城市环境经济能值综合和可持续性分析

澳门资源缺乏,人口高度密集,其生命支持系统几乎完全依赖进口。近年,澳门经历了经济的繁荣和社会的发展,澳门如何能克服其自身的缺点而生存?试图应用H.T.Odum创立的能值(Emergy)分析理论和方法,从城市生态系统的理论出发,对澳门的能值流进行系统分析研究,通过一系列能值指标,评价澳门城市生态系统自然环境和社会经济可持续发展的状况,为澳门制定发展策略和产业调整提供科学指导依据。2003年澳门城市生态系统应用能值为220×1020sej(Solaremjoules,太阳能焦耳,缩写为sej),输入的购买能值有216×1020sej,出口能值为140×1020sej。旅游博彩业为澳门带来52.1亿美元的收益,折算能值收益为86.5×1020sej,而游客只消费能值32.6×1020sej的商品和服务,旅游博彩业巨大的能值净收益为53.9×1020sej,旅游博彩业的贡献冲击比率为2.65。研究还发现,以相同的货币进行商品交换,中国大陆与澳门的能值交换比率是1.8倍。澳门旅游博彩业的能值剩余和澳门与中国大陆的能值交换优势,是维持澳门生态经济系统的关键因素。最后对澳门的可持续发展状况进行了讨论。     

天祝县生态经济系统的能值分析

能值理论为生态经济系统结构和功能的研究提供了一种新的理论和分析方法。本文对甘肃省天祝县生态经济系统进行了能值分析,通过计算天祝县总的能值用量、能值货币比率、能值自给率、人均能值用量、能值密度等指标,定量描述了天祝县生态经济格局和发展状况的总体特征,并与其他国家和地区进行了比较。结果表明:天祝县2008年总的能值用量为2.38×1021sej,人均能值用量只有1.03×1015sej,远远低于其他国家或地区;能值自给率达88.87%,而能值货币比率为3.41×1013sej.$-1,二者均高于国内沿海经济发达的省份。说明天祝县的经济发展是建立在本地资源过度依赖和高强度的利用基础之上,生态经济系统是一封闭的、不具活力的、不可持续的系统。据此提出了一系列促进区域可持续发展措施和建议。     

基于能值理论的贵州省生态经济系统分析

运用能值理论和方法,详细分析了贵州省1992—2008年生态经济发展状况。对其环境负载率、废弃物能值比率、能值-货币比率、人均能值用量、能值使用强度、电力能值使用量比、能值投入率、净能值产出率、能值自给率、人口承载力等指标进行了研究,并与其他地区的有关指标进行了比较研究。结果表明:贵州省生态经济发展主要依赖于本地资源,输出能值中仍以原材料输出为主,缺乏深加工和高附加值的产品。环境负荷率由1992年的2.15上升到2008年的3.82之间,表明贵州省环境和资源系统的负荷率在增大。能值-货币比呈现下降趋势,其值在3.82×1013sej/$到2.47×1013sej/$之间,下降的主要原因是由于贵州省的GDP增长较快造成的,受总能值使用量和人口数量的制约,人均能值使用量在13.6×1015sej和11.4×1015sej之间波动。能值使用强度呈上升趋势,其值在1.07×1011sej和1.57×1011sej之间,说明贵州对省内资源利用的不断增强。电力能值使用量比呈上升趋势,这与贵州省加快水电资源开发有关。能值投入率由1992年的0.049上升到2008年的0.107。净能值产出率非匀速下降,在25.3—10.9之间变动,此值高于新疆、四川、甘肃的净能值产出。能值自给率呈现一种波动状态,其比例从1992年的95.7%下降到2008年的88.6%。     

