城市食物磷足迹研究——以龙岩市为例

运用物质流分析法,以龙岩市为例,分析了1985—2010年城市食物磷代谢的变化,估算了食物磷足迹。研究表明,龙岩市总磷输入和总磷输出都有明显的增长(总磷输入从4110 t增加到12102 t,总磷输出从3855 t增加到11315 t);总磷足迹从6482t增加到20473 t,直接磷足迹的比例从53%下降到42%;而间接磷足迹的增速明显高于直接磷足迹;龙岩市在城市尺度上是重要的磷汇,在流域尺度上则是重要的磷源。磷足迹的研究有助于全面理解和评估城市磷代谢的特征;将磷足迹与磷流动分析结合,对我国磷资源和区域磷素管理调控具有指导意义。     

城市物质代谢的生态效率——以深圳市为例

城市可持续发展研究的关键是城市物质代谢通量及其效率研究,但物质代谢通量仅能反映代谢速率,而其生态效率则能反映支持社会经济发展的物质代谢能力。从工业、生活的源头循环(减少原生资源的消耗)和末端循环(减少污染物的产生)角度,构建城市物质代谢生态效率的度量模型,并依据中国城市化发展进程,选定深圳市作为研究区,核算城市水、能量和废物代谢通量以及代谢的生态效率。结果表明:随着深圳市社会经济的快速发展,水、能源和废物代谢通量呈现出增长势头,但代谢的生态效率不断提高。1998～2004年间,GDP增长2.7倍,城市水和电的代谢通量分别增长1.5倍和3.0倍;工业增加值增长3.7倍,工业水、电、能源和废物的代谢通量分别增长1.9、3.5、2.7倍和2.0倍;常住人口增长1.5倍,居民水和电的代谢通量分别增长1.8倍和1.7倍;资源效率提高1.8倍,环境效率提高3.7倍,生态效率提高2.3倍。虽然深圳市物质代谢的生态效率在提高,但是随着物质资源的日益稀缺,物质代谢的生态效率仍需进一步提高,而提高城市物质代谢生态效率的关键是资源效率和环境效率的协同发展,以及逐步构建废物资源化的循环链条。     

基于生态网络效用的城市碳代谢空间分析——以杭州为例

城市碳排放占全球碳排放总量的78%,通过模拟生物代谢来剖析城市碳代谢机理从而控制城市碳排放是缓解全球气候变暖危机的关键。为研究杭州城市化过程中土地利用变化对城市碳代谢的综合作用,以4个时间段(1995—2000,2000—2005,2005—2010,2010—2015)为例,建立了一个"碳流"模型来分析城市生态系统中自然和人工分室在城市碳代谢正负"碳流"产生中的作用,之后利用生态网络效用方法分析"碳流"产生的生态关系及其空间分布,同时利用互惠指数M综合评价土地利用变化对城市碳代谢的综合作用。结果显示(1)净"碳流"在研究期间持续呈现负值且在2000—2005年间达到峰值,负"碳流"主要源自耕地与工业用地之间的转换,正"碳流"主要源自工业用地与城市用地之间的转换。(2)1995—2000年互惠指数(M)呈现先增加后减少再增加的变化趋势,M平均值小于1,说明土地利用变化对城市碳代谢的综合作用是消极的。(3)竞争关系集聚在高负碳代谢密度分室,互惠共生关系主要集聚在高正碳代谢密度分室。(4)从1995—2000至2010—2015,以每5年为时间间隔,生态关系分布空间变化如下:掠夺限制生态关系呈现向西北、西南和南部方向蔓延—西北方向移动—东南方向移动的变化趋势,竞争生态关系呈现东南方向移动—南部和西北部方向蔓延—零星分布的变化趋势,互惠共生生态关系呈现向东南方向移动—暂时不存在—零星分布的变化趋势。研究结果为低碳城市发展提供了理论依据。     

