时空与效率视角下汾河流域农业灰水足迹分析

基于《山西省统计年鉴》的相关数据,运用灰水足迹理论对2010年前后（2000~2016年）汾河流域农业灰水足迹及效率进行定性、定量分析.结果表明：汾河流域农业灰水足迹总体呈先上升后下降再缓慢上升的趋势,最高值出现在2004年,为1.30×10¹⁰m³,最小值出现在2012年,为9.20×10⁹m³;农业灰水足迹中以畜牧业灰水足迹为主,但比例在降低;2010年后,汾河流域年均农业灰水足迹同比降低15%,说明汾河水污染得到了明显的改善,但仍应制定相关政策减少污染物的排放;种植业灰水足迹同比增加8%,说明化肥施用量在增加,应支持使用有机肥,减少化肥的使用;文水县农业灰水足迹变化最大,其中畜牧业灰水足迹则同比增加52%,应重点对文水县畜禽粪便进行治理或资源化利用;农业灰水足迹效率呈现先平稳后下降然后极速上升再下降的趋势,2012年最高,为1.32元/m³.较2010年前,2010年后流域年均灰水足迹效率明显提高,农业落后区减少了6个.     

中国水足迹结构解析及投入产出分析框架研究

在回顾水足迹理论和应用发展的基础上,以2009年数据对中国"蓝水"足迹和"灰水"进行了测算,结果显示中国"灰水"足迹总量远高于"蓝水"足迹,工农业水耗占到中国"蓝水"足迹的85%,而"灰水"足迹的88%由农业部门产生,面源污染将是未来水污染防治的首要目标。基于传统价值型投入产出表,构造了水足迹投入产出的"价值-实物"混合型投入产出表,定义了部门表观水足迹和实质水足迹等核心概念,将农业"绿水"足迹和产业部门"灰水"足迹纳入水足迹投入产出分析,并给出了表观水足迹强度矩阵、完全水足迹强度矩阵、部门实质水足迹分组矩阵等指标集的基本核算流程,该方法可有效体现产业部门的水资源消耗和水污染物排放关联,实现对全过程、结构性水资源和水环境管理的支持。     

西部大开发10年云南省水足迹账户核算与动态评估

采用账户核算方式框算了西部大开发战略实施后2001-2010年间云南省的水足迹,重点分析了水足迹规模、强度和结构特征及其动态变化。结果表明:全省水足迹总体呈现持续增长趋势,年均增长率为3%;其中农业水足迹和灰水足迹所占比例较大,平均为82%和10%,工业水足迹所占比例较小,仅为5%左右;总水足迹强度和农业及工业水足迹强度呈下降趋势,年均分别下降11.5%,5.5%和11.1%;尽管用水效率有所改善但与经济发展仍未脱钩,以农业为主的用水结构并未改变。据此建议云南省积极落实最严格水资源管理制度,严格控制用水总量和排污总量,持续提高工、农业用水效率,着重优化用水结构,降低农业水足迹占比。     

部门水足迹及其经济效益的时空匹配特征研究

利用水足迹账户法,核算了2005—2015年张家口市市辖区、坝上和坝下三个区域的农业、工业、建筑业、服务业和生活等部门的水足迹,在此基础上分析不同产业部门水足迹经济效益的时空特征。研究结果表明：（1）马铃薯种植成为张家口市农业水足迹快速上升的最主要驱动因子。马铃薯对农产品水足迹的贡献率由10%上升至50%,成为优势农作物,但是主要集中在坝上地区。（2）工业水足迹下降了64%,市辖区下降最快;建筑业水足迹只有工业水足迹的1%~4%;服务业水足迹由571万m³上升至1436万m³,市辖区上升最快。（3）为实现节水目标,张家口市应继续调整种植业结构、最大限度利用降水,进一步减少灌溉用水;工业领域建立与水有关的投入产出表,并对工业内部产业结构和区域产业布局进行节水规划。     

