区域工业生态效率的测算方法及应用

摘要 生态效率的概念及其评价方法已经成为一种将可持续发展目标和要求具体化的有效工具，其中，区域工业生态效率的测算是国内外研究的热点和难点。本文借鉴生命周期分析的相关研究成果，构建了区域工业生态效率的指标体系、计算步骤及方法，并以北京市工业为案例进行了应用研究，结果表明：①多年来，北京市环境类工业生态效率呈指数上升趋势，从1986年到2004年上升了6倍；资源类工业生态效率呈线性上升趋势，从1986年到2004年上升了近200倍；②影响北京市环境类生态效率变化的主要因素有新能源战略的实施、污染企业的搬迁、环境管理力度的加强和大量环保资金的投入；③工业生态效率指标及其测算方法具有过程性、整合性、可操作性、可扩展性等特点，可以比较全面和真实地反映某个区域在经济、环境、社会等方面各种政策的实施效果。

关键词 生态效率；测算方法；影响因素

中图分类号 F062.2 文献标识码 A 文章编号 1002-2104(2008)06-0121-06

“生态效率”（ecoefficiency）最初由世界企业可持续发展协会（WBCSD）提出，其核心思想是“在提供有价格竞争优势的产品和服务以满足人的基本需求和提升生活质量的同时，在全生命周期内逐步减少产品的环境影响和资源的消耗强度，使之至少达到与估算的地球承载力相一致的水平”［1］。可见，生态效率是一种目标，即在创造价值的同时减少对环境的影响。生态效率的概念及其相关评价方法已经成为一种将可持续发展目标和要求具体化和可操作化的有效工具［2］。目前，国外关于生态效率的研究主要集中在“产品、企业、行业、区域”四个层面［3～5］。工业生态效率的概念最初应用于企业层面［1］，后来，逐步向更微观和宏观层面的应用深入，由于研究对象层次的差别和研究目的不同，计算与评价方法也各有差异［6］。例如，运输行业特别关注能源消耗和大气污染，而食品加工行业则关注水资源消耗和废水排放，而区域层面则需要将“全球、区域和局地”的资源和环境影响综合起来进行考虑。所以，区域层面的生态效率研究是一个难点。Grant［7］曾计算了区域工业区景观设计规划的生态效率，但只涉及到能源效率和废物产生等方面，并没有深入系统地构建区域工业生态效率的计算方法。与此同时，国内对可持续发展进行评价的需求也在不断增长。目前，我国已经采取了诸如“生态城市、循环经济、生态工业园”等系列评价指标体系［8］，这些指标体系强调区域工业在经济、环境、社会多个方面的可持续性表现。与以上指标不同的是，生态效率则更专注经济活动在环境和资源方面的表现，例如，诸大建等从物质循环的角度提出了一套有价值的生态效率体系［9］。但总的来说，我国在衡量区域工业发展的环境和资源绩效时，仍然缺乏一套规范、有效的评价工具。

自1978年以来，北京一直保持高速的经济增长，2000年后GDP的增长率保持在10％以上。2001年，北京市人均GDP已达到了3 084美元，以世界银行的划分标准衡量，意味着经济发展已相当于上中等收入国家的水平，在世界131个主要国家和地区的排序中，大体相当于45位［10］。与此同时，单位GDP能源和环境效率与国际平均水平相比仍相差很大。例如，2003年北京市万元GDP消耗能源1.29 t标准煤，比发达国家高出了3～5倍。那么，究竟北京市工业发展的环境和资源效率的全景是什么？变化背后的影响因素又有哪些呢？本文以北京市工业为案例，将生态效率的概念引入区域工业可持续性的评价体系中，尝试构建一套标准化的计算方法，并分析案例区域工业生态效率变化的各类影响因素，阐明生态效率概念对于监测区域工业环境行为和分析政策要素的应用潜力，为今后产业与环境政策的制定提供决策支持工具。

1 区域工业生态效率的概念

生态效率源自英文的“ecoefficiency”，其中“eco”既是生态学（ecology）的词根,又是经济学（economy）的词根，所以ecoefficiency有“生态效益、经济效益”的双重涵义，而生态效率的具体内涵根据不同研究者及研究对象可以有不同的理解［11］。本文将“工业生态效率”的概念定义为：“某一区域，工业产品或服务的经济价值和所付出的环境和资源代价的比值，它可以用来衡量一个地区在某段时间内可持续发展的水平”，如式1所示。工业生态效率可具体分为两类：“环境类工业生态效率”和“资源类工业生态效率”，它们可以反映某一区域工业系统采用各种措施后的综合效果。

