基于投入产出方法的中国居民虚拟水消费研究

袁野 胡聃

(中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室，北京100085)

水资源是人类赖以生存的最基本的自然资源。伴随着全球经济的快速发展，人类对水资源的需求也逐渐加剧，缺水问题日益严重。而中国是水资源相对比较匮乏的国家，水资源的地域分布也极不平衡，局部地区乃至全国出现了不同程度的水资源短缺困境［1］。为了寻求克服地区水资源问题的合适途径，国内外学者提出了一系列有价值的理论。Tony Allan提出的虚拟水理论就是其中之一。虚拟水是指在生产商品和服务过程中所消耗的水资源量［2－3］。虚拟水不是实物形态的水，而是以虚拟的形式隐含在产品中，又称为“嵌入水”或“外来水”［4］。目前已有研究主要关注两个方面:一是各种产品虚拟水的定量计算;二是国家或地区的食品安全及虚拟水战略研究［5－8］。居民日常生活中消耗的水资源主要包括两部分:一是实物形态的水，即日常的饮用、清洁等直接用水;二是在使用商品或服务过程中间接消耗的隐含在商品或服务中的虚拟水，称为居民的虚拟水消费量。居民通过使用商品或服务消耗的虚拟水量远大于居民直接对实物形态的水的消耗［9］。因此，定量研究居民日常消费中隐含的虚拟水，通过科学化制定消费措施减少居民虚拟水消费量，对于促进水资源的可持续利用具有一定意义。本文借助投入产出方法，计算了2002年全国各省城乡居民的人均虚拟水消费量以及单位消费包含的虚拟水量，分析省际间及城乡间的差距及其形成的深层次原因，并尝试提出可行性建议。

1 研究方法与数据来源

1．1 投入产出分析

投入产出分析由美国经济学家列昂惕夫(W．Leontief)于1936年提出，并编制了第一个投入产出表—美国1919年投入产出表。从上世纪70年代开始，投入产出分析逐渐被引入资源环境领域，主要用来分析与经济生产活动相关的资源环境问题。其中一个重要应用是核算最终使用产品在其生产过程中的完全资源消耗和环境排放量。例如，Machado等人分析了巴西进出口中隐含的能源和碳排放，Lenzen则利用投入产出方法分析了澳大利亚居民消费中隐含的能源消耗和温室气体排放［10－11］。本研究采用投入产出方法分析中国各省用于居民消费的商品中隐含的新鲜水量，即虚拟水量。

在投入产出分析中，产品平衡公式是投入产出表最基本的平衡等式，即部门总产出等于中间使用与最终使用之和，用矩阵形式表示为:

其中，X是各部门总产出向量;Y是各部门产品的最终使用量，居民消费即是其中一部分;A是直接消耗系数矩阵。经过矩阵运算，即成为:

式(2)建立了经济体总量与最终使用量之间的关系，使得计算为生产居民消费品引发的经济生产总量成为可能。根据分部门新鲜水消耗数据，可以计算出各部门的水消耗系数，即单位产值所消耗的新鲜水量，用F表示。水耗系数F与为生产居民消费商品所引发的全部经济生产量X的乘积即为居民消费中所包含的完全新鲜水消耗量，即虚拟水量，用W表示，得到下式:

式(3)中，W是指在消费品Y的生产过程中各部门直接和间接消耗新鲜水量的总和，是经济系统边界内对水资源的完全消耗量。在国民经济各部门之间，各种产品在生产过程中除有直接的生产联系外，还有间接联系，这使各种产品间的相互消耗除了直接消耗外，还有间接消耗。产品生产对水资源的直接消耗和无数次间接消耗之和，就构成了产品生产对水资源的完全消耗。从产品视角来看，就是产品中隐含的真实的虚拟水量。

1．2 数据来源及处理

本研究中耗水指标采用新鲜用水量，这主要因为相比于用水总量，新鲜用水量更能反应各部门对水资源的真正消耗量。数据来源方面，农业部门采用2002年水资源公报中农业用水量;工业部门采用中国环境年鉴2003中的工业分行业新鲜用水量;第三产业部门采用中国投入产出学会课题组根据1999年中国水利投入产出表推算的2002年分部门新鲜用水量数据［12］。

