矿产资源开发生态占用分析

都沁军，董 佳

(石家庄经济学院管理科学与工程学院，河北 石家庄 050031)

从生态足迹的理论出发，矿产资源开发生态系统的建设，就是要在保证生态系统各项功能正常运转的前提下，使矿产资源开发生态占用尽可能减少。通过矿产资源开发生态足迹的计算与分析，可以测度矿产资源开发活动对自然生态系统的压力，从而定量反映矿产资源开发的环境问题。为矿产资源的可持续开发利用、矿产资源开发环境压力的减压及矿产资源开发生态系统的良性演化策略的提出，提供新的思路和方向。

1 矿产资源开发生态足迹概念体系的建立

1.1 矿产资源开发生态足迹

矿产资源开发生态足迹，是支撑矿产资源开发所需要的生态上具有生产力的土地面积。当然，这里所指的土地面积可以不是地面，而是水面或林地。例如，矿产资源开发同样需要林地来吸收开发中由于化石能源的消耗而释放的CO2，需要牧草地、水域等为矿产资源开发提供消费性产品；矿产资源开发中消费的一些资源或产品，可能来自其它地区；矿产资源开发还可能破坏或占有生态资源。因此，与资源消费、生态资源破坏和废物消解相关的各类生态生产性土地面积的总量，构成了矿产资源开发的生态足迹。矿产资源开发对自然生态环境的影响，主要表现为资源的消耗、地质灾害和环境污染。另外，矿产资源在开发过程中还消费着其它一些资源，如钢材、木材等也可归结到资源的消耗。对矿产资源开发生态足迹的计算，应从资源的消费、地质灾害、环境污染这三个方面考虑。矿产资源开发生态足迹，应是消费生态足迹、地质灾害生态足迹和污染生态足迹相耦合的综合生态足迹。

1.2 矿产资源开发消费生态足迹

矿产资源开发消费生态足迹(Consumption Ecological Footprint of Mineral Resources Exploitation，MEFC)，是指矿产资源开发过程中，在其影响范围内对资源的生产消费以及因矿产资源开发所导致人类活动方式的改变(如消费方式改变等)，所引起的生活消费占用的生态生产性土地面积。主要包括与矿产资源开发直接相关的人类生活消费、与矿产资源开发直接相关的生产消费、与矿产资源开发直接相关的景观破坏。

1.3 矿产资源开发地质灾害生态足迹

矿产资源开发地质灾害生态足迹(Geology Disaster Ecological Footprint of Mineral Resources Exploitation，MEFD)，是指矿产资源开发产生的地质灾害所破坏的生态生产性土地面积，或进行人工治理时，治理工程在建设中消耗的能源和材料所占用的生态生产性土地面积。矿产资源开发可能引发各类地质灾害，导致生态环境的破坏，占用了生态空间；另外，人们为恢复原有生态环境需要进行各类工程性建设。矿产资源开发地质灾害生态足迹计算可用两种方法：其一，直接计算发生地质灾害时，所破坏或占用的各类生态生产性土地，如耕地、林地等；其二，计算地质灾害恢复治理工程建设所消费的各类资源，将其转换为生态生产性土地。具体计算时，可根据实际资料的情况进行方法的选择。

1.4 矿产资源开发污染生态足迹

矿产资源开发污染生态足迹(Pollution Ecological Footprint of Mineral Resources Exploitation，MEFP)，是指矿产资源开发过程中，直接产生的污染消纳以及因矿产资源开发而导致的人类活动方式的改变所占用或需要占用的生态生产性土地面积。计算矿产资源开发污染生态足迹，主要包括大气污染、固体废弃物污染、水污染和噪声污染。

2 矿产资源开发生态足迹的计算模型

矿产资源开发生态足迹的计算，包括消费生态足迹、地质灾害生态足迹和污染生态足迹三个部分。

通过对矿产资源在开发过程中，一年内产生的各种资源消费、地质灾害发生或治理、污染消纳等进行统计分析后，分别归入相应的生态生产性土地类型，分别计算出各自的生态足迹，最后汇总为矿产资源开发生态足迹。计算如下：

(1)

上式中，MEFT为矿产资源开发生态足迹，gha；MEFC为矿产资源开发消费生态足迹，gha；MEFCi为i从1到7分别代表耕地、牧草地、水域、林地、建设用地、化石燃料地、水资源地的消费生态足迹，gha；MEFD为矿产资源开发地质灾害生态足迹，gha；MEFDi为i从1到6分别代表耕地、牧草地、水域、林地、建设用地、化石燃料地的地质灾害生态足迹，gha；MEFP为矿产资源开发污染生态足迹，gha；MEFPi为i从1到6分别代表耕地、牧草地、水域、林地、建设用地、化石燃料地的污染生态足迹，gha。

