区域环境-经济系统物质流与能流分析方法及实证研究

物质和能量流动是环境-经济系统正常运行的基本条件,研究原料、能源转化为产品和废弃物的代谢过程及环境影响,对于提高资源生产力,从根本上解决资源环境问题至关重要。参考区域物质流分析和能流分析方法,提出了区域物质流与能流分析的概念和研究框架,并对天津市1998-2007年间的物质流和能量流进行了实证研究。结果显示:2007年天津市物质消耗为97.25×10⁶ t,能源消耗为47.15×10⁶ tce,年均增长率分别超过10%和8%;外部调入物质约占直接物质输入量的46%,其中煤炭占了约40%,且完全依赖外部调入;资源消耗强度较高、产出率较低,导致资源大量消耗、污染物排放总量持续增长,这对区域资源环境产生了较大压力,环境容量总体处于饱和状态。最后针对存在的问题提出了相应措施与建议。     

区域系统物质代谢研究——以江苏省南通市为例

为定量地描述一个区域对其自然环境的负荷,论文利用区域系统物质代谢的方法研究了南通市全市范围内食物、能量、水、物质和废弃物的输入与输出。在研究期限内(1996～2002年),固体废弃物输出的增长率高于固体物质输入的增长率,而废水输出的增长率低于淡水输入的增长率。南通市区域代谢的速率正在持续上升。2002年非食物性资源的消耗总量是食物需求的15.8倍。化石燃料能量及电能的消耗是人体能量需求的17.9倍,光合作用固定太阳能的48.36倍。南通市区域代谢的趋势是上升的。尽管各种物质与能量的利用效率提高了,部分物质的循环利用率也上升了,但是还不足以降低其对陆地、水体和大气环境的压力。最后提出降低区域代谢脆弱性、提高代谢效率的相关建议。     

我国地质环境与社会经济的物质流分析

论文利用物质流分析方法对2000~2005年我国地质环境与社会经济的物质流进行了核算与分析。结果表明:近年我国社会经济发展从地质环境获取的物质需求总量呈增加态势,2005年达到了439.6×10⁸t,显著超过了国外主要发达国家,致使我国地质环境压力不断增大;我国经济增长在依赖于地质资源的同时,物质生产力从240.9元/t增长到416.5元/t,但与主要发达国家相比,我国经济发展仍属于资源消耗型,可持续发展能力较低;我国人均物质消耗量为33.6t,明显低于主要发达国家,按照发达国家人均物质消耗量开发地质资源将远远超过我国的地质环境承载力,决定了我国只能走资源节约型的经济发展道路。     

2000~2010年中国资源产出率测算

在中国实际管理需求的基础上,构建了中国经济系统物质流分析(Chinese Economy-wide Material Flow Analysis-CEW-MFA)模型,对传统经济系统物质流分析工具进行了补充和拓展.在该模型的基础上将中国的RP定义为一组4个指标:直接物质投入(DMI)/GDP、本地物质消耗(DMC)/GDP、物质总循环量(CR)/(CR+DMI)与CR/固体废物总产生量(TG).测算了2000~2010年时间段的物质流及RP指标,并对其中的资源经济产出效率进行了国际比较.结果表明,中国现阶段的物质代谢总量高,2010年国家的DMI接近120亿t,DMC超过107亿t.中国资源的经济产出效率与主要发达国家相比仍有较大差距.2010年的GDP/DMI与GDP/DMC分别为2260,2512元/t.循环物质总量有较大幅度的增长,综合利用率CRR(1)与CRR(2)总体保持上升趋势.CRR(1)从2000年的16%升至2010年的23%,CRR(2)由46.8%升至54.1%.     

中国经济系统的物质投入分析

 为研究经济系统可持续发展进程中对自然物质的需求与消耗,综合运用物质流分析方法和结构分解分析方法,对中国经济系统1990～2002年间的自然物质投入进行分析计算.结果表明,1995～1999年间中国经济系统在保持自然物质消耗少量增加(以直接物质投入DMI为指标,年均增长约0.58%)的基础上实现了经济的较高速发展(以国内生产总值GDP为指标,年均增长约10%).为了实现经济发展的去物质化,必须在保持较低人口增长速率的同时大力提高技术水平,提高经济系统的资源生产效率.     

基于MFA的青岛市城阳区物质代谢研究

基于欧盟的物质流分析(MFA)框架,对青岛市城阳区的物质代谢状态和代谢强度进行了系统分析.结果表明:1995-2004年城阳区资源投入量和污染物排放量分别增长3.6和1.8倍,化石燃料和矿物约占资源投入量的50.26%～76.30%,进口资源量所占比例呈逐年增长趋势,经济发展的资源外部依赖性较强.万元GDP资源投入由6.01 t降至3.56 t,万元GDP污染物排放量也降低了63.74%,表明城阳区经济发展的资源利用效率和生态效率已有不同程度的提高,但仍远高于发达国家20世纪末期的水平,因此提高资源生产力和控制污染物排放是实现城阳区可持续发展的必由之路.     

