生态足迹分析方法研究进展

作为可持续发展的指标,生态足迹模型得到了广泛的关注和应用.同时,对生态足迹理论和方法的研究也不断深化,出现了将生态足迹分析与物流能流分析、产品生命周期分析、投入产出分析相结合的适用于宏观和微观尺度的各种方法,尤其是最近出现了分配足迹到最终需求类型的“标准化”方法.本文介绍了生态足迹不同方法的产生情况,指出生态足迹分析方法分为过程分析和投入产出分析两套体系,并具体介绍了各种分析方法的特点、适用范围、研究进展和应用情况,建立了较为明晰的生态足迹发展的方法框架.针对当前国内外生态足迹方法的应用现状和趋势,提出重点把握3个方向:统一综合法在国家和区域尺度的研究;探索投入产出法、成分法等方法在国内的应用;加强时间序列研究和多情景预测分析.     

生态足迹的模型修正与方法改进

生态足迹是测定人类活动的资源消费需求,判明自然资产是否被过度利用的有效工具。介绍了生态足迹的基本概念和模型,简单分析基本模型存在的主要缺陷和争论,重点解析了近年来生态足迹模型在参数调整、项目计算、账户扩展等方面的演变和修正。介绍生态足迹研究的传统方法:综合法和组分法,评述了生命周期评价,基于投入产出分析,三维模型,净初级生产力,能值理论,时序分析等的方法改进。对未来的研究方向提出自己的看法,期望对我国的生态足迹研究有一定的启示作用。     

生态足迹方法及研究进展

本文介绍了生态足迹的计算方法,回顾了国内外的研究进展,重点介绍了生态足迹计算中能源足迹算法的研究进展。目前,国外对生态足迹的研究集中在对长时间序列计算分析和计算方法的改进上,提出了改进的生态足迹方法“实际土地需求”法;国内研究还多限于生态足迹实例计算分析。探讨了生态足迹方法的优缺点,同时就生态足迹今后的研究重点提出一些看法和展望。     

足迹家族研究综述

综合测度人类社会的可持续发展状态是生态经济学者追求的重要目标。足迹家族由生态足迹、碳足迹和水足迹等一系列足迹类指标整合而成,旨在为决策者系统评估与权衡人类活动的环境影响提供理论和技术支持。从理论探索、整合实践和分类比较等三方面对足迹家族的研究现状进行了综述;在此基础上围绕极具争议的足迹定义、计算方法和加权方式等问题,深入分析了阻碍当前研究进一步推进的关键性因素;指出未来应从建立足迹类型学、完善跨区域投入产出模型、细化产品和机构环境足迹标准等方面入手,推动实现足迹家族的量化整合;并首次提出了足迹家族与行星边界耦合的构想,以期为监测和预警人类活动的生态阈值、促进环境影响评价向可持续性评价转变提供科学依据。     

生态足迹模型在区域旅游可持续发展评价中的改进

改进了基于生态足迹的区域旅游可持续发展评价模型,提出了可转移生态足迹、不可转移生态足迹和根生态赤字/盈余的概念。改进模型减小了由于贸易因素而导致区域旅游可持续发展评价结果的偏差。不可转移生态足迹反映了旅游区域承受人类活动产生的环境影响压力的真实情况,而可转移生态足迹对本地旅游可持续发展影响不大。旅游目的地不可转移生态足迹由居民不可转移生态足迹与旅游者不可转移生态足迹组成。通过研究根生态赤字/盈余来判断旅游发展的规模是否处于合理状态。以张家界市为实证研究对象,研究结果表明：张家界市2006年居民不可转移生态足迹为190.05万hm^2,旅游者不可转移生态足迹为22.10万hm^2,生态赤字为94.45万hm^2,根生态盈余为7.62万hm^2,反映出2006年张家界旅游发展规模合理。     

基于传统生态足迹方法和能值生态足迹方法的黑龙江省可持续发展状态比较

运用传统生态足迹方法及其改进方法——能值生态足迹方法,对2005年黑龙江省可持续发展状态进行了分析.结果表明：2005年,采用能值生态足迹方法和传统生态足迹方法计算的黑龙江省生态赤字分别为1.919和0.6256 hm²·cap^-1.2种方法得到的研究区生态足迹均超过生态承载力,表明该区域经济社会发展处于一种不可持续的发展状态.能值生态足迹方法从能量角度探讨了人类物质需求与生态系统资源供应的关系,并采用能值转换率、能值密度等更加稳定的参数进行计算,一定程度上克服了传统生态足迹方法的缺陷.     

