第二篇第二篇 经济经济增增长长与与环环境境负负荷荷第四章第四章 环境保境保护的基本思路和工作内容的基本思路和工作内容社会社会经济系系统可划分可划分为稳态和非和非稳态两两类。凡是系。凡是系统内的物内的物质量不随量不随时间变化的，都是化的，都是稳态系系统，否，否则是非是非稳态系系统。稳态系系统（公式）（公式）非非稳态系系统（公式）（公式） 问题：我：我们的社会属于哪种系的社会属于哪种系统？图图4-1社会经济系统与自然界之间的物质交换社会经济系统与自然界之间的物质交换*通常不把空气看成是资源；但在质量平衡中，必须列入此项，否则输入与输出不相等。资源资源废物废物 非生物资源非生物资源水水空气空气* 生物资源生物资源固体废物固体废物废水废水废气废气社会经济系统社会经济系统社会经济系统划分为社会经济系统划分为稳态稳态和和非稳态非稳态两类两类系统内的物质量不随时间变化的，是稳态系统；系统内的物质量不随时间变化的，是稳态系统；否则是非稳态系统否则是非稳态系统稳态社会经济系统稳态社会经济系统 要想降低废物排放量，就得减少资源消耗量。要想降低废物排放量，就得减少资源消耗量。4.1 4.1 稳态社会经济系统的资源环境关系式稳态社会经济系统的资源环境关系式稳态社会经济系统在环境方面的基本关系式稳态社会经济系统在环境方面的基本关系式 ： 环境质量环境质量生物资源量生物资源量 非生物资源量非生物资源量 水量水量 空气量空气量 （I I） 废气量废气量 废水量废水量 固体废物量固体废物量 （IIII） 大气质量指标大气质量指标地表水体质量指标地表水体质量指标地下水质量指标地下水质量指标 土地污染状况土地污染状况 其他指标其他指标 （IIIIII） 非稳态社会经济系统非稳态社会经济系统 一项，主要是指新增的建筑物、基础一项，主要是指新增的建筑物、基础设施以及各种耐用品（如机器、车辆等）的总和。设施以及各种耐用品（如机器、车辆等）的总和。 若用符号代表“ ”，则为4.2 4.2 非稳态社会经济系统的资源环境关系式非稳态社会经济系统的资源环境关系式非稳态社会经济系统在环境方面的基本关系式非稳态社会经济系统在环境方面的基本关系式 ： 环境质量环境质量（5.4）系统内物质的净增量是由资源转变而成的，提高这个系统内物质的净增量是由资源转变而成的，提高这个转变效率，延长使用寿命，是降低资源消耗量，从而降转变效率，延长使用寿命，是降低资源消耗量，从而降低废物排放量，改善环境的一个重要途径。低废物排放量，改善环境的一个重要途径。 （I） （II） （III） 6第二第二节 环境保境保护的基本思路的基本思路 控制控制资源消耗量：就是要降低源消耗量：就是要降低资源消耗量。源消耗量。 完善末端治理：末端治理是指在生完善末端治理：末端治理是指在生产过程的末端，程的末端，针对产生的生的污染物开染物开发并并实施有效的治理技施有效的治理技术。 提高提高环境自境自净（及自修复）能力：（及自修复）能力：这是借助自然界的是借助自然界的力量改善力量改善环境的重要措施。境的重要措施。 环保思路环保思路传统环保思路传统环保思路控控 制制资资 源源消消 耗耗量量完完 善善末末 端端治理治理提提 高高环环 境境自自 净净能力能力7IPAT方程方程 著名的著名的IPAT方程式方程式 式中：式中：I 环境负荷（资源消耗量、废物产生量）环境负荷（资源消耗量、废物产生量）； P 人口；人口； A 人均人均GDP； T 单位单位GDP的环境负荷。的环境负荷。 第五章第五章 经济增长过程中的资源消耗量和废物排放量经济增长过程中的资源消耗量和废物排放量式式中中的的环环境境负负荷荷可可以以特特指指各各种种资资源源消消耗耗量量或或废物产生量废物产生量。以能耗为例，可写作。以能耗为例，可写作以以SO2为例，式可写作为例，式可写作 废物产生量与废物排放量不是一回事，不能混为一谈。在废物的废物产生量与废物排放量不是一回事，不能混为一谈。在废物的末端治理或资源化措施比较得力的情况下，它们二者之间在数量上末端治理或资源化措施比较得力的情况下，它们二者之间在数量上会有很大差别。在上述会有很大差别。在上述IPAT方程中，环境负荷所指的只能是单位方程中，环境负荷所指的只能是单位GDP的废物产生量，而不能是它的排放量，因为公式丝毫未涉及废的废物产生量，而不能是它的排放量，因为公式丝毫未涉及废物的末端治理和资源化等手段。物的末端治理和资源化等手段。 9例例5-1. 设2005年我国人口年我国人口为 人，人均人，人均GDP为 元元/人，万元人，万元GDP能源消耗能源消耗为 吨吨标煤煤/万元万元GDP；2010年人年人口口为 人，人均人，人均GDP为 元元/人，万元人，万元GDP能能源消耗比源消耗比2005年降低年降低20。求。求2010年全国的年全国的GDP、能源消耗量，并、能源消耗量，并与与2005年年进行行对比。比。例例5-2. 