)力降低導致有機物固定降低量，Ro為工業(yè)制氧或者造林成本[6]。計算過程中，我國碳稅比較低，約為歐美發(fā)達國家的十分之一，大約為20元/t，通過每公頃林地計算固碳效益為每年2 080元/hm2，制氧成本為1 900元/hm2，耕地、草地減半折算，之后進行加和折算[7]。

Dw=■■ （5）

式（5）中，Dw為土地塌陷后產(chǎn)生大氣調(diào)節(jié)損失，F(xiàn)■為土地塌陷造成固定CO2損失量，F(xiàn)■為土地塌陷造成產(chǎn)生O2損失量，m為土地塌陷的年限，rt為第t年的貼現(xiàn)率。

3.2.2 保持土壤肥力價值 復墾后土地植被覆蓋率提升可以減少土壤侵蝕，而土壤侵蝕會造成土壤中N、P、K等營養(yǎng)物質(zhì)流失，保持土壤及營養(yǎng)物質(zhì)對于土地可持續(xù)利用具有決定性作用。土壤保持量一般對照原植被覆蓋情況以及塌陷破壞后植被覆蓋情況來估算[8]。

Q=R×K×L×S×σc×σp （6）

式（6）中，Q為土壤侵蝕量， R為降雨侵蝕力指標，K為土壤可蝕性因子，L、S為坡長坡度因子，σc為地表植被覆蓋因子變化量，σp為土壤保持措施因子變化量。降雨侵蝕指標R在此采用之前多年平均值為110.2 m·t·cm/hm2·h[9]。土壤可蝕性因子K的取值，參照國內(nèi)相關(guān)研究，在此取值0.31[10]。坡長度因子L、S可根據(jù)沉陷預計中傾斜值i計算得出。

De=■■ （7）

式（7）中，De為土地塌陷后產(chǎn)出土壤保持損失，Q為土壤保持量，aei為土壤中N、P、K含量，Pei為N、P、K肥料價格，rt同上。

3.2.3 水分保持價值 采用差值法和替代法估算涵養(yǎng)水源價值，其公式為

Dt=■■ （8）

式（8）中，Dt為單位面積土地塌陷后產(chǎn)出水源涵養(yǎng)損失，W為有植被覆蓋土地土壤容積含水量，W0為裸地土壤容積含水量，U為單位涵養(yǎng)水量的價值，計算0.5 m的土壤層厚度，采用水庫蓄水成本法計算，取值0.67元/m3為土地塌陷的年限水分保持的價格[11]，rt同上。

3.2.4 生物多樣性及休閑娛樂外部價值 根據(jù)謝高地等[12] 的研究發(fā)現(xiàn)，耕地以及林地等價值還包括生物多樣性以及休閑娛樂價值，林地的生物多樣性價值以及娛樂文化價值分別為2 389.1元/hm2、1 132.6元/hm2，農(nóng)田的生物多樣性價值以及娛樂文化價值分別為787.5元/hm2、8.8元/hm2。根據(jù)土地損毀程度確定耕地以及林地在生物多樣性以及娛樂外部性受損程度，在此通過地區(qū)經(jīng)濟修正以及時間價值修正后使用。

3.3 案例分析

本研究區(qū)域位于太行山中部西側(cè)，山西高原東部山岳丘陵地帶。地表基巖廣泛出露，經(jīng)長期風化侵蝕，梁嶺連綿，溝谷縱橫，形成侵蝕型低山丘陵地貌。采煤礦井于2004年重組構(gòu)成，核定生產(chǎn)能力為120萬t/年，開采方式為井工開采，服務(wù)年限為30年。根據(jù)土地破壞特點，結(jié)合其開采時序，土地復墾工作計劃分為4個階段：第一階段為2012-2016年、第二階段為2017-2021年、第三階段為2022-2028年、第四階段為2029-2038年。根據(jù)地區(qū)條件，利用山區(qū)地表移動變形預計模型進行分階段預計，參照《土地復墾方案編制規(guī)程第三部分：井工煤礦》中采煤沉陷區(qū)土地損毀程度分級標準進行損毀程度劃定（表1）。