基于能值分析的厦门城市代谢可持续性评估

生态城市建设是中国城市转型发展的关键节点,对中国生态文明和新型城镇化发展具有推动作用。研究以中国典型的生态城市厦门市为例,基于城市代谢框架结合能值分析法,对厦门市代谢系统进行各项能值流的核算,构建2010-2017年厦门市能值指标评估体系,选用可持续发展指数、可持续发展能值指标、城市健康水平能值指数3项指标综合评价其生态可持续性,选取部分能值指标与珠海市、深圳市进行对比分析,以期为中国生态城市的可持续发展提供科学参考。结果表明：（1）2010-2017年,厦门市总能值呈上升趋势,2017年的总能值为2.51×10²⁴ sej,是2010年总能值的1.65倍,货币流能值显著增加,废弃物流能值下降。能值自给率由98.30%逐渐递增至99.20%,能值产出率由8.30%逐渐递增至15.20%,环境承载率小于3,属于环境低负荷状态。（2）厦门市可持续发展指标处于1-10之间,表明其生态经济系统具有活力和发展潜力,可持续发展能值指标由2010年的3.67增加至2017年的7.76,表明厦门市的可持续发展性能愈来愈好,城市健康水平能值指数由2010年的6.21上升至2017年的25.80,表明厦门市生态系统处于健康可持续发展的状态。（3）厦门市与珠海市、深圳市的能值指标对比分析表明,厦门市与珠海市均处于富有经济活力与生态可持续发展潜力阶段,且厦门市代谢系统的可持续发展水平整体优于珠海市与深圳市。（4）总体来看,厦门城市代谢系统处于可持续发展阶段,生态城市的建设有利于厦门市实现生态经济的可持续发展,研究对同类型生态城市的建设与可持续发展具有理论参考价值。     

西部欠发达地区生态经济系统能值分析——以青海省海西蒙古族藏族自治州为例

青海省海西蒙古族藏族自治州（简称海西州）生态环境脆弱,快速发展的工业活动对当地生态环境造成严重破坏。海西州地处青藏高原东北部,是我国重要的生态安全屏障之一,在全国生态建设中处于特殊地位。能值分析法是一种基于热力学理论的环境核算方法。利用能值分析法对海西州生态经济系统运行现状进行评估;并应用能值指标评价海西州生态经济系统的可持续发展水平;通过对能值指标的时间序列分析揭示海西州生态经济系统的发展趋势,以期为海西州生态经济系统的可持续发展提供参考依据。研究结果表明,2016年支撑海西州生态经济系统运行的总能值投入量为6.69×10²⁴ sej,是2010年总能值投入量的1.94倍。在2010-2016年的7年内,不可更新资源的能值投入占当年总能值投入量的比例均超过90%,而可更新资源能值投入量与从系统外输入到海西州的能值量占比均较低。基于能值的指标分析显示：海西州的人均能值使用量、能值密度、能值货币比率、环境负载率分别从2010年的8.84×10¹⁸ sej/人、1.15×10¹³ sej/m²、3.05×10¹⁴ sej/US$、103.02增加到2016年的1.65×10¹⁹ sej/人、2.22×10¹³ sej/m²、9.12×10¹⁴ sej/US$、213.47;而相应的能值产出率、能值可持续发展指数则分别从2010年的2.66×10³和25.84降低到2016年的1.23×10³和5.74。研究结果表明虽然海西州经济得到发展、人民生活质量得到提高,而经济发展对当地不可再生资源依赖较大,给环境造成的压力不断增加。为从长远角度实现海西州的可持续发展,亟需转变经济发展方式,降低对不可更新能源的过度开发。此外,研究结果显示,海西州的能值交换率小于1,这说明研究时间范围内,海西州在对外贸易过程中处于不利地位,因此需增加单位产品的附加值以促进能值流的合理流动。     

基于能值理论的吉林省农业生态系统分析

以吉林省为研究区进行了农业生态系统的能值动态分析.结果表明:1990-2007年,吉林省的总能值投入呈上升的趋势,源于经济系统的反馈能值占总投入能值的比例基本保持在85%以上,其中可更新的能值投入占总投入的80%以上(农业劳动力的能值投入占总投入的60%);总产出能值也呈逐年增加的趋势,从1990年的5.5×1022 sej增至2007年的13.61×1022 sej,增长了147%,其中产出能值以种植业和畜牧业为主;1990--2007年总体上吉林省净能值产出率较高,环境负载率比较低,可持续发展能值指标较高并且呈逐年上升的趋势(从1990年的2.64上升到2007年的4.98),但吉林省农业生态系统的社会经济反馈能值中工业辅助能值投入不足,总的来说吉林省的农业可持续发展潜力较大.     

