生命周期评价方法在城市生活垃圾管理中的应用研究述评

结合城市生活垃圾管理系统特征,系统归纳基于生命周期评价(Life cycle assessment,LCA)方法的城市生活垃圾管理模型的发展现状,并对LCA方法在城市生活垃圾管理中的实践以及在我国开展城市生活垃圾管理LCA研究的应用前景进行评述。分析表明,LCA是城市生活垃圾管理领域的重要工具之一,基于LCA方法的城市生活垃圾管理模型在全生命周期环境影响评价与识别、处置工艺选择与改进、可持续生活垃圾管理决策支持等方面具有十分重要的应用价值。中国在本地化生活垃圾管理系统LCA模型开发、清单数据库和评价指标体系构建以及与其他研究方法集成等方面面临挑战。     

城市生态系统修复研究进展

城市生态系统是社会-经济-自然复合生态系统。城市生态系统修复的实质是协调好城市复合生态系统的自然过程、经济过程和社会过程之间的关系,促进复合生态系统的各方面协调高效可持续发展。以城市绿地、城市湿地、城市废弃地三类主要的城市生态空间为对象,论述了城市生态系统修复的研究进展,提出当前城市生态系统修复存在以人工修复技术为主、自然修复不足、机理和量化研究缺乏、理论和应用脱节、管理机制不健全、复合生态系统理论体现不足等问题。梳理了当前城市生态系统修复的研究热点,包括城市生态系统修复机理、城市生态资产与生态系统服务、城市生态系统质量和健康、问题导向的生态修复、面向人类福祉的生态修复、生态修复多学科融贯,以及新方法和新技术的应用等几个方面。提出了城市生态修复与管理的相关对策和建议,可为我国城市生态系统修复的研究和实践提供参考。     

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。     

基于能值分析方法的城市代谢过程——案例研究

城市代谢过程研究是实现城市生态规划和环境管理等实际工作优化与决策的关键理论问题之一。核算了1999-2006年北京代谢过程中能值通量和强度,并依照Eco-Indictor 99的划分标准,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(DALY法和PDF法),从城市代谢生产过程和消费过程研究城市代谢对人群健康和自然生态系统的影响,结果表明:(1)北京城市代谢过程大部分依赖于外部购买的不可更新资源的消耗;(2)外部购买的不可更新资源主要依赖于它省的资源供给,对国外资源利用很少,说明北京是一个本国资源依赖性的城市,而且这种依赖程度在不断增长;(3)当前过快的城市代谢过程主要由固定资产建设所拉动,随着北京基础建设程度放缓,这种高依赖性的代谢模式会的到一定的改变;(4)在考虑生态损失的情况下其可持续发展水平有5%的下降。该研究克服传统外在预警式评价方法的局限,综合评价城市生态系统内在代谢过程及代谢水平,为城市生态规划和环境管理提供更为有效的优化与决策依据。     

城市生活垃圾综合管理决策研究进展

城市生活垃圾综合管理主要是指选择合适的方案、政策手段等来实现特定的管理目标。选择适宜的研究方法是开展城市生活垃圾管理科学决策的重要基础和保障。综述了近年来该领域常用的相关研究方法和研究进展,总结分析了以统计分析、多准则决策分析、全生命周期分析、费用效益分析等为代表的传统数学模型方法和以系统动力学、基于Agent的建模等为代表的复杂系统模拟方法两大类方法的适用场景、优缺点和研究进展,分析了未来该领域研究的趋势和需重点关注的方向。研究发现：传统的数学模型方法被广泛应用于生活垃圾管理决策领域,成为支撑决策的重要研究工具,但这类方法通常大多以单一主体为研究对象,难以解释各种因素对其它主体及整个生活垃圾管理系统的作用,且大多为静态的或对某个或某几个时间点进行分析,容易忽略系统性和系统中各主体间的非线性关系、行为的交互作用及随时空的动态变化等。未来研究需充分关注城市生活垃圾管理系统的复杂性和系统不同主体间的行为交互作用,加强系统模拟模型开发,开展系统性政策评估分析等,为城市生活垃圾精细化管理决策提供科学支撑。     

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.     

