基于能值分析方法的城市代谢过程研究——理论与方法

作为一个以人类活动为中心的社会-经济-自然复合生态系统,城市所遵循的高投入、低产出、高污染的粗放型发展模式导致了严重的结构性隐患与环境问题.基于生物物理的视角考虑,城市生态环境问题的出现,与城市代谢不良密切相关.当前对城市代谢的研究视角多基于污染物排放和资源消费,需要一种热力学的全新视角从整体角度来重新诠释可持续发展.开发了一种基于能值分析方法的城市代谢过程研究框架,首先对城市的可持续发展进行热力学解析,其次针对现有能值方法的局限,结合自然系统对污染物的自净化及污染对经济系统和生态系统的损害程度测度方法,从水体污染、大气污染和固体废物研究城市代谢对人群健康和自然生态系统的影响.研究有利于解决城市代谢不良的影响因子识别问题和代谢系统综合评价问题,使政策制定者建立以生态为本的城市观,推动社会系统的生态化转型实践,力求突破当前城市发展的瓶颈,促进城市的可持续发展.     

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。     

基于景观生态学的城市人居环境代谢研究范式与研究框架建构

人居环境建设已经成为中国城市发展和当代生态学研究的新兴命题,基于物质代谢研究成果,系统剖析城市人居环境问题,提升城市化过程的生态文明水准成为推动新型城市化发展的重要路径选择。通过对人居环境视角和社会代谢视角的城市研究进行简要回顾,认为两种视角的有机整合可以弥补各自的理论和方法论缺陷,进而凝练出新的城市生态学研究思路。利用景观生态学理论和概念体系,建构了多层次、多维度的城市人居环境代谢研究范式和基本研究框架。这一范式可以从多尺度和多维度反映城市人居环境代谢的过程特征,厘清城市人为活动和各种资源环境问题的关联关系,整合多学科的知识和技术手段,解析城市人居环境的时空动态演化过程及其驱动机制,为城市人居环境研究学科的发展创造有利条件。通过建构基于景观生态学的城市人居环境物质能量代谢研究框架,还可以有效推进城市人居环境物质能量代谢中的格局-过程-尺度耦合问题,数据采集、储存与分析问题和效应调控与过程管理问题的研究,对于完善城市代谢研究方法,促进城市人居环境建设具有重要的参考和借鉴意义。     

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.     

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。     

太原市土地利用/覆被变化及驱动因素研究

目前人类面临的诸多资源环境问题都与土地利用有关,土地利用/覆被变化是人类-资源-环境耦合系统研究的理想切入点.基于Landsat TM遥感影像数据、自然环境和社会经济数据,运用GIS空间分析和统计学方法,定量研究了改革开放以来太原市土地利用/覆被变化的空间格局、转移特征、变化规律及驱动机制.结果表明:(1)目前太原市的...     

面向环境管理的城市代谢物质实体空间研究评述

城市代谢是适应当前全球环境问题研究需要而出现的理论研究,与国家制定的环境管理目标具有内在一致性.本文对城市代谢概念进行解析,并指出城市代谢物质实体研究的意义;概述了城市代谢研究的主要方法并进行优缺点比较;解读了城市代谢物质实体空间研究的系统边界、内涵和研究方法等;总结城市物质实体空间代谢的应用研究进展,提出城市代谢研究存在概念体系、基础理论体系、交叉学科综合理论体系不完善,导致研究发展速度难以满足当前发展的需要、典型案例研究数量有限的不足;建议未来研究可加强在国家间进行实证研究案例的综合比较,以及城市生态系统演化规律、典型城市代谢的优化模式和以实体城市为基本研究单元的环境管理决策支持系统研究.     

经济生态学原则在工农业建设中的应用

经济社会是以人类经济活动为中心的经济生态系统,包括复杂的物质代谢过程和心理因素。社会发展意味着社会内部和社会之间经济结构的深刻变化,近年来许多国家由于在高速度经济发展过程中,忽视了生态系统的若干基本规律,对自然资源及人类生活环境造成严重不利影响,迫使这些国家不得不面临他们的自然生态系统所拥有的资源,养活不了日益膨胀     

