化工行业内工程技术减排研究

化工行业内工程技术减排研究

1 方法与数据

1.1 指数分解模型LMDI 指数分解是一类在研究环境问题时被广泛应用的分析工具，为了找到其中哪一种指数分解方法是首选，BWAng 在2004 年研究讨论了多种指数分解方法的特性进而推荐使用LMDI

方法（logmeanDivisiaindexmethod），正是由于该种方法优良的理论基础、适用性、易用性和合理的结果解释等令学者们满意的特性。LMDI 各个变量的定义如表1。根据表1 中的变量定义，ΔPE代表末端治理效应和资源循环利用效应之和产生的污染物排放量；ΔPi代表清洁生产效应产生的污染物排放量；ΔPs 和ΔPY 分别代表结构效应和规模效应产生的污染物排放量。如果某种效应会减少污染物的排放，那么P 是负值。目前，工程技术减排措施主要分为3 类：末端治理、资源循环利用及清洁生产技术。因此，LMDI 方法中的PE（末端治理效应与资源循环利用效应）与PI（清洁生产效应）的加和就可以表示工程技术对减排的贡献量。根据式（9），让计算一段时期内工程技术对污染物减排的贡献成为可能。

1.2 工程技术减排贡献度概念模型根据图1 所示，人类活动可以直接通过人口增长、经济增长和科技进步影响环境。其中，因为增加了资源消耗和污染物排放，人口增长对改善环境质量具有负面影响。在经济增长方面，由于高收入人群对环境质量往往具有更高的要求，而低收入人群则更看重经济收益，从而导致了在发达国家经济增长对改善环境质量具有正面效应，而在发展中国家却产生负面影响[12]。科技进步能够提升人类处理环境问题的能力，对改善环境质量起到积极的贡献作用。对于中国而言，只有科技进步能够减少污染物排放。科技进步的减排贡献利用IPAT 计算得到。科技进步在改善环境方面的措施包括工程技术、产业结构调整和监督管理。工程技术则包括末端治理、清洁生产和资源循环利用三方面影响因素，通过LMDI 计算这3 个影响因素的减排效应从而得到工程技术的减排贡献。LMDI 计算结果在IPAT 计算结果中的比重代表工程技术在污染物减排中的贡献度。

1.3 化工行业相关数据本文中，“十一五”期间的相关数据来源于中国环境统计年鉴[13]，见表2。

2 结果与讨论

2.1 科技进步对典型污染物的减排效应环境影响方程IPAT 中人类活动对环境的负荷体现在人口增长、经济增长、科技进步三方面。根据公式（2），“十一五”期间人类活动造成的化工行业COD 和SO2 排放量分别为-10.64 万t 和-17.89 万t，即人类活动对化工行业污染物指标的减排有所贡献。逐年的变化趋势如图2 所示，化学需氧量减排方面，在2008-2010 年期间人类活动的贡献作用逐渐减弱直至对环境产生负面影响，而二氧化硫减排方面，人类活动的负贡献则出现在2009-2010 年期间。“十一五”期间，人口增长造成的化工行业COD 和SO2 排放量根据公式（3）分别为2.337 万t 和5.471 万t，逐年的变化趋势如图2 所示，可以看出人口增长对环境产生了相对较小且稳定的负效应。2006-2010 年间，中国人口增加了0.033 亿，但由于中国巨大的人口基数使人口增长体现出相对较弱的环境负效应[10]，最终体现在较小的化工行业化学需氧量和二氧化硫排放量上。此外，如图2 中所示，人口增长造成的污染物排放远远小于经济增长带来的环境影响，这符合Liddle[14]提到的人口增长在发展中国家对环境的影响较小于经济增长的结论。“十一五”期间，经济增长造成的化工行业COD 和SO2 排放量根据公式（4 ）分别为104.81 万t 和245.38 万t，对环境产生较大的负效应。在环境库兹涅茨曲线中，经济增长与环境污染之间存在着倒U 型关系：经济发展初期阶段，环境污染程度随当地经济的发展而上升，当经济发展到一定水平时，环境污染程度则逐渐下降[15]。根据计算结果，中国的经济增长与环境质量的关系正处在倒U 型曲线的前半段，两者之间巨大的矛盾与冲突不能简单依靠停滞经济增长缓解环境恶化或快速发展经济将倒U 型曲线尽快带入后半段来解决。一方面还需缓解经济发展对环境质量带来的负面效应，另一方面也绝不能轻视环境污染对经济发展带来的潜在的反作用[16]。“十一五”期间，科技进步对化工行业COD 和SO2 的减排具有相当大的贡献，根据公式（5）减排量分别为117.79 万t 和268.74 万t，如图2 所示，科技进步的减排贡献量具有与经济增长的污染物排放量相同的变化趋势，进而削减了人口增长和经济增长对环境产生的负效应从而保证了人类与环境的可持续发展，使人类活动在“十一五”期间整体维持了正面的环境效应。环境库兹涅茨曲线EKC 中还提到，在发展中国家，经济增长与人类活动的环境污染成正比例关系，根据2006-2010 年间的经济数据，中国的经济增长率分别为17%、23%、18%、9%、18%，在2008 年后急剧下滑甚至跌入10%，而正是2008-2010 年间，人类活动在化工行业COD 和SO2 减排方面的环境贡献逐渐减小，直至呈现出负面效应。