区域工业生态效率=工业各行业生产产品或服务的经济价值 所付出的资源或环境代价（1）

工业生态效率对区域工业可持续性的评价功能可以有三方面：①描述和反映任何一个时点上，经济与环境的协调水平和状况；②监测和评价一定时期内，经济与环境变化的趋势及速度；③综合衡量经济、制度等各领域与环境之间的作用关系，分析其背后的各种原因，为产业转型战略及政策效果的评价提供科学依据。

2 指标体系、计算步骤及方法

生态效率计算中所涉及的指标共有三大类：经济、环境和资源的指标。其中，经济指标采用工业的国民生产总值（GDP），环境和资源类子指标的选取和换算采用生命周期分析中的相关步骤，各步骤的目标及方法见图1所示。

2.1 环境和资源代价类别的确定

（1）环境代价的选取。环境代价的选取即被评价区域中所关注环境问题的选取，选取原则为“兼顾全球、区域、局地三个层面”。本文采用“三大全球性环境问题公约”（关于臭氧层损耗的蒙特利尔议定书、关于温室气体排放的京都议定书、关于跨国界有毒废弃物控制与处理的巴塞尔公约）中的相关规定，结合我国发展所面临的重要环境问题，共选取了六大类环境问题，具体包括，“全球气候变化、臭氧层破坏、酸雨、富营养化、生态毒性、工业固体废弃物污染”，各类别的子指标见表1所示。

（2）资源代价的选取。考虑我国水环境和水资源问题的严重性，以及我国能源消耗对全球和区域环境影响的重要性，选取了“水、能源”两大类资源指标，具体子指标见表1所示；其他工业资源，比如钢材、水泥等，由于不具行业普遍特性，暂不计入区域工业生态效率的计算。

其中，环境类各子指标的选取中有两点需要说明：①我国目前现行的环境统计年报中对挥发性有机污染物等重要污染物指标没有检测统计，缺少针对具有环境毒性、生物蓄积性和持久性化学污染物的指标。②工业固体废物产生量是指工业企业在生产过程中产生的固体、半固体和高浓度液体状的废物总量，具体内容见表1，其中“其它废物”包括污泥（工业废水处理中所排出的固体沉淀物）、工业垃圾（包括机械工业切削碎屑、研磨碎屑、废沙、食品工业的活性渣、硅酸盐工业和建材工业的砖、瓦、碎砾、混凝土碎块等）等废物。

2.2 子指标之间的当量换算

在计算环境类或资源类生态效率前，需要对每类环境和资源代价所包括的子指标进行统一单位的定量化换算。根据相关国内、外文献［12～14］，表2～6分别列举了各类环境子指标之间的当量系数，其中全球气候变化的各种指标以CO2当量换算，臭氧损耗指标以CFC11为当量换算

在计算能源生态效率时，我们需要对各种能源子指标间进行换算，这里以油当量作为换算单位，见表5。进而可以根据表6计算出各种能源消耗所产生的CO2排放量。到此为止，可以计算出各类环境排放和资源消耗的总当量值（分别以Ej，Rj表示），以及各自的生态效率绝对值。

2.3 不同类别之间指标权重的确定

本文利用“目标距离法”确定各类环境问题的权重［6］，即某种环境问题的严重性用该指标当前水平与目标水平（例如，环境干扰的极限浓度等科学性目标或政府消减计划等管理性目标）之间的距离来表征。所以，各类环境问题的权重可以通过公式计算得出，见式2和3所示，其中，TYi为排放物质i的消减目标年份，RYi为排放物质i的本文所采用的各类环境问题的权重因子见表7所示［12］。另外，资源类权重的计算中，由于水资源和能源对环境和经济的影响比较复杂，根据有关文献［13～15］，考虑到它们的重要性，将它们的权重系数分别设为0.5，0.5。

2.4 环境类和资源类工业生态效率指标及改善率

综上，“环境类工业生态效率总指标”和“资源类工业其中，Ej (j＝c, a, n, t, s, g)分别为各分项环境类生态效率：气候变化影响生态效率（Ec）、酸雨影响生态效率（Ea）、富营养化影响生态效率（En）、生态毒性影响生态效率（Et）、固体废弃物影响生态效率（Et）、大气质量影响生态效率（Eg）。Rj（j＝w,e）为各分项资源类生态效率：水资源利用生态效率（Rw）、能源利用生态效率（Re）。

将某一年的值作为基准值，各年的实际生态效率除以基准年的值即得该年生态效率的改善率（相对值），如式7所示。可以用来比较基准年后的生态效率变化趋势。在下一节的北京案例中，选取1986年为基准年（即1986年的环境类或资源类生态效率改善率为1）。

