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。     

银川市城市生态经济系统的物质流分析

运用物质流分析法对银川市2006-2012 年生态经济系统中的物质流进行分析。结果显示, (1)不含水的物质输入与输出总量均呈先减后增的趋势。物质输入以气体和固体为主, 其中固体物质主要以化石燃料、矿物和建筑材料的增加最为明显; 物质输出端主要以气体为主, 其中化石燃料燃烧废气排放量和工业废气(二氧化硫、工业烟粉尘)排放量在总气体排放中所占的量最多。固体废弃物的增加, 也加大了研究区的环境压力。(2)水输入量波动下降, 水输出量不断上升。农业用水和工业用水约占总用水量的98%, 农业用水量在不断下降, 工业用水量和生态用水量在不断上升; 废水排放以工业污水为主。(3)从整体来看, 物质利用强度和输出强度在缓慢降低, 银川市经济发展一方面依靠大量的资源投入, 另一方面, 环境污染的压力在迅速减轻; 单位产值的物质消耗量在减少, 废弃物的输出效率明显提高, 银川市资源利用效率在稳定提高。     

区域生态经济系统的物质输入与输出分析——以常州市武进区为例

运用物质流分析（MFA）方法,对江苏省常州市武进区生态经济系统中物质输入与输出进行了系统的分析,结果表明：（1）随着社会经济发展和人口增长,武进区物质输入总量及人均物质输入量也在增加,但递增速率均远小于GDP增长速率,而物质输出总量及人均物质输出量则呈现递减趋势;（2）在不考虑水的因素情况下,武进区物质输入量保持较快的上升速度,其中固体物质的增长速率远远大于气体物质的增长速率;物质输出量则呈总体下降趋势,其中以气体物质输出量的贡献最大,对环境造成污染的物质以气体特别是以化石燃料燃烧排放的废气和工业废气为主;（3）排除占大部分比例农业用水的上升,工业用水、城镇生活用水和地下水总量及人均利用强度都在减少;同时,总的废水排放量及人均排放量在减少,其中又以生活废水排放量的减少最快,其次是工业废水;（4）单位GDP物质输入量的变化处于波动状态,同期的单位GDP物质输出量则呈递减趋势,单位GDP用水量和单位GDP废水排放量则有相同的递减趋势,表征了武进区资源利用效率的稳步提高,区域经济增长和环境压力也在逐步脱钩。上述结果体现了武进区近年来循环经济发展模式的优势,但还存在较多问题,说明武进区在调整物质利用强度和提高资源利用效率方面还需下更大的功夫,并采取相关措施,以期提高实施循环经济战略与建设节约型社会的地位和意义。文章最后结合研究区实际情况就区域环境一经济的协调发展进行了展望,指出了物质流分析方法在应用中的一些缺陷,为今后该领域的进一步研究提供了借鉴。     

厦门市生态经济系统物质流分析

运用物质流分析(MFA)方法和STIRPAT模型,对1996～2007年厦门生态经济系统物质输入与输出进行分析,结果表明:(1)在不考虑水的情况下,物质输入与输出不断增加(年均增长率分别为11.48%、11.41%),但均小于GDP增长速度(15.94%),二者成正比;物质流增长集中表现在对金属、非金属矿物的需求及化石燃料燃烧废气、工业废气的排放.(2)用水量和废水排放量均不断增加,尤以生活污水排放量增长速度较快,加重了区域环境的压力.(3)物质输入与GDP、物质输出与GDP呈良好线性关系.厦门经济发展很大程度上依赖资源消耗.(4)单位GDP物质输入与输出均不断减小,表明资源利用率、处置率明显提高,区域逐步走向生态环境与社会经济的协调发展.(5)构建了厦门物质输入驱动机制的STIRPAT模型,得出人口数量、富裕程度、技术水平或经济结构每分别发生1%的变化,将引起输入量相应发生0.99%、0.98%、0.17%、0.31%的变化.提升技术水平和优化经济结构具有较大调控空间,将是厦门物质减量化战略的实施重点.     

