2017, Vol. 37
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国际贸易在经济全球化背景下迅速发展, 极大地影响着全球的经济、社会和环境格局 (World trade organization, 2014).过去20年, 随着温室气体减排责任在国家间分配的讨论日益激烈, 全球贸易隐含的碳排放转移成为研究的热点 (Weber et al., 2008; Davis et al., 2011; 苏昕等, 2013).近年来, 中国、印度等国家频繁爆发的雾霾事件将大气污染带入公众视野.大气污染作为能源消费和工业过程重要的伴生环境问题, 其排放来源复杂, 排放水平受生产技术以及污染控制技术等多方面因素的综合影响, 目前细分国家、行业的全球性大气污染物排放清单仍然较少, 污染物排放与贸易关系的研究依旧缺乏.此外, 受经济发展水平以及污染控制标准的影响, 全球各地区大气污染物的排放水平差异巨大, 因此大气污染物与碳排放格局不完全相同, 对贸易隐含大气污染物排放的深入研究是对贸易环境影响研究领域的必要补充, 也是认识贸易对区域大气环境影响的必要途径.
环境投入产出模型是研究贸易与环境关系问题的主要方法, 目前已经在碳排放、区域大气污染物排放等领域得到广泛使用, 研究内容主要包括对碳排放转移的定量核算 (Peters et al., 2008; Jakob and Marschinski, 2012; Feng et al., 2013), 碳减排责任的划分机制 (Davis and Caldeira, 2010; Andrew et al., 2013; Kander et al., 2015), 区域贸易隐含排放 (Zhao et al., 2015) 对空气质量 (Lin et al., 2014) 和人体健康的影响 (Huo et al., 2014; Jiang et al., 2015), 贸易隐含排放变化的驱动因素研究 (Raupach et al., 2007; Peters et al., 2007; Arto et al., 2014; Guan et al., 2014) 等.这些研究为从生产和消费端视角量化区域排放责任提供了全面的认识.然而, 随着大气污染以及其对人体健康、生态环境等影响研究的深入, 大气污染治理已经成为各个国家自发进行的环境变革, 发达国家对污染排放水平的控制进展尤其突出, 传统的生产和消费者视角量化区域的排放责任不足以体现各个国家的为减排付出的努力 (Kander et al., 2015).
本文以具有代表性的常规大气污染物二氧化硫 (SO2) 为研究载体, 根据Liang等 (2015)提出的方法, 对全球主要经济体在全球供应链各环节 (生产-组装-消费) 的大气污染物排放责任进行详细解读；同时本研究根据Kander等 (2015)提出的观点, 将区域/国家的减排努力纳入评估体系, 采用改进的消费者排放视角核算方法对国家的排放责任进行量化研究.
2 材料与方法 (Materials and methods) 2.1 多区域环境投入产出模型投入产出模型是由美国经济学家Leontief在19世纪40年代创立, 主要采用社会生产部门投入产出关系来定量分析社会经济系统各部门之间相互关系的方法.多区域投入产出法表示多个区域间以及区域部门间的投入产出关系.其基本公式为 (Miller and Blair, 2009)：
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式中, m表示区域数, n表示部门数；xir表示r区域i部门的总产出；xijrs表示s区域j部门消耗的由s区域i部门提供的的中间消费；yirs表示s区域消耗的由r区域i部门提供的最终消费；xjs为s区域j部门的总产出；aijrs表示s区域j部门的单位产出所需要r区域i部门提供的产品投入.
转化为需求主导形式为：
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式中, X, A, Y分别为x, a, y的矩阵形式, B为完全需求系数矩阵, 即列昂惕夫逆矩阵 (Miller and Blair, 2009).
引入排放量F和直接排放系数矩阵f：
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式中, f为n×n的对角矩阵, 对角线上的元素fir(fir=Fir/xir, Fir为r区域i部门的污染物排放总量) 为r地区i部门的直接排放强度.公式 (4) 表明了最终消费与由最终消费引起的相应排放之间的量化关系, 通过对其中的Y进行变形可得到公式 (5~7), 从而可以计算不同核算准则下区域的排放责任贡献, 如公式 (8~12).
图 1展示了不同视角下二氧化硫排放贡献的核算示意图.如图 1所示, 假设某种产品的生产、加工、组装、消费发生在4个不同的区域, 生产者视角、生产链末端视角、消费者视角下, 将会有不同的排放分配方法.生产者视角的大气污染物排放即为各地区本土产生的直接排放, 在这个例子中产品的组装和消费不产生直接排放, 因此地区3和地区4的生产视角的大气污染物排放为零.生产者视角的清单能够客观、真实地反映各个国家、地区的污染物排放情况, 对于区域空气质量的科学研究、管理决策等方面具有重要意义.
