第四章-物質(zhì)平衡理論-環(huán)境經(jīng)濟學課件

第四章物質(zhì)平衡理論

第一節(jié)物質(zhì)平衡的概念模型第二節(jié)物質(zhì)平衡一般均衡模型第三節(jié)環(huán)境管理模型第四節(jié)物質(zhì)平衡理論的應(yīng)用—循環(huán)經(jīng)濟第一節(jié)物質(zhì)平衡的概念模型一、考察生產(chǎn)與消費的另一個視角：質(zhì)量守恒定律在經(jīng)濟系統(tǒng)中，生產(chǎn)活動和消費活動是在進行一系列的物理反應(yīng)和化學反應(yīng)，遵從質(zhì)量守恒定律。嚴格說來，標準的經(jīng)濟學分配理論是關(guān)于服務(wù)的，而不是關(guān)于物質(zhì)實體的。物質(zhì)實體只是攜帶某種服務(wù)的載體。無論商品是被“生產(chǎn)”還是被“消費”，實際上只是提供了某些效用、功能和服務(wù)。其物質(zhì)實體仍然存在，最終或者被重新利用，或者被排入自然環(huán)境中。第一節(jié)物質(zhì)平衡的概念模型二、物質(zhì)平衡模型考察環(huán)境與經(jīng)濟系統(tǒng)的物質(zhì)流動關(guān)系。令E為環(huán)境的物質(zhì)儲量，E*為環(huán)境對經(jīng)濟系統(tǒng)的物質(zhì)投入，E^為經(jīng)濟系統(tǒng)向環(huán)境的排放的污染物，用K表示經(jīng)濟系統(tǒng)的物質(zhì)沉淀（積累），則：第一節(jié)物質(zhì)平衡的概念模型二、物質(zhì)平衡模型如果生產(chǎn)和消費過程中不存在積累，即K=0時，E*=E^，投入的環(huán)境物質(zhì)最終必然以污染物的形勢返回環(huán)境。如果生產(chǎn)和消費過程中存在積累，即K>0時，E*=E^+K。污染物環(huán)境物質(zhì)投入人類消費生產(chǎn)經(jīng)濟系統(tǒng)服務(wù)第一節(jié)物質(zhì)平衡的概念模型二、物質(zhì)平衡模型考慮循環(huán)利用人類消費生產(chǎn)經(jīng)濟系統(tǒng)污染物環(huán)境物質(zhì)投入服務(wù)循環(huán)利用第一節(jié)物質(zhì)平衡的概念模型二、物質(zhì)平衡模型對傳統(tǒng)的經(jīng)濟系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的改造（1）通常所說的經(jīng)濟系統(tǒng)只包括生產(chǎn)部門和消費部門。由于考慮到生產(chǎn)過程實際上只是對來自環(huán)境的物質(zhì)進行了加工，在這一過程中，沒有任何新的物質(zhì)被“生產(chǎn)”出來，同時根據(jù)物質(zhì)流動關(guān)系和功能不同，可以把生產(chǎn)部門分為能量轉(zhuǎn)換和物質(zhì)加工兩個部門。（2）考慮到污染物處理已經(jīng)成為現(xiàn)代經(jīng)濟系統(tǒng)的基本功能，因此，在經(jīng)濟系統(tǒng)內(nèi)部還應(yīng)當設(shè)立污染物處理部門。