甘肃省生态足迹和生态承载力发展趋势研究

生态足迹方法是一种可持续发展程度的生物物理评价方法。该方法从一个全新的角度考虑人类及其发展与生态环境的关系,通过跟踪区域能源与资源消费,将它们转化为这种物质流所必需的各种生物生产土地的面积(生物物理指标),给出一个核算全球、国家、地区以及家庭和个人对自然资本利用的简明框架。该方法通过测算人类的生态足迹与生态承载力之间的差距,定量地判断区域的发展是否处于生态承载力的范围之内,给评价对象的可持续发展提供科学依据。利用生态足迹分析法对甘肃省11年来的生态足迹和生态承载力进行实证研究,并预测了未来10a甘肃省的可持续发展趋势。结果表明1991～2001年甘肃省人均生态足迹由1．009hm^2增加到1．369hm^2,而人均生态承载力则由1．348hm^2逐年减少到0．994hm^2,表明生态足迹(即生态承载力需求)与生态承载力供给呈反向发展趋势。1998年甘肃省出现生态赤字,2001年人均生态赤字已达0．375hm^2。预测甘肃省2010年的人均生态足迹为2．65hm^2左右,人均生态承载力为1．06hm^2左右,生态赤字加剧．说明甘肃省的可持续发展面临严峻的考验。最后,分析了生态足迹法的不足之处,并提出完善和修正生态足迹模型的建议。     

基于环境污染账户核算的生态足迹模型优化——以珠江三角洲城市群为例

针对传统的生态足迹分析模型在账户设置中忽略对环境污染核算的缺陷,本文提出了涵盖污染账户的生态足迹模型,将污染物进行合理转化进而纳入核算账户,在生态足迹核算中增加了污染足迹的计算,在生态承载力核算中增加了环境承载力的计算,并通过2005年珠江三角洲城市群的生态足迹对优化的生态足迹模型进行了验证.结果表明,通过优化模型计算得出的2005年珠江三角洲城市群的生态足迹结果与该区的实际发展特征和空间结构具有较高的吻合度.说明优化的模型在内涵上为环境污染在生态足迹模型中进行了较准确的定位,使结果能更全面地反映人类活动对生态环境的影响,在核算的完整性和客观性上均优于传统的生态足迹核算体系.     

基于环境污染账户核算的生态足迹模型优化——以珠江三角洲城市群为例

针对传统的生态足迹分析模型在账户设置中忽略对环境污染核算的缺陷,本文提出了涵盖污染账户的生态足迹模型,将污染物进行合理转化进而纳入核算账户,在生态足迹核算中增加了污染足迹的计算,在生态承载力核算中增加了环境承载力的计算,并通过2005年珠江三角洲城市群的生态足迹对优化的生态足迹模型进行了验证.结果表明,通过优化模型计算得出的2005年珠江三角洲城市群的生态足迹结果与该区的实际发展特征和空间结构具有较高的吻合度.说明优化的模型在内涵上为环境污染在生态足迹模型中进行了较准确的定位,使结果能更全面地反映人类活动对生态环境的影响,在核算的完整性和客观性上均优于传统的生态足迹核算体系.     

