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《生態經濟雜志》2015年第七期

1環境足跡分類框架

1.1步驟一：基于資源代謝方式初步分類根據所涉及資源代謝方式的不同，可將環境足跡分為資源足跡和排放足跡兩大類，其中一些資源足跡或（和）排放足跡還組成了復合足跡（圖2）。下面分別予以論述。

1.1.1資源足跡資源足跡旨在表征產品生命周期中因自然資源開采而產生的環境壓力或影響。按資源性質的不同分為可再生資源足跡和不可再生資源足跡兩類。其中，可再生資源足跡包括綠水足跡、藍水足跡和土地足跡等：綠水足跡是指存儲于土壤、并通過蒸發或植物蒸騰消耗的淡水體積；藍水足跡是指存儲于地表和地下并被消耗的淡水體積[12]；土地足跡以供給所需生物資源所占用的土地面積表示[4]。不可再生資源足跡包括化石能源足跡、材料足跡和生物多樣性足跡等：化石能源足跡通常以中和化石能源碳排放所占用的林地面積表示[13]；材料足跡主要是指人類消耗的金屬、建材和礦物等不可再生資源，也有研究將可再生資源包含在內[14]；生物多樣性足跡考查的是世界自然保護同盟紅色名錄所列的瀕危物種[15]，故也將其視為不可再生資源。

1.1.2排放足跡排放足跡旨在表征產品生命周期中因廢棄物排放而產生的環境壓力或影響，如灰水足跡、碳足跡、氮足跡、磷足跡和化學足跡等。其中，灰水足跡是指將污水稀釋至符合規定的水質標準所需的淡水體積；碳足跡是指二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亞氮（N2O）等溫室氣體的排放量；氮足跡是指氮氧化物（NOx）、硝酸根離子（NO3-）、氨氣（NH3）等活性氮的環境損失量；磷足跡是指流失到水體或土壤等環境介質中的總磷量；化學足跡是指有潛在生態或人體健康風險的有機和無機化學成分的排放量，包括石油、揮發酚、氰化物、二氧化硫（SO2）等。

1.1.3復合足跡復合足跡是指由上述若干資源足跡或（和）排放足跡組成的環境足跡，如生態足跡、水足跡和污染足跡等。其中，生態足跡包括了屬于可再生資源的土地足跡和不可再生資源的化石能源足跡；水足跡包括了屬于可再生資源的綠水足跡和藍水足跡，以及排放足跡下的灰水足跡；污染足跡則由排放足跡下的灰水足跡、氮足跡、磷足跡和化學足跡組成[20～21]，這里暫不考慮它們之間可能存在的賬戶重疊問題。