第一節(jié)物質(zhì)平衡的概念模型二、物質(zhì)平衡模型結(jié)論（1）如果這個經(jīng)濟系統(tǒng)是封閉的（沒有進口或出口）沒有物質(zhì)凈積累，那么在一個時間段內(nèi)，從經(jīng)濟系統(tǒng)排入自然環(huán)境的殘余物的物質(zhì)量必然大致等于從自然環(huán)境進入經(jīng)濟系統(tǒng)的物質(zhì)量。 如果經(jīng)濟系統(tǒng)的排放量增大，則必然是對自然資源的開采增大，反之亦然。自然開發(fā)（生態(tài)破壞）和環(huán)境污染是緊密相關(guān)的。第一節(jié)物質(zhì)平衡的概念模型二、物質(zhì)平衡模型結(jié)論（2）減少污染物對環(huán)境的危害，除了對其進行回收利用外，還可以對其進行處理。但處理污染物并不能使污染物消失，而只是改變了污染物存在的形式。 只有當某種環(huán)境容量未被充分利用時，末端處理的方法才是有效的，否則，必然會造成某種形式的污染，而不能最終解決環(huán)境問題。相比之下，提高污染物循環(huán)利用水平和采用清潔生產(chǎn)工藝，才是更為有效的辦法。第一節(jié)物質(zhì)平衡的概念模型二、物質(zhì)平衡模型結(jié)論（3）經(jīng)濟系統(tǒng)保護環(huán)境最根本、最有效的途徑就是提高系統(tǒng)內(nèi)部資源的利用率，從而減少外部資源的利用量和污染物排放量。 提高內(nèi)部資源的利用率有兩條途徑：一是靠技術(shù)進步?；蚴翘岣吣茉葱屎唾Y源利用率的技術(shù)進步；或是利用新資源、新能源。二是廢棄物的資源化，即發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟。第一節(jié)物質(zhì)平衡的概念模型二、物質(zhì)平衡模型意義當從環(huán)境與經(jīng)濟關(guān)系的角度全面考察生產(chǎn)和消費活動時，就會發(fā)現(xiàn)還有很多市場機制沒有解決的問題。傳統(tǒng)經(jīng)濟學假定環(huán)境不論作為資源還是作為污染物的傾倒場，只是一種沒有價值的公共物品。這種認識造成了經(jīng)濟活動的兩種無效率：一是與“外部性”相關(guān)的無效率——由于不考慮外部性的費用和效益而造成的無效率；二是與“使用者費用”相關(guān)的無效率——對環(huán)境資源利用的唯一制約是現(xiàn)行費用，而不是未來收益的機會成本。因此，在這種條件下得出的“帕累托最優(yōu)”只是一種“次優(yōu)”。

第二節(jié)物質(zhì)平衡的一般均衡模型一、瓦爾拉斯-卡塞爾模型變量R：資源和服務(wù)量V：資源價格X：產(chǎn)品或商品量P：產(chǎn)品價格Y：最終需求LeonWalrasandGustavCassel第二節(jié)物質(zhì)平衡的一般均衡模型一、瓦爾拉斯-卡塞爾模型在n個部門分配m種資源第二節(jié)物質(zhì)平衡的一般均衡模型一、瓦爾拉斯-卡塞爾模型在n個部門分配m種資源A：資源消耗矩陣aij：j部門單位產(chǎn)品消耗資源i的量第二節(jié)物質(zhì)平衡的一般均衡模型一、瓦爾拉斯-卡塞爾模型投入產(chǎn)出關(guān)系C：列昂惕夫矩陣系數(shù)Iij：單位矩陣WassilyLeontief華西里·列昂惕夫是投入產(chǎn)出分析方法的創(chuàng)始人。1973年，列昂惕夫因發(fā)展了投入產(chǎn)出分析方法及這種方法在經(jīng)濟領(lǐng)域產(chǎn)生和重大作用，而備受西方經(jīng)濟學界的推崇并因此獲得諾貝爾經(jīng)濟學獎。列昂惕夫矩陣系數(shù)一個假設(shè)的社會經(jīng)濟的投入-產(chǎn)出表產(chǎn)品生產(chǎn)產(chǎn)品去向⑴谷物⑵鋼鐵⑶運輸⑷最終產(chǎn)品⑸總產(chǎn)品谷物（農(nóng)業(yè)）250300504001000鋼鐵（工業(yè)）2501501506001150運輸（服務(wù)業(yè)）8012050500750原始投入（勞動投入）4205805001500投入總價值100011507502900列昂惕夫矩陣系數(shù)技術(shù)系數(shù)谷物鋼鐵運輸谷物0.250.260.07鋼鐵0.250.130.20運輸0.080.100.07勞動0.420.510.66合計1.001.001.00第二節(jié)物質(zhì)平衡的一般均衡模型一、瓦爾拉斯-卡塞爾模型資源投入與最終需求第二節(jié)物質(zhì)平衡的一般均衡模型一、瓦爾拉斯-卡塞爾模型資源價格與產(chǎn)品價格第二節(jié)物質(zhì)平衡的一般均衡模型二、瓦爾拉斯-卡塞爾模型的修正及平衡分析