厦门市城市能源代谢综合分析方法及应用

城市代谢理论目前被认为是系统解析城市病症结的重要切入点。能源是人类活动和城市发展的物质基础, 研究其代谢规律可以揭示城市能源利用过程中存在的问题及其代谢污染物的生态环境效应, 从而为城市能源规划与管理提供科学依据。文章在部门调研数据、统计年鉴数据和文献资料分析的基础上, 提出了一种基于能量流的城市能源代谢综合分析方法。该方法系统分析能源在城市内部的流动过程, 全面核算5 种主要代谢污染物的排放量, 并使用7 个指标对能源代谢进行评价, 进一步使用该方法系统研究了厦门市2009 年能源代谢情况, 结果表明: (1)厦门本地能源稀缺, 对外依存度高, 并且结构较为单一, 主要依赖煤炭和燃油, 分别占能源总量的61%和23%。(2)代谢污染物CO₂、NO₂ 和废热首要来自能源加工转化, SO₂ 和PM2.5 首要来自工业。(3)2009 年能源代谢总效率为0.43 tce·t^-1, 在各部门中服务业及其他的效率最高, 加工转化的效率最低, 代谢效率与能源结构关系密切。(4)文章提出的方法可为城市能源代谢研究提供方法参考。     

城市能源利用碳足迹分析——以厦门市为例

城市能源利用碳足迹分析综合考虑直接与间接碳排放,对于深度分析碳排放的本质过程、制定科学全面的碳减排计划具有重要意义。以厦门市为研究案例,应用碳足迹的混合分析方法,对厦门市2009年能源利用碳足迹进行了分析,除了包括传统研究中的城市能源终端利用产生的直接碳排放,还计算了跨界交通和城市主要消耗物质的内含能引起的间接碳排放。研究结果表明:(1)城市边界内的工业、交通、商业等部门的能源消耗产生的直接碳排放(即层次1和层次2)只占到总碳足迹的64%,而一直被忽略的跨界交通和城市主要消耗物质的内含能引起的间接碳排放(层次3)占到36%;(2)在直接碳排放中,工业部门的碳排放贡献率最大,占到直接碳排放的55%,其中化工行业带来的碳排放占到工业部门的25%;(3)在间接碳排放中,跨界交通引起的碳排放占间接碳排放的27%,其中长途道路运输贡献率最大,占跨界交通碳排放的38%;主要材料内含能碳排放占间接碳排的73%,其中燃料的内含能碳排放占总内含能的份额最大,达51%。;(4)从人均碳足迹角度比较,厦门市人均碳足迹和丹佛市的人均直接碳排(层次1+层次2)分别为5.74 t CO2e/人、18.9 t CO2e/人,包含3个层次的人均碳足迹分别为9.01 tCO2e/人、25.3 t CO2e/人,其中跨界交通引起的碳排放均占总碳足迹的10%左右,主要材料的内含能引起的碳排放分别占到总碳足迹的26%、15%;通过国内外典型城市不同层次碳足迹比较可见厦门还是相对低碳的,但有个显著的特点是主要消耗物质的内含碳排放比例较高,这在一定程度上说明了发展中国家城市消耗更多的基础材料,进一步证明了传统核算中忽略的第3层次碳排放核算与管理的重要性。     

海湾型城市半城市化地区空间扩展演化——以厦门市为例

选择海湾型城市--厦门市半城市化地区为研究对象,基于研究区1987、1992、1997、2002和2007年5个时相的TM/ETM+遥感影像数据,在遥感与GIS技术支持下获取了近20a 来各期土地利用信息数据,采用景观格局转移矩阵、景观格局指数和分形理论等方法研究了厦门市半城市化地区城市化过程中的景观格局空间演变特征,详细分析了城市形态演变、城市围填海特征及政策影响.结果表明:20 a 年来厦门近郊建设用地从18.4 km2增加到108.4 km2,远郊则从35.7 km2增加到114.9 km2,分别增长为原来5.9倍和3.2倍;城市空间扩展过程通过不断侵蚀耕地、林地和大规模填海造地完成,其中耕地景观变化最大,城市扩展最高峰(2002～2007年)近郊与远郊被建设用地"蚕食"的耕地多达19.74 km2和33.11 km2;在城市空间不断扩展的过程中,近郊城市城市由不稳定形态逐步向稳定形态(填充增长)演化,但远郊形态格局尚处于以中心城市扩展为主体的时期;填海造地面积及其时空分布与政策因素密切相关,20 a来厦门半城市化地区海岸线缩短了14.3%,近郊与远郊海岸分维数分别从1.236和1.267降到1.191和1.262,岸线复杂性明显降低,逐步趋于平直;海湾型城市战略的提出对填海造地影响最为明显,2002～2007年期间填海进程明显加快,近郊与远郊分别填海13.32和9.15 km2,超越了前15 a 填海总面积.     

