第 1 章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
水资源对于任何一个国家或地区都是一种不可替代的战略性资源，水资源质量直接关系到居民健康、经济发展和生态平衡。从全球范围来看，一些发展中国家因重度水污染使发展遭遇瓶颈，发达国家开始积极探索绿色经济发展模式，治理水污染。在经济一体化的背景下，我国经济总量不断创新高，2014 年 GDP 总量已突破10 万亿美元，同年我国人均水资源量却仅为 2100 立方米，水质型缺水日益严重。其中，华北地区因自然与社会的双重原因导致水质型缺水日益严重，人均清洁水资源占有量近几年不断下降，约为 335 立方米。而山东省作为华北地区的经济大省，一方面供水量不足，另一方面水污染严重，水质下降，导致山东省经济可持续发展与水污染矛盾逐渐凸显，许多环境问题亟待解决。
据 2014 年山东省公布的水资源数据，全省水资源总量为 148.44 亿立方米，全省总用水量为 214.52 亿立方米。其中，农业用水量占一半以上，约为 59.5％，其次工业用水占 13.3％左右。山东省全省平原区浅层地下水位普遍下降约 0.52 米，地下水蓄水量与水库蓄水量同时下降，工农业供水存在巨大缺口。与此同时，山东省工业品产值较高，加上污水处理能力落后，致使工业灰色水（污水）大量排入河流与湖泊。2014 年实测山东省 294 个重点水功能区，人类不能直接接触的 IV-V 类水区占到 104 个，约为 35.4%；劣Ⅴ类水区有 59 个，约占 20.1%。2014 年山东省监测评价河流总河长 9929.9 公里，其中劣Ⅴ类河长 2120.1 公里，约占 21.4%。总体来看，山东省水质污染仍然比较严重，主要是工业废水排放降低了水资源的数量与质量，加剧了水资源短缺，主要超标污染参数为总磷、氨氮等。
山东省总产值在全国名列前茅，是“制造大省”，也是“传统工业大省”。山东省工业加工贸易从无到有，如今已成为山东省外贸的支柱之一。工业品出口贸易带来高附加值的同时也会排放大量工业灰色虚拟水（污水），加剧了我省的水资源短缺状况，严重威胁我省居民饮水安全、经济可持续发展和生态平衡。所以，为缓解山东省缺水现状，进一步落实国家节能减排的总目标，实现可持续发展，建设“生态友好型”社会，共建“五位一体”蓝图，利用工业品出口贸易减少水污染是一个新的经济视角。定量研究山东省工业品出口部门的灰色水排放情况，进一步分析影响山东省工业品灰色水排放的因素，从源头寻找可行对策。在保持经济增长的目标下实现减排工业品灰色水的目标，提升水资源的数量与质量，保护水生态环境，实现经济与环境协调发展。
........................
1.2 文献综述
1.2.1 灰色虚拟水贸易理论研究
（1）灰色虚拟水的产生及发展
虚拟水的雏形来源于粮食贸易，20 世纪 80 年代以色列经济学家认为通过进口耗水量大的粮食节约国内水资源。虚拟水的概念由英国学者 TonyAllan（1993）教授正式提出，最初将虚拟水定义为农业生产投入的水资源，此时虚拟水内涵范围较窄，1996 年 Allan 将其界定为生产商品或服务需要的水资源。虚拟水是产品中“看不见”的水，后续虚拟水分类更加细致，逐渐将研究的范围从水量扩展到水质。后来，Hoekstra（2003）将生产商品所需要的水资源细分为绿色虚拟水（即通过植物、土壤、地表的蒸发蒸腾产生的降雨降雪直接进入到产品中的水资源）、蓝色虚拟水（即通过地表水和地下水投入到生产中的水资源）与灰色虚拟水（即生产产品过程中排放的废水）。
从研究内容来看，绿水和蓝水经常被作为研究对象，对灰色虚拟水研究较少，所以，灰色水具有较高的研究价值。Hoekstra 教授根据水资源的投入—产出关系，指出生产商品不仅需要投入新鲜的绿色虚拟水和蓝色虚拟水，而且会排放灰色虚拟水（污水）。这会加剧水污染和水短缺状况，尤其在工业部门灰色水排放更明显。在我国，最早引入虚拟水概念的是程国栋（2003）院士，他明确提出虚拟水和虚拟水战略的内涵，并将水资源管理分为四个方面，定性介绍了实施虚拟水战略与水资源安全的关系。由于我国引入虚拟水的时间短，现有的研究主要集中于绿色与蓝色虚拟水研究，只有个别对我国外贸活动的灰色水问题进行了探讨，但是缺少对地区性出口贸易中灰色虚拟水的研究，这为本文的研究提供了必要性与研究空间。
（2）灰色虚拟水贸易概念及扩展
在国际贸易迅速发展、世界经济一体化的趋势下，水资源作为一种经济资源，它具有机会成本，本身不易存储，而且跨境运输成本高。但是，任何一种产品的生产都会直接或间接地消耗水资源，商品进出口贸易可以使水资源实现跨境流动，所以由国际贸易引起的水资源的重新配置称为“虚拟水贸易”。具体来说，出口产品即输出水资源，进口产品则相反。Haddadin（2003）认为粮食贸易是解决国家缺水境况的有效措施，缺水国通过进口粮食等高耗水产品来节约本国水资源，鼓励中东、北非等缺水国多进口粮食产品。Hoekstra（2005）在虚拟水分类的基础上，自然地将“虚拟水贸易”拓展为“绿色虚拟水贸易”、“蓝色虚拟水贸易”和“灰色虚拟水贸易”，此类划分使学术研究更具有针对性。生产产品不仅消耗新鲜的绿水和蓝水，更不可避免的排放污水（灰色水）。从环保角度看，国家进口产品意味着减排本国污水，出口产品则意味着增加本国污水。
............................