(一）修正引入環(huán)境部門（xe）和最終消費部門（xc）把R分為資源和服務(wù)兩部分相應(yīng)的價格為相應(yīng)的消耗系數(shù)第二節(jié)物質(zhì)平衡的一般均衡模型二、瓦爾拉斯-卡塞爾模型的修正及平衡分析

(一）修正第二節(jié)物質(zhì)平衡的一般均衡模型二、瓦爾拉斯-卡塞爾模型的修正及平衡分析

(二）經(jīng)濟系統(tǒng)物質(zhì)流動的平衡分析從環(huán)境部門流動到所有其他部門的物質(zhì)流入和流出最終部門的物質(zhì)也必須是平衡的第二節(jié)物質(zhì)平衡的一般均衡模型二、瓦爾拉斯-卡塞爾模型的修正及平衡分析

(二）經(jīng)濟系統(tǒng)物質(zhì)流動的平衡分析流入和流出中間產(chǎn)品部門的物質(zhì)也是平衡的流入環(huán)境的全部污染物等于中間產(chǎn)品和最終消費部門流出的污染物第二節(jié)物質(zhì)平衡的一般均衡模型二、瓦爾拉斯-卡塞爾模型的修正及平衡分析

(二）經(jīng)濟系統(tǒng)物質(zhì)流動的平衡分析來自環(huán)境物質(zhì)流減去再循環(huán)的產(chǎn)品，等于來自中間產(chǎn)品部門的污染物流加上最終消費產(chǎn)出的污染物流來自環(huán)境的物質(zhì)最終將以污染物的形式回到環(huán)境中第二節(jié)物質(zhì)平衡的一般均衡模型三、結(jié)論 當環(huán)境資源變得稀缺時，與生產(chǎn)消費和環(huán)境之間的作用關(guān)系相關(guān)的外部性是“普遍存在”的。通過引入一些影子價格，市場影響可以模擬到基本近似的程度。從而使資源配置從“次優(yōu)”逐步逼近“帕累托最優(yōu)”狀態(tài)。影子價格荷蘭經(jīng)濟學家詹恩·丁伯根(J.Tinbergen)在上世紀30年代末首次提出的。影子價格是投資項目經(jīng)濟評價的重要參數(shù)，它是指社會處于某種最優(yōu)狀態(tài)下，能夠反映社會勞動消耗、資源稀缺程度和最終產(chǎn)品需求狀況的價格。影子價格是社會對產(chǎn)品真實價值的度量，只有在完善的市場條件下才會出現(xiàn)。然而這種完善的市場條件是不存在的，因此現(xiàn)成的影子價格也是不存在的，只有通過對現(xiàn)行價格的調(diào)整，才能求得它的近似值。相關(guān)文獻周全.基于影子價格的城鎮(zhèn)污水處理提標定價標準研究[D].中國環(huán)境科學研究院,2012.CarlosCasanova.碳交易：中國碳排放影子價格的研究[D].南京大學,2011.第三節(jié)環(huán)境管理模型一、基本模型建立一個環(huán)境管理機構(gòu)，其基本功能就是對環(huán)境提供保護。具體方法包括： ①對利用環(huán)境容量處理污染物的行為收費（即排污收費）； ②對環(huán)境加以治理，增強環(huán)境對污染物的同化吸收能力，恢復環(huán)境的質(zhì)量； ③監(jiān)測生產(chǎn)和消費過程的污染物排放。第三節(jié)環(huán)境管理模型一、基本模型簡化的物質(zhì)平衡模型第三節(jié)環(huán)境管理模型一、基本模型簡化的物質(zhì)平衡模型生產(chǎn)框：獲得來自環(huán)境框的不可再生資源M，這些資源被用作生產(chǎn)中的勞動對象；獲得來自資本積累框的折舊D和資本服務(wù)流K，獲得來自消費框的廢棄物RH（作為生產(chǎn)原料重新利用）和勞動力LH1。同時，生產(chǎn)框向消費框提供消費品C，向環(huán)境框排放廢棄物ZP，向環(huán)境管理框提供環(huán)境治理所需要的投資IP和排放需要治理的廢棄物EP，向資本積累框提供投資GI；生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢棄物，一部分得到重復利用，用框中的圓圈表示。第三節(jié)環(huán)境管理模型一、基本模型簡化的物質(zhì)平衡模型消費框：獲得生產(chǎn)框提供的消費品C和來自環(huán)境框的服務(wù)流Y。消費框產(chǎn)生的廢棄物，或直接排入環(huán)境，以消費框指向環(huán)境框的箭頭ZH表示；或者排入生產(chǎn)框，在那里得到回收利用，用RH表示；或者排入環(huán)境管理框，在那里得到處理，用EH表示。消費框同時要向生產(chǎn)框和環(huán)境管理框提供勞動力LH1和LH2。在這里假定消費框把污染物轉(zhuǎn)給生產(chǎn)框時要付給一定的費用。