邯郸市物质流分析

利用邯郸市统计年鉴数据和实地调研资料,采用城市物质流分析框架研究邯郸市2005年物质流全景和1993-2005年物质输入和输出结构的时间序列变化.结果表明:13年间邯郸市地区生产总值增长3.4倍,物质输入增长1.1倍,物质生产力增长1.1倍,由1993年的151.8元/t上升至2005年的320.9元/t,反映了邯郸市前期经济发展与资源投入具有明显的"脱钩"现象;另一方面,邯郸市仍然遵循着"高投入、高排放"的发展模式,2005年物质净存量仅占全年物质通量的12.2%,大部分物质在开采当年并不进入经济系统而直接排放到生态系统中;同时,邯郸市经济发展的对外依存度逐年升高,从该市外调入的物质量所占比例由1993年的10.2%上升至2005年的39.2%,表明邯郸市经济发展将面临更大的资源压力.     

中国磷循环系统的物质流分析

 以磷元素为例,运用物质流分析方法建立了2000年全国水平上的静态磷物质流分析模型(PHOSFLOW),并对中国磷循环系统的结构特征与物质利用效率特征进行了系统识别.结果表明,2000年中国磷的总物质需求量达到815.9万t,经过社会经济系统代谢后输出到国内环境的磷物质量为744.6万t,其中进入水体磷负荷107.5万t,由于磷的生产和消费部门的磷物质利用效率水平较低,中国磷循环系统在整体上呈较为典型的单向、开放式物质流结构.     

基于物质流分析的中国减物质化趋势及循环经济成效评价

物质流分析通过测量经济活动物质投入的数量、强度及其变化即物质化或减物质化趋势,能够反映可耗竭自然资源损耗和环境退化的总体情况,也是评价循环经济发展成效尤其是资源综合利用对物质消耗影响的一个有效工具。论文运用统计学和计量经济学方法,分析了中国2000—2013年直接物质投入及其与特定经济特征的关系,确定了资源利用强度变化趋势,评价了中国循环经济实践尤其是资源综合利用的成效。发现2000—2013年中国直接物质投入总量持续增加、单位GDP直接物质投入先上升后下降,说明中国已进入了相对的减物质化阶段;第二产业比重先增加后下降的变化趋势是直接物质投入强度变化的格兰杰原因;中国的资源综合利用总量增加但综合利用率仍很低,未对直接物质投入强度产生统计学意义上的显著影响;未来中国直接物质投入总量和人均值在很长时间内还将继续增加。     

中国经济系统物质流趋势成因分析

运用经济系统物质流分析方法,分析和识别了1990~2003 年我国物质流趋势及成因.结果表明,我国经济系统物质流表现为直接物质投入量、国内废物产生量与GDP 总体呈线性增长关系.近年来,资源生产率低位下降,资源循环利用率缓慢提升.造成上述趋势成因主要有:重化工发展阶段和“粗放型”发展模式,导致经济发展仍旧是资源消耗型发展模式;循环经济发展尚处在初级阶段,导致我国资源循环利用率低.     

物质流分析视角下北京市物质代谢研究

作为"重大国家战略"的"京津冀一体化"日益引起社会各界的高度重视,推动其进程的加快,首先要解决的就是该区域的资源环境问题,而北京作为该经济圈的核心,其资源环境问题的解决更是起着关键性的作用.在提高城市环境质量、改善人们生存环境方面,北京市仍任重而道远.运用物质流分析方法(EW-MFA)可以深入探讨社会经济发展与资源消耗及环境污染之间的关系,从而为社会经济发展过程中资源环境问题的解决提供科学依据.因此,本文采用欧盟物质流核算框架(EW-MFA)建立了北京市"吞吐"状态的物质代谢模型.结果表明:1992—2014年北京市的物质输入与输出总体呈上升趋势,矿物和化石燃料是北京市物质输入的主要组成部分;受社会经济发展水平的影响,北京市的物质投入强度表现出先上升后下降的趋势;研究期间内物质代谢效率不断提高.针对北京市的资源环境问题,应转变传统发展理念,不能一味地追求物质财富的增加而忽略生态环境的影响,且不断推动技术的革新和产业结构的调整应成为实现社会经济可持续发展的有效路径.     