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| 图 1 不同视角下的二氧化硫排放核算示意图 Fig. 1 Accounting system from different perspectives |
生产链末端视角的大气污染排放, 即将一个产品生产过程中产生的所有排放, 分配给完成生产环节的地区, 在本例中, 产品最后一个环节为组装, 发生在地区3, 因此地区3的生产链末端视角的排放为E1+E2.这种视角的清单有利于促使位于生产链末端的地区选用较为清洁、环保的原材料和半成品, 促进国际间的合作减排 (Liang et al., 2015).
消费者视角的大气污染物排放即为满足一个地区的消费需求而产生的所有直接和间接的排放, 在本例中, 地区1、地区2和地区3的生产过程都是由地区4的消费需求驱动, 所以地区4消费者视角的排放为E1+E2.消费者视角的排放清单是一种新的排放责任划分体系, 在气候变化谈判、排污权交易中具有重要意义.
根据以上定义本研究分别从公式4的Y中对不同视角下的核算目标进行拆分：dr代表生产链末端的需求, cr代表最终需求, er代表出口需求.
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式中, diag表示对向量进行对角化变换, r和s为地区编号.区域生产者视角的排放Fpr、生产链末端视角的排放Fdr、消费者视角的排放Fcr、出口隐含排放Fer、进口隐含排放Fir分别与生产、生产链末端、消费、出口、进口需求的关系如下：
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本研究参考Kander等 (2015)提出的核算方法, 考虑区域技术差异的影响, 对大气污染物的消费者视角的排放清单做出改进：假设全球各国同一部门的出口商品具有相同的污染物排放强度 (单位产出的排放, 用qavr表示), 重新计算各国的出口隐含排放, 然后用生产者视角的排放加上进口隐含的排放, 减去改进的出口隐含排放, 得到改进的消费者视角的排放清单Fcmr：
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本研究采用的全球多区域投入产出模型是由Peters等 (2011)根据全球贸易分析项目 (Global Trade Analysis Project, GTAP) 中区域的进出口关系等修正的多区域投入产出模型.该模型涵盖了129个国家间57个行业的投入产出关系.目前该模型已经被广泛用于研究全球贸易引起的环境影响转移问题 (Peters et al., 2011).本研究根据联合国政府间气候变化专门委员会 (IPCC) 第5次气候变化评估报告对全球区域的划分方法, 将129个区域合并成10个区域进行展示, 地区划分示意见图 2.
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| 图 2 全球地区划分示意图 Fig. 2 Geographic division of regions in the world |
本研究选取的全球污染物排放数据来源于美国阿岗国家实验室提供的2007年全球二氧化硫排放清单 (Lin et al., 2016).该清单采用了自下而上的编制方法, 能够较为准确地反映各国 (或地区) 各部门的污染物活动水平、排放因子和排放量.排放清单 (Emission Inventory, EI) 中将全球划分为227个国家或地区, 每个地区包含19个能源消费部门, 30种能源类型, 排放清单提供了每个地区底下的每个部门对每种能源的能源消费量、污染物排放因子排放量.
本研究是基于环境、能源、经济等多个领域的研究数据, 各个数据库在对地区、部门的划分中存在较大差异, 因此需要对已有的数据进行耦合处理.首先建立各数据库之间的映射关系, 然后对排放量进行合并或者拆分, 在各个部门排放量的分配中, 优先以各类能源的消耗量为依据, 对于能源消耗数据不够细致的部门, 采用各部门产出量为分配依据.
3 结果和讨论 (Results and discussion) 3.1 全球供应链隐含二氧化硫排放图 3展示了生产者、生产链末端以及消费者视角下的各地区对全球二氧化硫排放的贡献以及各视角间的排放贡献转移过程.总体来看, 从生产者到生产链末端视角的排放转移多于从生产链末端视角到消费者视角的排放转移, 这说明中间产品贸易是贸易隐含污染排放转移的主要原因.例如, 西欧、北美进口的中间品中隐含排放为1055.1×104 t, 而其进口的成品隐含排放为494.9×104 t.日澳新地区进口贸易中, 52.7%的中间品隐含的二氧化硫排放来自东亚、东南亚地区；而75.3%的成品隐含排放来自东亚、东南亚地区, 说明成品贸易中距离较近的地区之间的贸易份额高于半成品贸易.东亚地区出口的中间品隐含排放为587.6×104 t, 其中28.7%出口到西欧, 27.5%出口到北美, 13.1%出口到日澳新；东亚地区出口的成品隐含排放为441.8×104 t, 其中25.3%出口到西欧, 31.7%出口到北美, 12.9%出口到日澳新.