城市餐饮业食物浪费碳足迹——以北京市为例

食物浪费及其造成的环境影响已成为全球广泛关注的热点。无论从生命周期还是碳足迹的视角来看,食物浪费意味着生产、运输、加工与储存这些被浪费掉的食物过程中所投入的各种资源的浪费以及不必要的温室气体排放。以北京市餐饮食物浪费问题为切入点,在通过问卷调查和称重方法对餐饮食物浪费状况进行调查的基础上,将整个食物生命周期各供应链环节相应的温室气体排放纳入考量,估算了北京市餐饮食物浪费的碳排放量。研究结果表明:北京市餐饮食物浪费总量为39.86×10~4t/a。其中,蔬菜类浪费量最高,约占浪费总量的43.16%,其次为肉类和主食类,分别占食物浪费总量的20.59%和16.66%。北京市餐饮食物浪费所产生的总碳足迹为192.51×10~4—208.52×10~4t CO_2eq。其中,农业生产阶段的碳排放量最大为99.34×10~4t CO2eq,占食物浪费总碳足迹的47.64%。其次是消费阶段的碳足迹77.96×10~4t CO_2eq,占食物浪费总碳足迹的37.39%,再次是餐厨垃圾处理阶段的碳足迹28.54×104tCO2eq,占食物浪费总碳足迹的13.68%。这些不同供应链环节的碳排放比例,为透视食物浪费所带来的环境影响提供了新的认知,也为遏制食物浪费提供了科学的理论依据。     

城市居民食物氮消费变化及其环境负荷——以厦门市为例

食物消费是城市养分流动的重要环节,以厦门市为例,分析了1988—2009年居民食物氮素消费的变化特点,分析与其变化相关的经济、社会因素,并探讨了居民食物氮素消费变化所带来的环境负荷。研究结果表明,厦门市人均食物氮消费量变化与食物消费量变化并不完全一致,人均氮消费量2000年以前维持在3.29 kg N.人-1.a-1,2000年以后呈现波动性的增长,2004年达到最高值4.00 kg N.人-1.a-1。厦门市食物氮素消费总量增长幅度较大,由1988年的0.54万t增至2009年的1.50万t。同时,粮食在食物氮消费量中所占比例由45.5%下降到15.9%。畜禽肉、奶制品所占比例分别由25.0%和0.4%上升至29.8%和8.8%。通过将相关经济、社会因素与居民食物氮消费量进行相关性分析表明,人均可支配收入、食物价格指数、具有大学学历以上人口比重均与其联系较为密切,呈正相关;恩格尔系数、平均家庭人口数与居民食物氮消费量呈负相关。通过选取1988、1994、2001、2008年分析居民食物氮素消费造成的环境氮负荷发现,由其带来的环境氮负荷量由3509.12t增加至7629.36t,约90%的氮素进入了土壤和水体。其中,进入土壤的氮素占进入环境氮总量的比例由37%增长到60%,进入水体的氮素比例由57%降至35%。     

城市居民食物磷素消费变化及其环境负荷——以厦门市为例

城市磷代谢不但关系到居民食品安全,还影响到城市生态系统的环境质量.快速的城市化进程及由此带来的居民生活水平的提高,会改变食物消费的数量、质量和结构,从而对城市磷代谢产生重要影响.分析了1988-2010年厦门市经食物消费进入城市系统的磷素变化动态,在此基础上对人均食物磷消费量与相关社会经济因子进行了Spearman相关分析,并计算了居民食物磷素消费的环境负荷.研究结果表明:(1)随着厦门城市化进程的推进,食物磷素消费总量波动上升;人均食物磷素消费量呈M型变化,两个峰值分别出现在1998年和2003年;高磷含量食物如奶制品、水产品,在人均食物磷素消费量中所占比例剧增,分别由0.3％和6.8％上升至14.9％和15.5％.(2)人均粮食磷素消费量与恩格尔系数、平均家庭人口数呈高度正相关,与人均可支配收入、食物价格指数以及具有大学学历以上人口比重呈高度负相关;而植物油、瓜果、畜禽肉、蛋类、奶类和水产品磷素消费量则与粮食所呈现的相关性相反.(3)随着食物磷素消费总量的增加,磷素的环境负荷总量也呈剧增趋势,尤其进入土壤的磷素量剧烈上升,所占比例由59.7％增至85.1％,这可能与禁磷措施的实行、污水处理率的提高、处理工艺的改进等有关.     

