两个污水处理系统的能值与经济综合分析

运用改进的能值评价指标和经济指标对构建的两个污水处理综合系统("污水处理厂处理+脱水污泥填埋"及"污水处理厂处理+脱水污泥填埋+中水回用")进行了环境可持续性和经济竞争力的综合分析。改进的能值指标(能值产出率SEYR、环境负载率SELR、环境可持续发展指数SESI和能值受益率SEBR)是在考虑研究对象废物及产物能值对环境影响的基础上提出的,更好地反映了系统的特征。结果表明,中水回用系统的增加有利于提升系统的环境可持续发展能力;"污水处理厂处理+脱水污泥填埋+中水回用"系统较"污水厂处理+脱水污泥填埋"系统的经济竞争力差,但却拥有更强的可持续发展能力,有利的经济政策能够刺激其更好的推广运用。     

沿海快速城市化地区能值生态足迹变化分析

当前我国经济的快速发展和生态环境之间的矛盾日益显著,不利于城市可持续发展。生态足迹目前已成为普遍接受的可持续发展指标,选定生态足迹改进方法——能值生态足迹模型,以城市化地区厦门市为研究区进行计算分析,以期发现快速城市化过程中可能面对的问题。首次计算分析了厦门市1980年至2010年的能值生态足迹动态变化,并对其可持续发展进行了评价。结果表明,30年间厦门市人均生态足迹需求从1980年的8.6 ghm2持续增长至2010年的52.8 ghm2,而供给方面的人均生态承载力却从1980年的181.2 ghm2持续下降为47.5 ghm2,2009、2010年该市由生态盈余转为生态赤字。同时,从生态足迹组分及其比例来看,30年间化石燃料用地和建设用地的生态足迹增长迅速,二者对厦门市人均能值生态足迹变化贡献最大,并且成为2000年后总体足迹中所占比例最大的组分,各自占比超过20%。结果分析显示,厦门市开始面临逐渐加重的生态环境压力,需要开始重视其可持续发展。因此调整厦门市的产业结构和控制城市化发展非常必要。一方面,应该降低第二产业的比例,降低对化石能源的使用,同时促进第三产业的发展和第一产业的现代化,以此为城市提供更多的资源供给并降低资源需求,特别是化石能源的需求。     

基于能值分析的生态脆弱区旅游业可持续发展研究——以甘南藏族自治州为例

旅游可持续发展现已成为世界性诉求,生态脆弱区旅游发展与生态环境保护的矛盾尤为突出,因此,评估生态脆弱区旅游可持续发展的态势对促进区域旅游经济和生态环境的协调发展具有重要意义。以甘南藏族自治州为研究区,采用旅游能值分析方法,基于调查数据、统计数据和能值转换数据,采用旅游输入能值、旅游输出能值、旅游环境负载率、旅游能值交换率和旅游可持续发展能值指数等评价模型,测度了2006—2015年甘南藏族自治州旅游可持续发展水平,旨在推进旅游可持续发展的研究方法的应用,为生态脆弱区旅游生态经济系统的综合评价及持续发展管理提供科学依据。研究表明:(1)2006—2015年,甘南藏族自治州旅游输入、旅游输出能值逐年增长,旅游餐饮、住宿能值占旅游输出能值的59%—82%,刚性需求能值输出占较高比例的能值结构不利于本区旅游业的可持续发展。(2)研究区旅游可持续发展处于不稳定的状态:2006—2008年旅游可持续发展能值指数由2.49降至0.94,大量不可更新资源的消耗造成环境压力较大,旅游系统处于不可持续状态;2008—2015年旅游可持续发展能值指数上升至7.85,为可持续发展状态,但2014—2015年旅游系统有效能值产出效率低,系统可持续性较差。     

基于能值分析的中国海洋生态经济可持续发展评价

海洋生态经济可持续发展的研究既是生态经济研究的重要领域,也是海洋经济研究的重点领域。运用能值分析构建中国海洋生态经济系统能值分析模型和指标体系,以中国沿海地区及其附近海域为研究区域,利用2013年的数据对中国海洋生态经济系统的可持续发展水平进行能值测度。研究表明:(1)2013年,中国沿海各省的海洋生态经济总能值为1.70×10~(24)sej,可更新资源能值占主体地位。(2)受沿海各省海洋经济发展水平不同和区域海洋资源储量影响,中国沿海地区海洋生态经济能值密度分布差异较大,能值货币比率以上海为界,南高北低,高中低3种能值产出率结构并存且以中能值产出率结构为主。(3)中国海洋生态经济系统的生态承载力以高承载力和较高承载力为主,但局部地区海洋生态承载力偏低影响区域海洋生态系统平衡。中国海洋生态经济系统环境负载率较大,环境负载率高的地区与我国海洋经济发达地区高度耦合。(4)从可持续发展指数来看,中国海洋生态经济发展的整体可持续性较好,局部地区环境负载率过大和生态承载力偏低严重制约着区域海洋生态经济的可持续发展。     

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.     