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| 图 3 二氧化硫排放沿国际供应链的转移 (2007)(左边为10个地区基于生产者视角的排放, 中间为基于生产链末端视角的排放, 右边为其基于消费者视角的排放, 各种颜色的网线代表地区之间的排放转移, 线的宽度与二氧化硫排放量成正比.) Fig. 3 SO2 emission transfers along global supply chains (2007) |
从图 3我们可以更清晰识别中间品贸易及最终消费品贸易对贸易隐含排放转移的贡献, 通过细化生产者到组装者之前的隐含排放转移将有助于识别规模较大、排放强度较高的主要贸易流.此外, 对于以往研究所提出的绿色消费理念, 不应该将这一理念仅仅局限在消费者群体, 更应该将其纳入到处于生产链末端的国家或行业.例如, 以进口中间产品为重要生产材料的发达国家应当通过设定更严格的清洁生产指标引导其主要供应者积极采纳更为清洁生产技术, 从而促进全球范围内的减排.
3.2 改进的消费者视角的全球二氧化硫排放排放责任的核算应当成为有效促进区域乃至全球范围内进行污染减排的重要推动因素.当前比较通用的排放核算体系有生产者视角的排放和消费者视角的排放, 这两种核算体系都存在一定不足.生产者视角下, 一些国家通过将污染环节转移而规避本土排放, 这种现象称为“碳泄漏”；消费者视角的排放未能有效鼓励为本土减排做出的贡献:如果一个国家努力推行污染控制政策, 使得其出口隐含的排放降低, 而其进口隐含的排放不变, 那么其所承担的消费者排放贡献反而增加, 因此消费者角度的排放不足以有效鼓励这些国家继续加大减排力度.
本研究参考Kander等 (2015)提出的核算方法, 对大气污染物消费者视角的排放清单做出改进：即假设全球各国同一部门的出口商品具有相同的污染物排放强度 (单位产出的排放), 重新计算各国的出口隐含排放, 然后用生产者视角的排放加上进口隐含的排放, 减去改进的出口隐含排放, 得到改进的消费者视角的排放清单, 结果如表 1所示.改进的消费者视角的排放清单和传统的消费者视角的排放清单的主要区别在于出口隐含排放的排放强度选取了全球平均值而非真实值.本研究计算了全球各区域各行业二氧化硫排放强度与全球平均排放强度的比值, 如图 4所示.
| 表 1 多视角下全球各地区二氧化硫排放 Table 1 SO2 emissions from different regions in multiple perspectives in 2007 |
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| 图 4 2007年全球各区域出口贸易二氧化硫排放强度与全球出口贸易平均排放强度的相对偏差 Fig. 4 Relative deviation between regional SO2 emission intensity and global average |
由图可见, 除了北美的金属制品行业和日澳新的纺织与皮革行业外, 西欧、北美、日澳新其余所有部门的二氧化硫排放强度均低于全球平均水平.其他7个区域各部门的二氧化硫排放强度差异巨大, 但总体来看, 每个地区都既有排放强度低于全球平均水平的行业, 也有排放强度高于全球平均水平的行业.从具体部门来看, 民用部门的排放强度差别最大, 东亚地区民用部门排放强度最高, 达全球平均水平的10.9倍, 而北美地区民用部门的排放强度仅为全球平均水平的七分之一, 地区之间的排放强度差异高达76倍.此外, 中东和北非的民用行业和食品与烟草行业、南亚的商业与公共服务行业、拉美加勒比海地区的运输设备行业、东欧和独联体地区的运输设备和木材制品行业排放强度高达全球平均水平的6倍以上.
由此可见, 将全球各地区出口贸易的二氧化硫排放强度替换为全球平均值后, 西欧、北美、日澳新的消费者视角的排放将会显著下降, 中东和北非、拉美和加勒比海地区、东欧和独联体、东亚等地区的消费者视角的排放可能会显著上升.西欧、北美、日澳新等发达国家或地区的消费者视角排放远高于生产者视角的排放, 一方面是由于这些地区通过国际贸易向其他地区转移了部分隐含着污染排放的生产环节, 另一方面是由于这些地区出口贸易的污染排放强度远低于其进口贸易的污染排放强度 (其贸易伙伴的污染排放强度).因此, 传统的消费者视角的排放清单, 可能高估了发达国家或地区的排放责任.
3.3 多视角下全球二氧化硫排放的比较基于环境投入产出模型, 可以计算出多种视角下全球各地区二氧化硫排放, 见表 1.东亚地区生产者视角、生产链末端视角、消费者视角、改进的消费者视角下, 二氧化硫排放量分别为3747.2×104、3405.8×104、3002.5×104和3415.2×104 t, 分别占全球二氧化硫总排放的32.5%、29.5%、26.0%、29.5%；北美地区4种视角下二氧化硫排放量分别为1664.9×104、1923.5×104、2095.3×104、2026.3×104 t, 分别占全球二氧化硫总排放的14.4%、16.7%、18.2%、17.5%；西欧地区四种视角下二氧化硫排放量分别为1005.6×104、1591.2×104、1751.8×104、975.5×104 t, 分别占全球二氧化硫总排放的8.7%、13.8%、15.2%、8.4%.