设某地设某地2005年年GDP为为 元，能源消耗量为元，能源消耗量为 吨吨标标煤煤；按按计计划划2010年年万万元元GDP能能源源消消耗耗比比2005年年降降低低20。（1）若若2010年年GDP增增至至 元元，求求该该年年能能源源消消耗耗量量；（2）若）若2010年年GDP增至增至 元，求该年能源消耗量。元，求该年能源消耗量。第二节第二节 IGT方程经济增长过程中的环境负荷方程经济增长过程中的环境负荷 （IGT方程）方程）IPAT方程式其他形式方程式其他形式 式中：式中：GGDP或或GNP（ ）； （人均环境负荷）（人均环境负荷）例例5-3.已知某市已知某市2000年年GDP为 元，新水耗量元，新水耗量为 m3；2010年年GDP增至增至 元。元。问：如新水耗量只允：如新水耗量只允许增加增加20，2010年万元年万元GDP新水耗量新水耗量应为多少，并与多少，并与2000年作年作对比。比。2.2 IGT方程的另一种形式方程的另一种形式2.2 IGT方程的另一种形式方程的另一种形式表表5-1 （1+g）n的的计算算值ng0.010.020.030.040.050.060.070.080.090.100.110.120.130.140.150.160.170.180.190.2011.0101.0201.0301.0401.0501.0601.0701.0801.0901.1001.1101.1201.1301.1401.1501.1601.1701.1801.1901.20021.0201.0401.0611.0821.1031.1241.1451.1661.1881.2101.2321.2541.2771.3001.3231.3461.3691.3921.4161.44031.0301.0611.0931.1251.1581.1911.2251.2601.2951.3311.3681.4051.4431.4821.5211.5611.6021.6431.6851.72841.0411.0821.1261.1701.2151.2621.3111.3601.4121.4641.5181.5741.6301.6891.7491.8111.8741.9392.0052.07451.0511.1041.1591.2171.2761.3381.4031.4691.5391.6111.6851.7621.8421.9252.0112.1002.1922.2882.3862.48861.0621.1261.1941.2651.3401.4191.5011.5871.6771.7721.8701.9742.0822.1952.3132.4362.5652.7002.8402.98671.0721.1491.2301.3161.4071.5041.6061.7141.8281.9492.0762.2112.3532.5022.6602.8263.0013.1853.3803.58381.0831.1721.2671.3691.4771.5941.7181.8511.9932.1442.3052.4762.6582.8533.0593.2783.5113.7594.0214.30091.0941.1951.3051.4231.5511.6891.8381.9992.1722.3582.5582.7733.0043.2523.5183.8034.1084.4354.7855.160101.1051.2191.3441.4801.6291.7911.9672.1592.3672.5942.8393.1063.3953.7074.0464.4114.8075.2345.6956.1922.2 IGT方程的另一种形式方程的另一种形式表表5-2 （1t）n的的计算算值nt0.010.020.030.040.050.060.070.080.090.100.110.120.130.140.150.160.170.180.190.2010.9900.9800.9700.9600.9500.9400.9300.9200.9100.9000.8900.8800.8700.8600.8500.8400.8300.8200.8100.80020.9800.9600.9410.9220.9030.8840.8650.8460.8280.8100.7920.7740.7570.7400.7230.7060.6890.6720.6560.64030.9700.9410.9130.8850.8570.8310.8040.7790.7540.7290.7050.6810.6590.6360.6140.5930.5720.5510.5310.51240.9610.9220.8850.8490.8150.7810.7480.7160.6860.6560.6270.6000.5730.5470.5220.4980.4750.4520