1.2步驟二：基于組分加和方式進一步分類某些資源足跡和排放足跡還可進一步細分為不同組分。以材料足跡為例，其金屬部分包括了銻（Sb）足跡、銅（Cu）足跡、鋁（Al）足跡、鐵（Fe）足跡等多種組分，目前有兩種方式對其加和：（1）假定所有組分的權重系數均為1，等權加和所有材料消費量，所得結果代表了材料消耗的總質量[14]；（2）引入非生物質損耗潛勢（ADP）作為權重，將所有材料的消費量與其對應ADP相乘，加和得到考慮稀缺度差異的材料消費量[22]。其中，ADP以Sb為基準，通過對比全球儲量與現有消耗速度之間的關系，表征了不同材料在全球范圍內相對于Sb的稀缺度。又如同屬資源足跡的土地足跡，下分耕地足跡、草地足跡、林地足跡和漁業足跡等，各組分之間的加和通常也分為兩種方式：（1）假定所有組分的權重系數均為1，等權加和所有土地面積，所得結果代表了實際的土地需求面積；（2）將不同土地類型賦予不同的權重，相乘加和得到土地利用面積，并采用生態足跡模型中以耕地為基準的可用生物生產力（UBP）作為權重。在排放足跡中，應用十分廣泛的碳足跡包括了CO2足跡、CH4足跡、N2O足跡等組分，它們之間的兩種加和方式為：（1）假定碳素全部以CO2的形式排放，根據CO2排放因子得到不同物質的碳排放量，相加到得CO2總質量，生態足跡下的化石能源足跡實際上即采用此法進行核算；（2）引入全球暖化潛勢（GWP）作為權重，將不同溫室氣體的排放量與其對應的GWP相乘，加和得到體現溫室效應差異的溫室氣體排放量。其中，GWP以CO2為基準，表征的是不同氣體在全球范圍內相對于CO2的潛在溫室效應。對復合性質的水足跡而言，雖然綠水足跡、藍水足跡和灰水足跡均只含水這一種物質，不存在不同組分加和的問題，但它們之間仍存在兩種不同的加和方式：（1）等量加和綠水足跡、藍水足跡和灰水足跡，所得結果代表了實際的水資源消費量[29]；（2）根據區域水資源稟賦對綠水足跡和藍水足跡加和，通常采用收回-可得比（WTA）作為權重，反映的是水資源在特定地理空間上的相對稀缺度[30]，因而有研究選取一個特定區域（如澳大利亞）作為基準。表1分別總結了材料足跡、土地足跡、碳足跡和水足跡的兩種組分加和方式。可以看出，方式一均采用等權加和所有組分，所得結果是含有絕對意義的物理量；方式二則通過引入某種形式的特征化因子，對各組分的某類環境影響貢獻進行量化，所得結果是以特定參照物為基準的等價物理量，具有相對意義。可見，僅僅根據資源代謝途徑進行分類是不夠的，同一環境足跡也可能因為組分加和方式的不同而顯現相異的指標特性。由于現有文獻不甚充分，本文未對生物多樣性足跡、氮足跡、磷足跡和化學足跡等新興足跡作進一步劃分。但理論上它們均能采用上述兩種方式進行加和。其中，按方式一加和相對容易操作，但環境涵義不夠明確；按方式二加和的關鍵則是要找到準確體現所有參與組分對特定環境影響貢獻大小的特征化因子。以碳足跡為例，絕大部分研究采用方式二加和，這是因為GWP基于有高度學術共識的氣候模型，從而使其成為最準確、可信的特征化因子[32]。總之，除了將環境足跡分為資源足跡、排放足跡及復合足跡三大類，其中的部分足跡類型還能進一步分為等權加和與特征化加和兩種類型（圖3）。

2環境足跡整合范式

足跡整合是當前環境足跡研究中最核心也最具挑戰性的課題。一些學者做了有益的探索，總結起來主要有以下幾項工作：為實現生態足跡、碳足跡和水足跡在區域尺度上的方法一致性，提出了基于區域投入產出（MRIO）的足跡核算框架[33]；為確保環境足跡在機構尺度上的方法一致性，基于LCA計算各類環境足跡；為保證結果的可比性，分別通過多標準優化法和生態時間法將各類環境足跡轉換為歐元和時間。但是總的來看，足跡整合研究還處于起步階段，尚未形成共識性、普適性的整合路徑。鑒于足跡內部的組分加和對足跡間整合有著重要啟示作用，本節基于已構建的環境足跡分類框架，嘗試性提出以下兩種足跡整合范式。

2.1范式一：基于系統資源代謝整合環境足跡人類社會的發展以消耗自然資源和排放廢棄物為物質基礎，這種物質流對自然生態系統產生了顯著的影響，具體表現為資源代謝的數量和質量在時空上的變化特征。通過全面分析經濟-環境系統物質的輸入、輸出及其攜帶的隱藏流，可以準確反映系統由于資源代謝而產生的壓力。從消費者負責的觀點出發，總的資源足跡、排放足跡和環境足跡可分別由物質需求總量、物質輸出總量和物質消耗。基于資源代謝的環境足跡整合，其優勢在于原理簡明、操作性強，資源足跡、排放足跡和環境足跡的核算一目了然，即非質量計量物質一律通過相關系數轉換為質量，所有物質均按實物量進行等權加和，從而清晰核算流入、流出經濟-環境系統的物質總量，并據此評估人類活動的實際資源消耗；弊端在于對資源代謝的生態脅迫缺乏關注，將質量等同于環境影響，同時還存在大宗資源掩蓋其他資源信息的遮蔽效應。