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。     

生态系统服务功能非货币量核算研究

区别于价值量核算方法,基于生态热力学的环境核算方法从物质计量角度开展环境核算,以期打破大多数以人类为中心框架下的经济学方法,而新的方法框架进一步关注对人类及生态有益的生态服务的价值,即不忽视自然界提供的无关人类的相关服务功能。综述了基于生态热力学的环境核算理论基础,从禀赋价值视角重新解读了社会经济系统,从更深层次明确了"当前的"自然资产和生态服务实际是生态系统对资源使用的一种努力和结果,其"过去的"生态过程经历了长时间"试错和优化"。以美国森林生态服务功能案例研究展现了基于生态热力学的生态服务功能核算方法与基于支付意愿的市场价值核算方法与异同,并提出了使用能值方法进行生态系统服务功能核算的六大步骤。最后,针对近期能值方法的改进,给出四点发展展望:1)能值基准的不断更新夯实了生态系统服务功能非价值量核算的基础;2)已有大量能值分析在生态资产和生态服务功能应用案例可为今后的研究提供方法参照和比较的可能;3)生态服务功能价值量和非价值量的差异的根源在于从人类中心论到生态中心论的环境伦理观的转移;4)从生态热力学的视角研究生态服务功能为从能量的角度提出环境税确立了可能性。本研究建议采用双重核算方法,即类似于金融会计中使用的方法一样,用能量来记录环境负债,并建立一个货币化的资产负债表说明经济情况及环境对经济生产的贡献。     

城市可持续发展新型定量研究方法进展

城市体现了集约化的发展方式,以仅占陆地3%的面积承载了世界一多半的人口,因此城市是人类社会可持续发展的主阵地,城市可持续发展是区域可持续发展的重要实践。研究试图从可持续发展的基本内涵着手,聚焦于城市尺度的研究,梳理了相关理论和概念演变历程,着重对新型定量方法——评价指标体系法、复杂系统建模、资源环境可持续性探索等进行综述。研究发现指标体系法常用于传统的城市可持续发展评估,大多是针对表象的分析,隔离了系统内部的组织关联,对系统机理探索不够。资源环境对人类社会的发展起到基础支撑作用,从资源环境可持续性出发研究可持续发展诞生了一些较为创新的方法,但研究集中在描述人类对自然的压力和影响,而对于自然对人类的反馈以及人对自然的积极改造探索不足,也很难直接表达系统整体的可持续性。弹性思维和复杂系统科学近年来被多次用于解释城市运行的灰箱模型,但研究稍浅。研究提出可将弹性思维和复杂系统科学结合起来,借助数据科学和计算科学的新兴方法,分析城市的可持续发展,深入探索可持续性的科学表达和深层机理,为解决复杂的城市问题提供科学指导,为城市可持续发展提供理论依据。     

A total approach in ergonomics is a must to attain humane, competitive and sustainable work systems and products

Globalization brings along complexity, competition and change as anticipated by working in teams, quality enhancement of human resources and a change of mind-set to be more holistic in approaches. Enhancement of expertise, widening of the horizon, developing added values as well as preparedness to carry out management of the future have to be built and developed. Conditioning and customizing programs through formal and informal education and training should also be carried out in bridging existing gaps, filling needs and solving key problems. New proper and appropriate curricula must be developed together with encouraging the change of mind-set. It is essential to attain the highest capabilities to work in a team and to think and act holistically, as well as to enhance human relations capabilities in communicating the research results. By so doing, the gaps between research and implementation and between theory and practice need to be bridged; the felt real needs of the target groups could thus be filled; and the root causes of the problems faced in any activity could be solved in a sustainable manner. In implementation, a SHIP (Systemic, Holistic, Interdisciplinary and Participatory) approach must be conducted for identifying, analyzing and solving the problems so as to attain sustainable results. In defining the technology being used, it must be comprehensively assessed through six criteria so that it can be technically, economically, ergonomically and socio-culturally sound, save energy and preserve the environment. Through this total approach, work organization and work systems and their products are expected to be more humane (healthier, safer, comfortable, efficient), competitive and sustainable, as prerequisites for survival and continual development.     

长江流域水患的思考和对策

长江流域水患由来已久,长江流域的水患是多种因素造成的,除了全球的气候因素外,也有长江流域的环境因素影响。其中一个重要因素是人口压力过大,具有水源涵养功能的森林生态系统自清代后遭到严重破坏,并呈加剧的趋势,失去了涵养水源的功能,表土大量流失,使河床不断抬高是造成1998年特大洪灾的根本原因。应发挥森林作为陆地生态系统主体的作用,调整林业的工作重点。将森林改善环境,防止水土流失,保障可持续发展放在首位。围绕人类与自然协调发展的主题,结合长江流域经济发展与自然资源保护所面临的问题,做出长江流域人口、资源、环境可持续发展的科学规划。建立长江流域资源、环境可持续发展的信息系统和决策支持系统,提高林业的管理水平。政府应以法律和税收的形式保证每年要逐步增加对林业的财政投入,真正发挥森林在保护环境,国土保安和社会经济可持续发展的主导作用。     