网络视角下城市物质代谢过程解析——以京津冀13城市为例

城市作为物质吞吐量的集中区,往往存在一定的资源消耗和环境问题。京津冀是中国北方经济规模最大的地区,负载着巨大的资源环境压力。以京津冀地区为例,在计算城市物质输入与输出的基础上,运用生态网络分析方法对代谢系统内部的具体路径和节点关系进行深入探究,并分析其变化。结果表明,京津冀地区97%的流量都集中于各城市内部,各城市之间的优势互补有待加强。2017年京津冀13城市代谢总流量增长为2000年的3.3倍,其中承德、秦皇岛和唐山增长最为迅速,而衡水是唯一一个流量下降的城市。各城市的关键路径中有71.8%呈现流量上升态势,加工制造业为涉及关键路径最多的部门,其中加工制造业-环境为大多数所有城市共有的关键路径。掠夺/控制是京津冀13城市的主导关系类型;2000—2017年间13城市总体的生态关系良性转变少于劣性转变,致使共生关系数量下降,需要从交通运输业、采掘业和加工制造业等重点部门上寻求突破。关键路径及生态关系等代谢网络特征及其变化的识别,有效打破了城市代谢的“黑箱”,为缓解不同城市物质利用所带来的资源环境问题提供可靠理论依据。     

城市化进程中城市热岛景观格局演变的时空特征——以厦门市为例

热岛效应作为城市化过程中产生的特有环境问题,对其形成和演变规律的研究有助于人们提出有效的应对措施。以厦门市为研究对象,利用1987—2007年等时间间隔、同时相的5景Landsat TM/ETM+遥感影像数据进行地表温度反演,在此基础上使用景观格局指数分析厦门城市热岛景观格局随城市化进程演变的趋势。结果表明:随着厦门城市化进程加深,整个热岛景观在逐渐变得更加破碎化,高等级热岛景观斑块个数、类型面积和个体面积都增大;新的高等级热岛景观斑块都出现在原有高等级斑块附近,致使高等级类型的邻近度增加而各类型之间相互接触的程度也增加;景观总体的聚合度逐渐下降,而高等级热岛景观类型的聚合度则呈上升趋势;景观水平的蔓延度总体呈下降趋势,优势度高的低等级热岛景观所占的比重下降,优势度逐渐降低;多样性指数、均匀度指数总体呈上升趋势,各热岛景观面积在各类型间的分配逐渐趋于均匀;热岛景观斑块的转化方面,在20 a间低等级斑块类型(1、2、3级)向高等级斑块类型(4、5、6级)转化的面积总体上呈增加趋势,而高等级斑块类型向低等级斑块类型转化的面积总体上呈减小趋势,且等级升高的面积明显大于同期等级降低的面积;就高等级热岛景观斑块而言,他们与3级热岛景观斑块间的相互转化最容易发生,远比高等级斑块内部各类型之间的相互转化来得容易,尤其6类和5类的转化是最为困难的热岛景观变化之一;从空间上看,各高等级热岛景观斑块都经历了数量增加、面积扩大、等级升高三个方面的变化,形成了海沧、新阳、杏林、厦门岛西北港口区和机场5个高温组团。利用景观指数分析城市热环境,可探明热岛景观随城市化演变的趋势,并为有效的热岛效应减缓措施提供直接的理论依据。     

港湾快速城市化地区景观生态安全评价——以厦门市为例

以压力-状态-响应(PSR)为概念框架构建厦门景观生态安全评价指标体系,以TM遥感影像为基础数据元,对可空间插值指标进行格网采样空间插值,对不可空间插值指标进行专家赋值,采用RS和GIS相结合的技术,通过空间叠加得到厦门市2003年和2006年的景观生态安全综合指数,以揭示厦门市区域景观生态安全的空间分布规律.研究结果表明:(1) 2003年厦门景观生态安全度平均值为0.586,处于中等安全水平,2006年平均值为0.650,处于中高安全水平,区域景观生态安全度整体水平在小幅度提高;(2) 各行政分区2006年较2003年数值均有所提高,2003年其安全度自高向低排序依次是同安>翔安>思明>海沧=集美>厦门海域>湖里,2006年其安全度自高向低排序依次是同安>思明>海沧=翔安>集美>湖里>厦门海域;(3) 景观变化压力指数2006年较2003年有所提升,但是景观生态安全调控力度也在加大,缓解了城市化过程对区域景观生态安全的压力和影响.     