投入产出表方面，考虑到商品的全国流通性，本研究采用2002年中国投入产出表。该表将国民经济划分成42部门，这与水耗统计数据的行业分类不尽相同。为了方便综合分析各种统计数据，本研究根据各种统计数据行业分类的共同特征，以数据转换简单易行为原则，将原投入产出表合并为33个部门，包括农业部门1个，工业部门22个，第三产业部门10个。具体划分成:①农林牧渔业;②煤炭开采和洗选业;③石油和天然气开采业;④金属矿采选业;⑤非金属矿采选业;⑥食品制造及烟草加工业;⑦纺织业;⑧服装皮革羽绒及其制品业;⑨木材加工及家具制造业;⑩造纸印刷及文教用品制造业;⑪石油加工、炼焦及核燃料加工业;⑫化学工业;⑬非金属矿物制品业;⑭金属冶炼及压延加工业;⑮金属制品业;⑯通用、专用设备制造业;⑰交通运输设备制造业;⑱电气、机械及器材制造业;⑲通信设备、计算机及其他电子设备制造业;⑳电力、热力的生产和供应业;㉑燃气生产和供应业;㉒水的生产和供应业;㉓其他工业;㉔交通运输及仓储业;㉕邮电业及信息服务软件业;㉖商业;㉗住宿和餐饮业;㉘旅游业;㉙金融保险业;㉚房地产业;㉛教育卫生体育文化娱乐及社会福利业;㉜科学研究事业;㉝其他服务业。

各省分部门的居民消费量采用《2002年中国地区投入产出表》中各地区的居民消费向量数据。由于各地区消费量总和与全国消费总量有出入，本研究采用全国消费总量按比例对各地区消费数据进行修正，以使各地区消费量总和与全国消费总量保持一致。由于西藏地区人口与经济规模较小，没有参与编制投入产出表，本研究没有对西藏地区进行分析。人口数据方面，全国城乡人口数量从《中国统计年鉴2003》中获得，分地区城乡人口数据则来源于各地区2003年统计年鉴。

2 结果分析

图1 2002年中国各省人均虚拟水消费量

2．1 中国各省居民的虚拟水消费量

从量上来说，人均虚拟水消费量的地区差异相对较大(见图1)。2002年人均虚拟水消费量最高为上海市，达到648 t/人，相比于最低的河南省119 t/人，约是其5．4倍。同期全国平均人均虚拟水消费量为237 t/人。上海、广东、北京、内蒙古等11个省份高于全国水平，而湖北、湖南、吉林、山东等19个省份在全国水平之下。与人均消费水平进行对比发现，人均虚拟水消费量和人均消费水平的地域分布格局总体保持一致，但有小幅度的波动。这说明虚拟水的消费量主要是由消费水平决定的。人均虚拟水消费量居前三位的上海、广东、北京都是较发达地区，居民生活水平高，消费了更多的产品，因此，其虚拟水消费量较大。东北地区、东南地区也相对发达，而西北地区、西南地区相对欠发达，比如贵州、甘肃、陕西、河南等省份的人均消费水平偏低，导致其人均虚拟水消费量也相对偏低。除消费水平外，消费结构也是影响居民虚拟水消费量的重要因素。即使在相同消费水平下，由于各地居民消费结构不尽相同，虚拟水消费量也相应会出现差异。因此，消费结构的不同是造成虚拟水消费量和消费水平分布规律出现波动的深层次原因。

各地区居民单位消费隐含的虚拟水量也存在较大差异。2002年单位消费虚拟水含量最高为内蒙古地区，达到1 025 t/万元，相比于最低的天津市527 t/万元，大约是其2倍。同期全国平均的单位消费虚拟水含量为732 t/万元，内蒙古、贵州、云南等16个省份高于全国水平，而天津、北京、新疆、上海等14个省份低于全国水平。这种地区差异是由地区间消费结构的不同造成的。以单位消费虚拟水含量最高和最低的两个地区，内蒙古和天津为例，内蒙古三次产业的消费结构为39．9:33．7:26．4，而天津市为9．1:29．8:61．1。可以看出，内蒙古对农产品的消费比例远高于天津，而对第三产业产品的消费比例却远低于天津。三个产业部门中，农产品的虚拟水含量最大(2436．82t/万元)，工业产品次之(156．08t/万元)，第三产业产品最小(74．78t/万元)。这就造成内蒙古地区单位消费的虚拟水含量远高于天津市。因此，消费结构的不同是造成单位消费虚拟水含量地区差异的根本原因。