辽宁省生态经济系统能值分析

运用能值分析方法,对辽宁省生态经济系统1990—2005年的能值流量和由于资源输入、产出、消耗所带来的环境压力及其与可持续发展的关系进行了研究.结果表明,辽宁省总能值用量中有74%以上是不可更新资源,2005年实际人口超过可承载人口的326倍;研究期间,能值产出率从65.40减少到10.13,环境负荷率由2.72上升到7.18,可持续发展指数从24.03下降到1.41.支撑辽宁省经济较快增长的主要是不可更新资源的大量消耗,研究区经济发展对生态系统的压力越来越大,对外部资源的依赖逐渐增强,系统可持续发展能力不断下降.要实现区域可持续发展必须以减量化、再利用、资源化为准则,促进废物再利用和资源的闭合式良性循环,以实现废弃物的最小排放.     

辽宁省生态经济系统能值分析

运用能值分析方法,对辽宁省生态经济系统1990—2005年的能值流量和由于资源输入、产出、消耗所带来的环境压力及其与可持续发展的关系进行了研究.结果表明,辽宁省总能值用量中有74%以上是不可更新资源,2005年实际人口超过可承载人口的3.26倍;研究期间,能值产出率从65.40减少到10.13,环境负荷率由2.72上升到7.18,可持续发展指数从24.03下降到1.41.支撑辽宁省经济较快增长的主要是不可更新资源的大量消耗,研究区经济发展对生态系统的压力越来越大,对外部资源的依赖逐渐增强,系统可持续发展能力不断下降.要实现区域可持续发展必须以减量化、再利用、资源化为准则,促进废物再利用和资源的闭合式良性循环,以实现废弃物的最小排放.     

基于能值理论的生态资本价值——以阜康市天山北坡中段森林区生态系统为例

能值理论是美国生态学家H.T.Odum依据系统生态学的基本原理和方法提出的,它通过对生态系统能量-价值过程的分析,为生态经济学的研究提供了新的理论和方法。以能值理论为基础,以位于阜康市的天山中段北坡森林区生态系统为研究对象,对系统生态资本的能值流量、资本存量进行了初步的研究,同时,对生态系统服务价值和系统的生态安全也进行了延伸研究。研究结果表明,这里每年的能值流量达6.36×1020sej,相当于货币流2.61亿美元;其中输入能流2.01×1020sej,占系统总能流的31.58%;系统滞留能流1.85×1020sej,占29.01%;输出能流2.51×1020sej,占39.41%。这说明生态系统对能量具有放大作用,进入生态系统的能量虽然在量上没有变化,但却发生了质的变化,低质的能量变成了高质的能量,而且生态系统越复杂,这种转换效率越高。生态资本存量达9.97亿美元,主要存在于土壤中,占资本总量的90.69%,其次是淡水。这说明水、土是生态系统之本,植被之价值不在于其本身,而在于其保持水土的功能。在延伸研究中,生态系统服务价值为1.19亿美元,其中涵养水源4780万美元,占总价值量的40.25%,保持土壤5580万美元,占46.99%。研究还表明目前研究区生态系统处于较为安全的状态,但面临的挑战很大。     

鄱阳湖湿地生态能值分析研究

应用奥德姆 (H.T.Odum)创立的生态经济系统能值分析理论 ,定量分析鄱阳湖湿地生态系统内的物流和能流。研究认为分析湿地生态效益主要有 4个步骤 ,即 :(1 )建立概念性的能值分析系统 ,全面反映能值分析方法 ;(2 )能值指标系统分析表制作与能值计算 ;(3)能值指标估算 ;(4 )依能值指标系统分析表和能值图解阐述湿地生态效益。通过整理实地考察所获数据和历史资料 ,运用所提的方法进行分析研究 ,其湿地生态系统能值图解和能值指标分析表的分析结果表明 :鄱阳湖湿地的投入量太阳能值为 3.36× 1 0 1 9sej,产出量太阳能值为 3.0 7× 1 0 2 0 sej,初级生产力为 5 .0 4× 1 0 1 9sej,不可再生能源或资源为 6 .35× 1 0 1 9sej,资本投入 /产出中的生态服务、生态旅游和科研工作太阳能值分别有 8.79× 1 0 1 9sej,4 .80× 1 0 1 9sej,1 .0 5× 1 0 1 9sej,总计 1 .4 6× 1 0 2 0sej,进而得出鄱阳湖湿地生态系统整体投入 /产出的效益良好。湿地水禽的太阳能值为 1 .6 1× 1 0 2 0 sej,说明鄱阳湖湿地在保护水禽方面的地位不可替代 ,在长江流域内有着非常重要的生态功能     