第三節(jié)環(huán)境管理模型一、基本模型簡化的物質(zhì)平衡模型資本積累框：表示經(jīng)濟系統(tǒng)中的資本存量，這種資本存量提供用作生產(chǎn)要素的服務(wù)。資本積累框獲得來自生產(chǎn)框的總投資GI。由于磨損和消耗，資本存量會貶值，因而從積累框到生產(chǎn)框有一個因折舊產(chǎn)生的廢棄物流D。D有兩個經(jīng)濟效應(yīng)：第一，它意味著資本存量的減少；第二，它增加了經(jīng)濟運行過程中產(chǎn)生的廢棄物流量。D作為原材料回到生產(chǎn)框，因而這種流量是可以再循環(huán)的。資本積累框還向生產(chǎn)框提供資本服務(wù)流K。第三節(jié)環(huán)境管理模型一、基本模型簡化的物質(zhì)平衡模型環(huán)境管理框：獲得來自生產(chǎn)框和消費框的廢棄物EP和EH，獲得來自生產(chǎn)框的用于環(huán)境治理的投入IP和來自消費框的勞動力LH。治理后的廢棄物ZE排入環(huán)境。環(huán)境框：環(huán)境框向生產(chǎn)框提供原材料M。環(huán)境是一種公共物品，它對消費框產(chǎn)生一個服務(wù)流Y。一般來說，這種服務(wù)流量將隨污染物排放量的增加而減少，隨環(huán)境的改善而增加。環(huán)境接受來自生產(chǎn)框、消費框和環(huán)境管理框的廢棄物ZP、ZH和ZE。環(huán)境質(zhì)量受廢棄物排放和環(huán)境治理工作兩方面的影響。第三節(jié)環(huán)境管理模型一、基本模型模型分析結(jié)論：來自環(huán)境的物質(zhì)凈流出量等于資本存量的凈積累。生產(chǎn)平衡：消費平衡：環(huán)境管理：第三節(jié)環(huán)境管理模型一、基本模型模型分析意義表明不能作為資本積累的那部分原材料最終要歸于環(huán)境。引申出一個結(jié)論：在給定資本積累的前提下，如果不存在某些刺激使排入環(huán)境的污染物保持低水平，那么自然資源的采出量將會相應(yīng)提高，環(huán)境質(zhì)量的惡化和自然資源的超量使用是密切相關(guān)的。第三節(jié)環(huán)境管理模型二、價值平衡和最優(yōu)環(huán)境管理對策通過引入價格參數(shù)，由物質(zhì)平衡向價值平衡轉(zhuǎn)變。假設(shè) ①所有生產(chǎn)者與消費者是價格接受者。 ②除環(huán)境質(zhì)量以及使用環(huán)境處理廢棄物的價格之外，所有商品和服務(wù)的價格都由市場決定。 ③環(huán)境質(zhì)量的價格被看作為消費者對環(huán)境服務(wù)的需求價格。 ④使用環(huán)境處理廢棄物的價格由環(huán)境管理機構(gòu)確定。