生态效率的改善率=生态效率某年的绝对值基准年生态效率的绝对 值（7）

3 案例应用

本部分计算了北京工业自1986-2004年的环境类和资源类工业生态效率，所用数据来 源于《北京市环境状况公报》、《北京统计年鉴50年》、《北京环境质量报告书》。由于历年官方统计数据的有限性，本文案例研究中选取了代表性因子。其中，气候变化选取最具代表性的CO2因子，酸雨选取SO2因子，富营养化选取COD因子，重金属则将Cd，Pb，Hg，As，Cr都纳入统计，空气质量选取烟尘和粉尘因子，固体废弃物纳入了环境统计中的全部指标，而臭氧类变化因子没有相关的可得数据所以没有列入计算流程。

3.1 北京市工业生态效率计算结果

计算结果表明，工业的环境类总生态效率呈现出指数上升趋势，由1986年至2004年上升近200倍，上升幅度很大。工业的资源类总生态效率呈现出小幅波动的线性上升趋势，由1986年至2004年上升6倍，见图2，3所示。因此，1986年至2004年期间，无论是环境生态效率还是资源生态效率，都有较大幅度的提高，说明北京市工业生产正朝着可持续性方向快速迈进。

其中，环境类各分项生态效率变化十分明显，而且各有特点：

（1）气候类环境生态效率。从1986年的0.186万元/t平稳上升，在2004年达到0.752万元/t，上升4倍；

（2）酸雨类环境生态效率。相比之下，表现出较大幅

度的增长，1986年仅为4.366万元/t，2004年增加到90.528万元/t，上升近20倍；

（3）富营养化类环境生态效率。由1986年的11.469万元/t上升至2004年的989.956万元/t，上升近90倍；

（4）重金属生态毒性类环境生态效率。其增长最为显著，由1986年的25.792万元/kg提高到2004年的38 267.797万元/kg，上升1 400多倍；

（5）大气质量类环境生态效率。由1986年的2.853万元/t上升至2004年的173.677万元/t，上升60多倍；

（6）工业固体废物类环境生态效率。由1986年的0282万元/t平稳上升至2004年的3.421万元/t，上升12倍。

另外，从能源消耗指标来看，其资源生态效率呈现出稳步上升趋势，由1986年的943.397万元/万t标准煤上升至2004年的4 097.146万元/万t标准煤，上升4倍多。从工业用水指标来看，其资源生态效率呈现出波动式上升的趋势，由1986年的97.292万元/万t上升至2004年的775.554万元/万t，上升近8倍。

3.2 北京市工业生态效率变化的影响因素分析

以环境类工业生态效率的变化为例，分析产业转型的各种政策驱动因素，确定下面几种主要的影响因素：

（1）新能源战略的实施。为了改善北京的大气环境质量，调整能源消费结构，北京市政府确立了“改变以煤为主的能源结构，大量引进天然气”的基本方针，并在《北京市能源调整规划》以及《北京市中长期能源战略研究》中将“大量引进天然气、大力发展清洁燃料”作为一项重要措施。燃料油和焦炭的使用量在2000年前后显著减少，煤气和天然气的消耗量迅速上升，特别是2001年后，煤气消费比例已跃居第二乃至第一的位置，此外，预计到2020年北京市天然气的使用总量将达到120亿立方米，清洁能源在城市能源中的消费量将达到90％［16］。这些措施对提高北京工业环境类生态效率起到了很大的作用。

（2）工业污染企业的搬迁。八十年代以来，随着北京城市规划的两次调整，工业开始实施以解决污染扰民为目的的企业搬迁，仅1995-1998年间，全市工业批复有偿转让土地127项，涉及144个企业。到2004年为止，北京市共治理重点工业污染源831个，搬迁或停产城区内的重要污染生产点72个（北京工业布局调整规划2005，210.73.72.235/netsite/doc/4.doc），其中包括首钢特钢公司、北京叉车厂、北京造纸厂等大型企业。

（3）环境管理力度的不断加强。1998年政府颁布了《低硫优质煤及制品标准》、《北京市锅炉大气污染排放标准》和《北京市轻型汽车排气污染排放标准》，与此同时，强力推进燃煤锅炉的改造工作。2004年全市4.4万台锅炉全部改造完毕，年削减燃煤量超过500万吨，减少二氧化硫、烟尘排放量4.8万吨和2.2万吨。加上其他方面的环境管理措施，北京市大气中二氧化硫年均浓度从1998年的120ｕg／m3，下降到2004年的55ｕg／m3，下降了54.2％，20年来首次达到国家标准［17］。另外，北京市也不断加强对其他各项环境问题的管理，如COD、重金属、固废等，随着环境法规政策健全和环境管理力度的加强，企业的各种污染排放得到了有效的控制。

