07 环境经济学 第七章 物质平衡理论

二、价值平衡和最优环境管理对策


把价格引入上述物质平衡模型中，赋予每一物 流因子以真实价格，则在价格的调节下，整个 物流系统的资源配置将会是有效率的，避免了 “市场失灵”或是“政策失效”。 通过引入价格参数，实现了由物质平衡向价值 平衡的转变 。
环境治理和环境质量之间的关系
环境质量函数：
Y0-Y=F（Z，E）
图7-1 环境与经济系统的物质流动关系
现实经济中，生产和消费过程都存在积累， 即K>0时，E* = E^+K • 物质污染物不一定必然排入环境，如果循环利用，污染物就 有可能返回生产过程，成为原材料的一部分，再次被利用。 在这一条件下，图7-1可以变为图7-2。
图7-2 考虑循环利用后环境与经济系统的物质流动关系

资本积累框：


资本积累框获得来自生产框的总投资GI。 由于磨损和消耗，从积累框到生产框有一个因折旧 产生的废弃物流D。 资本积累框还向生产框提供资本服务流K。

环境管理框：


获得来自生产框和消费框的废弃物EP 和EH，获得 来自生产框的用于环境治理的投入IP和来自消费框 的劳动力LH。 治理后的废弃物ZE排入环境。
环境管理部门治理废弃物的费用vE。 排放废弃物的总机会成本为vE＋δ（Y0-Y）。
利用环境处理废弃物的效益显然是qZ（排污收费）。 因而净效益为：
NB=qZ-vE-δ（Y0-Y）
环境管理机构的最优政策
NB=qZ-vE-δ（Y0-Y）
令以上两式为零，便可得出环境管理机构的最优政策（假定这 个机构认为价格都是给定的）为：

环境框：



环境框向生产框提供原材料M。 环境是一种公共物品，它对消费框产生一个服务流 Y。一般来说，这种服务流量将随污染物排放量的 增加而减少，随环境的改善而增加。 环境接受来自生产框、消费框和环境管理框的废弃 物ZP、ZH和ZE。 环境质量受废弃物排放和环境治理工作两方面的影 响。
模型分析与结论
生态足迹:综合计量人类的环境影响

脚踏车\公共汽车\小汽车的生态足迹比较

假定住在离工作5公里处的地方

脚踏车的生态足迹为:0.0122公顷/人 公共汽车的生态足迹为:0.03公顷/人
第七章 物质平衡理论
第一节 第二节 第三节 第四节
物质平衡的概念模型 物质平衡与一般均衡模型 环境管理模型 物质平衡理论的应用—循环经济
第一节 物质平衡的概念模型

1、从质量守恒定律的角度看待经济的生产和消费过程
•在经济系统中，生产活动和消费活动是在进行一系列的 物理反应和化学反应，遵从质量守恒定律。 •严格说来，标准的经济学分配理论是关于服务的，而不 是关于物质实体的。物质实体只是携带某种服务的载体。
图7-3 物质流动关系图
图7-3 表明，在一个封闭的（没有进口或出口）、 没有物质（植物、设备、储备、耐用消费品和建 筑物）净积累的经济系统中， 即K=0 时，E* = E^
排入自然环境中的污染物量必然大致等于进入经 济系统的食物、原材料加上从大气中获得的氧。

减少污染物对环境的危害，除了对其进行回收 利用外，还可以对其进行末端处理。但处理污 染物并不能使污染物消失，而只是改变了污染 物存在的形式。
减量化 Reduce
再利用 Reuse
再循环 Recycle
输入端
减少进入生产和 消费过程的物质 量,从源头节约 资源使用和减少 污染物的排放。
过程中
提高产品和服务 的利用效率,要求 产品或包装以初 始形式多次使用, 减少一次污染。
输出端
要求物品完成 使用的功能后 重新变成再生 资源。
全过程都必须做到无毒化、无害化
图7-4 简化的物质平衡模型 注：虚线表示服务流


这个流程图包括5个方框，分别表示生产、资本积累、消费、环 境管理和环境。 下面考察模型中的物质流和服务流。

生产框：



获得来自环境框的不可再生资源M；资本积累框的 折旧D和资本服务流K，消费框的废弃物RH（作为 生产原料重新利用）和劳动力LH1。 同时，生产框向消费框提供消费品C，向环境框排 放废弃物ZP，向环境管理框提供环境治理所需要的 投资IP和排放需要治理的废弃物EP，向资本积累框 提供投资GI； 生产中产生的废弃物，一部分得到重复利用，用框 中的圆圈表示。

消费框：




获得生产框提供的消费品C 和来自环境框的服务流 Y。 废弃物直接排入环境ZH；排入生产框回收利用RH； 或者排入环境管理框得到处理EH。 消费框同时要向生产框和环境管理框提供劳动力 LH1和LH2。 在这里假定消费框把污染物转给生产框和环境管理 框时要付给一定的费用（以物流的形式）。
资源环境消耗的指标类型