中国水资源利用效率评估及区域差异研究

水资源危机、水环境恶化已成为我国所面临的严峻挑战,对我国的水资源利用效率进行科学合理的评价,并且讨论造成区域差异的影响因素显得尤为迫切。在全要素生产框架下,将环境要素纳入到效率分析中,利用数据包络分析模型,采用省级层面统计数据,以资本、劳动力和水资源使用量为投入,以国内生产总值与废水排放量为产出,计算我国2000~2011年区域水资源利用效率。研究发现,在时间序列上,我国各省份之间的用水效率差距逐年增大;在空间上,我国的水资源利用效率存在明显的东、中、西部区域差异。进一步研究发现,产业结构、经济发展水平、水资源禀赋、水的基础设施投入对区域水资源利用效率均有显著影响,而水价并没有对水资源利用效率产生显著影响。     

基于生态足迹的资源节约型发展初探——以杭州市为例

文章论述了生态足迹与资源节约型发展的关系。应用生态足迹理论和方法,深入分析了杭州市消费足迹、生态承载力以及生态赤字的动态变化趋势、资源消费结构和资源利用集约度,并与全球及中国不同发展阶段地区进行了详细的比较。总结出资源利用与经济发展的一般性结论:在现有资源利用模式下,经济越发展,资源消费需求越大,资源集约利用程度越高,要求对生态系统的补偿越多。实行资源节约型发展是解决社会经济发展资源瓶颈制约的必然选择。文章最后针对杭州市未来社会经济发展与资源利用特征的发展趋势,以生态足迹理论为基础,并结合可持续评价的ImPACTS等式,提出了杭州市实行资源节约型发展的应对措施。     

水土资源匹配视角下中国省域农产品供需平衡分析及其政策启示

粮食安全关系到中国稳定与发展和国际贸易秩序。以省级行政区为基本单位,基于2016—2018年各省份常住人口、农产品消费量、农业数据及相关参数,采用生态足迹和水足迹评价方法,在只考虑食用和再生产消费且不考虑地区耕地质量差异的条件下,核算各省份农产品自给的水土资源需求,评价中国省域水土资源承载力状态。结果显示：（1）中国现有耕地资源总量可满足自身耕地总需求（前者是后者1.81倍）,但省际差异大,东部沿海省市耕地不足。（2）农业可用水资源总量亦可满足农业可持续生产需求,但区域严重不平衡,华北平原与宁夏水资源赤字严重,而青藏高原地区、长江以南省份农业可用水资源丰富。（3）水土资源空间不匹配制约了中国农业的粮食生产潜力,不考虑环境净化用水,水土资源匹配状态可满足全国粮食自给需求;但考虑环境净化用水,中国粮食难以实现自给,承载力赤字达33715.50万人。以资源环境可持续为导向,未来中国应从农业生产布局优化、农业结构调整、农业科技、产业与人口转移、农产品进口和农业国际合作等方面着手,解决中国农产品需求问题。     

物质流分析方法在固体废物管理领域的应用综述

近年来,我国在固体废物管理领域出台了一系列政策措施,如修订《固体废物污染环境防治法》、创建"无废城市"建设试点等。末端治理已不能满足固体废物管理需求,科学、全面和系统地管理固体废物应提上日程。当前我国固体废物管理仍面临一系列难题,如绿色生产和生活方式尚未形成,资源化利用水平不足,固体废物环境风险大等。在此背景下,物质流分析方法可以成为我国提升固体废物管理水平的一个重要抓手。基于欧美国家已有经验,以及国内外学者的广泛实证研究,本文主要以固体废物管理源头减量、资源化利用、环境影响最小化三个方面目标为导向,梳理物质流分析方法应用的具体领域,并对未来物质流分析在固体废物管理领域的应用提出如下展望:基于地区经济、环境实际情况,探索物质流分析与投入产出分析、生命周期评价等方法相结合的混合政策工具;加强对物质流动驱动因素的识别与机理分析;推动中小尺度经济系统固体废物数据收集与应用。     

林地生态用水亏缺的经济损失估算研究

以植被微观用水过程为核心,提出林地生态用水可划分为生理消耗性用水、生态消耗性用水和非消耗性用水.探讨了林地生态系统生态用水亏缺的生态效应,并基于绿色植物的光合作用机理和生态服务功能理论,界定了林地生态用水亏缺的损失内容,构建了林地生态系统生态用水亏缺的损失估算方法.以我国北方生态环境用水亏缺的典型地域--黄淮海地区为例进行了实例研究,结果表明,黄淮海地区由林地生态系统生态用水亏缺导致的经济损失约为99.115×108元·a-1,生态用水亏缺的经济损失率达到3.53元·m-3,远高于黄淮海地区单位国民经济用水量收益率、单位农业用水收益率和单位工业用水收益.     

海岛生态经济系统的物质输入与输出分析——以长海县为例

运用物质流分析方法对长海县的物质输入与输出状况进行了分析,并用物质消耗强度、物质输出强度和环境负荷强度三个指标衡量了该海岛县生态效率的变化。研究结果表明,2003～2009年间,长海县物质输入总量、废物输出总量和环境负荷总量呈增长态势;生态效率有了比较明显的提高。为了减少物质输入和废物输出,减轻经济活动对生态系统产生的压力,利用技术进步不断提高生态效率具有特别重要的作用。