多维发展导向视角下江苏省县域生态效率差异化评价

提高生态效率是实现县域经济绿色发展的重要方式,在充分考虑江苏省县域经济发展合作共赢以及发展导向差异的前提下,遴选一产、二产、三产的增加值为关键指标并设置了3种不同的县域经济发展导向,采用权重约束的仁慈型交叉效率模型和Malmquist生产率指数测算了2015-2017年间江苏省32个县域在3种发展导向下的生态效率和生态全要素生产率,剖析各县域生态效率的差异性及其全要素生产率变动的驱动力,探寻各县域的差异化绿色发展模式。研究结果显示：（1）整体上看,江苏省县域总体生态效率水平较高,但同一地级市下辖的县域生态效率排名差距较大,且生态效率高的县域辐射效应不足。（2）从不同发展导向来看,县域平均生态效率值在绿色经济导向下最高,乡村振兴导向下次之,新型工业导向下最低;同时,同一县域在不同导向下的生态效率排名差异较大,隶属于乡村振兴类的县域最多,绿色经济类次之,新型工业类最少。（3）从动态分析来看,江苏省县域生态效率逐步提升,技术进步指数的增长是促进江苏省县域生态全要素生产率指数增长的主导因素,而绝大多数县域的技术效率变化指数保持不变或呈现衰退现象,表明分析期内江苏省县域生态技术效率未有所提升。     

基于能值和物质流的吉林省生态效率研究

为探讨生态效率计算方法,结合能值分析和物质流分析构建了生态效率表达式,并对吉林省进行实证分析.结果表明:①生态效率在17a间提高了2.9倍;②生态效率的提高使环境压力降低了205.62%,对经济增长的贡献率达63.7%;③人口增长并非环境压力升高的主要原因,资源消耗对环境压力的影响比废弃物排放更大,但其脱钩现象却弱于废弃物排放;④2000年以后,生态效率对抑制环境压力升高、促进经济增长的作用都在下降,各指标的脱钩指数也均在减小,吉林省经济发展的不可持续性在增强.研究结果在理论上有助于深化生态效率研究方法,在实践上有助于深思我国环保政策存在的缺陷,对促进吉林省可持续发展也具有一定的借鉴意义.     

基于压力–状态–响应模型的辽宁省长海海域海洋生物多样性评价

为了准确评价我国北方沿海地区生物多样性状况,研究社会经济发展对生物多样性的影响,我们选择辽宁省长海县开展研究。长海县是中国唯一的海岛边境县,也是我国北方著名的渔业县,捕捞、海水养殖为长海县的支柱产业,境内海洋生物资源丰富。我们收集和监测2004–2013年间长海县的社会经济、生态环境和环境保护等数据,以压力–状态–响应框架模型(PSR框架模型)为基础,筛选出19项指标组成长海县海洋生物多样性评价指标体系。运用层次分析法确定各指标的权重,并计算海洋生物多样性指数,结果发现:2004年海洋生物多样性指数为历年最大,达0.660,评价等级为良;2013年为历年最小,只有0.471,评价等级为中。2004–2007年的海洋生物多样性状况要好于2008–2013年。分析其中的压力、状态和响应指标的变化,发现构成压力指标的工业废水排放量、固定资产投资额、外来物种养殖产量、旅游人数和海上货运量等诸多指标的归一化值多年来均呈明显的下降趋势,说明生物多样性压力呈加大的趋势,对长海县的生物多样性状态存在潜在的影响。     

