麻风果油为原料的生物柴油生产全过程能值分析

生物柴油作为石油的替代能源之一,已在我国开始了产业化应用。采用能值分析方法对以麻风果油为原料的生物柴油生产全过程,包括麻风树的种植、麻风果实的运输、麻风果油的榨取、果油酯化4个过程以及废水的处理进行了评价,从可更新资源、不可更新资源和购买资源入手构建了能值评价指标体系,并与大豆油为原料的生物柴油、小麦为原料的生物乙醇进行了比较。结果表明麻风果油生物柴油的能值转换率是1.67×1013sej/kg,能值产出率是1.85,环境负载率是6.84,可持续发展指数是0.271。比较得出,麻风果油能值转换率是大豆油的3倍,是生物乙醇的2倍;相同经济能值的投入,麻风果油能值产出率最高,但对环境的依赖程度也更强;可持续发展指数三者相差不大。原料的非食用性方面,与大豆生物柴油、生物乙醇相比,麻风果油有很大的优势,具有发展潜力。     

基于生物物理视角的城市生态竞争力

研究城市的生命支持系统、系统解析城市运行的生物物理代谢过程是深入揭示现代城市"病"产生机理与作用规律的新视角.借助生态能量学方法之一 --能值方法对城市生态经济系统进行了系统分析,并构建了综合性城市生态竞争力指数UECCI,将之应用于北京、上海和广州3个案例城市1990年到2005年的评价中.同时,引入并整合台北(1991和1998年)和澳门(1990、1993、1995、1997、2000、2003和2004年)的能值分析结果进行参照对比.结果显示:研究期内3个案例城市生态经济系统的演化趋势呈现很好的一致性,但广州的UECCI一直高于北京和上海,广州城市生态经济系统在可持续发展的长远尺度上似乎更具有生态竞争力;与台北与澳门的进一步比较发现,尽管中国大陆城市经济发展程度不及台北与澳门,其UECCI总体上却高于台北和澳门.     

森林生态系统服务价值非货币量核算:以京津冀城市群为例

森林生态系统具有重要的功能和服务价值,对其价值的准确核算是实现森林生态系统服务定价、保护森林生态系统和落实“绿水青山就是金山银山”等实际工作的关键前提之一.本研究首先综述了现有森林生态系统服务价值核算方法的优点和局限性,然后构建了基于能值的非货币量的森林生态系统服务价值核算方法,并选取京津冀森林生态系统进行案例研究来测试这一核算方法,又进一步基于归一化植被指数对生态系统服务价值核算结果进行修正,同时考虑到数据获取的不确定性,对核算结果进行了不确定性分析.结果表明: 京津冀不同地区森林生态系统服务价值依次为承德>北京>保定>张家口>石家庄>秦皇岛>天津>邯郸>唐山>邢台>廊坊>衡水>沧州;不同森林生态系统服务价值依次为落叶阔叶林>常绿针叶林>落叶针叶林;就不同生态系统服务子类而言,京津冀单位面积森林生态系统服务价值最大的类型为调节气候,约占单位面积总价值的60%,其次是增加净初级生产力(NPP)和固碳释氧,约占23%,其他子类占比较小;河北省森林生态系统服务价值对当地GDP贡献最大,北京次之,天津最小.本研究构建的森林生态系统服务价值非货币量核算方法,可克服现存研究中存在重复计算、未能真正从生态系统贡献者视角出发、能值转化率使用或替代不当的局限性,系统核算了森林生态系统服务价值,能为实现生态系统服务定价、建立生态补偿机制和加快生态文明体制改革等提供更有效的优化和决策依据.     

城市生态系统能-水-食物-土地-气候的“物理量与政策效果”双维耦合研究综述

城市生态系统内部各组分之间存在着错综复杂的关系,任一组分的变化会对其他组分产生不同程度的影响.快速的城市化进程带来了一系列影响城市可持续发展的问题.若想从根本上消除这些可持续发展隐患,需要采用“耦合”方法.本文明晰了“耦合”的3种应用情景及相应定义表述,同时对城市耦合理论发展脉络进行梳理,分别从物理耦合视角及政策效果耦合视角进行能-水-食物-土地-气候变化(EWFLC)五系统两两分析总结.从物理耦合视角解读发现,目前的耦合研究大多集中在城市尺度,并且主要针对两个系统之间的直接耦合关系,间接耦合关系研究相对缺乏,两系统的关联多会对社会和经济产生积极影响.从政策效果耦合视角来看,目前针对五系统的政策多面向直接解决目标系统问题,政策实施的中间目标大多可量化,且政策效果评估大多含有多个指标.在此基础上,本文提出了可同时结合物理耦合及政策效益耦合的城市EWFLC五系统分析框架,旨在帮助城市开展政策遴选,实现城市可持续发展.     