基于能值分析的生态脆弱区旅游业可持续发展研究——以甘南藏族自治州为例

旅游可持续发展现已成为世界性诉求,生态脆弱区旅游发展与生态环境保护的矛盾尤为突出,因此,评估生态脆弱区旅游可持续发展的态势对促进区域旅游经济和生态环境的协调发展具有重要意义。以甘南藏族自治州为研究区,采用旅游能值分析方法,基于调查数据、统计数据和能值转换数据,采用旅游输入能值、旅游输出能值、旅游环境负载率、旅游能值交换率和旅游可持续发展能值指数等评价模型,测度了2006—2015年甘南藏族自治州旅游可持续发展水平,旨在推进旅游可持续发展的研究方法的应用,为生态脆弱区旅游生态经济系统的综合评价及持续发展管理提供科学依据。研究表明:(1)2006—2015年,甘南藏族自治州旅游输入、旅游输出能值逐年增长,旅游餐饮、住宿能值占旅游输出能值的59%—82%,刚性需求能值输出占较高比例的能值结构不利于本区旅游业的可持续发展。(2)研究区旅游可持续发展处于不稳定的状态:2006—2008年旅游可持续发展能值指数由2.49降至0.94,大量不可更新资源的消耗造成环境压力较大,旅游系统处于不可持续状态;2008—2015年旅游可持续发展能值指数上升至7.85,为可持续发展状态,但2014—2015年旅游系统有效能值产出效率低,系统可持续性较差。     

武夷山自然保护区生态旅游系统能值分析

能值理论与分析方法已经被广泛应用于对人类社会和自然界研究的各个层面.将武夷山国家自然保护区视为生态旅游系统,运用能值理论及其分析方法对其进行讨论和研究.由于传统的能值方法未能完全反映生态旅游系统的一切价值,研究中将条件价值法(CVM)与能值分析相结合,试图能够完整的体现出生态旅游系统的全部价值.在此认识的基础上提出了理想能值交换率等概念.并且将对该系统的研究结果与类似系统进行了横向比较.研究结果表明:(1)武夷山自然保护区生态旅游系统能值密度为7.31×1011sej/m2,低于福建省的16.02×1011sej/m2;而人均能值量为2.80×1016sej/m2,高于福建省人均能值5.75×1015sej/m2;净能值产出率为3.60,略高于广西恭城月柿生态农业旅游经济系统的2.79;武夷山自然保护区生态旅游系统理想能值交换率为0.70.(2)武夷山自然保护区自然环境条件良好,发展潜力较大;社区经济欠发达,居民生活水平较低;系统生产效率低,与外界贸易失衡,生态旅游处于探索阶段.     

基于能值-生态足迹模型的东北老工业基地生态安全评价——以辽宁省为例

采用能值-生态足迹模型,对辽宁省2003—2012年生态安全状况进行时间序列的定量分析与评价,并采用灰色动力学模型预测其动态变化趋势.结果表明: 研究期内辽宁省人均能值生态承载力从3.13 hm²下降到3.07 hm²,人均能值生态足迹由13.88 hm²增加到21.96 hm²,处于生态赤字状态,且赤字增大趋势明显;生态压力指数由4.43增长到7.16,生态安全预警等级由轻警过渡到中警程度.照此发展,2013—2022年辽宁省人均能值生态承载力将由3.04 hm²下降到2.98 hm²,人均能值生态足迹将由22.72 hm²上升到35.87 hm²;生态赤字将越来越大,生态压力指数将由7.46上升到12.04,生态安全等级将由较安全变为轻度不安全状态,并呈现由中警到重警的生态安全预警等级,生态安全问题亟待解决.     

湖南省农业生态系统能值演变与趋势

应用能值分析方法,对1999-2008年湖南省农业生态系统的能值总量、投入和产出结构以及各能值指标的变化进行趋势分析.结果表明： 研究期间,湖南省农业生态系统总能值使用投入量基本保持平稳,但能值投入结构有变化,其中,不可更新工业辅助能值投入量由400E+22 sej增至5.53E+22 sej,可更新有机能值投入量由1.32E+23 sej降至1.20E+23 sej;系统能值产出总量和产出效率均有较大幅度的提高,2008年总能值产出达1.69E+23 sej,比1999年提高23.8%,净能值产出率由0.79升至0.96;由于环境负载率也呈不断上升的趋势（由1.12上升到1.79）,可持续发展指数呈缓慢下降趋势,由0.71降至0.54,说明湖南省农业总体属于高消费驱动型生态系统,具有较明显的粗放式发展特征.     