2.2 工程技术对典型污染物的减排效应根据公式（9），“十一五”期间，工程技术对化工行业COD 和SO2 的减排量分别为90.77 万t 和208.85 万t，工程技术在科技进步中的减排贡献度分别为77.1%和

77.7%，超过2/3 的比例体现出了工程技术在化工行业污染物减排方面作出的巨大贡献，也一定程度上说明了产业结构调整和企业监督管理并未发挥明显的减排效应。产业结构调整方面，大部分化工企业规模小、生产集中度低、专业化水平低、规模效益差，因而造成竞争力弱、污染治理能力差、低产出以高污染为代价的产业结构问题。而监督管理落后则是中国企业普遍存在的问题，由于过分强调投资和技术，使企业看不到或不愿看到由于监管落后造成的巨大浪费和污染。根据计算结果，“十一五”期间工程技术中的末端治理与资源循环利用分别对COD 和SO2 发挥了25%和38%的减排效应，清洁生产发挥了75%和62%的减排效应。从图3 可以看出，2006-2010 年间，除了2009 年清洁生产的减排贡献为负值以外，清洁生产在工程技术中占据比较明显的贡献比例，这说明清洁生产在化工行业污染物减排方面具有显著成效。2009 年清洁生产呈现出的环境负效应可以由学者Hicks 等[17]的研究解释，研究表明中国的清洁生产被很多限制条件制约，包括有限的资金、技术、人力资源，这些限制条件归根结底都与资金投入有关系，而根据上文中提到的，2009 年中国的经济增长率为9%，达到“十一五”期间最低，这对于清洁生产的直接影响就是减少了该年的资金投入。然而国家在2009 年的节能减排计划仍需要完成，在化学需氧量和二氧化硫排放方面要比2008 年降低3%，因此，无形中提升了末端治理与资源循环利用在减排中的重要性，此外，末端治理与资源循环利用也具备自身优势，即相对于清洁生产较低的资金投入和运营成本。对于化工行业而言，清洁生产是一条协调生产发展和环境问题的最佳途径，推行清洁生产不仅能减少资源和能源的消耗，还能减少污染物的排放，具备环境效益和经济效益的双赢。我国化工企业注重规模效益的生产经营模式和末端治理的污染控制方式，导致单位产品物耗、能耗高、污染物排放量大，在原料深加工、物料循环重复利用、废物综合利用等方面，与世界先进水平相差甚远，仍然具有巨大的清洁生产潜力[18]。化工行业应该依据清洁生产的理论，按照资源最优化、消耗最小化、过程无害化、技术可行化的要求，积极推进化工清洁生产，合理规划化工行业发展，控制和减少化工污染，推进绿色化工战略的实施，实现我国经济的可持续发展。但化工行业清洁生产推广中仍然存在一些问题[19]：资金、技术瓶颈阻碍清洁生产技术的采用；中小型企业污染防治困难；地方环保部门及企业领导认识不足；激励措施不到位等。所以一方面需要企业自身转变观念，另一方面政府也应努力推动和完善清洁生产相关政策。

3 结论

基于环境影响方程IPAT 和指数分解模型LMDI，本文研究了“十一五”期间化工行业中工程技术在科技进步中的污染物减排贡献度，污染物评价指标选用COD 和SO2，计算结果表明科技进步在化工行业发挥着举足轻重的环境正效应，其作用平衡了人口增长及经济增长带来的巨大环境负效应，从而保证了人类活动与环境的可持续发展。而工程技术在科技进步中则分别发挥了77.1%和77.7%的减排贡献，显示出工程技术在化工行业污染物减排中起到的显著作用和巨大潜力。进一步分析得到，工程技术中的末端治理与资源循环利用分别对COD 和SO2 发挥了25%和38%的减排效应，清洁生产发挥了75%和

62%的减排效应，这说明清洁生产在化工行业污染物减排方面具有突出成效。清洁生产是一种符合“双赢”概念的环境保护措施，不但对改善环境有益，也有利于企业的经济效益，在我国各行业都应该加大重视力度以及资金投入。在将来的环保政策制定及实施过程中，政府及企业应加大对工程技术的投入力度，通过其末端治理、清洁生产及资源循环利用等措施有效减少污染物排放，发挥工程技术在改善环境质量方面的重要作用。此外，化工行业应该依据清洁生产的理论，按照资源最优化、消耗最小化、过程无害化、技术可行化的要求，积极推进化工清洁生产，合理规划化工行业发展，控制和减少化工污染，推进绿色化工战略的实施，将清洁生产作为一条协调生产发展和环境问题的最佳途径，实现我国经济的可持续发展。

作者：李珍阳李媛刘睿王晓慧海热提单位：北京化工大学北京市水处理环保材料工程技术研究中心