综合性的生态足迹指标：人均生态足迹 资源消耗性的指标：人均水耗、人均能耗、人均 物耗、人均地耗 污染排放性的指标：人均垃圾产出、人均废水排 放、人均废气排放 生态保护性的指标：人均绿地、人均水面积、人 均林地等
生态足迹（Ecological footprint：EF）就是能够持续地提供 资源或消纳废物的、具有生物生产力的地域空间（biologic ally productive areas），其含义就是要维持一个人、地区、 国家或者全球的生存所需要的或者能够只纳人类所排放的 废物的、具有生物生产力的地域面积。
因为在生产框、消费框和环境管理框中都不存在商品 存量的积累，所以进入这些方框的物质与离开这些方 框的物质一定保持平衡。 对生产框有：M＋RH＋D=C＋GI＋IP＋ZP＋EP 对消费框有： C=RH＋ZH＋EH 对环境管理框有： IP＋EP＋EH=ZE 合并以上式子，得出： M+D＝GI+ZP+ZE+ZH 或者 M-（ZP＋ZE＋ZH）＝GI-D=NI 式中NI表示净投资。 由此得出：来自环境的物质净流出量等于资本存量的 净积累。

第二节 物质平衡与一般均衡模型

瓦尔拉-卡塞尔模型
瓦尔拉-卡塞尔模型中的变量
式中：R——资源和服务量； V——资源价格； X——产品或商品量； P——产品价格； Y——最终需求。

把物质平衡概念与交换的一般均衡概念结合在一起的数学模型。 这个模型既有理论意义，也表明了经济学一般相互依存模型的简 化形式，以及如何用一种经济系统的最终产品函数，从本质上更 精确的预测污染物排放。
绿色生活中的源头减耗：
Hale Waihona Puke 减少生活中的物质消耗和污染排放 从人口控制到体形控制 从消耗原子到消耗比特（信息化） 从减法经济到加法经济（纳米技术的意义）

减：节能、减排、降耗（限吃、限住、限车、限电、限水、限产 ）； 加：加强节能技术改造，发展循环经济
绿色生活方式的含义是指以通过倡导居民使用绿色产 品，倡导民众参与绿色志愿服务，引导民众树立绿色 增长、共建共享的理念，使绿色消费、绿色出行、绿 色居住成为人们的自觉行动，让人们在充分享受绿色 发展所带来的便利和舒适的同时，履行好应尽的可持 续发展责任的方法，实现广大人民按自然、环保、节 俭、健康的方式生活。

一是与“外部性”相关的无效率——由于不考虑外 部性的费用和效益而造成的无效率；

二是与“使用者费用”相关的无效率——对环境资 源利用的唯一制约是现行费用，而不是未来收益的 机会成本。 因此，在这种条件下得出的“帕累托最优（最适 度）”只是一种“次优”。即使在私人领域里市场 能有效地配置资源，一旦涉及公共物品，市场就 “失灵”了。
q=δF1 v=－δF2
因而，环境管理机构应允许污染物倾倒，直至每多倾倒一单 位废弃物所产生的社会效益与其所需的社会边际成本相等， 同时该机构应治理环境，直至社会边际效益等于环境治理的 社会成本。
第四节 物质平衡理论的应用——循环经济 一、循环经济的概念和特点



概念：循环经济要求把经济活动组织成一个“资 源—产品—再生资源”的反馈流程，所有的物质和 能源要能在这个不断进行的经济循环中得到合理和 持久地利用，从而把经济活动对自然环境的影响降 低到最低限度。 循环经济本质上是一种生态经济，它要求运用生态 规律而不是机械规律来指导人类社会的经济活动。

Y0——初始环境质量； Z——废弃物排放质量； E——治理量。
假定废弃物排放会对环境产生负的影响，而治理会对环境产生正的影响，则：
环境管理机构的费用效益

δ——环境服务的需求价格 v——环境管理框治理废弃物的价格 q——排污收费的价格
则 环境服务的总价值为δY， 由污染物排放引起的环境损害的价值为δ（Y0-Y），

来自环境的物质净流出量等于资本存量的净积累。
• 这个看起来很平常的结论是很有意义的。它以一种简 明的形式给出了物质的平衡关系。 • 一方面它表明不能作为资本存量积累的那部分的原材 料最终要归于环境。 • 另一方面，它可以引伸出一个结论：在给定净资本积 累量NI 的前提下，如果不存在某些刺激使排入环境的 污染物（ZP＋ZE＋ZH）保持低水平，那么自然资源的 采出量M 将会相应提高；环境质量的恶化和自然资源 的超量使用是密切相关的。
2、考察环境与经济系统的物质流动关系

令E为环境的物质储量，E*为环境对经济系统 的物质投入，E^为经济系统向环境的排放的污 染物，用K表示经济系统的物质沉淀（积累）， 则物质平衡模型可表示为：
E* = E^+K


如果生产和消费过程中不存在积累， 即K=0时，E* = E^， 投入的环境物质最终必然以污染物的形式返 回环境，如7-1图。在这个物质流动过程中， 环境物质投入的唯一功用就是为人类提供了 服务，即图中虚线箭头所示。
3、三部门经济系统

为了进一步考察物质平衡关系，需要对传统的经济系 统结构做一些改造（通常所说的经济系统只包括生产 部门和消费部门）。