海岛城市化过程中的生态安全动态评价与驱动力分析——以平潭岛为例

随着海岛城市化进程的不断加速,海岛的开发建设与生态安全的矛盾日益突出,客观评价平潭岛开发建设中生态状况的动态变化及驱动力分析,对促进平潭岛社会经济与生态环境的协调发展具有重大意义。选取平潭岛2001年作为生态安全状况评价对比基准年份,另选取2005—2015年的自然与社会经济指标数据构建了平潭岛生态安全评价DPSIR评价指标体系。采用综合指数法发现驱动力因子、影响因子在评价年份中动态变化较为平稳;压力因子、状态因子动态变化趋势较为相似,响应因子在2009年设立综合试验区之前动态变化较为平稳,但是2009—2012年波动最为明显。响应因子、压力因子、状态因子对生态安全指数产生重大影响,其中响应因子是关键因子,对生态安全指数有决定性影响。平潭岛的生态安全状态总体呈上升趋势,2001年、2005—2009年生态安全状况总体上较为平稳,而设立综合实验区以来的2009—2011年期间生态安全指数上升幅度最为明显,尤其是从2011年开始,生态安全指数达到0.7612,生态安全状况由2010年的临界进入了良好,后续2012—2015年呈现略微下降的平稳状态。进行相关因子分析发现状态指数、驱动力指数、响应指数与安全总指数的相关系数较高并且响应指数大于压力指数相关系数;通过主成分分析与通径分析发现2011年与2015年的主成分综合得分最高,分别为1.5277与1.1974,响应因子对平潭岛生态安全状况起到决定作用,其中交通运输投资比率、卫生社会保障投资比率、公共设施投资比率对平潭岛生态安全状况产生直接与间接的影响较大。研究可以丰富海岛环境评估的实证案例与相关理论体系,同时为国内海岛城市化进程的生态安全评估提供借鉴。     

基于协整理论的经济增长与生态环境变化关系分析——以重庆市渝东南地区为例

许多研究文献忽略了经济增长和生态环境质量的双向作用机制,从而导致了变量之间的内生性偏差。与以往研究相比,主要在以下几方面进行分析:1)采用脉冲响应函数来分别考察生态环境与经济增长这两类变量之间的动态冲击反应。2)运用预测方差分解技术来考察经济增长与生态环境变化在解释因素变动时的相对重要性。结论:经济增长与生态环境之间存在长期的均衡关系,非平稳序列的经济增长指标、生态环境因子经过一阶差分后变得平稳,均为一阶单整,存在协整统计关系。从长期来看,人均GDP与废气排放量、固废排放量呈现负相关,而与矿产开采总量、化肥使用强度呈现正相关。其高度正相关性实证了该地区主要靠资源开发拉动经济增长。脉冲响应分析表明,快速经济增长是影响生态环境质量的重要原因,生态环境质量变化对经济增长存在着反作用力。就响应效果而言,生态环境对经济增长的负向响应表明生态环境退化将导致人们对生态环境质量需求偏好的改变,从而对经济增长进程的变化产生外在压力,但生态环境对经济增长的反馈效应具有滞后性。     

基于混合生命周期评价的生活垃圾处理系统生态效率分析

基于混合生命周期评价(Hybrid life cycle assessment,HLCA)提出一种改进生态效率模型,系统评价卫生填埋、卫生填埋⁃填埋气利用、焚烧发电、堆肥+卫生填埋和堆肥+焚烧发电5种我国典型生活垃圾处理情景的生态效率,并探究可持续性包含的环境、经济和社会多维权衡关系。结果表明,具有最大生态效率的生活垃圾处理情景因可持续性维度选取不同而异,如考虑人体健康损害影响,焚烧发电情景具有最大经济生态效率,而卫生填埋⁃填埋气利用情景具有最大社会生态效率。生活垃圾处理系统的可持续性评价维度之间具有显著的权衡关系,忽略某些影响类型可能带来问题转移。5种生活垃圾处理情景的环境影响各异,非焚烧情景气候变化影响和焚烧情景人体毒性影响突出。机器设备和燃料使用对资源消耗影响贡献最大,而生活垃圾处理过程对经济效益和其他环境影响贡献最大。本文提出的改进生态效率模型可以定量评价生活垃圾管理系统生态效率及权衡关系,为有效制定生活垃圾管理政策提供全面的信息支持。     