第三節(jié)環(huán)境管理模型二、價值平衡和最優(yōu)環(huán)境管理對策通過引入價格參數(shù)，由物質(zhì)平衡向價值平衡轉(zhuǎn)變。符號p——商品的價格；pM——自然資源的價格；qH——生產(chǎn)框以回收利用方式處理消費框廢棄物的價格；pK——資本商品的價格；qD——生產(chǎn)框以回收利用方式處理資本積累框廢棄物的價格；q——利用環(huán)境處理廢棄物的價格（排污收費的價格）；第三節(jié)環(huán)境管理模型二、價值平衡和最優(yōu)環(huán)境管理對策符號pE——投入環(huán)境治理的商品的價格；w——工資；π——資本收益率；v——環(huán)境管理框治理廢棄物的價格；πP——生產(chǎn)框的利潤；πK——資本積累框的利潤；πE——環(huán)境管理框的利潤；Z——排入環(huán)境的廢棄物總量，Z=ZP＋ZH＋ZE；NS——消費者的儲蓄。第三節(jié)環(huán)境管理模型二、價值平衡和最優(yōu)環(huán)境管理對策價值平衡等式生產(chǎn)部門利潤：資本積累利潤：環(huán)境管理利潤：預算約束：假定所有利潤都轉(zhuǎn)入家庭部門第三節(jié)環(huán)境管理模型二、價值平衡和最優(yōu)環(huán)境管理對策價值平衡等式凈儲蓄等于凈投資減去利用環(huán)境處理廢棄物的費用。第三節(jié)環(huán)境管理模型二、價值平衡和最優(yōu)環(huán)境管理對策環(huán)境治理和環(huán)境質(zhì)量之間的關(guān)系（1）假定廢棄物排放會對環(huán)境產(chǎn)生負的影響，而治理會產(chǎn)生正的影響Y0：初始環(huán)境質(zhì)量Z：廢棄物排放量E：治理量第三節(jié)環(huán)境管理模型二、價值平衡和最優(yōu)環(huán)境管理對策環(huán)境治理和環(huán)境質(zhì)量之間的關(guān)系（2）環(huán)境管理機構(gòu)的費用效益

環(huán)境服務(wù)的總價值為δY， 由污染物排放引起的環(huán)境損害的價值為δ（Y0-Y）， 環(huán)境管理部門治理廢棄物的費用vE， 排放廢棄物的總機會成本為vE＋δ（Y0-Y

）， 利用環(huán)境處理廢棄物的效益是qZ（排污收費）。 凈收益：δ：環(huán)境服務(wù)的需求價格

v：環(huán)境管理框治理廢棄物的價格

q：排污收費的價格第三節(jié)環(huán)境管理模型二、價值平衡和最優(yōu)環(huán)境管理對策環(huán)境管理機構(gòu)的最優(yōu)政策環(huán)境管理機構(gòu)應(yīng)允許污染物傾倒，直至每多傾倒一單位廢棄物所產(chǎn)生的社會效益與其所需的社會邊際成本相等，同時該機構(gòu)應(yīng)治理環(huán)境，直至社會邊際效益等于環(huán)境治理的社會成本。第四節(jié)物質(zhì)平衡理論的應(yīng)用

—循環(huán)經(jīng)濟一、循環(huán)經(jīng)濟思想的產(chǎn)生與實踐起源1960年代，美國經(jīng)濟學家鮑爾丁（KennethE.Boulding）提出“宇宙飛船理論”。實踐1980年代末，杜邦公司開始循環(huán)經(jīng)濟理念的實驗，提出“3R制造法”。到1994年，該公司生產(chǎn)造成的廢棄物減少了25%，空氣污染物排放量減少了70%。德國于20世紀90年代頒布《包裝廢棄物處理辦法》、