基于能值理论的成都市生态经济系统可持续性评估

运用能值理论与方法,建立了以能值产出率、能值密度、能值-货币比率、环境负载率和可持续发展指数等9个指标的评价指标体系,并对2005-2009年成都市生态经济系统发展态势进行了定量描述.结果表明:近几年系统能值产出率持续降低,环境负荷率由17.49上升到37.77,可持续发展指数从0.26下降到0.06;城市经济社会综合实力显著增强,但由此造成的环境压力不断增大,阻碍了系统的可持续发展;成都市全面提升可持续发展能力的关键,应从产业结构的优化调整入手,提高资源能值利用效率,大力推行清洁生产,创建循环经济产业链,加大高科技的应用力度和范围.     

基于能值分析的中国海洋生态经济可持续发展评价

海洋生态经济可持续发展的研究既是生态经济研究的重要领域,也是海洋经济研究的重点领域。运用能值分析构建中国海洋生态经济系统能值分析模型和指标体系,以中国沿海地区及其附近海域为研究区域,利用2013年的数据对中国海洋生态经济系统的可持续发展水平进行能值测度。研究表明:(1)2013年,中国沿海各省的海洋生态经济总能值为1.70×10~(24)sej,可更新资源能值占主体地位。(2)受沿海各省海洋经济发展水平不同和区域海洋资源储量影响,中国沿海地区海洋生态经济能值密度分布差异较大,能值货币比率以上海为界,南高北低,高中低3种能值产出率结构并存且以中能值产出率结构为主。(3)中国海洋生态经济系统的生态承载力以高承载力和较高承载力为主,但局部地区海洋生态承载力偏低影响区域海洋生态系统平衡。中国海洋生态经济系统环境负载率较大,环境负载率高的地区与我国海洋经济发达地区高度耦合。(4)从可持续发展指数来看,中国海洋生态经济发展的整体可持续性较好,局部地区环境负载率过大和生态承载力偏低严重制约着区域海洋生态经济的可持续发展。     

京津冀地区的生态质量定量评价

生态质量的好坏标志着区域经济社会可持续发展的能力以及社会生产和人居环境稳定可协调的程度,如何定量评价区域生态质量状况与变化,协调其与城镇化的关系,日益成为城市生态学研究的热点.本文选择城市化发展迅速、生态环境问题突出的京津冀城市群为研究对象,基于遥感技术反演京津冀城市群植被覆盖度、生物量和人工表面比例、植被面积百分比等生态参数,结合植被破碎化指数,采用主成分分析法,构建了基于遥感参数的生态质量指数综合模型,定量评价了2000—2010年京津冀城市群生态质量及动态变化.结果表明: 本文构建的生态模型可以更客观、综合地定量评估城市与区域的生态质量状况与变化.2000—2010年,京津冀城市群的生态质量指数从2.38上升到2.84,增幅达19.3%.其中,2000—2005年的增幅(12.2%)高于2006—2010年(7.2%).从空间分布来看,生态质量指数的高值区位于京津冀北部,西部、东南部较低.不同城市的生态质量状况及变化趋势不同.承德的生态质量状况最好,并显著高于其他城市;其次为北京、秦皇岛和保定;天津的生态质量最差.承德、北京、秦皇岛和保定的生态质量高于京津冀地区的平均水平;廊坊、天津和沧州的生态质量明显低于平均水平.2000—2010年间,除唐山外,其他城市的生态质量均呈好转趋势.其中,沧州、衡水的生态质量指数提升最显著,增幅分别达520.5%和171.8%.     

