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1 IPAT方程的用途
式（1）是著名的IPAT方程式
I＝P×A×T （1）
式中：I为环境负荷；P为人口；A为人均GDP；T为单位GDP的环境负荷。式中的环境负荷可以特指各种资源消耗量或污染物产生量（这里只能用污染物的产生量，而不能用它的排放量，因为末端治理的效果未考虑在内）。
以能耗为例，式（1）可写作：
能源消耗量＝人口×（GDP/人口）×（能源消耗/GDP）
以CO[，2]产生量为例，式（1）可写作：
CO[，2]产生量＝人口×（GDP/人口）×（CO[，2]产生量/GDP）
这个公式虽然很简单，但是很有用。它是西方学者在20世纪七八十年代，经过反复讨论才确定下来的，是经过验证的，可以用来做定量计算。
IPAT方程还可写成其他形式，例如：
I＝G×T （2）
式中：G＝P×A也就是GDP。式（2）可称作IGT方程。
在编制中、长期规划时，只要按照IPAT方程（或从它派生出来的其他方程），通过反复推敲，就可以把规划期内环境方面的有关指标确定下来，把未来的环境状况说清楚。
但是，在有些规划中，环境方面的指标往往残缺不全，从中无法了解未来的资源、环境状况究竟会怎样。甚至会发现，如按规划稿中的有关数据推算，若干年后的环境负荷会高得惊人，当地无法承受。
其实，只要考虑周全，把式（1）、式（2）用上，这些问题可以很好解决。现举两个例题说明这两个方程在规划中的一般用法。
例1：设我国20世纪末，人口为P[，0]＝12×10[8]，人均GDP为A[，0]＝800美元；21世纪中叶，人口为P＝16×10[8]，人均GDP为A＝4000美元。（1）如在此期间不允许环境负荷上升，问万美元GDP环境负荷应降低多少？（2）如允许环境负荷上升30％，问万美元GDP环境负荷应降低多少？
解：（1）不允许环境负荷上升
设20世纪末，环境负荷为I[，0]，万美元GDP环境负荷为T[，0]，则按式（1）得
I[，0]＝12×10[8]×800×T（a）
设21世纪中叶，环境负荷为I，万美元GDP环境负荷为T，则按式（1）得：
I＝16×10[8]×4000×T （b）
按题意知：
I＝I[，0]
（c）
故12×10[8]×800×T[，0]＝16×10[8]×4000×T
解得（T/T[，0]）=（12×10[8]×800/16×10[8]×400）=（1/6.67）
即在此期间，万美元GDP环境负荷应降低6.67倍。
（2）允许环境负荷上升30％
按题意，本例题中的式（c）改为：
I＝（1＋0.3）I[，0]
将式（a）、式（b）代入上式得：
1.3×12×10[8]×800×T[，0]＝16×10[8]×4000×T
解得：（T/T[，0]）=（1.3×12×10[8]×800/16×10[8]×4000）=（1/5.13）
即在此期间，万美元GDP环境负荷应降低5.13倍。
例2：已知某市2000年GDP为G[，0]＝1500×10[8]元，新水耗量为I[，0]＝18×10[8]×m[3]；2020年GDP增至G＝7000×10[8]元。如新水耗量只允许增加20％，问2020年万元GDP新水耗量应为多少，并与2000年作对比。
解：①计算2000年万元GDP新水耗量T[，0]
按式（2）
T[，0]＝（I[，0]/G[，0]）=（18×10[8]/1500×10[8]）×10[4]＝120m[3]/万元GDP
②计算2020年新水耗量I
按题意I＝（1＋0.2）18×10[8]＝21.6×10[8]m[3]
③计算2020年万元GDP新水耗量T