生态足迹的计算，涉及到将消耗或占用的资源(能源)、破坏或占用的土地转换为相应的以全球公顷表示的生态生产性土地面积。下面给出一般的计算公式：

根据矿产资源开发消费生态足迹清单，矿产资源开发消费生态足迹包括人类生活消费、生产消费、景观破坏等所消费的资源和占用的土地。其中资源消费的生态足迹计算如下：

(2)

式中，A为某类生态生产性土地面积，gha；C为资源消费量，t；Y为全球平均单位生产力，kg/ha；γ为当量因子。

占用土地的生态足迹计算如下：

(3)

式中，Pi为由于矿产资源开发造成的景观破坏所占用的土地面积，ha；λi为矿产资源开发所在地区的某类土地的平均产量调整因子。

3 山西省煤炭资源开发生态足迹计算

根据《中国矿业年鉴》、《山西年鉴》、《山西统计年鉴》、《中国煤炭工业年鉴》、《中国统计年鉴》、《中国环境统计年鉴》、《中国能源统计年鉴》、《中国环境年鉴》，及引用部分公开发表论文的数据。结合前面的分析计算，可以得到山西省煤炭资源开发综合生态足迹如表1所示。从该表可以知道，2000～2005年综合生态足迹由13.91×106gha增加到28.41×106gha，年均增加15.35%。从该表可以看出，林地相对占有较多的生态足迹，为90%左右，其次是化石燃料地、耕地和水资源地。

表1 山西省煤炭资源开发生态足迹构成 单位：gha

山西省煤炭资源开发生态足迹，来源于资源开发过程中的资源消耗、地质灾害和环境污染，生态足迹的构成如表2所示。在生态足迹构成中，环境污染生态足迹的绝对值和相对值在增加，其数额从2000年的1.19×107gha增加到2005年的2.50×107gha，其在生态足迹中所占的比例从85.62%增加到88.10%；消费生态足迹的数额也在不断增加，从2000年的1.99×106gha增加到2005年的3.37×106gha，在综合生态足迹中所占的比例从14.34%下降到11.85；地质灾害生态足迹从2000年的5.38×103gha增加到1.44×104gha，在生态足迹中所占的比例为0.05%左右。

表2 山西省煤炭资源开发综合生态足迹

在山西省煤炭资源开发生态足迹中，从生态生产力土地的占用来看，林地的生态足迹最大，其次是化石燃料地和耕地，而建设用地的生态足迹最小。进一步的分析可知，与林地计算有关的主要有直接占用和间接占用两类，直接占用主要包括生活消费、木材消耗、地质灾害损害林地、固体废弃物占用林地等；间接占用主要指需要吸收CH4、NOx等气体所占用的林地面积，包括大气污染、钢材消耗、煤矸石自燃等间接占用的林地。笔者的分析可知，97%的林地生态足迹是由间接占用所产生，其中来自大气污染的生态足迹占到了约95%，可见甲烷的排放所产生的生态足迹在整个林地生态足迹中占到了很大的比重。这揭示出在山西省煤炭资源开发中，污染物的排放和能源的使用是影响环境的重要因素。因此，要减少煤炭资源开发的综合生态足迹，首先必须从减少污染物尤其是大气污染物的排放，其次是提高能源的使用效率和进行规模化的生产。

在构成综合生态足迹的三个部分中，环境污染生态足迹最大，其次是资源消耗的消费生态足迹，地质灾害生态足迹最小。这提醒人们，环境污染消耗和占用的生态资源最大，对生态环境造成的压力最大。从实现煤炭资源可持续发展的角度出发，在重视地质灾害治理的同时，从源头上解决产生各类环境污染的原因是非常必要的。

[1] 武强.矿山环境研究理论与实践[M].北京：地质出版社,2005.

[2] 陶在朴.生态包袱与生态足迹——可持续发展的重量及面积观念[M].北京：经济科学出版社，2003.

[3] 符海月.基于生态足迹的土地利用规划生态成效定量分析[J].自然资源学报,2007,22(2):225-235.

[4] 刘建兴,王青,孙鹏.中国有色金属行业的生态占用研究[J].资源科学,2007,29(1):155-159.

[5] 都沁军.矿产资源开发环境压力研究的必要性[J].石家庄经济学院学报,2007, 30(6):47-50.

[6] 李利锋,成升魁.生态占用——衡量可持续发展的新指标[J].自然资源学报,2000,15(4):375-382.

[7] 蒋依依,王仰麟.国内外生态足迹模型应用的回顾与展望[J].地理科学进展,2005,24(2):13-23.