（4）环保资金的大量投入。北京市自1999年起，已连续六年环保投资在百亿元以上。2004年北京环境保护方面的投资为141亿元，占当年GDP的3.3%，比例仅次于太原的3.64%，位居全国第二［19］。另外，为了筹集更多的资金用于污染治理，北京市加强运用经济手段引导污染治理。经国家批准，提高了二氧化硫和污水处理的收费标准，开征了垃圾处理费等，并制定优惠政策，对使用天然气、热力、电力的单位免收气源费、热源费和给予电贴；此外，还通过银行贷款和政府贴息，为锅炉改造等筹措资金。此类措施为北京工业环境类生态效率的改善提供了坚实的保障。

4 讨论和展望

由以上研究结果可以总结出以下几点：①工业生态效率指标具有过程性、整合性的特点，通过系统地衡量工业环境和经济绩效的变化，可以比较全面和真实的反映工业结构调整、能源政策、环境法规政策等方面措施的效果。②指标的计算方法较为简明，无论是对规划人员还是政府单位都较为简单易行、可操作性强。③指标具有较好的扩展性。随着研究和统计数据的健全，未来可以考虑更多资源和环境方面的问题，这将涉及工业发展基于的资源承载力问题、及其直接和间接所导致的生态环境问题，例如，持久性有机污染物、生物多样性丧失等。④指标仅作为工业发展过程的测量和评价工具，不能直接反映各类环境问题的情况，即生态效率虽然在提高，但由于基数过大，环境问题的形势依然严峻。

今后的研究方向，可以主要针对其应用范围进行扩展。一是，随着生态效率评价方法的不断完善，既可对某一地区进行时间序列的纵向分析，也可进行区域间的横向比较分析；二是，在具体指标的选取上，可考虑将来与企业层面的生态效率指标整合；三是，可以逐步将生态效率评价方法应用于第三产业乃至资源再利用产业的可持续性评价中。

参考文献(References)

［1］World Business Council for Sustainable Development. Measuring Ecoefficiency: A Guide to Reporting Company Performance ［R］. WBCSD, 2000.

［2］David R. Shonnard, Andreas Kicherer, and Peter Saling. Industrial Applications Using BASF Ecoefficiency Analysis: Perspectives on Green Engineering Principles ［J］. Environmental Science and Technology, 2003,(37): 5340～5348.

［3］Per Mickwitz. Regional Ecoefficiency Indicatorsa Participatory Approach ［J］. Journal of Cleaner Production, 2006,(14): 1603～1611.

［4］Jyri Seppala. How Can the Ecoefficiency of a Region be Measured and Monitored? ［J］. Journal of Industrial Ecology, 2005,9(4): 117～131.

［5］Gjalt Huppes and Masanobu Ishikawa. A Framework for Quantified Ecoefficiency Analysis ［J］. Journal of Industrial Ecology, 2005,9(4): 25～41.

［6］吕彬, 杨建新.生态效率方法研究进展与应用 ［J］. 生态学报, 2006,26(11) :3898～3906. ［Lv Bin, Yang Jianxin. Review of Methodology and Application of Ecoefficiency ［J］. Acta Ecologica Sinica, 2006,26(11) :3898～3906.］

［7］Jill Grant. Planning and Designing Industrial Landscapes for Ecoefficiency ［J］. Journal of Cleaner Production, 1997, 5 (122) :75～78.

［8］钟太洋, 黄贤金, 李璐璐等. 区域循环经济发展评价:方法、指标体系与实证研究 ［J］. 资源科学, 2006, 28(2): 154～162.［Zhong Taiyang, Huang Xianjin, Li Lulu, Wang Chen. Assessing Regional Circular Economy Development: Approaches and Indicator Systems: A Case Study in Jiangsu Province ［J］. Resources Science, 2006, 28(2): 154～162.］

［9］诸大建, 邱寿丰. 生态效率是循环经济的合适测度 ［J］. , 2006, 16(5): 1～6. ［Zhu Dajian, Qiu Shoufeng. Ecoefficiency as the Appropriate Measurement of Circular Economy ［J］. China Population, Resources and Environment, 2006, 16(5): 1～6.］