T＝（I/G）=（21.6×10[8]/7000×10[8]）×10[4]＝31m[3]/万元GDP
即在此期间，万元GDP新水耗量应从120m[3]降至31m[3]，即应降低为原值的约1/4。
在确定中、长期规划中的单位GDP环境负荷的规划值时，以上两例可作参考。
如单位GDP资源消耗量的倒数，就是“资源效率”。例2中的某市，在20年间万元GDP新水耗量从120m[3]降为31m[3]，降低约4倍；换一个说法是，该市在20年间“水资源效率”应从1/120提高到1/31，提高约4倍。对万元GDP新水耗量来说是降低约4倍，而对“水资源效率”来说则是提高约4倍。
同理，单位GDP污染物排放量的倒数，就是“环境效率”。对它的理解，和“资源效率”完全相同。
值得注意的是，“倍数（Factor）”问题，在中、长期规划中是最重要的，丝毫马虎不得。只要在“倍数”的确定问题上有失误，编制出来的规划就不可能是很成功的。
2 单位GDP环境负荷的年下降率的重要性
单位GDP环境负荷的年下降率，是中、长期环境规划中的重要指标，也是制定年度计划的重要依据。但是，在有些规划中，只能见到GDP的年增长率，却很少见到单位GDP环境负荷的年下降率。这说明，对于前者重视有余，而对于后者的重要性仍认识不足。
大量事实说明，资源之所以短缺，环境之所以恶化，其根本原因就在于这两个指标之间不成比例，失去了平衡。掌握这两个指标之间的匹配关系，才能适应资源、环境方面的规划要求。
在下文中，用g代表GDP的年增长率，t代表单位GDP环境负荷的年下降率。研究表明，只有当t值等于下式中的t[，k]值时，环境负荷才会与GDP“脱钩”，即无论GDP怎样增长，环境负荷也不会上升。这个公式为：
t[，k]＝（g/1+g）（3）
式中：t[，k]为单位GDP环境负荷年下降率的临界值。若t＝t[，k]，环境负荷与经济增长“脱钩”；若t＜t[，k]，环境负荷必随GDP的增长而逐年上升，且t与t[，k]之间的差值愈大，环境负荷上升得愈快；若t＞t[，k]，环境负荷必在GDP增长过程中逐年下降，且t与t[，k]之间的差值愈大，环境负荷下降得愈快。按式（3）计算的t[，k]值，如表1所示。
表1 t[，k]的计算值
g 0.01
0.03
0.050.07
0.09
0.11
0.13 0.15
t[，k] 0.009 0.029 0.0476 0.0654 0.0824 0.0991 0.115 0.1304
由表可见，g值愈大，t[，k]值亦愈大。也就是说，GDP增长愈快，愈不易实现环境负荷与GDP之间的“脱钩”。
在21世纪头20年中，我国经济将翻两番。这大致相当于g＝0.07，即7％。由表1可知，与之相对应的t[，k]值为0.0654，即单位GDP的环境负荷每年必须降低6.54％，才能使环境负荷与经济增长“脱钩”。如果达不到这个要求，环境负荷必将逐年上升。如何针对各种资源和污染物，合理地确定它们各自的t值以及与之相对应的措施，无疑是规划的重点和难点。
有些地方提出20年内GDP翻两番以上，甚至翻3番的要求。（g值大于0.07，甚至高达0.11）。在这种情况下，合理地确定各种资源和污染物的t值，就更费思索了，因为如果把t值定得比t[，k]值小很多，虽然规划实施起来比较容易，但是将来一定会出现严重的资源、环境问题。反过来，如果把t值定得很高，使之接近t[，k]值，虽然在资源、环境方面的情况会好得多，但是将来这个t值是否能真正落实，也是问题。只有认真对待，反复磋商，才有可能按可持续发展的要求，合理地把这个关键性的指标定下来，否则后果是严重的。
总之，在中、长期规划中，单位GDP环境负荷年下降率（t值）的选取十分重要，必须权衡利弊，慎重决择。
