产业生态系统资源代谢分析方法

产业生态系统是由企业群、资源及环境组成的社会-经济-环境复合生态系统。资源代谢是其功能运行的重要保障。资源代谢在时间和空间尺度上的耗竭及阻滞是造成严重生态环境问题的主要原因。根据生态学原理,运用物质流分析手段解析了产业生态系统的物质流、能流及资金流结构,构建了产业生态系统资源代谢分析模型,提出了资源输入-使用-输出-循环共生四方面的资源代谢分析指标体系和基于模糊综合分析的资源代谢问题树分析方法。在此基础上提出了基于循环共生网络结构模型的生态管理模式。以期为产业资源的生态管理提供方法支撑。     

社会经济代谢研究:内涵、发现和展望

社会经济代谢是指由于人类活动导致的物质和能量在社会经济系统内部和边界上的迁移和转换。社会经济代谢研究已经成为产业生态学的核心领域。本文结合典型案例介绍了社会经济代谢研究的内涵和基本步骤,总结了社会经济代谢研究的主要发现:提供了追踪物质在社会经济系统的来源、去向和流动路径的方法与模型;揭示了物质材料及其社会经济代谢过程对现代化生产和生活方式的支撑作用;阐明了人类活动驱动与物质代谢相关的生态环境问题的机制;提供了评估资源利用效率、资源供需趋势和城市矿产开发潜力的模型与基础数据。最后指出了社会经济代谢研究的发展方向:增加研究对象并深化对每种对象的研究精度;拓展或细化研究系统的时空边界;引入并融合新的数据来源和研究方法;将社会经济代谢中的物质流对接到与其相关的生态环境影响;建立可共享、可拓展、可累积的数据平台。     

基于GIS的产业生态学研究述评

产业生态学由于缺少关于空间分析的工具,使得研究结果因缺乏空间维度信息而影响对管理效率和精准度的支持。基于GIS的产业生态学相关研究已成为产业生态学研究的一个新的方向。为总结已有的研究成果并展望未来的研究方向,运用文献计量及对比分析的手段,系统分析了国内外基于GIS的产业生态学的相关研究进展,得出以下结论:当前基于GIS的产业生态研究主要集中在物质代谢、产业共生和生命周期评价3个方面,将GIS技术引入到物质代谢研究中,可以更好的展示物质代谢的时空分布格局,为物质代谢研究提供了一种新的方法;基于GIS技术,不仅可以更加高效地挖掘潜在的产业共生机会,还可应用于生态产业园的规划管理如企业的选址、空间布局等以及废弃物的回收再利用方面;将GIS与LCA耦合在一起,可以很好地补充、完善和管理传统数据,有助于探索产品、活动或工艺的环境影响的空间特性以及进行土地利用相关的环境影响评价。另外,国内外研究的侧重点也不尽相同。在物质代谢研究中,国内研究较少,仅在城市尺度上进行了基础设施的物质代谢及其存量分析,国外在国家、城市尺度上研究了铜、锌等金属的物质代谢情况;在产业共生研究中,国内侧重于生态产业园的研究,而国外侧重于城市尺度的产业共生机会识别的研究;在LCA的研究中,国内开展了基于GIS的生命周期评价数据库和产品材料信息管理系统的研究,而国外侧重于进行区域化的生命周期评价、进行土地利用影响类型的相关评价以及污染物的追踪,国内在该方面尚处于起步阶段。国内外在研究方法上存在共性,都是基于GIS的空间分析方法、缓冲区分析方法以及数据库技术等。未来将GIS作为一个平台,面向产业转型展开产业生态学综合理论方法的研究,可以为产业的可持续性管理提供有效支持。     