城市家庭能耗直接碳排放影响因素——以厦门岛区为例

在全球城市化迅速推进的过程中,城市碳排放已经成为影响全球变化不可忽视的一部分,同时也成为制约城市可持续发展重要因素之一。家庭能耗碳排放是城市碳排放的一个组成部分,分析它的各种影响因素对于控制它对局域乃至全球气候变化的负面影响具有重要的意义。以厦门岛区为例,通过社会问卷设计和调查,应用数理统计方法对最终收回的340份有效问卷进行城市家庭能耗的影响因子分析,结果表明,2007年厦门岛区平均家庭能耗直接碳排放量为1218.2kg/(户.a),电力消耗直接碳排放是厦门岛区主要的家庭能耗直接碳排放方式,电力消耗直接碳排放量是瓶装液化石油气与代用天然气使用直接碳排放总量的近5倍。通过单因素方差分析与多元逐步回归方程得到,与住区自然环境与家庭耗能倾向相比,家庭社会情况是影响家庭能耗直接碳排放最为重要的因子,其对家庭能耗直接碳排放变化的解释能力为17.9%。通过主成分分析得到,家庭住宅面积对家庭能耗直接碳排放的影响最为显著,家庭住宅面积对公共因子的贡献率达到了0.829。研究旨在为城市节能减排和可持续发展提供第一手资料、为城市住区形态的合理设计和规划提供科学依据。     

最大可允许填海面积模拟——厦门西海域案例研究

填海造地在解决海岸带地区发展空间短缺问题的同时,严重损害了人类赖以生存和发展的海洋与海岸带生态系统。如何控制大规模填海造地是我国面临的重大课题。构建了估算海湾最大可允许填海造地面积的分析框架和模型。填海造地的各种收益和成本,包括环境和生态成本被系统性地量化并嵌入到框架和模型之中。模型的估算结果可以为实施控制填海造地的约束机制提供科技支撑。利用建立的框架和模型对厦门西海域模拟的结果显示:当贴现率为4.5%时,厦门西海域最大可允许填海面积是89.44 hm2,其面积至少应该保持在44.52 km2;即便是使用8%的高贴现率,最大可允许填海面积也只占规划填海面积的35.83%;如果采用更加重视环境与生态效益的低贴现率2%,则厦门西海域最大可允许填海面积是0。     

城市建筑群三维空间布局评价与优化——以厦门岛滨海地带为例

随着城市化进程的快速推进,城市建设带来了土地资源紧张,使得越来越多的城市向着高层化、立体化、智能化方向发展;城市建筑群三维空间的最优布局是城市集约化发展的基础条件。针对现阶段的城市建筑群三维空间布局存在一些不足,构建城市建筑群三维空间布局的评估方法体系。以厦门岛滨海地带为研究区,基于多源、多空间分辨率遥感影像数据,从建筑景观、热环境和视觉效果3个角度评价厦门岛滨海地带三维空间格局的现状;并总结城市三维空间布局优化发展模式;从建筑景观、热环境和视觉效果这三个角度提出了厦门岛滨海地带城市建筑三维空间的布局优化建议。三维空间布局评价的结果表明:(1)从建筑景观角度,不同功能建筑群与容积率关系:商业区容积率最高,其次是商品房居住区,文教区占地面积广且建筑密度低,民房居住区的容积率是最低的但其建筑密度高;(2)从热环境角度,考虑温度因素,建筑群建筑密度过大、建筑层数过多都会造成温度较高;(3)从视觉效果角度,研究区具有宽广的视觉空间和宽阔海面,与以山体为背景的天际线形成了鲜明的对比。此外,提出优化低层建筑和合理布局中高层建筑的建筑容积率,设计建筑形态多样化和优化天际线前景、中景和背景的层次布局,...