城市生态系统氮代谢研究进展

城市氮代谢是当前城市物质代谢研究领域中的一个研究热点,其研究框架是将城市视为一个可进行氮代谢的生态系统整体,重点关注人类活动对城市人为活化氮代谢过程的影响及其可能产生的环境问题。本文在阐述城市氮代谢内涵、研究背景的基础上,介绍了物质流分析方法研究城市氮代谢的进展,分析了系统动态模型在城市氮代谢模拟研究中应用前景;最后从城市内部的氮代谢分析、工业氮在城市氮代谢中的归宿、氮足迹概念在城市氮代谢过程研究中运用等方面,探讨了未来城市氮代谢研究趋势与发展方向。实现不同尺度的城市氮代谢过程的准确分析,关键在于研究区域边界和氮流归宿的明确,而目前中国针对城市氮代谢分析研究很少,因此,有必要探讨适合城市氮代谢研究的多尺度分析方法及评价指标,以期为减少城市人为活化氮的排放提供理论参考。     

城市碳代谢过程研究进展

碳代谢过程分析是城市代谢研究的重要环节,而通过土地利用/覆盖的空间调整优化城市碳代谢过程已成为区域可持续发展的关键。利用城市代谢思想,本文综述了城市碳代谢过程核算、碳代谢网络模拟、碳代谢过程与土地利用/覆盖变化关系分析、碳代谢空间格局演替等方面的内容,并指出了当前研究中存在着空间属性表达缺乏、核算/模拟结果较难直接应用于实践调控、自然和社会经济代谢过程难以并重考虑等问题。在此基础上,提出了此领域未来发展预期:(1)基于土地流转,将碳排放/碳吸收垂向流映射到碳存量变化的水平流,以"存量"变化推导出网络"流量"分布,实现节点、流互动关系的空间表达,构建时空维度碳代谢网络模型;(2)强调自然节点在城市碳代谢网络中的重要作用,形成社会经济节点与自然节点并重的生态网络模型,有效服务于城市规划及设计。     

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     

城市生态系统:高度空间异质性

城市生态系统复杂性不但体现在人与自然复合关系上,而且体现在空间异质性上。不同于传统的内部相对均质的生态系统,城市生态系统的构成元素(建筑物、植被和水体)在类型、密度、人类干扰强度和社会经济生态功能等方面都存在着很大的空间差异,形成了城市生态系统内部的高度空间异质性。城市空间异质性描述多采用以斑块为基础的景观格局指数法和斑块分类法等。城市生态系统的高度空间异质性,表现在城乡梯度上,生态系统要素、结构、过程、功能和服务都呈现出一定的城乡变化梯度。还表现在各类城市要素和功能单元的破碎化分布上,形成了多层级的斑块化格局。因此,城市空间异质性研究可以采用城乡梯度范式和层级斑块动态范式。这将为城市生态系统内部空间分异规律研究和城市规划管理提供重要的方法学基础。     

实现城市可持续发展的系统转型

城市在为人类提供各种生态系统服务的同时,其发展中的各类问题限制着城市生态系统本身的可持续发展。首先概述了城市发展过程中面临的挑战,主要包括城市化过程中人与自然的关系问题及社会生态问题等;其次从可持续发展的内涵、社会-经济-自然复合生态系统和驱动力-压力-状态-影响-响应(DPSIR)的理论出发,分别从城市水供给和污水处置系统、消减城市废弃物排放、城市交通和区域规划、城市发展与粮食系统供求关系、城市清洁能源系统等5个方面对如何实现城市的转型进行了系统的论述。结合我国城市可持续发展的研究进展,指出城市的可持续发展问题不仅是城市自身的问题,也是城市与周边区域的协调发展问题。为此,文章提出必须基于五个"转向"来研究和建立城市化与区域生态的耦合和协调机制。     

屋顶绿化生态系统调节服务与政策效应研究综述

屋顶绿化作为基于自然解决方案的一种生态战略,可以有效缓解城市的一系列生态环境问题。为了更好的挖掘屋顶绿化在城市生态系统中的应用潜力,需要从屋顶绿化生态系统调节服务出发,全面且定量地认识屋顶绿化与城市生态系统的关联机制。阐述了屋顶绿化的构成要素,屋顶绿化生态系统调节服务的内在机制;回顾了屋顶绿化生态系统主要调节服务与政策推动建设效果;从屋顶绿化推行制约因素及生态系统调节服务研究等方面进行了展望。目前,屋顶绿化研究主要侧重于环境调节服务。在水环境调节方面,当前多针对屋顶绿化的水环境调节功能开展研究,还需进一步从屋顶绿化生态系统水循环的角度探究,明确屋顶绿化在什么条件下是径流的污染源。在热环境调控方面,多数研究集中在量化屋顶绿化对城市热环境的影响,而驱动屋顶绿化降温效应的内在机制与城市热环境调节服务之间的定量联系还尚需深入研究。在建筑能耗方面,目前仍然缺乏建筑物的能源性能建模所需的屋顶绿化物理参数,需要基于长时间观测数据构建能量传输模型,从建筑-基质-植被-大气耦合的角度,综合研究屋顶绿化能量流动的过程与机制,明晰屋顶绿化与裸露屋顶之间的能量流动差异。在政策推动效应方面,我国屋顶绿化政策类型相对单一,缺乏覆盖整个屋顶绿化生命周期的推广政策。建议多维度、大范围的推动屋顶绿化建设,以期更好的改善城市生境。     