扩展火用方法在区域生态经济驱动机制及效率研究中的应用

为分析区域生态退化的经济社会原因,针对以往扩展火用分析(EEA)应用以国家尺度为主,存在流通网络庞杂、规律辨识困难等问题,缩小空间尺度至县域,以宁夏彭阳为例,将生态经济系统划分为7个相互联系的部门,分别计算流通的物质、劳动力、资本的火用值,以分析驱动部门、要素和路径的扩展火用流特征并评价生态效率.结果表明: 彭阳县生态经济系统主要由农业和居民部门驱动,部门间31条流通路径平均扩展火用流值为0.80 PJ,高于该值的仅有8条流通路径,主要通过“居民部门劳动力输出和其他部门支持居民部门需求”两条连续路径驱动发展.矿产资源开采规模大,但直接输出区域外,无法从内部推动县域发展,反而由于资源开采加重了生态环境压力.县域2014年生态效率为68.1%,相当于10年前国内外国家尺度的中间水平,主要由服务和居民部门效率低造成.扩展火用分析有网络化、结构化的优势,可明确部门、要素和路径,突破驱动机制研究的“瓶颈”,对探究区域生态经济系统运行原理和选择优化模式具有一定适应性.区域尺度较国家大空间尺度分析更易识别生态经济系统驱动机制,能够明确指导区域管理部门改善生态环境压力.     

西部资源型城市生态安全评价与对策——以铜川市为例

随着社会经济的持续高速增长,生态安全问题也日益突出,对于我国西部干旱半干旱区的资源型城市,生态安全问题更为严峻。本文以陕西省铜川市为研究区域,运用层次分析法,基于自然环境系统、人文社会压力和环境污染压力3个综合指标层建立评价体系,对铜川市生态安全进行定量的评价和分析。结果表明,铜川市生态安全值由1997年的0.5397上升到2002年的0.5541,生态安全有所好转,但处于较差状态;自然环境和人文社会对环境的压力减少,但环境污染压力上升。最后提出铜川市生态安全的对策:改变生产方式,发展循环经济;减轻污染负荷,借鉴先进经验;合理利用水资源,实施生态工程;加强政府干预力度,建立预警机制;提高人们的生态安全意识。     

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。     

通州市快速工业化县域生态经济系统物质代谢演变

1996-2005年,通州市工业化得到了快速的发展,与此同时,资源环境压力也越来越大。本文采用区域系统物质代谢的方法,分析了通州市自然环境负荷的演变。结果表明：固体废弃物输出的增长率高于固体物质输入增长率;废气排放的增长率高于化石燃料输入的增长率;废水输出的增长率高于淡水输入的增长率;固定物质快速积累;通州市物质代谢效率不断提高;物质代谢的速率持续上升,环境冲击越来越大;在物质不断减少、环境得不到有效改善的情况下,提高物质代谢效率对于可持续发展具有更为重要的意义;在快速工业化条件下,为提高县域系统物质代谢效率,降低物质代谢脆弱性,需要建立合理的产业结构体系、提高物质循环利用水平以及建立物系管理体系等一系列措施。     

能值生态足迹模型的改进——以海南为例

通过对比总结现有能值生态足迹模型研究成果,从能值密度、能值生态承载力、能值生态指标分类和整合等方面分析了模型存在的问题,在此基础上,构建了消费端和供给端构建足迹账户体系,并提出能值生态足迹和能值生态承载力模型的改进和优化。利用改进模型,实证分析了2000—2016年海南生态经济系统的变化特征。结果表明:(1)能源账户和生物产品账户足迹大幅增加。污染账户和建设用地账户足迹状态稳定。(2)生产承载力随着技术进步不断提高,而环境承载力随着人类对环境资源的占用强度增加不断下降。(3)海南生态环境整体表现为生态盈余,但污染账户、能源账户盈余缩减,2011年能源账户开始出现生态赤字。通过足迹账户的构建,能够更清晰地追踪各账户和各类土地能值生态足迹、能值生态承载力以及能值生态盈余/赤字产生的变化,能值生态足迹模型改进之后能够更客观反映区域生态经济系统状况,为地区有针对性开展环境管理和保护提供依据。     

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)".     