基于能值改进的开放系统生态足迹模型及其应用——以深圳市为例

对生态经济复合系统综合评价是实现区域可持续发展首先要面对的科学问题.针对传统生态足迹模型的系统封闭性和空间互斥性等不合理假设,利用从系统论出发并具有基于流量算法优点的能值分析理论,对传统生态足迹模型加以改进,同时将人类劳务纳入系统评价.改进后的模型仍然从供给与需求角度分析区域消费足迹与承载力,强调区域资源进出口,分析开放系统条件下区域发展状况,并将人类的作用纳入可持续发展评价范畴.以深圳市2006年发展状况为例对改进模型进行实证分析.计算结果显示:研究区域具有48.08ghm2的人均潜在生态承载力;在生物生产账户上存在3.60ghm2的人均生态赤字,需进口来弥补,而在工业产品账户上3.14ghm2的人均盈余,可供出口;具有约4.87ghm2的人均净承载力出口,为其他区域的发展做出了贡献;人力资源是深圳市可持续发展的重要保障,至少提供相当5.20ghm2的人均生态承载力;发展高新技术产业、低能耗的清洁工业,产出高能值转换率的产品,实现区域本地产品在能量系统等级的提升,是提升本地承载力的现实途径.结果表明,改进后模型突破了传统生态足迹模型偏生态的弱可持续性评价局限,成为综合反映区域生态经济发展状况的可持续性评价模型.     

京津唐城市生态系统能值比较

运用能值(emergy)分析方法,以京津冀地区的北京、天津、唐山为研究对象,建立了复合生态系统与可持续发展的能值指标,对3个城市1991～2005年自然环境与社会经济可持续发展状况进行了比较分析.研究结果表明:1991～2005年期间,由于北京、天津的本地资源能值对经济发展的驱动力不足,城市发展对外部输入能值的依赖程度越来越高;北京、天津、唐山社会子系统的能值指标均呈上升趋势,城市居民生活水平和经济发展水平不断提高;北京经济子系统的各项指标均优于天津和唐山,但环境子系统和能值可持续指标体现出,北京的环境压力最大、可持续发展能力低于天津和唐山.在此分析基础上,对北京、天津、唐山的可持续发展提出了几点建议,为制定城市发展策略和产业调整提供科学依据.     

四川省农业生态系统能值评价及动态计量分析

农业生态系统是人类生存的最基本系统,对其结构和功能进行分析是破解农业生态环境问题的关键.本文应用能值分析理论并借助数据包络分析法、协整检验、误差修正模型等经济计量方法,对1997-2009年四川省及其21个地级市农业生态系统的运行动态、环境承载情况、运行效率、投入产出关系进行定量分析.结果表明： 研究期间,四川省处在由传统农业向现代农业过渡阶段,农业机械化水平不断提高,资源利用效率不断加强,结构优势度总体情况较好,而过度依赖经济能值的投入使系统可持续性能力逐年减弱;区域间农业生态系统发展状况的差异较大,成都平原区和川西高原区要么资源开发过度,要么资源利用不足,而四川丘陵地区农业生态系统富有活力和发展潜力,属于四川农业未来发展的重点区域;四川省农业生态系统总体运行效率较低,各地状况不一,既包括技术效率较低因素,也有规模不当的原因;四川省农业生态系统经济能值指标与产出能值之间存在长期均衡动态关系,但短期内的能值投入远未达到理想的产出状态.     

互花米草群落功率最大化倾向

植物新种进入新区域后,通过扰动或搅局,改变生态系统的结构,形成有特色的自组 织生态系统,趋向新条件下的功率最大化.本文应用能值分析的方法,分别对苏北互花米草 生态系统和光滩生态系统进行能值分析和系统评估.结果表明：互花米草生态系统每年能值 产出比光滩生态系统高1.52E+18 sej.能值密度是光滩的4.72倍,基础能值产出率约为光滩生态系统的5倍.互花米草生态系统能更有效地利用能量,增加系统内部的 能值贮存,实现系统内部的功率最大化.互花米草入侵某区域滩涂后,通过自组织促使整个互花米草生态系统趋于功率最大化,充分发挥生态服务功能,但由于其繁殖扩散过快,导致种群爆发,产生了一系列负面效应,如抑制本土物种、侵占航道、危害贝类养殖等.     

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.