物质代谢及其资源环境效应研究进展

从物质代谢的视角研究物质在社会经济系统中的流通过程,不仅能深入理解人类活动与自然环境之间的关系,更有助于实现资源的合理利用和可持续发展.本文在对国内外有关物质代谢的研究方法、在不同空间尺度的应用、资源和环境效应的研究进展进行综述的基础上,较全面的对上述研究中已取得的成果以及尚待完善之处进行总结.物质代谢研究应从过去的单一理论和方法向多学科和方法交叉融合的方向发展,以解决复杂的代谢问题.随着城市在全球生态环境中的重要性日益凸显,应加强传统的代谢研究与地理空间分析的结合,并将人类福祉等评价指标纳入物质代谢的研究范畴,进而从物质代谢的视角提出节约资源、降低环境负荷、提高环境-经济-社会协调发展的可持续管理对策.     

科学、系统与可持续性——第六届工业生态学国际大会述评

综述了第六届工业生态学国际大会情况。大会的中心议题是"科学、系统与可持续性",设立了生命周期方法、产业共生、环境投入产出分析和物质流分析等23个议题。重点评述了社会物质代谢、产业共生与生态工业发展、工业系统复杂性、气候变化/能源及生物质四个领域。简要总结了国际工业生态学的发展趋势并给出了对我国工业生态学发展的启示。     

城市物质流分析框架及其指标体系构建

借鉴国内外物质流分析的研究成果,结合我国城市物质代谢特点,建立了城市物质流分析的框架及指标体系。该框架以城市社会经济系统物质通量的变化为核心,增加了对城市社会经济系统可持续能力的考察以及对城市和区域循环经济贡献的关注。论文识别了城市物质流分析中系统边界界定等关键问题,并提出了解决方法;指标体系在借鉴国家层面物质流分析指标体系的基础上,注重对城市经济系统内部循环及不同城市经济系统间的物质循环的考察,增加了再生资源输入量、内部资源回收量、可回收废物输出量、新鲜水输入量、中水回用量等指标,用于表征城市可持续发展的能力及实践成果。     

生态产业共生网络形成机理及其系统解析框架

生态产业共生网络是由各种类型的企业通过经济、社会和环境方面的密切合作而形成的企业及企业间关系的复杂系统,其基本出发点是企业间必须具备环境合作,根本目的是提高资源生产力和生态效率。从形成生态产业共生网络的微观要素——企业环境责任入手,从环境伦理的角度阐释生态产业共生网络中企业的五类环境责任,并探讨其形成和运作机制——企业环境责任的市场化运作模式及约束机制。在此基础上,提出了基于技术可行性分析、经济可行性分析和社会环境可行性分析的生态产业共生网络三级解析框架,并对其解析方法做了探讨。     

武汉市造纸行业资源代谢分析

资源代谢问题是造成产业系统生态环境影响的主要原因.在分析武汉市造纸行业资源代谢的基础上从资源输入-资源使用-环境胁迫-系统循环共生4个方面构建武汉市造纸行业资源代谢分析指标体系.运用模糊综合评判法和问题树模型对2007年武汉市造纸业的原材料、水、能源等资源的代谢与全国造纸行业平均水平进行了比较分析.结果表明:(1)武汉市造纸业资源代谢水平总体上评价等级为优,但某些指标与全国平均水平比还略有差距;(2)从资源输入角度分析,原材料输入生态效率及水资源输入生态效率等级为优,能源输入生态效率等级为良;(3)从资源使用角度分析,单位产品的原材料消耗及单位产品的水资源消耗等级为优,单位产品的能源消耗等级为良;(4)从环境胁迫角度分析,单位污染物工业总产值及单位产品污染物排放等级均为优,污染物达标排放率等级为良;(5)从系统循环共生分析,企业清洁生产达标率等级为良,资源持续利用及污染物治理等级为优,而中水回用率等级为差.通过代谢分析可得,武汉市造纸行业能源输入生态效率、单位产品能源消耗与全国平均水平比还有一定距离,整个行业中企业清洁生产比例还具有提升的空间;中水回用方面较弱,需要特别加强.     