县域生态效率驱动机制对比——以宁南山区3县为例

以宁南山区3县(同心县、西吉县和隆德县)为研究区,运用扩展火用分析方法对比研究2008—2017年3县的生态效率驱动机制,探讨造成生态退化差异性的成因。结果表明: 研究期间,宁南山区3县整体生态效率差异显著,同心县生态效率偏低,年际变化幅度较大;西吉县生态效率较稳定;隆德县整体生态效率较高,位居三县首位。3县扩展火用规模整体差异较小,经济部门之间的火用比例不协调,均以农业部门、居民部门为主导,呈现显著的资本拉动型与劳动密集型特征,显现出欠发达地区生态退化的驱动力主要来源于农业生产与居民生活。3县系统内部的火用转化率与外界的能量交换率极低,形成了高输入、低储存、低开放和低转化的简单网络流通路径,削弱了社会经济子系统的内生发展能力,由此造成对本身就脆弱的生态系统的胁迫。     

国外旅游生态效率优化与管理

旅游生态效率概念采用定量化方法对旅游业经济、环境影响进行分析,成为旅游业可持续发展评价的重要工具。基于可持续理论的旅游生态效率优化管理方案不断涌现,相关利益主体应用较多的有环境管理系统、旅游生态标签、清洁生产理念、旅游生态效率中心、21世纪地方议程等。在旅游企业日常运营中积极推动生态效率优化管理,是贯彻绿色发展理念,提高目的地旅游经济、环境绩效的一种新思路。本文从可持续背景下旅游生态效率优化模型入手,系统化分析了国外旅游生态效率优化管理方案的内容与特征。其中,环境管理系统在目的地层面为旅游生态效率优化设计了一套评估管理流程,旅游生态标签为目的地生态效率水平提供了可视化标志符号,21世纪地方议程为旅游可持续发展提供一致性整合方案,清洁生产理念是一种基于生态效率优化的长期战略,旅游生态效率中心作为非营利性机构有利于中小企业获得较好的环境绩效表现。国外旅游生态效率优化管理方案特征明显、设计合理、管理科学,对我国目的地旅游生态效率优化提升具有重要的借鉴作用。     

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.     

中国丝绸之路经济带沿线省份生态足迹时空差异及公平性分析

评价区域自然资源的公平分配程度是权衡社会经济系统与生态系统可持续发展之间关系的基础。在测算2005—2016年我国丝绸之路经济带沿线省份生态足迹的基础上,分析生态承载力、生态压力指数及足迹深度、足迹广度的时空差异特征,采用基尼系数、经济贡献系数与生态承载系数构建生态足迹的公平性评价模型。结果表明,沿线省份人均生态足迹增长趋势存在较大差异,新疆、宁夏、青海等省份增长较为显著,甘肃、陕西、广西、云南、重庆、四川等省份增长相对较小。结果显示,西北省份较西南省份生态足迹增长较快,但人均生态承载力未发生显著变化。沿线省份生态压力指数均呈缓慢上升的趋势,但差异性正逐步扩大。足迹深度呈缓慢增长的趋势,均大于1,足迹广度变化平缓。经济贡献基尼系数和生态承载基尼系数分别置于[0.15,0.23]和[0.23,0.30]区间,均低于"0.4的警戒线"。其中,陕西、四川和重庆属于"高经济贡献、低生态承载贡献"的省份,青海、云南和甘肃属于"低经济贡献、高生态承载贡献"的省份,新疆、广西和宁夏属于"低经济贡献、低生态承载贡献"的省份。为此,提出对不同经济贡献与生态承载贡献的省份制定适宜的生态建设与环境保护政策,加强空间管控能力,推动重点开发区的区域一体化和合作协同发展,促进省际间产业协作,利用双(多)边合作机制,提高区域自然资源的配置水平。