基于科学知识图谱的生态足迹研究演进、框架与前沿中外比较

生态足迹是评估人类活动下生态可持续性的有效工具。基于1999-2020年CNKI中文核心期刊与1994-2020年Web of Science核心合集有关生态足迹研究文献共5104篇,运用CiteSpace可视化软件,绘制中外研究高频词时区、关键词聚类及突现词时间分布科学知识图谱,梳理中外生态足迹相关研究演进路径、基本理论框架与动态前沿。研究结果表明:(1)中外生态足迹研究演进路径均可分为三个阶段,但演进方式有所差异,且国内研究较国外相对滞后;(2)中外生态足迹研究均已形成以生态足迹模型方法为工具、以足迹测算为基础、以生态安全为落脚点、以促进人与生态协调发展为目标的基础框架体系,国外侧重基础框架构建、宏观尺度研究与微观机制分析,国内侧重模型和方法优化与外部环境分析;(3)当前国外前沿方向为环境库兹涅茨曲线假设验证研究与生态网络分析,国内为碳足迹和水资源足迹的测算、三维生态足迹模型下的自然资本评估以及生态补偿问题。     

水足迹研究进展

水为生命之源,水资源的合理分配与科学管理是区域可持续发展与流域综合管理的核心环节;水足迹作为一种全面核算人类活动对水资源真实占用的综合指标,将人类消费终端与水资源利用密切关联,为维护流域水资源安全、提高区域水资源利用效率提供了重要的科学依据,已成为当前国际水资源管理的前沿研究领域。在明确水足迹及水资源生态足迹相关概念的基础上,对比分析了水足迹与生态足迹、水资源生态足迹模型的异同,明晰了过程、产品及区域等不同研究对象的水足迹核算方法,系统梳理了产品和区域水足迹评价、基于水足迹的区域水资源安全研究、区域水足迹可持续性分析等水足迹主要研究内容的近今进展,并展望了进一步的重点研究方向,即水足迹综合研究、水足迹评价不确定性分析、水足迹与物质流核算的关联研究,以及基于足迹整合的可持续发展多维测度等。     

中国水生态足迹广度、深度评价及空间格局

运用生态足迹方法对水资源进行流量资本和存量资本区分,测算分析了中国31个省市1997—2014年的水生态足迹广度与深度。结果显示:(1)中国的水生态足迹广度受年际水资源量丰枯影响,总体呈波动趋势;各省市的水生态足迹广度存在着明显差异,南方地区水生态足迹广度普遍大于北方地区;(2)研究期内,中国的水生态足迹深度只有1998年为1,其余年份的水资源流量资本已不能满足人类生产生活的需求,需要消耗水资源存量资本;各省市之间水生态足迹深度相差较大,整体上北方高南方低,其中14个省份18年的平均水生态足迹深度为1,平均水生态足迹深度最高的地区是宁夏的308.12;(3)运用空间自相关方法对31个省市的水生态足迹广度和深度进行分析得出,中国省际水生态足迹广度与深度均存在明显的空间集聚现象。水生态足迹广度H-H集聚地区主要集中在中国南方地区,水生态足迹深度H-H集聚地区主要集中在中国北方地区。通过对全国水生态足迹广度与深度的测度分析为水生态足迹分析提供新的研究方法,同时也为区域水资源可持续利用提供理论依据。     

中国省际碳足迹广度、深度评价及时空格局

借鉴三维生态足迹方法构建了碳足迹广度、深度测算模型,对吸纳碳排放所占用的自然资本流量、存量进行区分,核算了2000—2016年中国30个省(市、自治区)碳足迹广度和碳足迹深度,并对其进行空间关联性分析。结果显示:①中国碳足迹广度受碳足迹和碳生态承载力的综合影响,由0.173 hm~2/人升至0.329 hm~2/人又降至0.301 hm~2/人;碳足迹广度高值区集中于东北、西北和西南地区,其自然资本流量尚未完全占用,低值区集中于东部沿海和中部,其自然资本流量已不足以补偿碳排放。②2008年起中国碳足迹深度突破自然原长1,数值由1.04升至1.42又降至1.31;研究期内碳足迹深度始终处于自然原长1的有10个地区,高值区集中于东部沿海和中部,尤其是上海可达298.83,以存量资本耗竭为主且生态持续性弱。吸纳碳排放所占用的流量资本和存量资本存在地域互补性。③中国碳足迹广度、深度呈显著的空间正相关。碳足迹广度H-H集聚区分布于东北和西北,该类集聚有减弱趋势;碳足迹深度H-H集聚区主要分布于东部沿海且向中部扩散,该类集聚有增强趋势。通过引入碳足迹广度、深度两项指标对碳足迹的研究方法进行了深化和完善,在碳排放对生态环境影响规模的刻画和表达上取得了较优于传统碳足迹的评价结果。     

