第五章 物质平衡理论第五章 物质平衡理论
第一节 物质平衡的概念模型
第二节 物质平衡与一般均衡模型
第三节 环境管理模型
第四节 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
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。
无论商品是被“生产”还是被“消费”，实际上只是提供了某些效用、功能和服务。其物质实体仍然存在，最终或者被重新利用，或者被排入自然环境中。
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势返回环境，如 5-1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。
如果现实经济中，生产和消费过程都存在积累，
即 K>0时,E* = E^+K
如图 5-2，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 5-1可以变为图 5-2。
三部门经济系统
生产部门分为能量转换和物质加工两个部门。
又考虑到污染物处理已经成为现代经济系统的基本功能，因此，在经济系统内部还应当设立污染物处理部门。
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 -卡塞尔模型的修正与模型的结论分析瓦尔拉 -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。
在 n个部门中分配 m种资源式中,A—— 资源消耗矩阵；
αij—— j部门单位产品消耗资源 i的量中间产品、最终需求和商品生产的关系
CX+Y=X （ 5-2a）
即,X=BY （ 5-2b）
C—— 著名的列昂惕夫系数矩阵；
CX—— 中间投入（或中间产 品）；
B=（ I-C） -1；
I—— 单位矩阵联立（ 5-1）和（ 5-2），
得到资源投入与最终需求直接相关的方程组，即：
R=ABY （ 5-3b）
令 G=AB
n种中间商品的价格同 m种资源的价格联系令,
即瓦尔拉 -卡塞尔模型的修正与模型的结论分析把 R分为资源 Rz和服务 Rs两部分,
相应地有,
因此，（ 5-3b）变为：
而（ 5-4b）变为：
经济系统物质流动的平衡分析
1,从环境部门流动到所有其他部门的物质可以下式表示：
2,流入和流出最终部门的物质也必须是平衡的：
3,流入和流出中间产品部门的物质也是平衡的：
4,流入环境的全部污染物等于中间产品和最终消费部门流出的污染物
5,来自环境物质流减去连续再循环的产品，等于来自中间产品部门的污染物流加上最终消费产出的污染物流
6,来自环境的物质最终将以污染物的形式回到环境中结论
这个概要的模型表明，当环境（公共财产）
资源变得稀缺时，
与生产消费和环境之间的作用关系相关的外部性是“普遍存在”的。
这些外部性通常表现为非市场的。
原则上，通过引入一些影子价格，市场影响可以模拟到基本近似的程度。从而使资源配置从“次优”逐步逼近“帕累托最优”状态。
第三节 环境管理模型模型分析与结论对生产框有,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。
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
Y0-Y=F（ Z,E）
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），
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,
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。
循环经济的 3R原则：减量化、再使用、再循环二、发展循环经济的具体模式
企业内部的循环，促进原料和能源的循环利用；
企业之间的循环，组织生态工业链，把不同的经济组织联结起来，形成共享资源和互换副产品的产业共生组合，使一家的,三废,
成为另一家的原料和能源；
社会整体循环，大力发展绿色消费市场和资源回收产业，在整个社会范围内，完成,资源 — 产品 — 再生资源,的闭合回路。
三、发展循环经济需要解决的几个问题
为环境资源合理定价
发展环境无害化技术和高新技术
大力培养公众的环境意识
加强政府对循环经济的规划和管理
第一节 物质平衡的概念模型
第二节 物质平衡与一般均衡模型
第三节 环境管理模型
第四节 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
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。
无论商品是被“生产”还是被“消费”，实际上只是提供了某些效用、功能和服务。其物质实体仍然存在，最终或者被重新利用，或者被排入自然环境中。
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势返回环境，如 5-1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。
如果现实经济中，生产和消费过程都存在积累，
即 K>0时,E* = E^+K
如图 5-2，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 5-1可以变为图 5-2。
三部门经济系统
生产部门分为能量转换和物质加工两个部门。
又考虑到污染物处理已经成为现代经济系统的基本功能，因此，在经济系统内部还应当设立污染物处理部门。
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 -卡塞尔模型的修正与模型的结论分析瓦尔拉 -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。
在 n个部门中分配 m种资源式中,A—— 资源消耗矩阵；
αij—— j部门单位产品消耗资源 i的量中间产品、最终需求和商品生产的关系
CX+Y=X （ 5-2a）
即,X=BY （ 5-2b）
C—— 著名的列昂惕夫系数矩阵；
CX—— 中间投入（或中间产 品）；
B=（ I-C） -1；
I—— 单位矩阵联立（ 5-1）和（ 5-2），
得到资源投入与最终需求直接相关的方程组，即：
R=ABY （ 5-3b）
令 G=AB
n种中间商品的价格同 m种资源的价格联系令,
即瓦尔拉 -卡塞尔模型的修正与模型的结论分析把 R分为资源 Rz和服务 Rs两部分,
相应地有,
因此，（ 5-3b）变为：
而（ 5-4b）变为：
经济系统物质流动的平衡分析
1,从环境部门流动到所有其他部门的物质可以下式表示：
2,流入和流出最终部门的物质也必须是平衡的：
3,流入和流出中间产品部门的物质也是平衡的：
4,流入环境的全部污染物等于中间产品和最终消费部门流出的污染物
5,来自环境物质流减去连续再循环的产品，等于来自中间产品部门的污染物流加上最终消费产出的污染物流
6,来自环境的物质最终将以污染物的形式回到环境中结论
这个概要的模型表明，当环境（公共财产）
资源变得稀缺时，
与生产消费和环境之间的作用关系相关的外部性是“普遍存在”的。
这些外部性通常表现为非市场的。
原则上，通过引入一些影子价格，市场影响可以模拟到基本近似的程度。从而使资源配置从“次优”逐步逼近“帕累托最优”状态。
第三节 环境管理模型模型分析与结论对生产框有,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。
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
Y0-Y=F（ Z,E）
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），
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,
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。
循环经济的 3R原则：减量化、再使用、再循环二、发展循环经济的具体模式
企业内部的循环，促进原料和能源的循环利用；
企业之间的循环，组织生态工业链，把不同的经济组织联结起来，形成共享资源和互换副产品的产业共生组合，使一家的,三废,
成为另一家的原料和能源；
社会整体循环，大力发展绿色消费市场和资源回收产业，在整个社会范围内，完成,资源 — 产品 — 再生资源,的闭合回路。
三、发展循环经济需要解决的几个问题
为环境资源合理定价
发展环境无害化技术和高新技术
大力培养公众的环境意识
加强政府对循环经济的规划和管理
