基于生命周期视角的产业资源生态管理效益分析——以虚拟共生网络系统为例

资源流代谢失调是造成产业生态环境问题的主要原因之一,对其实施基于共生网络的生态管理是解决问题的一项重要的举措。运用全生命周期的思想构建了产业资源共生网络及其管理框架,并运用全生命周期评价的方法,借助生命周期评价软件GaBi4,分别选取EI99 (Eco-Indicator 99)、CML2001 EP评价体系,以武汉市造纸产业为例,通过设计合理的资源流网络关系及中水、废纸和污泥利用共生路径构建虚拟造纸产业共生网络,对比分析了共生设计系统与原有共生系统的各生态环境影响。并运用市场价值法对共生设计系统的经济效益进行了分析。结果表明:共生设计系统总的环境影响、生态系统质量、人体健康、资源损耗值的环境影响分值分别为1166.445、814.509、148.893、203.045,比原有系统分别减少23.91%、19.15%、46.56%、22.26%;其中富营养化、气候变化的影响分别比原有系统降低56.25%、16.62%。同时共生设计系统通过污水、废纸及污泥的回用,在不考虑市场波动的情况下,可获得1018-7252万元的经济效益。可见,通过构建共生网络的生态管理是提高资源利用效率的有效手段之一,在一定条件下可取得明显的环境和经济效益。     

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。     

微生物在藻际环境中的物质循环作用

浮游植物作为海洋初级生产力的主要驱动者,其功能的发挥与共生微生物密不可分.藻类(甲藻、硅藻或蓝藻)的栖息环境中存在多样的共生细菌,各类细菌拥有不同的组成比例,但某些异养细菌在藻际环境中总是占据优势地位,如变形杆菌、黄杆菌及放线菌等.基于微生物在调节微食物网、促进物质循环和维持生态系统平衡中的重要意义,本文主要以赤潮事件的藻际环境为例,尝试梳理上述主导性“常驻微生物”在“藻-菌”共生体物质转化中的作用.特别是针对近些年来倍受关注的黄杆菌和玫瑰杆菌,着重例述了它们在物质代谢中的行为与生态策略,以更好地理解常驻物种在藻际生态位中的生态行为与协同进化.     

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。     

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。     

城市产业生态网络特征与演进规律——以北京市为例

产业生态系统发展规律对于产业转型升级至关重要,对其进行研究也是当前产业生态学的新方向。产业生态系统是指在一定区域内,产业组分以及环境组分之间通过物质交换及能量流动等形成的有机统一整体。产业生态网络则是其各组分之间通过物质流等相互作用构成的生态关系的一种拓扑结构。基于货币型投入产出模型通过物质型转化构建城市尺度产业生态网络,借鉴生态网络分析方法,提出通过循环性、生态效率、上升性3类特征指标判定产业生态网络的演进规律。实证研究了2005—2014年北京市产业生态系统的特征及其演进规律,阐明了其发展的趋势。主要结论是:从趋势分析,北京市产业生态系统循环性、生态效率和上升性有随时间而提升的趋势。其中,循环性和上升性变化趋势一致:总体呈现上升趋势,且2007年数值明显高于其他年份;生态效率总体随年份呈现波浪式增速的趋势;从指数分析:各年份循环指数(FCI)介于0—1之间,表明产业系统的物质循环流量均小于直接流量;A/C指数介于0.187—0.256之间,表明离理论可持续发展状态(0.401)还有相当的距离;生态效率10年提高2.4倍,在2013年已经接近1,到2014年实现大于1的水平,其生态效率已达到这10a间的最优的状态。总体上,北京市产业系统正在向物质循环性、生态效率以及系统上升性逐步提高的方向转型。     

物质流分析（SFA）方法及研究进展

物质流分析(substance flow analysis,SFA)通过追踪经济-环境系统特定物质的输入、输出、贮存等过程,量化经济系统中物质流动与资源利用、环境效应之间的关系,为资源环境优化管理提供科学依据.系统阐述了SFA的内涵及发展历程,介绍了SFA方法体系,在此基础上对SFA研究现状进行了评述.分析表明,SFA是产业生态学领域内一种重要的产业代谢分析方法,它在污染物迁移路径追踪及环境影响分析、战略性资源生命周期代谢分析、物质社会存量分析等方面具有十分重要的应用价值.提出了SFA的未来应用领域和发展趋势.     