中国产业园区循环化改造应用关键物质流典型路径分析方法

产业园区循环化改造是我国在"十二五"期间和今后一个时期内的一项重要工作,也是在园区层面实施循环发展的主要内容。物质流分析(MFA)是产业生态学的核心分析方法,正在成为资源环境管理领域有效的分析工具。通过梳理物质流分析方法的发展历程,指出产业园区循环化改造应用物质流分析存在注重物质规模而忽视环境影响、黑箱过程不利定量研究、小区域研究适用性不强以及隐藏流造成的数据误差等方面问题,同时通过大量调查实践,认为园区循环化改造可从企业开展清洁生产、促进园区内和园区间的产业共生、加强园区资源循环基础设施建设3个领域入手,在将园区全部企业分为生产性企业、再生性企业和资源循环基础设施企业3种类型基础上,提出关键流概念及其识别思路,探索构建物质流路径归类评价方法框架,归纳出8条典型物质流路径,为提升园区物质流管理水平提供方法依据,并选取天津经济技术开发区作为典型案例进行研究,最后对我国产业园区循环化改造应用物质流分析方法进行了展望。     

经济系统物质流分析研究述评

作为研究经济系统物质代谢的重要方法,经济系统物质流分析方法近年来在资源与环境管理领域得到了广泛的应用,理论发展非常迅速。对经济系统物质流分析进行了系统综述,以期为更深入的理论研究提供参考。系统回顾了经济系统物质流分析的发展历史,介绍了其核算框架和指标体系。重点对经济系统物质流分析的研究现状进行了总结和述评,研究表明:(1)在经济系统物质流分析指标的核算研究方面:国家层面的核算研究多、方法较为成熟,而区域层面的核算研究尚未形成成熟的核算框架;针对直接流指标的核算研究多,而包含间接流或隐藏流的综合指标的核算方法研究不足;(2)在经济系统物质流分析指标的变化原因研究方面,目前的研究较少,研究方法包括分解分析法和回归分析法:前者多基于IPAT方程的直接分解法,难以考察经济系统内部的结构和技术的变化对经济系统物质流分析指标的影响,而后者则在所识别的经济系统物质流分析指标的影响因素方面具有较大差异。提出了经济系统物质流分析的未来研究方向。     

Modeling Metal Flow Systems

Substance flow analysis (SFA) is a frequently used industrial ecology technique for studying societal metal flows, but it is limited in its ability to inform us about future developments in metal flow patterns and how we can affect them. Equation‐based simulation modeling techniques, such as dynamic SFA and system dynamics, can usefully complement static SFA studies in this respect, but they are also restricted in several ways. The objective of this article is to demonstrate the ability of agent‐based modeling to overcome these limitations and its usefulness as a tool for studying societal metal flow systems. The body of the article summarizes the parallel implementation of two models—an agent‐based model and a system dynamics model—both addressing the following research question: What conditions foster the development of a closed‐loop flow network for metals in mobile phones? The results from in silico experimentation with these models highlight three important differences between agent‐based modeling (ABM) and equation‐based modeling (EBM) techniques. An analysis of how these differences affected the insights that could be extracted from the constructed models points to several key advantages of ABM in the study of metal flow systems. In particular, this analysis suggests that a key advantage of the ABM technique is its flexibility to enable the representation of societal metal flow systems in a more native manner. This added flexibility endows modelers with enhanced leverage to identify options for steering metal flows and opens new opportunities for using the metaphor of an ecosystem to understand metal flow systems more fully.     