西欧、北美、日澳新地区生产者视角、生产链末端视角、消费者视角的排放依次升高, 说明其贸易隐含排放是成品贸易与半成品贸易的共同作用；南亚、东亚、东南亚与太平洋群岛地区生产者视角、生产链末端视角、消费者视角的排放依次降低, 说明其通过贸易, 为其他地区的消费需求而生产的半成品和成品中, 隐含着大量的排放；撒哈拉以南非洲、拉美加勒比海地区、东欧地区生产者视角的排放远高于生产链末端和消费者视角的排放, 说明其半成品贸易的隐含排放较多；东南亚与太平洋群岛地区生产者视角和生产链末端视角的排放略高于消费者视角的排放, 说明其隐含排放主要由于成品贸易.
西欧地区改进的消费者视角的排放低于其他3种视角的排放, 这意味着如果西欧地区出口贸易的二氧化硫排放强度与全球平均水平一致, 那么西欧地区出口隐含排放将大于进口隐含排放.这说明西欧地区二氧化硫排放强度远低于其贸易伙伴, 是其消费者视角排放远高于生产者视角的主要原因之一.日澳新地区改进的消费者视角的排放仅仅略高于其生产者视角的排放, 其贸易隐含排放转移的原因与西欧类似.北美地区改进的消费者视角的排放仅仅略低于其消费者视角的排放, 说明与西欧不同, 北美地区贸易隐含排放转移的主要原因是其将污染排放的生产环节外包给贸易伙伴.撒哈拉以南非洲、中东和北非、南亚地区改进的消费者视角的排放远高于其他3种视角的排放, 说明其出口贸易的二氧化硫排放强度远高于全球平均水平.拉美加勒比海地区、东欧和独联体、东亚地区改进的消费者视角的排放高于生产链末端视角和消费者视角的排放, 而低于其生产者视角的排放, 说明这些地区出口贸易的排放强度总体高于全球平均水平, 且为其贸易伙伴的消费需求进行生产、产生排放, 其贸易隐含排放格局是以上2个因素的共同作用.东南亚与太平洋群岛改进的消费者视角的排放略高于消费者视角的排放.
4 总结 (Conclusions)1) 本文利用多区域环境投入产出模型, 定量分析了国际贸易供应链中, 生产者、组装者 (生产链末端) 以及消费者视角下的排放贡献.此外本研究通过改进的消费者排放贡献核算方法, 考量了区域污染控制技术对区域排放责任的影响.相比于传统的生产者视角和消费者视角的排放, 生产链末端的排放有助于区分各地区的排放转移是由半成品贸易还是成品贸易所引起, 而改进的消费者视角的排放有助于区分各地区的排放转移是由于生产环节的外包转移还是污染排放强度的差异, 其相比消费者视角的排放更能反映各地区为减排做出的努力.
2) 从生产者到生产链末端, 再到消费者视角, 西欧、北美、日澳新等发达地区二氧化硫排放持续上升, 南亚、东亚地区二氧化硫排放持续下降.东亚地区半成品的出口贸易隐含排放为587.6×104 t, 其中28.7%出口到西欧, 27.5%出口到北美, 13.1出口到日澳新；成品的出口贸易隐含排放为441.8×104 t, 其中25.3%出口到西欧, 31.7%出口到北美, 12.9%出口到日澳新.
3) 西欧、北美、日澳新绝大部分部门的二氧化硫排放强度均低于全球平均水平, 中东和北非的民用行业和食品与烟草行业、南亚的商业与公共服务行业、拉美加勒比海地区的运输设备行业、东欧和独联体地区的运输设备和木材制品行业、东亚的民用行业出口贸易的二氧化硫排放强度高达全球平均水平的6倍以上.
4) 西欧、北美、日澳新地区消费者视角排放远高于生产者视角, 但其原因不同, 西欧和日澳新地区二氧化硫排放强度远低于其贸易伙伴是其主要原因, 而北美将生产环节外包给其贸易伙伴是其污染转移格局的主要原因.拉美加勒比海地区、东欧和独联体、东亚地区改进的消费者视角的排放高于生产链末端视角和消费者视角的排放, 而低于其生产者视角的排放, 说明这些地区出口贸易的排放强度总体高于全球平均水平, 且为其贸易伙伴的消费需求进行生产、产生排放, 其贸易隐含排放格局是以上两个因素的共同作用.
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