第 2 章 灰色虚拟水定义及量化分析方法
2.1 灰色虚拟水与灰色虚拟水贸易
2.1.1 灰色虚拟水相关概念
灰色虚拟水是虚拟水的一种，它用于区别绿色虚拟水和蓝色虚拟水。灰色虚拟水是指在商品和服务生产的过程中排放出来的污水，它是负的水资源，会加剧水资源的污染与短缺。灰色虚拟水除了具备虚拟水一般的特征（非真实性、交易性、便利性）之外，它还具有污染性和可处理性的特点。如果采用适当的设备和工艺来处理排放的污水，达到一定的排放标准后可以排放到河流中，实现水资源的重复利用目标。明晰灰色虚拟水的概念，将为国际贸易活动中的灰色虚拟水流量的测算奠定基础，也为施行灰色虚拟水贸易战略提供依据。
2.1.2 灰色虚拟水贸易相关概念
正常情况下，国际贸易的对象是货物和服务，但是，蕴藏在商品和服务中的灰色虚拟水是看不见的，灰色虚拟水贸易是一种隐性贸易。
灰色虚拟水贸易从定义上讲是虚拟水贸易的一种具体体现，即一国或地区（尤其是缺水国家）考虑到本国的水资源总量、利用效率、经济发展、生态环境等方面，从灰色虚拟水这一新角度，降低生产行业的灰色水排放强度、调整产业结构与贸易结构等，减少污水排放，提高国家或地区的整体环保能力。与灰色虚拟水贸易相关的概念涉及到灰色虚拟水直接排放强度、灰色虚拟水完全排放强度、灰色虚拟水出口流量。
（1）灰色虚拟水排放强度。灰色水排放强度是指生产一单位某种产品或某项服务需要排放的污水数量。灰色水排放强度分为直接排放强度和完全排放强度。直接排放强度指生产产品直接排放的污水数量，完全排放强度则考虑中间投入品的灰色水排放量，完全排放强度一般大于直接排放强度。
（2）灰色虚拟水出口流量。灰色虚拟水出口流量是指一国或地区出口产品或服中所承载的灰色虚拟水含量，它是排放在出口国国内的污水量。
这些概念的界定是实施灰色虚拟水贸易战略的前提，一国或地区进行灰色水贸易的目标主要有：减轻水污染，增加洁净水资源，这是直接目标；促进产业分工，发挥比较优势，注入经济增长动力；保护生态环境。
........................
2.2 灰色虚拟水量化方法—投入产出法
本文要研究山东省工业品出口贸易中灰色虚拟水流量，首先要运用投入产出法测算工业品出口部门灰色水流量。接下来本小节对投入产出法做一个介绍。
2.2.1 投入产出法
经济系统是一个复杂的整体，各部门之间相互联系，相互影响，每个部门既是生产者也是消费者。生产某种产品会有直接投入和间接投入，各部门之间存在一种投入产出的数量关系。
投入产出法是由美国经济学家瓦西里·列昂惕夫在上个世纪 30 年代提出来的，我国在上世纪 60 年代初期引进该研究方法。投入产出法，即研究经济系统中各部分之间在投入与产出方面相互依存的关系，它是一种经济数量分析方法。“经济系统”可以大到一国或地区，小到一个企业或一个部门。“部门”则是指在经济系统中生产产品或服务的单位。
“投入”是指生产产品时要投入的必要生产要素，比如原材料、辅助材料、燃料、动力，以及劳动力和固定资产等；“产出”指产品生产总量及其分配使用的方向和数量。运用投入产出方法描述经济系统内部各部门之间的投入产出关系，例如，某一部门生产一单位产品，需要消耗其他产品的数量都可以有明确的数量关系。一个部门生产，产生轻微的数量变动，使用该部门产品作为投入的其他部门的生产也会发生变动，产生第一次的波动效应，接下来还会有第二次的波动效应，并且这种效应会持续下去，影响更多的生产部门。
2.2.2 投入产出表
投入产出法的应用基础首先要编制投入产出表，投入产出表可以从国家层面、地区层面、部门层面、企业层面来编制。投入产出表通过表格的形式来反映一个经济系统各部门间的关系，通过它可以分析经济的运行。我国的投入产出表一般是 5年编制一次，有些年份也会编制投入产出表的延长表，一般是价值型投入产出表。
投入产出表从整体来看，最基本包括中间投入、中间使用、最终使用、增加值、总投入、总产出部分，更复杂的会包括进出口等栏目。如表 2-1 所示：
.........................