［10］李萍, 夏沁芳, 刘黎. 人均GDP3000美元后北京市社会经济发展趋势分析 ［J］. 北京社会科学, 2003,(3): 56～61. ［Li Ping, Xia Xinfang, Liu Li. The Analysis of Beijing's Economic and Social Development Trends after Reaching GDP S3000 per Capita ［J］. Social Science of Beijing, 2003,(3): 56～61.］

［11］Claude Fussler. 工业生态效率的发展 ［J］. 产业与环境（中文版）, 1995, 17(4): 71～74. ［Claude Fussler. Development of Industrial Ecoefficiency ［J］. Industry and Environment, 1995, 17(4): 71～74.］

［12］杨建新, 徐成, 王如松.产品生命周期评价方法及应用 ［M］. 北京: 气象出版社, 2002. ［Yang Jianxin, Xv Cheng, Wang Rusong. Methodology and Application of Life Cycle Assessment ［M］. Beijing: China Meteorological Press, 2002.］

［13］Hakanson I. An Ecological Risk Index for Aquatic Pollution Control of Sediment ［J］. Water Research,1980,14 (8):975～1001.

［14］United Nations. United Nations Energy Statistics ［DB］. New York: United Nations. 1994.

［15］周国梅,彭昊,曹凤中. 循环经济和工业生态效率指标体系 ［J］. 城市环境与城市生态, 2003. 16(6) :201～203. ［Zhou Guomei, Peng Hao, Cao Fengzhong. Circular Economy and Industrial Ecoefficiency Indicator System ［J］. Urban Environment & Urban Ecology, 2003. 16(6) :201～203.］

［16］潘一玲. 从能源合理利用谈城市燃气可持续发展 ［J］. 北京规划建设, 2004, (1): 65～70. ［Pan Yiling. Discussion on Continuable Development of City Gas from Utilizing Energy Resource ［J］. Beijing City Planning & Construction Review, 2004, (1): 65～70.］

［17］北京市二氧化硫浓度年均值20年来首次达国标 ［J］. 城市管理与科技, 2005, 7(2): 89. ［Annual SO2 Concentration of Beijing Meet National Standard for the First Time in 20 years ［J］. Municipal Administration & Technology, 2005, 7(2): 89. ］

［18］曾昀. 北京环保投资连续六年过百亿［N］. 北京日报, 2005-06-06. ［Zeng Yun. The Investment in Environmental Protection of Beijing City Exceeded 10 Billions for Six Years ［N］. Beijing Daily, 2005-06-06. ］

［19］王菲凤．生态效率分析在制浆造纸工业项目环境影响评价中的应用［J］．安全与环境工程，2008，(1)．［Wang Feifeng． Application of Ecoefficiency Analysis in the Environment lnfluence Assessment of Pulping and Paper Making lndustry［J］． Safety and Environmental Engineering，2008，(1)．］

［20］姚星，刘勇．生态效率型组织探析［J］．生态经济，2008，(1)．［Yao Xing，Liu

Y ong． Exploring of Ecoeffi cient Organization［J］．Ecological Economy，2008， (1)．］

［21］沈泉飞，曹敏．基于NFDA3分析法的矿区工业生态链物质能量流动研究［J］．环 境科学与管理，2006，(9)．［Shen Quanfei，Cao Min．Study on Substance and Energy Flow of Industrial Ecological Chain in Mining Area Based on Exergy Analysis［J］．Environmental Science and Management，2006，(9)．］

Methodology and Application of Ecoefficiency Analysis on RegionalIndustry

WANG Zhen1 SHI Lei1 LIU Jingru2 SUN Nian3

（1Department of Environmental Science and Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China；

2Research Center for EcoEnvironmental Sciences, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100085, China；

3Zhejiang Police Vocational Academy, Hangzhou 310018, China)

Abstract The concept of ecoefficiency and its assessment is a useful and effective tool that can make the goal or requirement of sustainable development measurable. Presently, the quantification of “regional industrial” ecoefficiency is one of the hot points in research field. In the light of analytical framework of life cycle analysis method, this paper establishes a calculating system for measuring regional industrial ecoefficiency, including indicators, assessing procedure, and calculating methods. The paper takes Beijing city as a case, using this method to calculate its industrial ecoefficiency from 1986 to 2004. The result shows that: ①Both the environmenttype and the resourcetype ecoefficiency increased dramatically, which means go up to 200 and 6 times respectively. ②The most four remarkable factors are implementation of renewable energy policy, adjustment of industrial structure, high standards of environmental management and enhancement of financial support. ③Based on above analysis, the paper gives four comments on this method and three suggestions for future research.

Key words ecoefficiency; assessment method; impact factors