农工共生型生态产业园的构建——以郑州经开区为例

生态产业园已成为我国循环经济建设和可持续发展的重要载体之一,但我国的生态产业园明显存在着产业结构趋同、区域特色不鲜明等问题。提出了农工共生型生态产业园的概念,这是一类以工业园区为核心,集园区周边各类型农业相关企业、合作组织、农民、乡镇及农田为一体的一种"社会-经济-自然"复合区域产业共生体系。农工共生型生态产业园可以实现核心园区与周边腹地的协同发展,可以提升区域整体的生态效率。给出了农工共生型生态产业园的发展模式、建设意义及设计原则。并以农业大省河南省中唯一的国家级经济技术开发区为研究案例,结合当地区域特色及资源优势,构建了由3条产品链及一条服务链所组成的农工共生型产业生态系统。农工共生型生态产业园是产业共生理论在区域层面的具体实现,是复合生态系统理论在产业园层次的创新性应用。     

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。     

微生物调查与湖泊生态健康的研究

湖泊生态系统是人类赖以生存和发展的生态基础,湖泊生态系统在提供给人类所需要的各种物质资源的同时也遭到了人类的破坏。本文针对微生物多样性指标在水生态健康评价体系中的重要性进行阐述,微生物与湖泊水质具有较强的相关性,水体中的氮、磷循环以及有机污染物的降解、重金属的富集都与微生物有密不可分的关系,它是环境中物质循环和能量循环的重要参与者,在水体净化过程中起着主导作用,微生物具有数量大、分布广、代谢能力强、方便检测等优势使微生物指标在湖泊生态健康评价体系中发挥重大作用。     

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.     

物质流分析研究述评

物质流分析方法近年来在循环经济和可持续发展研究领域发展迅速。阐述了物质流分析的定义及其与自然生态系统物质流的区别,着重回顾了该研究方法的发展历程,阐明了物质流分析的主要观点、理论基础、研究思路及研究框架,详细阐译和对比分析了物质流分析的六大类指标及分析方法,并在物质流分析框架的基础上,建立循环经济及可持续发展的评价指标体系,并对物质流分析指标体系和方法学的研究意义及其在环境经济学中的地位进行了客观的评价,进而指出了物质流分析方法的不足之处。对物质流分析在不同层次的应用研究也进行了充分的阐述和分析。对物质流分析今后相关领域的进一步研究予以了讨论和展望。     

基于MFA的生态工业园区物质代谢研究方法探析

物质流分析(Material Flow Analysis,MFA)是国家尺度物质代谢研究的重要手段。首先对国内外不同地域尺度下MFA的研究现状进行了概述总结;在此基础上,从工业区内的企业及其所形成的工业共生网络(Industrial Symbiosis Networks,ISNs)物质核算入手,针对如何在生态工业园区(Eco-Industrial Parks,EIPs)尺度开展物质代谢研究进行了详细论述,并通过引入部门间实物型投入产出表(Physical Input-Output Table,PIOT)对该尺度MFA的核算方法进行了改进,最终构建了EIPs-MFA模型及指标体系。以期为生态工业园区实践中的规划与管理提供方法指导。     

基于物质流分析方法的生态海岛建设研究——以长海县为例

建设生态海岛是海岛生态经济系统实现可持续发展的重要途径。运用物质流分析方法对长海县的物质输入与输出状况进行计算,并用物质消耗强度、废物排放强度和环境负荷强度3个指标衡量了该海岛县生态效率的变化,分析了技术进步对海岛生态经济系统生态压力变化的贡献状况。结果表明,2003—2009年间,长海县物质输入总量、物质输出总量和环境负荷总量呈增长态势;生态效率明显提高;技术进步对减轻海岛生态经济系统生态压力的贡献没有抵消经济增长所产生的生态压力的增加量。为了减少物质输入和废物输出,减轻经济活动对海岛生态系统产生的压力,建立创新型管理机制有效促进技术进步,不断提高生态效率具有特别重要的作用。     

Materials Metabolism Analysis of China's Highway Traffic System (HTS) for Promoting Circular Economy