以塌陷損失作為社會保障外部性，經(jīng)查山西省農(nóng)業(yè)2011年收益情況，小麥產(chǎn)量3 037.95 kg/hm2，玉米產(chǎn)量為5 995.05 kg/hm2，小麥單價為1.72元/kg，玉米單價為1.50元/kg，對照塌陷地實際情況，在未塌陷影響情況下，耕地年收入為14217.85元/hm2，假設(shè)土地復墾區(qū)域內(nèi)價格標準在復墾服務(wù)期限內(nèi)未發(fā)生變化，取固定收益率為7%[13]。代入數(shù)據(jù)計算后，林地2011年大氣調(diào)節(jié)成本為3 980元/hm2 ，耕地、草地減半為1 990元/ hm2。項目區(qū)土壤松散，易發(fā)生流失，經(jīng)查詢合成氨價格為3 242元/t，尿素價格為2 100元/t，60%的氯化鉀肥料為2 600元/t，代入計算保持土壤價格為每年1 625元/hm2。項目區(qū)土壤絕對含水量平均降低4%，涵養(yǎng)水源損失價值為1 233元/hm2。在生物多樣性以及娛樂外部性價值計算過程中，由于項目區(qū)林地屬于疏林地，此項內(nèi)容將參照數(shù)據(jù)進行修正，林地因采煤塌陷，生物多樣性及觀賞價值損失每年3 882元/hm2，耕地、草地損失價值為2 615元/hm2。

從圖2、圖3、圖4、圖5、圖6可以看出，在研究案例的煤礦中，紅色框界限內(nèi)為采煤工作面范圍，紫色區(qū)域為煤礦的工業(yè)廣場位置，紅色區(qū)域為重度損毀地區(qū)，黃色區(qū)域為中度損毀地區(qū)，藍色區(qū)域為輕度損毀地區(qū)。通過疊加土地利用現(xiàn)狀圖與損毀定級圖可以預測劃定損毀區(qū)域，利用GIS軟件可以按損毀程度統(tǒng)計出不同地類的損毀面積，方便依據(jù)地類進行外部性價值計算。項目區(qū)土地利用類型以林地和草地為主，存在部分耕地、農(nóng)村建筑用地及其他地類等。礦區(qū)地表屬低山丘陵區(qū)，生態(tài)環(huán)境脆弱，為保持生態(tài)平衡，在規(guī)劃中將地形條件較好、排灌設(shè)施完備的地區(qū)復墾為耕地；依據(jù)現(xiàn)狀完善其農(nóng)田水利設(shè)施、交通運輸設(shè)施，保證其原有功能不喪失，對原有的其他林地與疏林地進行整理，復墾為灌木林地，形成良好防護帶。由于復墾范圍內(nèi)交通運輸用地、水域及水利設(shè)施用地、其他土地、城鎮(zhèn)村及工礦用地等土地面積占項目區(qū)總面積比例小，并且面積變化不大，幾類土地自身產(chǎn)生的外部性價值及轉(zhuǎn)化類別后的外部性價值忽略不計，僅按照原地類面積統(tǒng)計林地、耕地、草地3類土地的社會保障價值、大氣調(diào)節(jié)價值、土壤保持價值、水分涵養(yǎng)價值、生物多樣性及觀賞價值等。得出土地復墾損毀程度后，可按照之前價值標準計算各階段塌陷土地外部性損失，并與分階段復墾投資進行對比，以各階段初期為基準期進行折算（表2、表3）。