2.2范式二：基于生命周期影響整合環境足跡從生命周期的角度來看，范式一實際上相當于生命周期影響評價（LCIA）中的清單分析。在LCIA中，上文所說的組分被稱為清單物質，不同清單物質之間有著完全不同的環境影響范圍和強度，即便是等質量的兩項物質其環境影響也可能相差幾個數量級。因此，有必要從環境評價的角度對清單分析的結果作進一步定量排序。這一過程分為三步：（1）對所有清單物質的每一類環境影響都進行特征化處理，得到一系列基于特征化加和的環境足跡指標，用以從整體上表征清單物質對不同環境因素的潛在影響（2）對各類環境影響潛值進行標準化處理，即通過一個具有可比性的基準參照系來消除不同環境潛值之間的量綱差異：（3）對標準化結果進行權重化處理，即人為賦予各類環境因素不同的重要性。權重的賦值有目標距離法、支付意愿法等多種方法。以目標距離法為例，權重系數等于當前環境影響大小與目標影響大小的比值，由此得到加權后的環境影響綜合潛值，即總的環境足跡通過上述步驟可以看出，基于LCIA整合環境足跡具有明顯的優勢：（1）將足跡內組分加和置于足跡間指標整合的特征化階段，從而使二者有機結合在一起；（2）規范化地對系統生命周期內的各類環境足跡進行核算，并最終整合成一個綜合性的評價結果；（3）特征化因子由遵循環境機理的生態（毒理）模型計算得到，較實物量更能反映清單物質的潛在環境影響。缺點主要包括：（1）一些環境影響類型尚缺乏很好的特征化模型，從而導致特征化因子的選取存在困難；（2）權重化仍無法完全擺脫主觀判斷的影響；（3）最終結果是二次加權（足跡內、足跡間）的產物，盡管具備較高的科學性和可信度，但屬于只有相對意義的無量綱量。

3結論與展望

環境足跡是近年來國際生態經濟學研究的熱點課題。本文基于所涉及的資源代謝途徑，將環境足跡分為資源足跡、排放足跡和復合足跡三大類；基于足跡內部各組分之間的加和方式，又進一步細分為等權加和與特征化加和兩類。該分類框架對環境足跡整合有著重要的啟示作用，據此提出了兩種整合范式：一種基于系統資源代謝，采用實物量等權加和所有物質輸入、輸出與消耗，從而實現了以絕對質量為單位的資源總足跡、排放總足跡和環境總足跡的公式化表達；另一種基于LCIA，通過特征化加和清單物質達到核算各類環境足跡的目的，并對它們進行標準化和權重化處理，最終得到無量綱的環境影響綜合評價指數。包含清晰系統邊界和所有物質組分的清單分析是實踐兩種范式的基礎。LCA主要適用于微觀層面，而在中觀和宏觀層面引入MFA、MRIO或混合方法進行清單分析往往更為可行。因此，如何彌合不同尺度清單數據分析手段之間的差異，應作為今后環境足跡研究的一個重要方向。此外，由于環境影響有全球性、區域性和本地性之分，無論是特征化模型的開發、標準參照系的選取，還是權重因子的確定，都應符合具體研究的實際情況。在數據可得性有保證的前提下，以上兩種范式均可用于產品、機構、區域乃至國家等各尺度的環境足跡核算與整合。當然，環境足跡僅能表征人類活動作用于地球環境系統的壓力和影響，只有與承載力指標相結合，才能真正實現由環境影響評價向環境可持續性評價的轉變。

作者：方愷 單位：萊頓大學 環境科學系 浙江大學 環境與能源政策研究中心，