.4300.41050.9510.9040.8590.8150.7740.7340.6960.6590.6240.5900.5580.5280.4980.4700.4440.4180.3940.3710.3490.32860.9410.8860.8330.7830.7350.6900.6470.6060.5680.5310.4970.4640.4340.4050.3770.3510.3270.3040.2820.26270.9320.8680.8080.7510.6980.6480.6020.5580.5170.4780.4420.4090.3770.3480.3210.2950.2710.2490.2290.21080.9230.8510.7840.7210.6630.6100.5600.5130.4700.4300.3940.3600.3280.2990.2720.2480.2250.2040.1850.16890.9140.8340.7600.6930.6300.5730.5200.4720.4280.3870.3500.3160.2860.2570.2320.2080.1870.1680.1500.134100.9040.8170.7370.6650.5990.5390.4840.4340.3890.3490.3120.2790.2480.2210.1970.1750.1550.1370.1220.107例5-4. 以2005年为基准，设某地在20062010年期间GDP年增长率为 ，单位GDP能源消耗量年下降为 。问该地2010年能源消耗比2005年增加百分之几？2.2 IGT方程的另一种形式方程的另一种形式例例5-5. 若将例若将例5-4中的中的 值提高提高为0.09，0.11，0.13，0.15，0.17，问在在这5种情况下种情况下该地地2010年的能源消耗年的能源消耗比比2005年分年分别增加百分之几？增加百分之几？解：解：计算方法同例算方法同例5-4。计算算结果列于下表中。果列于下表中。tgI5/I0能耗增加的百分数能耗增加的百分数,0.040.09(1+0.09)5(10.04)51.25425.40.11(1+0.11)5(10.04)51.37337.30.13(1+0.13)5(10.04)51.50150.10.15(1+0.15)5(10.04)51.63963.90.17(1+0.17)5(10.04)51.78678.62.3 单位位GDP环境境负荷年下降率的荷年下降率的临界界值求得求得t 的临界值的临界值 tk： 式中式中 tk单位单位GDP环境负荷年下降率的临界值。环境负荷年下降率的临界值。 因因此此，以以tk为为判判据据，环环境境负负荷荷在在经经济济增增长长过过程程中中的的变变化化，有有以以下下三三种种可能：可能：若若t tk ，则环境负荷逐年下降。，则环境负荷逐年下降。 由由此此可可见见，式式（5-6）虽虽然然很很简简单单，但但对对于于建建设设资资源源节节约约型型、环环境境友友好型社会，具有十分重要的意义。好型社会，具有十分重要的意义。 由式（由式（5-6）可见，）可见，tk值略小于值略小于g值，见表值，见表5-3。 由由表表5-3可可见见，g值值愈愈大大，tk值值就就愈愈大大。也也就就是是说说，GDP增增长长愈愈快快，愈愈不不容容易易实实现现经经济济增增长长与与环环境境负负荷荷“脱脱钩钩”。目目前前中中国国的的情情况况正正是是如如此此。这这就就是是建建设设资资源源节节约约型型、环环境境友好型社会的难点所在。友好型社会的难点所在。表表5-3 tk=g/(1+g)g0.010.020.03 0.040.050.060.070.080.090.100.110.120.130.140.15tk0.00990.01960.02910.03850.04760.05660.06540.07410.08260.09090.09910.10710.11500.12280.130419例例5-6. 设某地某地2005年能源消耗量年能源消耗量为 吨吨标煤，煤，按按计划划GDP年增年增长率率为 。求以下三种情况下。求以下三种情况下该地地2010年的能源消耗量。年的能源消耗量。 （1） t t k；（；（2）t=0.04；（；（3）t0.07。n在我国第十一个五年规划（在我国第十一个五年规划（20062010年）中，提出了两方年）中，提出了两方面的具体目标值，即：（面的具体目标值，即：（1）实现）实现2010年人均国内生产总值年人均国内生产总值（GDP）比）比2000年翻一番；（年翻一番；（2）单位国内生产总值能源消耗）单位国内生产总值能源消耗比比期末降低期末降低20左右；主要污染物排放总量减少左右；主要污染物排放总量减少10。 