2．2 中国各省居民虚拟水消费量的城乡差异

居民虚拟水消费量不仅在地区间存在差异，城乡差异也非常显著，并且各地区间城乡差异也呈现不同的形态(见图2)。2002年城镇人均虚拟水消费量最高的是广东省，达到715t/人，相比于最低的贵州省199t/人，约是其3．6倍。同期全国水平为380t/人。农村人均虚拟水消费量最高的是上海459t/人，是最低省份新疆70t/人的6．6倍。同期全国水平为148t/人。城乡居民虚拟水消费比例方面，2002年全国城镇人均虚拟水消费量是农村的2．6倍，其中新疆、甘肃、山西等13个省份高于全国平均比例，而

图2 2002年中国各省城乡人均虚拟水消费量

3 结论与讨论

从本研究的结果我们可以得出，中国居民人均虚拟水消费省际间及城乡间都存在着较大差距，基本上是发达地区高于欠发达地区，城镇高于农村。这种差距主要是由消费水平的差异造成的。同时，省际间及城乡间单位消费包含的虚拟水量也有所差异，但这种差异比人均虚拟水消费量的差异较为缓和。基本是欠发达地区单位消费的虚拟福建、吉林、上海、浙江等其余17个省份低于全国水平。各地区中，城乡比例最大的是新疆，达到了4．9。这种城乡差异主要是由消费水平的城乡差异较大造成的。另外，城乡消费结构的不同也是影响虚拟水消费量城乡差异的重要因素。

与人均虚拟水消费量城乡差异恰好相反，单位消费虚拟水含量方面，多数地区呈现农村大于城镇的现象(见图3)。2002年全国单位消费虚拟水含量城乡比为0．71，除天津、吉林、上海和山东4个地区外，其余26个省份均呈现出农村大于城镇的现象。在以上研究中得出，消费结构是影响单位消费虚拟水含量的决定因素。所以，这种单位消费虚拟水含量的城乡差异现象是由城乡消费结构的不同引起的。以城乡差异最大的贵州省为例。用三次产业划分法，贵州农村居民的消费结构为 58．5:21．2:20．3，而城镇居民的消费结构为13．5:36．2:50．3。可以看出，农村居民对农产品的消费比例远高于城镇居民，而对第三产业产品的消费比例确远低于城镇居民。三个产业部门中，农产品的虚拟水含量最大，工业产品次之，第三产业产品最小。这就造成农村居民单位消费的虚拟水含量高于城镇居民。因此，消费结构的城乡差异是造成单位消费虚拟水含量城乡差异的根本原因。水含量高于发达地区，农村高于城镇。造成这种差异的主要原因是消费结构的不同，欠发达地区和农村居民更倾向于消费能满足基本需求的产品，对耗水较多的农业和工业产品消费在总消费中占的比例较大，对耗水量低的第三产业产品消费较少;发达地区和城镇则消费了更多的第三产业产品和服务。另外，本研究中存在着一些异常点，即不符合总体规律的省市，造成这种异常的原因还需进一步研究和探讨。

图3 2002年中国各省城乡单位消费的虚拟水含量

虚拟水消费反应了一个地区的需水量情况以及其消费对水资源的影响。我们可以试图从以下几个方面减少虚拟水消费量:一是提高水资源的利用效率，减少生产单位产品的水资源消耗量;二是调整消费模式，首先，消费数量上，减少不必要的浪费，在消费结构上，减少虚拟水含量高的产品的消费。例如在食物消费中，肉类产品的虚拟水含量远大于粮食、蔬菜、水果及蛋、奶类产品，因此，可以在保证营养的前提下，调整饮食结构，以减少虚拟水消费量。

(编辑:王爱萍)

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