城市生态系统污染氮足迹与灰水足迹综合评价

水足迹和氮足迹指标的运用可定量分析人类水资源与氮元素消费对环境造成的影响,但联合双足迹指标评价城市发展对环境造成的多重负效应的研究尚缺.基于污染氮足迹及灰水足迹理论与内涵,以城市化程度较高的深圳市为例,分别对其城市污染氮足迹及灰水足迹进行核算与评价,综合评估城市快速发展导致的氮污染与水污染潜在风险的耦合关系.结果表明:2005—2015年深圳城市污染氮足迹呈波动下降趋势,年均约3万t.水体活性氮流失为主要的城市污染氮足迹来源.同时,深圳城市灰水足迹却呈波动上升趋势,年均约15亿m~3,生活灰水足迹为城市灰水足迹主要构成部分,也是城市剩余灰水足迹的主要来源.研究期间,城市污染氮足迹与灰水足迹呈协同变化趋势,但2012年后两者出现"脱耦"情况.城市污水处理能力与再生水利用率为影响未来深圳城市灰水足迹增加的主要因素,优先快速提高城市生活污水再生利用率和全面提高城市污水脱氮率,可应对城市发展过程水资源与氮元素利用带来的环境风险.     

投入产出法在虚拟水消费与贸易研究中的新应用

虚拟水是缓解水资源危机的一种途径。投入产出法是研究虚拟水的主要方法之一,可分为单区域投入产出模型（SRIO）和多区域投入产出模型（MRIO）。鉴于SRIO 和MRIO单独应用时存在一定局限性,论文提出同时运用单区域投入产出表和多区域投入产出表研究虚拟水,即：利用SRIO 计算完全用水系数,并直接利用单区域投入产出表区分本地水足迹与外来水足迹,再根据多区域投入产出表分析区域间的虚拟水贸易。广东省的案例研究显示：①2007 年广东省水足迹为333.9×10⁸ m³,其中本地水足迹223.6×10⁸ m³,外来水足迹110.3×10⁸ m³;②广东省同年虚拟水输出量445.4×10⁸ m³,输入量454.1×10⁸ m³,其虚拟水的外部来源主要是湖南、广西和浙江。结果表明以上方法可全面计算完全用水系数,有效区分本地水足迹与外来水足迹,揭示区域间的虚拟水贸易关系,为水资源管理决策提供方法支持。     

黄河流域城市群水资源利用与经济发展脱钩关系研究

黄河流域最大的矛盾是水资源短缺,如何科学揭示大尺度缺水型流域城市群水资源利用与经济发展之间的脱钩关系,是黄河生态保护和高质量发展的重大战略管理需求,也是水科学与经济学交叉学科的研究难点.本文发展了基于三维水资源生态足迹和Tapio弹性指数的耦合脱钩模型方法,辨识黄河流域城市群2010-2020年水资源生态足迹时空变化格局及其水资源可持续利用水平,从广度和深度多个维度定量揭示了黄河流域城市群水资源利用与经济发展的脱钩状态.结果表明：(1)2010-2020年黄河流域兰西城市群具有最大的水资源生态足迹广度和最小的水资源生态足迹深度,平均值分别为570.73×10⁴ hm²和1.25;宁夏沿黄城市群则具有最小的水资源生态足迹广度和最大的水资源生态足迹深度,平均值分别为2.01×10⁴ hm²和567.05.(2)黄河流域水资源可持续利用水平最强的是山东半岛城市群,相对较低的是宁夏沿黄城市群.(3)水资源生态足迹广度与GDP发生强脱钩和扩张性负脱钩的比例分别为49.68%和36.13%,水资源生态足迹深度与...     

甘肃省2003年的水足迹评价

水足迹是指在一定的物质生活水平下,维持一定人群消费所需要的总的水资源数量。由于考虑了社会经济系统中虚拟水的消费量,水足迹真实地反映了一个地区人类消费对水资源的占有情况,为水资源科学管理提供了一个新的方法。论文引入了水足迹的概念和计算方法及其相关评价指标,计算分析了2003年甘肃省的水足迹。结果表明,甘肃省2003年的水足迹总量为226.67×10^{8,/sup>m3,人均水足迹878m3,水足迹占总可更新水资源的26%,水资源消费自给率为99.52%,如此高的水资源消费占用比例和自给率,对甘肃省生态环境造成了巨大的压力。}     