GDP年增长率年增长率(g)与单位与单位GDP环境负荷年下降率环境负荷年下降率(t)之之间的合理匹配间的合理匹配两两个个具具体体目目标标值值，即即：（1）实实现现2010年年人人均均国国内内生生产产总总值值比比2000年年翻翻一一番番；（2）单单位位国国内内生生产产总总值值能能源源消消耗耗比比期末降低期末降低20左右。左右。如如设设2000到到2010的的十十年年间间GDP翻翻一一番番，则则相相当当于于g 0.07；从从2005到到2010的的五五年年间间单单位位GDP能能源源消消耗耗量量降降低低20，则相当于则相当于t 0.04 。现按。现按g=0.07, t=0.04计算，结果如下：计算，结果如下：2010年年GDP比比2005年增长年增长40.3；2010年能源消耗量比年能源消耗量比2005年增加年增加14.3。即即，GDP大大幅幅增增长长，而而能能源源消消耗耗量量增增加加不不多多。在在g和和t两两个关键变量之间，匹配得很是恰当。个关键变量之间，匹配得很是恰当。215.3 IeGTX方程方程经济增长过程中的废物排放量经济增长过程中的废物排放量 本节要讨论的是经济增长过程中废物排放量的上升和下降本节要讨论的是经济增长过程中废物排放量的上升和下降问题。为此，要对问题。为此，要对IGT方程作必要的修改。方程作必要的修改。5.3.1 IeGTX方程方程研究经济增长过程中废物排放量的上升和下降问题，首先研究经济增长过程中废物排放量的上升和下降问题，首先要掌握的一个公式是：要掌握的一个公式是：（5-7）式中：式中： Ie 为废物排放量；为废物排放量；G 为为GDP；T 为单位为单位GDP废物产生量；废物产生量；X 为废物排放为废物排放率，等于（废物排放量）率，等于（废物排放量）/（废物产生量），其值在（废物产生量），其值在01之间，即之间，即0X1。式（式（5-7）可称为）可称为IeGTX方程，可用于计算各种废物排放量。方程，可用于计算各种废物排放量。以以SO2为例，式（为例，式（5-7）可写作）可写作 22若令若令Te=TX，式可表达成如下形式，式可表达成如下形式式中：式中：Te 为单位为单位GDP废物排放量。废物排放量。式可称为式可称为IeGTe方程。以方程。以SO2为例，式（为例，式（5-8）可）可写作写作在编制经济与社会发展规划时，按照在编制经济与社会发展规划时，按照IGT方程、方程、IeGTX方方程或程或IeGTe方程，或从它们派生出来的其他公式，通过反方程，或从它们派生出来的其他公式，通过反复推敲，就可以把规划期内各种废物排放量确定下来。复推敲，就可以把规划期内各种废物排放量确定下来。 例例5-7. 设某地设某地2005年年GDP为为G0=1000108元，单位元，单位GDP的的SO2产生量为产生量为T0=0.04吨吨/104元元GDP，SO2排放率排放率X0=0.8。按规划，。按规划，2010年年GDP将增至将增至G5=1500108元，单位元，单位GDP的的SO2产生量产生量将降为将降为T5=0.035吨吨/104元元GDP，SO2排放量比排放量比2005年降低年降低10。问：（问：（1）在规划期内需新增脱硫能力是多少？（）在规划期内需新增脱硫能力是多少？（2）规划期）规划期末（末（2010年）的年）的X5应降低到什么程度？应降低到什么程度？3.2 IeGTX方程的另一种形式方程的另一种形式废物排放率年下降率的临界值废物排放率年下降率的临界值 导出废物排放率年下降率（导出废物排放率年下降率（x）的临界值（）的临界值（xk）。将式（）。将式（6.10）写成如）写成如下形式下形式（5-10）由式（由式（6.11）可见，）可见， Ien与与Ie0之间可能出现三种情况，其条件分别如下：之间可能出现三种情况，其条件分别如下：（1）废物排放量）废物排放量Ien逐年上升逐年上升（5-11a）（2）废物排放量）废物排放量Ien保持不变保持不变 （5-11b）（3）废物排放量）废物排放量Ien逐年下降逐年下降 （5-11c）3.3 废物排放率年下降率的物排放率年下降率的临界界值若若xxk，则废物排放量逐年下降。物排放量逐年下降。28 （1）在在数数量量上上使使经经济济发发展展与与人人口口、资资源源、环环境境相相互互协协调调，是建设资源节约型、环境友好型社会的必要条件。是建设资源节约型、环境友好型社会的必要条件。 （2）IPAT方方程程以以及及由由它它派派生生出出来来的的公公式式，在在建建设设资资源源节节约约型、环境友好型社会的过程中，很有实用价值。型、环境友好型社会的过程中，很有实用价值。 （3）单单位位GDP环环境境负负荷荷年年下下降降率率（t值值）与与GDP年年增增长长率率(g值值)二二者者的的合合理理匹匹配配，是是建建设设资资源源节节约约型型、环环境境友友好好型型社社会会的关键。的关键。 （4）中中共共中中央央建建议议提提出出的的两两个个指指标标的的具具体体目目标标值值，对对各各地地制定规划有重要指导意义。制定规划有重要指导意义。小结：小结：