21世纪以来闽三角城市群人类景观开发强度的时空演变——基于能值-GIS方法

在快速的城市化进程中,城市群作为城市发展到成熟阶段的高级空间组织形式,其在推进城市群区域社会经济一体化的同时,也在一定程度上加剧了城市群的人地关系矛盾和景观开发强度。为量化城市群的人类景观开发强度,揭示自然环境对人类资源消耗过程的压力响应机制,选取闽三角城市群在2000、2005和2013年的夜间灯光数据(DMSP/OLS)作为刻画人类经济活动范围的基础数据,通过能值分析理论,耦合可更新能源(太阳能、风能、地热能和降雨化学能等)与基于统计数据的不可更新能源进行能值核算,并进一步描述人类景观开发强度(Landscape development intensity,LDI)的时空演变特征,基于人类活动对自然生态系统的干扰程度划分为5级进行空间展示与分析。结果表明:(1)在时间尺度上,闽三角城市群的年可更新能值密度均值在2000、2005和2013年,分别为9.42×10~(16) sej/hm~2、7.25×10~(16) sej/hm~2和7.88×10~(16) sej/hm~2,呈现出先减后增的趋势,在空间尺度上,闽三角城市群可更新资源由环海湾地带向内陆地区呈环形逐层增加,其中在2000年表现尤为明显;(2)在不可更新资源的利用上,闽三角城市群的本地不可更新能源能值投入在2000、2005和2013年,分别为4.64×10~(24) sej、4.63×10~(24) sej和4.66×10~(24) sej,只出现轻微浮动,而外部输入能源的能值投入则在2000、2005和2013年,分别为1.41×10~(24) sej、3.18×10~(24) sej和5.71×10~(24) sej呈现逐年上升趋势,且其中对原煤的需求表现最高,占比高达90%;(3)LDI在空间分布上,自内陆至沿海干扰等级逐渐上升,其中,强度干扰与剧烈干扰主要覆盖厦门市、龙海市、晋江市和石狮市;在时间分布上,呈现出强度干扰和剧烈干扰逐渐增大的趋势。研究有助于政府对不同干扰等级区域的城乡建设与规划管理提供决策依据,为实现城市群可持续发展提供数据参考。     

新疆生态经济系统可持续发展空间格局

运用生态足迹模型、生态经济系统发展能力指标、生态压力区分区标准和生态经济系统分区标准分析了1995—2010年新疆生态可持续性和生态经济系统可持续性的时空演变过程。结果表明:(1)1995—2010年间,生态压力指数、生态赤字总体逐年增大,新疆生态环境不可持续性增强;生态经济系统发展能力指数呈快速上涨趋势,生态经济系统发展能力显著提高,万元GDP生态足迹显著下降,资源利用效率有明显的提高。(2)各地州市1995—2010年间区域差异逐渐增大,生态赤字区逐渐增多,生态压力指数逐渐增大,生态环境不可持续性逐渐增强。一直处于高生态压力区的是乌鲁木齐市、克拉玛依市和石河子市,主要是因为它们经济发展水平和城市化水平高,生物资源、能源消费量大。(3)2000年后,各地州市可持续发展状况发生巨大的变化,主要是因为生态足迹的快速增长,生态承载力基本不变,导致生态压力指数增大,生态赤字增加,归根源于西部大开发战略的成效显著,新疆各地州市经济发展和人口快速增长,生物资源能源消费量增多;1995—2010年间,新疆各地州市生态经济系统发展能力和资源利用效率有了显著提高,但是区域差异变大。新疆生态环境和生态经济系统可持续发展面临挑战。     

基于生态能量视角的我国小水电可持续性分析

我国的小水电开发经历了以解决农村地区用电短缺到当前以促进节能减排、清洁能源建设为目的的转变。运用生态能量分析的方法之一——能值分析方法,选取贵州省安龙县红岩二级水电站为案例,对其建设与运行的可持续性进行了系统分析,并与国内外大水电的相关指标进行了平行对比。结果表明:该水电站2010年电力产出的能值转换率为1.03×105sej/J,其可再生性比例为52.01%,在能值产出率、环境负载率和可持续能力等方面的表现均好于大水电。但其能值交换率为0.58,表明2010年水电上网价格偏低。小水电的不稳定运行也使其系统能值指标呈现波动变化,当实际发电量为设计发电量的50%时,水电的能值转换率接近于湄公河上大坝生产水电的能值转换率,可持续性指标的值从6.12急剧降到3.01。系统评估水电资源,作好流域小水电总体开发规划,保证小水电系统稳定运行是提高其可持续性的关键之一。