第 3 章 山东省工业品出口贸易与灰色虚拟水排放现状................18
3.1 山东省工业品出口贸易发展特征..............18
3.1.1 山东省工业品出口贸易发展强劲...................18
第 4 章 分析模型构建与数据处理..........25
4.1 山东省工业品出口贸易中灰色虚拟水流量测算模型...........25
4.1.1 山东工业品出口部门灰色虚拟水直接排放强度...............25
第 5 章 山东省工业品出口贸易中灰色虚拟水实证分析..............30
5.1 山东省工业品出口贸易灰色虚拟水排放强度和流量测算.....................30
第 5 章 山东省工业品出口贸易中灰色虚拟水实证分析
5.1 山东省工业品出口贸易灰色虚拟水排放强度和流量测算
5.1.1 山东工业品出口部门灰色虚拟水直接排放强度测算
依据山东省 2007 年、2012 年合并后的投入产出表，本文测算出 2007 年、2012年山东省 37 个工业品出口部门的出口比重。同时，根据 37 部门的工业产值和工业废水排放数据，代入公式（4.1），可以计算出山东各工业品出口部门灰色虚拟水的直接排放强度。测算结果如表 5-1 所示：
从表 5-1 中得出，2007 年、2012 年山东省 37 个工业品出口部门的出口比重参差不齐，有升有降。其中，煤炭开采和洗选业等 17 个出口部门的出口比重下降，烟草制品业、通用设备制造业等 17 个部门出口比重上升。其中，铁路、船舶、航空航天和其他运输设备制造业出口比重增加最多，变化达到 67.03，石油加工、炼焦和核燃料加工业的比重变化为 54.12。
..........................
第 6 章 研究结论与政策启示
6.1 研究结论
6.1.1 山东工业品出口部门灰色虚拟水强度普降、流量增加
2007 年山东省 37 个工业品出口部门在出口贸易中产生的灰色水流量为94988.65 万吨，2012 年灰色虚拟水流量则达到 152520.31 万吨，剧增了 57531.66 万吨灰色水，这说明山东省工业品出口贸易灰色水减排压力大。同时看到，2007-2012年间山东省 37 个工业品出口部门的灰色水完全排放强度总体趋于下降，降幅达到37.55%，这为工业品出口贸易的灰色水减排做出巨大贡献。
6.1.2 山东工业品出口部门灰色虚拟水强度内部差异
2007-2012 年，山东省 37 个工业品出口部门的灰色水完全排放强度差异明显。具体来看，2007 年灰色水完全排放强度大于 25 吨/万元的出口部门有 11 个，2012年灰色水完全排放强度大于 25 吨/万元的部门降为 5 个。其中，造纸及纸制品业、食品制造业、酒、饮料和精制茶制造业、纺织业、皮革、毛皮、羽毛（绒）及其制品业、印刷业和记录媒介的复制业、化学纤维制造业、化学原料和化学制品制造业属于高灰色水排放部门；石油和天然气开采业、木材加工及木、竹、藤、棕、草制品业、石油加工、炼焦和核燃料加工、金属制品业、通用设备制造业、铁路、船舶、航空航天和其他运输设备制造业属于低灰色水排放部门。
6.1.3 山东工业品出口规模变化、结构变化、强度变化效应
2012 年山东省工业品出口贸易中产生的灰色水总量比 2007 年增加 57531.66 万吨，增长了约 60.6%，这主要是由工业品出口贸易额增加和局部工业品出口结构不合理造成的，山东省工业品出口结构优化空间巨大。山东省工业品出口规模变化效应增加灰色水排放 105453.75 万吨，工业品出口结构变化效应使灰色水减排 6336.31万吨，灰色水完全排放强度变化效应减少 41585.77 万吨灰色水。所以，本文认为，工业品出口规模增加与灰色水流量呈正相关，工业品出口结构优化与工业品灰色水完全排放强度降低可减排灰色水。
参考文献（略）