With the rapid growth of highway mileage and vehicles, the Chinese highway traffic system (HTS) has become one of the great resource consumers. This article attempts to evaluate the material metabolism of China's HTS during 2001–2005 using the approach of material flow analysis (MFA) and to explore possible measures to promote circular economy throughout HTS. We measured a set of indicators to illustrate the whole material metabolism of China's HTS. The results indicated that the direct material input (DMI) of China's HTS increased from 1181.26 million tonnes (Mt) in 2001 to 1,874.57 Mt in 2005, and about 80% of DMI was accumulated in the system as infrastructure and vehicles. The domestic processed output (DPO) increased by 59.0% from 2001 to 2005. Carbon dioxide and solid waste accounted for 80.5% and 10.4% of DPO, respectively. The increase of resource consumption and pollutant emissions kept pace with the growth of transportation turnover. All these suggest that China's HTS still followed an extensive linear developing pattern with large resource consumption and heavy pollution emissions during the study period, which brought great challenges to the resources and the environment. Therefore, it's high time for China to implement a circular economy throughout the HTS by instituting resource and energy savings, by reducing emissions in the field of infrastructure construction and maintenance, by reducing vehicles’ energy and materials consumption, and by recycling waste materials.     

从系统到景观:区域物质流分析的景观取向

物质流过程是考察系统属性的重要维度。区域物质流分析在研究框架、指标体系、数据集成、管理应用等方面的发展困境,都不同程度地反映了"黑箱假设"以及"系统隐喻"等产业生态学理论的应用局限性。基于整合复杂性科学、广义进化论的生态学组织层次理论,对区域物质流分析开展理论探讨,指出应在原有的"系统"思维之外引入"景观"概念,以拓展区域物质流分析的空间与认知维度。基于"从系统到景观"的理念,将景观生态学原理引入区域物质流分析,建构区域物质流分析的景观取向,并从空间结构与认知图式两个方面对这一取向的核心涵义做以解读。结合区域物质流分析的最新研究案例,从多尺度MFA的综合研究框架、物质流动过程的时空集成研究、物质流动过程的空间行为管理等几个方面,对区域物质流分析的景观取向做了进一步探讨。     

Resource Use in Small Island States

Iceland and Trinidad and Tobago are small open, high‐income island economies with very specific resource‐use patterns. This article presents a material flow analysis (MFA) for the two countries covering a time period of nearly five decades. Both countries have a narrow domestic resource base, their economy being largely based on the exploitation of one or two key resources for export production. In the case of Trinidad and Tobago, the physical economy is dominated by oil and natural gas extraction and petrochemical industries, whereas Iceland's economy for centuries has been based on fisheries. More recently, abundant hydropower and geothermal heat were the basis for the establishment of large export‐oriented metal processing industries, which fully depend on imported raw materials and make use of domestic renewable electricity. Both countries are highly dependent on these natural resources and vulnerable to overexploitation and price developments. We show how the export‐oriented industries lead to high and growing levels of per capita material and energy use and carbon dioxide emissions resulting from large amounts of processing wastes and energy consumption in production processes. The example of small open economies with an industrial production system focused on few, but abundant, key resources and of comparatively low complexity provides interesting insights of how resource endowment paired with availability or absence of infrastructure and specific institutional arrangements drives domestic resource‐use patterns. This also contributes to a better understanding and interpretation of MFA indicators, such as domestic material consumption.     

基于物质流分析和数据包络分析的区域生态效率评价——以江苏省为例

区域生态效率(eco-efficiency)评价是考量区域可持发展的重要内容.基于物质流分析(material flow analysis, MFA)构建区域生态效率评价指标体系,并将污染物排放作为一种非期望输入引入到数据包络分析(data envelopment analysis, DEA)模型中,以江苏省(1990～2005年)为例进行生态效率分析评价.结果表明,江苏省的区域生态效率在1990～2005年期间呈现逐步上升的趋势.但是,同期的总物质投入(total material input, TMI)、物质需求总量(total material requirement, TMR)和污染物排放量也呈上升趋势.因此,江苏省社会经济发展和环境影响总体上呈现"弱脱钩(weak de-link)".     

Metabolic Profile of the Colombian Economy from 1970 to 2007

This article characterizes the societal metabolism of the Colombian economy, identifying the main factors of natural resources use, overuse, or exhaustion. The environmental sustainability of a country depends to a large extent on the size of the economy compared to the available resource base. Material flow indicators provide an assessment of size or scale of economies. Direct material flow indicators are used to analyze the ecological dimension of economic activity in the period 1970–2007. Some resource extraction conflicts are briefly described in the light of material flow analysis. Foreign and domestic demand promotes increasing extraction and export of domestic natural resources. This is sometimes related to an irreversible deterioration of the local environment. The concept of “ecologically unequal exchange” with the rest of the world is analyzed in this context. Colombia has a large and growing negative physical trade balance, whereas per capita use of materials is still about half of the industrial countries’ average.