基于生命周期评价的本土化水足迹影响评价模型构建

水足迹作为评价水资源消耗和污染情况的综合性指标,能够对水环境面临的环境风险进行科学系统的量化、评估和管理。针对传统水足迹影响方法未进行环境影响评估等问题,研究构建了一个符合ISO 14046国际标准的基于生命周期评价的通用型本土化水足迹影响评价模型。研究通过多介质逸度模型模拟了多介质污染物排放在环境中的迁移转换,从而剔除最终未进入到水介质的部分,同时仅考虑了与水环境有关的经口摄入途径,首创了集水稀缺影响、水污染生态与健康风险量化为一体的且适用于我国国情的水足迹评价模型。模型的构建可帮助实现水系统优化,有效控制二次污染及污染转移,实现精准管控。同时由于模型具有普适性,其也可为其他国家或区域开展生命周期水足迹影响评价提供理论支持和实践经验。此外,研究以某企业镍铁合金生产的水足迹影响评价为例,对模型的应用进行了示例研究。研究发现为该企业镍铁合金生产的水足迹影响主要来源于交通运输、焦炭生产、发电、压缩空气以及电极糊制备等间接过程。同时,为降低其环境负荷,需控制氮、磷、二氧化硫及铬、砷、汞、铜等重金属的排放。     

中国旅游生态足迹研究可视化分析

旅游生态足迹是一种定量测算旅游可持续发展的方法,对于全面评估旅游者对旅游地的生态环境响应有重要理论意义和现实价值。基于中国知网2004—2017年关于旅游生态足迹的面板数据,运用CiteSpace信息可视化分析软件,绘制国内旅游生态足迹的发文作者、发文机构以及关键词等内容的科学知识图谱,通过梳理该研究领域的发展现状,探讨其未来发展路径和研究方向。研究结果表明:(1)国内旅游生态足迹的发文数量整体呈现出增长趋势,研究作者群体逐渐增多,核心研究团队逐渐突显,但各研究机构的科研能力差距较大;(2)研究涉及学科领域较广,学科交叉性、多样性、综合性等特征明显;(3)旅游生态足迹模型、旅游生态承载力以及旅游可持续发展是该研究领域的核心关键词,区域旅游生态足迹的动态演变过程及其驱动机制、旅游生态系统服务的多功能性和旅游可持续发展路径等方面,将会是未来需要长期关注的研究话题。     

Footprinting of EcoRI endonuclease at high pressure.

Hydroxyl radicals generated by irradiation with gamma rays have been used to footprint EcoRI endonuclease with single base pair resolution at pressures up to 144 MPa. At atmospheric pressure (0.1 MPa) a 10 base pair footprint was found. With increasing pressure three types of responses were observed: (1) bases distant from the recognition sequence showed a moderate increase in solvent exposure; (2) the bases at the point of enzymatic activity showed a large increase in cleavage by the hydroxyl radicals; and (3) the two center-most bases exhibited no pressure-induced change in solvent accessibility. The results are interpreted in terms of localized conformational changes of EcoRI.     

我国水资源生态足迹分析与预测

生态足迹模型的提出为水资源可持续利用的定量评价提供了新思路.通过构建水资源生态足迹和水资源生态承载力的计算模型,对我国1949～2007年水资源的可持续利用状况作出了客观的评价,并运用ARIMA模型对我国水资源生态足迹变动趋势作出深入的研究.结果表明,1949～2007年,我国人均水资源生态承载力总体上呈下降态势,而人均水资源生态足迹则逐年上升,从而造成人均水资源生态赤字逐渐增大,我国水资源处于一种不安全状态.运用ARIMA(2,1,3)模型的预测结果表明,2008～2012年,我国人均水资源生态足迹将继续呈上升态势,水危机形势将日益严峻.在此基础上,针对我国水资源的可持续利用问题提出了一组政策建议.