Experience with the Use of Substance Flow Analysis in Denmark

Substance flow analysis (SFA) has been used by the Danish Environmental Protection Agency for more than two decades to identify sources of hazardous substance releases to the environment and to waste streams. More than 35 SFAs have been undertaken using a unified methodology. This article discusses key elements of the methodology and application of the results of the SFAs in Denmark, illustrated by examples. The use of repeated SFAs in the evolution of substance regulation is demonstrated for lead. A cadmium SFA illustrates the use of SFAs to monitor changes in consumption and release of a hazardous substance. Estimates of sources are presented for a number of toxic and resource-intensive metals in solid waste incineration and sewage treatment. Most of the SFAs concern hazardous substances, but aluminum represents a case in which the resource perspective is an important element in a national SFA. The Danish SFA on brominated flame retardants illustrates some methodological problems with conducting national SFAs in a global economy in which the substances are mainly imported in finished products.     

地衣芽胞杆菌在消化系统疾病中的应用

地衣芽胞杆菌在土壤等环境中普遍存在,体外研究显示该菌株的代谢产物可对致病菌的生长产生抑制作用。地衣芽胞杆菌活菌制剂进入肠道后可产生多种抗菌物质,并可通过生物夺氧作用改善肠道内环境,具有调节肠道微生态,改善消化道屏障功能,减轻炎症反应,增强免疫功能等作用,在肠道菌群失调相关疾病中应用前景广阔。地衣芽胞杆菌活菌制剂已广泛应用于腹泻疾病的治疗,并在炎症性肠病、某些肝病及幽门螺杆菌根除等治疗的研究中显示出其在改善肠道内环境,促进病情缓解的疗效。本文将对地衣芽胞杆菌活菌制剂及其消化系统疾病中的应用进行简要的叙述,并对该益生菌的研究方向做初步的探讨。     

模拟水生态系统及其在环境研究中的应用

随着70年代污染生态毒理学的发展,微宇宙作为评价化学品的环境影响的有力工具日益受到重视。由于从点源和非点源释放的化学物质可经直接或间接途径进入水生态系统,水生微宇宙在环境研究中的应用发展很快。早期的研究工作侧重于化学污染物在水环境的归宿。自70年代末以来,研究注意力逐渐集中于有毒物质在水生态系统内不同生物学组织水平上的生态学效应。本文分下列4个方面进行述评:(1)关于模拟生态系统的若干基本概念;(2)应用于环境研究的不同类型水生微宇宙;(3)尚有争议的若干问题;(4)水生微宇宙技术应用的新动向和展望。     

A new physical accounting model for material flows in urban systems with application to the Stockholm Royal Seaport District

Sustainable urbanization requires streamlining of resource management in urban systems which in turn requires understanding of urban metabolism (UM). Even though various methods have been applied for UM analysis, to date there is no standardized method for comprehensive accounting of material flows in urban systems. Moreover, the accounting of material flows is rarely implemented with a bottom‐up approach that can provide a thorough analysis of UM. This article presents the Urban Accounting Model (UAM) which aims to allow comprehensive accounting of urban material flows based on a bottom‐up approach. The model comprises two interlinked sub‐models. The first was developed by integrating a new physical input output table (PIOT) framework for urban systems into a three‐dimensional structure. The second comprises a set of physical accounts for systematic accounting of material flows of each economic sector in the system in order to support the compilation of the PIOTs. The functions of the UAM were explored through its application to two urban neighborhoods in the Stockholm Royal Seaport district. The application highlighted that the UAM can describe the physical interactions between the urban system and the environment or other socioeconomic systems, and capture the intersectoral flows within the system. Moreover, its accounts provide information that allow an in‐depth analysis of the metabolism of specific sectors. Overall, the UAM can function as a useful tool for UM analysis as it systematizes data collection and at the same time depicts the physical reality of the urban system.     

核定位信号肽修饰的抗肿瘤纳米载药体系

纳米载药体系作为一类具有可控性和靶向性的药物递送工具,可以保护生物分子药物免于细胞内快速酶促降解、免于快速血液清除,确保将生物分子药物安全递送至作用部位,从而有效改善药物的生物利用度,提高药物疗效并降低毒副作用,在生物医学领域具有广阔的应用前景,在功能材料研究和肿瘤靶向治疗研究中受到广泛关注.近年来,通过使用功能性生物...     