3 要认清我国二次资源严重短缺的问题
这里所说的二次资源，是指各种产品报废后回收的资源，如各种废金属、废玻璃、废纸等。
在生产上，用二次资源替代天然资源，能够提高资源利用效率、节省能源、减少污染物排放等。但是，长期以来，我国的二次资源严重不足，因此在资源和环境问题上，处于不利地位。而且这种状况，可能短期内不会好转。这就更加大了我们走新型工业化道路的难度。
在二次资源严重短缺的情况下，大力发展循环经济，尤其是产品报废后的资源循环利用（即“大循环”），更显得重要。实际情况是：有些二次资源并没有得到回收，或多或少地流失掉了。所以，做好回收工作，提高实得率，就可以在一定程度上减轻二次资源不足的压力。以前提出大、中、小三种循环并重的主张[5]，似乎也得到了公众的认同。但是，从近几年的情况看，对大循环的重视程度，与中、小循环相比，还有待提高，工作力度还有待加大。在今后制定规划和实际工作过程中，应更多注意。
为了进一步强调二次资源问题，本文以钢铁工业的废钢资源为例，做如下说明和分析。
我国钢铁工业的废钢资源，从上世纪80年代以来，一直严重不足。所以，铁矿石一直是钢铁工业的主要原料，废钢只占很小的比例。反映在生产流程上，以铁矿石为主要原料的高炉一转炉流程生产的钢占85％以上，而以废钢为主要原料的电炉流程只占15％以下。与废钢资源充足的国家相比，差距很大。例如，美国用上述两种流程生产的钢几乎各占一半。
两种流程相比，电炉流程的优点较多，如流程短、占地少、投资低，天然资源（铁矿）和能源消耗少、污染物排放少，经济效益好等。例如，电炉流程的吨钢能耗仅为高炉一转炉流程的30％左右。所以，凡是废钢资源不足的钢铁工业，在不少方面都处于劣势。
研究表明，钢铁工业废钢资源的充足程度，是与钢产量的变化紧密相关的。凡是钢产量逐年增长的国家，其废钢资源一定不很充足，且钢产量增长愈快，愈不充足。相反，钢产量下降的国家，其废钢资源一定比较充足，且下降愈快，愈充足。
我国钢产量，从上世纪80年代以来，持续高速增长，其必然结果是钢铁工业的废钢资源严重短缺。钢铁产品的使用寿命一般长达10年以上，所以钢铁工业现在所使用的废钢，绝大部分是10多年前生产出来的钢演变过来的。当时，我国的钢产量比现在低得多，仅仅是现在的1/3～1/4。所以，即使这些钢全部变成废钢，充其量也只能是现在钢铁工业所用含铁原料的一小部分。何况，还有相当大的一部分钢在使用过程中散失、锈蚀或埋在地下设施之中，不可能收集起来成为有用的废钢。因此，在钢铁工业所使用的含铁原料中，废钢所占的比例就更小了，约占1/5～1/6。而且，年复一年，都是这样。这就造成了我国钢铁工业废钢资源长期严重不足的局面。相反，美国的钢产量，在上世纪80年代初曾大幅度下降，所以在随后的许多年内，钢铁工业的废钢资源一直十分充足，不仅满足国内的需求，而且大量出口。俄罗斯的钢产量在90年代初也曾大幅度下降，所以直到现在废钢仍十分充足。
总之，在其他条件大致相同的情况下，钢产量的变化，决定了废钢的充足程度，也决定了电炉钢在钢产量中所占的比例。这方面，在国与国之间有很大差别，决不可盲目攀比，更不宜进行简单的数字对比。
以上是关于钢铁工业废钢资源状况的简要分析和说明。其他工业的情况也大同小异。
只有把该回收的二次资源尽可能都回收回来，加以利用，才能在一定程度上缓解二次资源短缺问题。在产品产量持续高速增长的情况下，从根本上扭转二次资源短缺的局面是不可能的。物质循环的客观规律，是不会改变的。
不过，可以预料，将来当钢产量进入缓慢增长期，或进入稳定期后，这种局面将逐步好转。到那时，电炉流程的比例将会上升，转炉多用些废钢的愿望，也将成为现实。