农业生态经济学的经济学基础

农业生产不同于工业及其他部门生产的一个最本质的特点,就在于一定的农业生产不仅以一定的生态系统作为它的环境,而且还以一定的生态系统直接作为生产过程的组成部分。马克思对农业生产的这一本质特点作了精辟论述,他说:“经济的再生产过程,不管它的特殊的社会性质如何,在这个部门(农业)内,总是同一个自然的再生产过程交织在一起。”这里所说的经济再生产过程,就是一定农业经济系统内的经济物质和经济能量(靠劳动才能获取的物质和能量)的周期性变换。农业经济再生产的基本功能单位就是这一定的农业经济系统。这里所说的自然再生产过程,就是一定     

城市代谢效率研究的热点识别与综合效率实证研究

城市代谢是城市可持续发展研究的重要部分,其有序运行为城市发展与居民生活提供重要保障,代谢效率的提高有助于缓解资源利用与环境保护间的矛盾。通过分析国内外近30年的城市代谢效率的研究进展,整合代谢效率研究热点选取综合效率评估所需指标,并以深圳市为案例研究,结合数据包络分析（DEA）模型对城市物质代谢综合效率进行评估。结果表明：（1）近30年城市代谢研究处于蓬勃发展阶段,中国在相关研究领域中的影响力凸显,而城市代谢效率研究主要关注能源、水资源、碳氮元素及耐用物质（主要为建筑材料）等要素及其环境效应;（2）基于上述要素对深圳城市代谢的综合效率进行评估,其综合效率在2005-2017年间呈波动状态,多数年份城市代谢过程取得了高效运行（效率值大于1）,但仍存低效年份,包括2006（0.96）、2007（0.76）、2011（0.85）和2013（0.97）年,研究期间综合效率提高不明显。在资源投入与效益产出方面,深圳市在水资源利用效率方面需进一步提高;在当前资源消耗水平下经济效益仍有提高潜力;在减少碳氮元素的环境排放及建筑垃圾产生的效率方面有一定程度的提高。（3）通过城市代谢效率研究的热点识别,可明晰目前城市代谢综合效率评估所需涵盖的要素,由此建立评估体系可用于综合效率评估的实践,通过案例分析研究其反映城市资源利用效率动态的可行性,以期为城市可持续发展评估提供科学参考。     

湖泊生态服务受益者分析及生态生产函数构建

生态系统服务管理作为生态系统管理的优化方式,是生态学研究的前沿方向。湖泊生态系统服务管理是指综合利用生态学、经济学、社会学和管理学等学科知识,对影响湖泊生态系统结构、过程、功能的关键因子进行调控,提高湖泊生态系统服务供给水平和供给能力的过程。近年来国内外学者针对湖泊生态系统服务内涵、分类、经济价值评估等方面开展了大量研究,极大地促进了湖泊生态系统服务从认知走向管理实践。然而,现有研究在开展湖泊生态系统服务价值评估时多忽略生态系统服务受益者和生态系统特征对生态系统服务的边际影响分析,无法揭示生态系统服务空间流动和转移特征及生态系统服务时空权衡关系,制约了生态系统服务研究与管理决策和政策设计结合。在综述湖泊生态系统服务定量评估方法的基础上,认为通过生态系统服务受益者分析确定湖泊生态系统最终服务,并通过构建生态生产函数确定湖泊生态系统服务权衡关系及湖泊生态系统特征对生态系统最终服务的边际影响,是生态系统服务走向管理实践和政策设计的科学依据,可以确保生态、社会、经济可持续发展。     

大尺度区域生态环境治理及国家生态安全格局构建的技术途径和战略布局

陆地生态系统是地球生物圈系统的核心组分,是人类生活、生产及社会经济活动的场所.然而,人类文明发展和科学技术进步在不断地扩大对资源的利用规模和强度,也导致了严重威胁社会可持续发展的全球气候变化、生物多样性丧失、环境污染、资源枯竭、生态系统退化等环境问题.社会公众期望生态学研究能够为区域、大陆及全球尺度的生态系统的利用和保...     