Influence of substances produced by lipophilic Corynebacterium CDC G1 ZMF 3P13 on the microorganisms inhabiting human skin

Lipophilic species of Corynebacterium inhabiting skin as residents produces substances that can regulate the composition of natural flora. Research that was carried out concerned an influence of the substances produced by Corynebacterium CDC G1 ZMF 3P13 on the set of 22 bacterial strains (Staphylococcus spp., Corynebacterium spp., Propionibacterium spp.) mutually existing on the skin and the set of 6 Candida spp. isolated from patients. It was found out that the strain gives off into environment a mixture of substances with opposite effects. In the course of research an inhibiting substance (BLIS) was isolated with its evident effect on S. aureus, S. epidermidis, C. diphtheriae i Propionibacterium spp.     

Diversity and Connectance in an Industrial Context

The ecological metaphor of industrial ecology is a proven conceptual tool, having spawned an entire field of interdisciplinary research that explores the intimate linkages between industry and its underlying natural systems. Besides its name and a number of borrowed concepts, however, industrial ecology has no formal relationship with the ecological sciences. This study explores the potential for further interdisciplinary collaboration by testing whether some of the same quantitative analysis techniques used in community ecology research can have meaning in an industrial context. Specifically, we applied the ecological concepts of connectance and diversity to an analysis of Burnside Industrial Park in Halifax, Nova Scotia. Our results demonstrate that these ecological tools show promise for use in industrial ecology. We discuss the meaning of connectance and diversity concepts in an industrial context and suggest next steps for future studies. We hope that this research will help to lay the groundwork of an ecologically inspired tool kit for analyzing industrial ecosystems.     

Structure of human cyclophilin A in complex with the novel immunosuppressant sanglifehrin A at 1.6 A resolution

Sanglifehrin A (SFA) is a novel immunosuppressant isolated from Streptomyces sp. that binds strongly to the human immunophilin cyclophilin A (CypA). SFA exerts its immunosuppressive activity through a mode of action different from that of all other known immunophilin-binding substances, namely cyclosporine A (CsA), FK506, and rapamycin. We have determined the crystal structure of human CypA in complex with SFA at 1.6 A resolution. The high resolution of the structure revealed the absolute configuration at all 17 chiral centers of SFA as well as the details of the CypA/SFA interactions. In particular, it was shown that the 22-membered macrocycle of SFA is deeply embedded in the same binding site as CsA and forms six direct hydrogen bonds with CypA. The effector domain of SFA, on the other hand, has a chemical and three-dimensional structure very different from CsA, already strongly suggesting different immunosuppressive mechanisms. Furthermore, two CypA.SFA complexes form a dimer in the crystal as well as in solution as shown by light scattering and size exclusion chromatography experiments. This observation raises the possibility that the dimer of CypA.SFA complexes is the molecular species mediating the immunosuppressive effect.     

产业生态系统新型定量研究方法综述

产业生态系统研究已成为当今学术界、产业界的研究重点和热点,对于充分利用资源、减轻环境压力、改造升级传统产业都具有不可估量的科学指导意义。目前,国内外对产业生态系统的研究定性较多,包括概念,特点,建设原则和经营理念的描述,而定量较少。然而,产业生态系统在发展当中也出现了大量的实际问题,急需加强对其定量研究,从而发现、提高和改进产业生态系统的结构及效率,增强可持续性。从近些年生态学的先进理论成果入手探讨了定量研究产业生态系统的一些方法——能值、(火用)、生态足迹和生态信息的方法。对这些方法的理论基础、发展历程、实践应用和适用特点依次进行了详细的梳理和归纳,并基于3个基本原则(生态维度和经济维度的整合,系统长期的恢复力,系统的广度和强度性质)对各个方法进行了综合比较分析,旨在为产业生态系统研究提供方向和理论指导。