4 下决心穿越“环境高山”
数百年来，发达国家的经济增长与环境负荷的升降过程以及未来的走势，如图1a所示。图中横坐标是“发展状况”，它比经济增长的含义更广泛些；纵坐标是“资源消耗”，强调的是环境负荷的源头方面。在经济增长过程中，环境负荷的升降分为三个阶段。工业化阶段：环境负荷不断上升；大力补救阶段：环境负荷以较慢速度上升，达到顶点后，逐步下降；远景阶段（尚未完全实现）：环境负荷不断下降，直到很低的程度。
如果把图中的曲线比喻成一座“环境高山”，那么这些国家发展经济，就好比是一次翻山活动。大家都知道，在翻山前两个阶段的一部分时间里，有些国家的环境问题，曾经十分严重，付出过沉重的代价。
发展中国家的经济增长，起步较晚，至今仍在工业化的征途中。这些国家应以发达国家的历史为鉴，吸取它们的教训，不要再去走它们从山顶上翻过“环境高山”的老路，而要改从它半山腰的一条隧道中穿过去，变“翻山”为“穿山”，如图1b所示[6]。这样在工业化过程中付出的代价（环境负荷）较低，而前进的水平距离（经济增长）却没变。毫无疑问，这是发展中国家工业化进程的最佳选择。
图1 资源消耗与发展状况的关系
穿越“环境高山”的思想，对我国尤其重要， 因为我国是世界上经济发展最快的国家之一。如果今后继续走传统的老路，往山顶上爬，那么可以预料，用不了几年，就会发生非常严重的资源、环境问题。老路走不得，也走不通。唯一正确的选择是下决心在“环境高山”的半山腰穿过去，走出一条新型工业化的路来。这个决心下得愈早愈好，而且，这是属于“机不可失，时不再来”的一种选择。如果错过当前时机，等若干年后再下决心，就可能为时已晚，后悔莫及！
穿越“环境高山”，应成为制定规划的指导思想。而且，要把这个思想落实到规划的各个方面。提出的各项目标、指标、措施等都要服从“穿山”的要求，而不能满足于某些指标稍有改善等无足轻重的成绩。
“穿山”的关键点，是控制住全国的环境负荷总量。我国有些资源已十分匮乏（如土地、水等），有些污染物排放量（如SO[，2]、工业废水等）已十分巨大。对于这些资源和污染物，要提出严格的要求，甚至提出零增长，即“脱钩”的要求。
按方程理解，为了达到“脱钩”的要求，就要做到GDP（即式中的G）增长的倍数，等于万元GDP环境负荷（即T）降低的倍数。例如，G翻两番，T就必须降低4倍。
对于其他种类的环境负荷，要求可以稍放松一些，但在经济翻两番的同时，它们最多也只能翻一番。按照方程理解：G值翻两番，T值必须降低2倍以上。
在工作程序上，先要按以上要求确定各种资源（含能源）和污染物的全国控制额度。然后把这些额度，按各地具体情况，分配下去，作为各地制定规划的依据。由于各地情况不同，有的地区的某些种类的环境负荷必须实现“负增长”，才能给不发达地区留出“正增长”的余地。
此外，还要按照远期的限额，确定年度工作的目标，也就是说要确定单位GDP各种环境负荷的年。下降率（平均值），即前文所说的t值。只有每年都完成目标任务，最终才有可能实现远期目标。
凡是要求“脱钩”的各种资源和污染物，它们的t值必须达到式（3）中的t[，k]值（表1）。其他种类的环境负荷的t值，虽可比t[，k]值小些，但在GDP翻两番的过程中，单位GDP环境负荷也不允许超过两倍的增长。这些都是保证穿越“环境高山”的必要条件。
以上所说的做法，是“自上而下设置天花板”的做法，可能会比较有效。
更长远的目标，是在经济增长的同时，环境负荷（总量）逐年下降，一直降到很低的程度。为此，必须使单位GDP环境负荷的年下降率（t值）大于按式（3）计算的t[，k]值。将来这是完全可以做到的。事实上，有些发达国家，从上世纪90年代起，有的环境负荷已开始不断下降了。