中国城镇污水处理厂温室气体排放趋势及驱动因子识别

为实现我国城镇污水处理厂绿色发展,助力实现“双碳”目标,通过测算2014-2020年我国各省(自治区、直辖市)城镇污水处理厂温室气体排放量(不包括西藏自治区和港澳台地区数据,下同),分析各省份污水处理厂水-能关系及空间格局变化趋势,并基于随机森林模型识别影响城镇污水处理厂温室气体排放的驱动因子,探究各因子对碳排放总量的影响程度.结果表明：(1)我国2020年城镇污水处理厂温室气体排放总量(以CO₂当量计)为33.26 Mt,较2014年增长了45%.全国人均排放量为22.9 kg/a,单位GDP排放强度为3.19 kg/(10⁴元),吨水排放强度为0.589 kg/m³,均存在北高南低的特征.(2)华北地区城镇污水处理厂温室气体间接排放占比最高,天津市水-能关系最为合理,GWFRE(灰水足迹削减率)与eGWFR(单位能耗下的灰水足迹削减效率)分别为4.57、9.14.(3)全国城镇污水处理厂温室气体排放的空间自相关性逐年加强,热点区域面积逐年减小,冷点区域面积逐年增加,局部格局呈显著的南北分异.(4)驱动因子中人口数量、...     

福建省生态可持续发展历史演变——基于改进生态足迹模型的研究

运用基于能值分析的生态足迹模型,对福建省1995年-2006年生态足迹和生态承载力及相关指标进行计算和分析。实证研究结果表明,1995年-2006年间,福建省人均生态足迹由2.079 hm2/cap增至3.371hm2/cap,年平均增长率达到10.77%;生态承载力由2.280 hm2/cap上升到3.082 hm2/cap,年均增长率6.23%;从2002年起人均生态足迹开始大于人均生态承载力,之后每年出现生态赤字,且赤字逐年增加。期间,福建省万元GDP下降了51.84%;生态多样性指数上升了11.41%;发展能力指数上升了70.30%;生态压力指数由0.934上升到1.094,导致生态安全由稍不安全等级上升到较不安全等级。     

一种改进的灰水足迹计算方法

灰水足迹是为达到一定水质标准,将污染物稀释至该标准允许下最大浓度所需的水量。灰水足迹理论为定量评估水环境污染提供了新方法,但在实际计算中,由于未考虑对污染物的稀释实际由不同水体完成,且存在将污染物排放量大等同于产生的灰水足迹大的混淆,结果往往不够准确,也不能反映不同水体的污染程度。鉴于此,提出改进的灰水足迹计算方法,将污染物分解到不同水体,计算各水体的灰水足迹,再求和得到总灰水足迹,以湖南省为例进行实证分析。结果显示,近29 a来湖南省灰水足迹呈递增趋势,地表水与地下水灰水足迹之比约为7:3;地表水灰水足迹先后由氨氮和磷决定,地下水始终由磷决定;地表水环境荷载指数相对较低,环境状况优于地下水。     

基于河流参照状态的季风区域季节性农业灰水足迹核算方法与例证

灰水足迹核算对水资源管理具有重要意义.灰水足迹核算的两个重要参数污染物自然本底浓度和污染物入河系数在季风区域均存在明显的季节性差异,而在之前灰水足迹核算的研究中较少考虑季风区域灰水足迹可能存在的季节性差异.本文以河流总磷的参照状态作为其自然本底浓度核算了承德市农业灰水足迹.结果发现：相较于将总磷自然本底浓度值认为零,将总磷参照状态作为其自然本底浓度值的农业灰水足迹核算结果是其核算结果的1.29倍.农业灰水足迹呈现明显的季节性差异,雨季农业灰水足迹是旱季农业灰水足迹的10.65倍.在2003—2015年承德市农业灰水足迹构成中,种植业灰水足迹占较大比重,并且该比重随时间有增大的趋势.然而,承德市区县粮食产量的增长率与化肥的增长率未表现出显著关系,说明粮食产量的增幅与化肥施用的增幅无关.承德市农业灰水足迹相对较大的区县集中于承德北部区域,主要包括围场县、丰宁县和隆化县;农业灰水足迹相对较小的区县为营子区、双滦区、双桥区和宽城县.本文可阐明季风区域农业灰水足迹核算的季节性差异,以期促进灰水足迹核算方法的发展.     

纺织印染企业水足迹测算案例

企业水足迹可用于节水减排效果的评价. 企业蓝水足迹指企业对传统水源的消耗,绿水足迹指企业收集处理并用于生产等目的的降水量;灰水足迹指以自然本底浓度和环境水质标准为基准,将企业产生的污染物负荷吸收同化所需的淡水量. 概化了企业用、排水模型,并基于《水足迹评价手册》建立了企业水足迹测算方法,测算了企业蓝水足迹、绿水足迹和灰水足迹,以及节水减排措施对削减水足迹的贡献率. 根据该测算方法对某纺织印染企业开展了案例研究. 结果表明:①经过清洁生产审核,某纺织印染企业的单位产品产量蓝水足迹为171 t/t,削减了26.3%;单位产品产量灰水足迹为146 t/t,削减了31.1%;而由于降水的采用,单位产品产量绿水足迹由0 t/t增至8 t/t;②在节水减排贡献方面,水回用措施显著大于工艺节水措施,节水和水回用措施分别削减蓝水足迹1.77×104和48.60×104 t,二者分别削减灰水足迹1.60×104和57.80×104 t.      