4 結(jié)論

在整個土地復墾過程中，方案靜態(tài)總投資為8 826.20萬元，其中工程施工費為7 421.22萬元，其他費用為905.38萬元，不可預見費499.60萬元，土地復墾服務(wù)的合計年限為26年。為了便于比較，將投資與外部性損失均折算到各階段初期，折算后總投資為6 910.91萬元，外部性損失為2 498.11萬元，占總投資的36.15%。從階段占比可以看出，各階段占比逐漸提升，外部性影響逐漸增大，而且當復墾投資停止后，環(huán)境外部性效益并不會消失。另外，本研究沒有考慮因環(huán)境改善降低的醫(yī)療費用，復墾降低的交通成本等多項費用?？傮w比較，塌陷地治理收益還是會大于付出，是可持續(xù)發(fā)展、造福子孫的長久工程。環(huán)境治理的發(fā)展方向在采煤初期就應(yīng)提前做好規(guī)劃，籌措資金，邊采邊治，將礦區(qū)環(huán)境在保持現(xiàn)狀不下降的基礎(chǔ)上進一步提升。采煤環(huán)境綜合治理在采煤工業(yè)未來發(fā)展的過程中必然會繼續(xù)加強，將煤炭開采由完全負外部性到正負均衡再到正外部性大于負外部性，給當?shù)鼐用駧碚嬲男腋６皇菨M目瘡痍的生態(tài)環(huán)境。

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（責任編輯 陳 杰）

4 結(jié)論

在整個土地復墾過程中，方案靜態(tài)總投資為8 826.20萬元，其中工程施工費為7 421.22萬元，其他費用為905.38萬元，不可預見費499.60萬元，土地復墾服務(wù)的合計年限為26年。為了便于比較，將投資與外部性損失均折算到各階段初期，折算后總投資為6 910.91萬元，外部性損失為2 498.11萬元，占總投資的36.15%。從階段占比可以看出，各階段占比逐漸提升，外部性影響逐漸增大，而且當復墾投資停止后，環(huán)境外部性效益并不會消失。另外，本研究沒有考慮因環(huán)境改善降低的醫(yī)療費用，復墾降低的交通成本等多項費用。總體比較，塌陷地治理收益還是會大于付出，是可持續(xù)發(fā)展、造福子孫的長久工程。環(huán)境治理的發(fā)展方向在采煤初期就應(yīng)提前做好規(guī)劃，籌措資金，邊采邊治，將礦區(qū)環(huán)境在保持現(xiàn)狀不下降的基礎(chǔ)上進一步提升。采煤環(huán)境綜合治理在采煤工業(yè)未來發(fā)展的過程中必然會繼續(xù)加強，將煤炭開采由完全負外部性到正負均衡再到正外部性大于負外部性，給當?shù)鼐用駧碚嬲男腋６皇菨M目瘡痍的生態(tài)環(huán)境。

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（責任編輯 陳 杰）

4 結(jié)論

在整個土地復墾過程中，方案靜態(tài)總投資為8 826.20萬元，其中工程施工費為7 421.22萬元，其他費用為905.38萬元，不可預見費499.60萬元，土地復墾服務(wù)的合計年限為26年。為了便于比較，將投資與外部性損失均折算到各階段初期，折算后總投資為6 910.91萬元，外部性損失為2 498.11萬元，占總投資的36.15%。從階段占比可以看出，各階段占比逐漸提升，外部性影響逐漸增大，而且當復墾投資停止后，環(huán)境外部性效益并不會消失。另外，本研究沒有考慮因環(huán)境改善降低的醫(yī)療費用，復墾降低的交通成本等多項費用?？傮w比較，塌陷地治理收益還是會大于付出，是可持續(xù)發(fā)展、造福子孫的長久工程。環(huán)境治理的發(fā)展方向在采煤初期就應(yīng)提前做好規(guī)劃，籌措資金，邊采邊治，將礦區(qū)環(huán)境在保持現(xiàn)狀不下降的基礎(chǔ)上進一步提升。采煤環(huán)境綜合治理在采煤工業(yè)未來發(fā)展的過程中必然會繼續(xù)加強，將煤炭開采由完全負外部性到正負均衡再到正外部性大于負外部性，給當?shù)鼐用駧碚嬲男腋６皇菨M目瘡痍的生態(tài)環(huán)境。

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（責任編輯 陳 杰）