水产动物行为及其在渔业中的应用研究进展

水产动物的行为研究是渔业领域的重要研究方向,对理解水产动物的行为表型与功能,对提升渔业生产效果有着重要的理论和应用价值。现阶段水产动物行为学的研究成果已被广泛应用于水产动物人工养殖、渔业资源保护和捕捞渔业等多个领域。文章综述了水产动物行为的研究现状,水产动物主要的行为类型,每种行为的发生及其机理,行为间的相互影响及行为在渔业中的应用状况。同时,针对当前水产动物行为学研究存在的问题,提出了今后水产动物行为学的研究方向和研究重点。文章旨在为水产动物行为学领域的研究提供借鉴与启发,并为水产动物行为学研究成果在渔业中的应用提供理论参考。     

生态系统服务功能与可持续发展

本文阐述了生态系统服务功能,生态系统不仅为人类提供了食品、医药及其它生产生活原料,更重要的是维持了人类赖以生存的生命支持系统,维持物质的生物地化循环与水文循环,维持生物多样性,净化环境,维持大气化学的平衡与稳定;分析探讨了生态系统服务功能及其与可持续发展研究的关系,可持续发展要以保护生态环境为基础,与资源和环境的承载能力相协调,而人类活动对森林、湿地和其他生态系统的破坏,已严重危害了生态系统的服务功能,保护生态系统服务功能已刻不容缓;从而提出了保护生态服务功能的对策。     

可持续消费的内涵及研究进展——产业生态学视角

生产和消费是产生诸多环境问题的根本原因,而可持续生产和消费则是实现可持续发展的根本途径。基于产业生态学视角,界定了可持续消费的定义及内涵,认为可持续消费首先须符合代内公平、代际公平和资源能源永续合理利用等可持续理念;其次辨识了可持续消费研究依次经历关注消费者行为直接环境影响、关注产品和服务生命周期环境影响到关注消费者责任3个阶段;最后结合我国城市化、工业化背景,提出我国可持续消费研究应该以城市居民为重点、加强生命周期数据库建设和内注重可持续生产等建议。     

农产品水足迹研究进展

水是人类生产生活的重要资源,科学合理地评价人类活动对水资源的影响是实现水资源可持续利用的重要保障.水足迹概念的提出创新性地将人类活动消耗的水资源区分为绿水、蓝水和灰水,拓展了水资源可持续利用的评价思路.基于虚拟水(VW)的水足迹理论和基于生命周期(LCA)的水足迹理论将水质与水量的概念相结合,成为了农业水资源管理研究的热点内容.基于VW的水足迹理论主要包括绿水足迹、蓝水足迹和灰水足迹的计算,以及水环境可持续性评价,而基于LCA的水足迹理论体现了水资源的消耗和污染及其对环境造成的综合影响.本文详细介绍了这两种水足迹理论的计算方法与环境可持续评价的研究进展,对比分析两种水足迹理论在描述农产品生产用水及其环境影响方面的差异性,并对其研究前景进行了展望.     

Integrating lifecycle assessment and urban metabolism at city level: Comparison between Spanish cities

Urban systems are important consumers of resources and producers of wastes derived from the lifestyles and daily needs of their citizens. The quantification of environmental impacts arising from urban metabolism (UM) plays a key role in the design of more sustainable cities and in the development of decision‐making strategies into more effective urban policies. This article combines UM and lifecycle assessment methodology to quantify mass and energy flows within the city limits and derived urban environmental pressures, thus prioritizing the environmental perspective of sustainability. This methodology is applied to the two very different Spanish cities of Bilbao and Seville. The results acquired in this study identify the consumption of construction materials, electricity, fossil fuels, and food and beverages as environmental hotspots. The results are primarily affected by differences in the climate (extreme conditions), which mainly affect the consumption of fossil fuels, and differences in purchasing power, which mainly influence the intake of foodstuffs. Further research should focus on data management and quality as well as on designing more efficient cities (e.g., through the introduction of more energy‐efficient buildings, sustainable building materials, and public transport) in order to create improvements in their environmental profiles.     

黄河上游玛曲县生态环境问题与综合治理对策

1　自然地理条件概况玛曲县位于甘肃省西南部 ,10 0°4 5′4 5″～ 10 2°2 9′0 0″Ｅ ,33°0 6′30″～ 34°30′15″Ｎ ,土地总面积 1 0 19× 10 4 ｋｍ2 ,是黄河上游以藏民族聚居为主的纯牧业县。阿尼玛卿山、西倾山两大山系主脉形成的西部高山区、中南部阿尼玛卿山东南端和西倾山前山地带丘陵区及黄河沿岸河流阶地构成地形地貌格局[12 ] ,大部分区域海拔 35 0 0～ 380 0ｍ。玛曲属高原大陆性气候 ,年平均气温 1.1℃～2 .7℃ ,年平均降水量 5 0 1.6～ 6 15 .5ｍｍ ,主要集中于 5～ 9月 ,年蒸发量 10 0 0～ 15 0 0ｍｍ[5] 。年平均风速 2…