水资源短缺对北京农业的不利影响分析与对策

北京市农业水资源短缺状况十分严峻。针对水资源短缺对北京农业经济、农村生态环境和社会稳定产生的影响,进行了全面、深入的分析,认为北京市目前的用水政策会进一步加剧农业用水的紧张趋势。进而提出了诸如发展利用和推广节水农业技术、大力建设节水灌溉工程设施、调整种植结构、发展特色农业、适度发展污水灌溉、建设地下水应急备用水源、加速推广雨洪利用技术、实施人工增雨工程、加强农村水资源的宏观和微观管理等相应的对策和建议。     

多区域投入产出分析下中国水足迹地区间比较——基于“总量-相关指标-结构”分析框架

在“总量-相关指标-结构”分析框架下,采用中国大陆30省区（除西藏）42经济部门多区域投入产出及伪基尼系数差异成因分解方法,估算、比较各省区水足迹并分析差异成因,衡量省区降低水足迹（即水足迹总量）的紧迫性并识别调整重点,对具体调整提出建议,为构建中国特色水安全保障体系提供依据。研究表明：1）30省区水足迹均方差系数为51.79%,其中新疆、黑龙江水足迹最高,天津、北京对应最低。2）结合相关指标地区间比较,30省区中宁夏、黑龙江、上海降低水足迹紧迫性最强;天津、山西等提高居民生活直接用水效率紧迫性最强。3）根据部门结构地区间比较,列出各省区降低水足迹中须重点关注的部门,可以看到各省区均须重点调整农林牧渔业、食品制造及烟草加工业用水。4）来源结构地区间比较中,青海、宁夏和新疆的水足迹主要靠当地来供给,其余各地区水足迹均主要源于国内其他地区;可得到各省区上述降低水足迹中应重点关注部门的水足迹主要来源地,如黑龙江、天津、海南等地农林牧渔业水足迹主要源自当地。因此,各地区应结合上述紧迫性、重点关注部门及主要来源分析结果,加强节水工作的针对性。     

基于混合LCA模型的酒店服务业水足迹量化研究——以张掖市为例

传统水足迹测算方法主要针对农牧产品,对服务产品核算的研究不足.本文基于混合生命周期评估(H-LCA)模型清单分析方法,参考ISO14046标准,以典型干旱区—张掖市的酒店服务业为例,对张掖市酒店服务业的水足迹进行了定量测算与特征分析.结果表明:张掖市酒店服务业水足迹每年平均为547 m~3·万元-1;酒店服务业水足迹主要来源于间接消耗,占水足迹总量的86%,而直接消耗占仅占14%;间接消耗中最大的部门为农林牧渔产品和服务部门,其次是金属矿采选产品与冶炼加工品部门及建筑部门.以此为依据,2016年张掖市酒店服务业水足迹输出量达到6244万m~3,占张掖市水足迹输出总量的10%左右.酒店服务业水足迹量化研究应该成为张掖市今后节水型城市建设及虚拟水战略实施中不可忽视的重要内容.     

基于基尼系数的中国灰水足迹区域与结构均衡性分析

论文在对中国大陆31个省市1998-2013年各类来源的灰水足迹进行测算的基础上,选取人口、GDP两个指标,应用基尼系数对中国1998-2013年灰水足迹的空间、结构均衡性情况进行了研究。结果显示：1）在区域均衡性方面,经济灰水足迹均衡性较差,东部与西部地区分别在经济灰水足迹和人口灰水足迹中的均衡性较低;2）在结构均衡性方面,经济灰水足迹均衡性已达到“差距偏大”范围,其中农业和工业的均衡性较差,生活经济灰水足迹均衡性近年来降幅明显;3）从边际效应来看,可以通过减少中、西部重污染地区灰水足迹及各省市农业灰水足迹的方式提升整体均衡性,有效促进中国水环境公平性的提升。最后,针对中国灰水足迹均衡性的具体问题,提出了减少中国灰水足迹、提升水环境公平性的相关建议。