城市生态系统能-水-食物-土地-气候的“物理量与政策效果”双维耦合研究综述

城市生态系统内部各组分之间存在着错综复杂的关系,任一组分的变化会对其他组分产生不同程度的影响.快速的城市化进程带来了一系列影响城市可持续发展的问题.若想从根本上消除这些可持续发展隐患,需要采用"耦合"方法.本文明晰了"耦合"的3种应用情景及相应定义表述,同时对城市耦合理论发展脉络进行梳理,分别从物理耦合视角及政策效果耦合视角进行能-水-食物-土地-气候变化(EWFLC)五系统两两分析总结.从物理耦合视角解读发现,目前的耦合研究大多集中在城市尺度,并且主要针对两个系统之间的直接耦合关系,间接耦合关系研究相对缺乏,两系统的关联多会对社会和经济产生积极影响.从政策效果耦合视角来看,目前针对五系统的政策多面向直接解决目标系统问题,政策实施的中间目标大多可量化,且政策效果评估大多含有多个指标.在此基础上,本文提出了可同时结合物理耦合及政策效益耦合的城市EWFLC五系统分析框架,旨在帮助城市开展政策遴选,实现城市可持续发展.     

能源预测预警理论与方法研究进展

能源作为一种稀缺性的战略资源是国民经济增长和社会进步的物质基础,但是随着化石能源耗竭及能源使用造成的环境问题日趋严重,能源安全问题逐渐成为关注的焦点,而能源预测预警也成为能源系统科学领域的新兴学科,其内容包含能源安全理论、基于模型的能源供需预测和基于安全评价指标体系的能源预警等方面内容。通过系统回顾能源安全的理论及其演变的历程,重点综述了自上而下、自下而上和混合建模3种建模思路的能源预测模型,探讨了三类模型的优点和局限性,并根据能源安全预警评价指标浓缩信息的程度,将现有预警评价体系划分单个型指标评价体系和聚合型指标评价体系两大类。通过对以上研究内容的总结分析,明确了当前能源预测预警研究各领域的研究进展,及其在理论和应用方面的优势与不足。在未来研究中,建议从供应链的角度出发,考虑能源系统内部各因素及与外部因素的相互作用,构建基于链式的预警体系,以有效弥补现有研究中的不足。     

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.     

气候变化和土地利用变化驱动下的生物多样性系统分析新框架

尽管目前已有大量关于生物多样性评估的研究,但同时考虑生物多样性多维评估、多驱动因素对生物多样性变化的影响评估及生物多样性变化中长期动态模拟预测等研究仍相对缺乏,这会引起对生物多样性不同维度变化水平的片面理解,导致生物多样性保护工程管理决策失误。基于此,综述现有生物多样性评估维度、驱动因素及历史评估的研究进展,并基于现有研究存在的局限性提出生物多样性多维评估方法与人地耦合系统下生物多样性模拟模型构建思路,基于此提出气候变化和土地利用变化驱动下的生物多样性系统分析新框架。该框架包括:①生物多样性"潜力-贡献-重要性"多维评估理论与方法构建;②人地耦合系统下生物多样性模拟模型构建;③人地耦合系统下生物多样性预测及生物多样性保护工程效果仿真与管理。该框架可为生物多样性保护工程管理及可持续开展提供科学建议。     

农业生态产品及其价值实现路径

农业生态产品价值实现对我国粮食安全、生态保护、重要战略布局意义重大。本研究梳理了农业生产系统和农业生态产品(农产品、其他生态系统服务与负服务)的概念与边界,基于能值分析构建了农业生产系统所提供的服务核算方法体系,核算了我国单位面积典型农产品生态系统服务与负服务,并进一步提出分类化的农业生态产品价值实现路径: 1)已经通过市场化价值实现的农业生态产品需要通过提升绿色度、特殊度和建立农业产业链等实现溢价增值;2)尚未通过市场化价值实现的农业生态产品需要进行价值补偿途径,或通过生态产品赋能及区域共用品牌质量承诺实现价值变现;3)通过多途径减少温室气体排放、通过土地养分管理策略减少氮磷、农药、杀虫剂对生态系统和人群健康的损害,以及通过合理的景观结构减少农业生态系统负服务的产生,以此实现农业生态产品的价值保值;4)还可通过取消二次农业补贴、建立生态交易平台和生态产品认证等推动相关的金融方案。本研究有助于提出农业生态产品价值实现路径,促进绿色金融发展,推动自然资源管理能力现代化。     

基于能值的沼气农业生态系统可持续发展水平综合评价——以恭城县为例

近年来,农村传统的粗放式发展模式对资源和环境造成了巨大的压力,严重阻碍农村的可持续发展进程,为此,国家在农村大力推行以沼气为重点的农村生态建设,加快建立以沼气为纽带的可持续农业发展模式。因此,对沼气农业生态系统的可持续性进行评价对农村能源生态建设和沼气工程的推广具有重要意义。本文选取广西恭城瑶族自治县沼气农业生态系统作为案例,将种植业、养殖业和生态旅游业作为一个复合生态系统,应用能值分析方法将不同能质的能量折算为统一的能值单位,分析了复合农业生态经济系统的可持续发展现状,通过能值分析发现案例区域恭城县沼气农业生态系统具有以下特点:(1)与传统农业生态系统相比,有机肥所占比重较大;(2)水果生产为当地主导产业,生态旅游业有了初步发展;(3)农业的快速发展使人民具有较高物质生活水平;(4)科技水平相对落后,生产率低;(5)沼气替代传统能源,大大减小了环境压力。通过对恭城县农业生态系统发展中的问题进行识别,提出相应政策建议,能够对其未来的发展模式提供参考,对沼气农业生态系统的推广具有重要意义。