城市生态系统:人与自然复合

随着城市化快速发展,城市生态学进入了空前繁荣时期,一些新理念和新范式引起了广泛关注。从生态系统角度,分析了城市生态系统组分、结构、过程、功能和服务的特点,提出了城市生态系统研究的黑箱范式和结构-过程-功能-服务级联范式。重点分析了人与自然在城市生态系统的组分、结构、过程、功能和服务等方面上的不同角色,探讨了人与自然在城市生态系统组分上镶嵌、结构上融合、过程上耦合、功能上互补和服务上协同的相互作用机制,提出了城市生态系统研究的人与自然共同进化范式,即人类和自然相互作用和适应,推动了城市发展。这将为深入认识和研究城市生态系统提供重要理论支撑。     

景感生态学在城市生态系统服务中的应用研究——以城市公园景观设计为例

城市生态系统服务和可持续发展是当前城市生态学研究的热点问题。景感生态学作为联系生态系统服务和可持续发展的桥梁,可作为研究城市生态系服务和可持续发展的一种有效途径。随着社会发展所伴随的人们经济生活的生活压力增大,城市居民的亚健康状态日益突出。城市公园作为城市生态系统的重要构成,其设计目的应考虑应对城市居民健康问题和促进人类精神文明建设方面的作用。以城市公园景观设计为例,从园路、建筑、植物、水体景观和小品等方面探讨景感生态学在城市公园景观设计中的应用价值。景感生态学作为探索城市公园景观设计的新思路,以实现生态效益和居民福祉的提升,丰富和提升城市公园的生态系统服务功能,从而有利于促进为人类当代和后代提供可持续的福祉,以期驱使人类行为和言行规律朝着对生态系统有益的方向演化,自觉维护和改善生态系统服务,从而可持续地保障城市生态系统服务。     

海峡两岸16个沿海城市生态系统功能比较

城市是一类社会-经济-自然复合生态系统,辨识其复杂的功能特征,需要一套科学的评价指标体系。选择北京、上海、深圳、广州、宁波、温州、天津、厦门、大连、无锡及台北、高雄、新竹、台南、台中、基隆16个中国大陆东部沿海与中国台湾岛西部沿海典型城市为研究区,结合城市生态系统理论、国家生态市建设指标、国内外生态城市评价指标及两岸沿海城市特色指标,构建两岸沿海典型城市生态系统功能评价指标体系,评价其社会、经济、自然子系统各自的功能及其协调发展程度。在自然子系统方面,由生态空间为基础,通过量化其提供的服务与自身代谢能力,说明自然子系统功能;社会子系统则通过其自身基本的人口承载能力、安全保障相关的社会稳定性及城市文化延续性进行判断;经济子系统功能需涉及当前的状态与未来的发展潜力,在此分别由生活富裕度与产业竞争力两方面进行探讨。基于3个子系统标准化后的数值构建协调系数,借以量化子系统间的协调发展情况。研究结果表明,由于台湾地区城市发展阶段相对超前,演化过程也相对成熟,于社会、经济子系统及整体功能上都有较高的功能值。依据本研究现有数据分析结果,16个典型城市中,单就各个子系统功能得分,自然子系统功能以台湾地区基隆市及大陆地区温州市较佳,社会子系统以台湾地区台北市及大陆地区厦门市较佳,经济子系统以台湾地区台北市及大陆地区北京市较佳。由于子系统间的协调发展有助于城市生态系统整体功能的提升,因此,台湾地区的基隆市及大陆地区上海市在社会、经济及环境保护的协调发展上亦有另一方面的借鉴意义。     

溪流生态系统生态学研究

本文根据6年定位研究的结果,讨论了有关东北山溪生态系统生态学方面的问题,诸如溪流生态系统的组成、结构、能量流动、物质循环、食物网结构与营养能级等。调查了组成生物并对其做了定量分析;描述了能量的消耗途径并绘制了生态系统的能流框图;按营养关系划分了食物链和食物网结构,并根据各类群的生物量计算了不同营养能级的转换效率;按照水体中溶氧变化和水分循环规律建立了相应的动态模型。最后,对经典的将生态系统中生物类群划分为生产者、消费者和分解者三大集团进行了讨论,鉴于事实上每一生物类群分别具有生产、消费和分解等三重作用,因此,建议用生产过程、消费过程和分解过程来表述生物类群在生态系统中的功能作用。