物質(zhì)流分析生態(tài)環(huán)境論文范文

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1系統(tǒng)邊界的界定

本文研究的西安市物質(zhì)流主要涉及2個(gè)系統(tǒng)邊界：第一個(gè)是西安市的自然環(huán)境邊界，即西安市在本地開采物質(zhì)資源以及排出廢物的范圍；第二個(gè)是西安市的行政邊界，包括九區(qū)（新城、碑林、蓮湖、雁塔、未央、灞橋、閻良、臨潼、長安）四縣（周至、藍(lán)田、戶縣、高陵）。這種界定方式主要是基于以下2點(diǎn)考慮：其一，本地開采物質(zhì)資源是對自然資源的消耗，對環(huán)境產(chǎn)生影響，而向自然環(huán)境排放廢物則會對環(huán)境造成污染；其二，物質(zhì)的調(diào)入與調(diào)出是相對于行政區(qū)劃而言的，是指西安與周邊地區(qū)進(jìn)行的物質(zhì)流通。

2數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

2.1輸入端

輸入端包括物質(zhì)調(diào)入和本地開采2個(gè)部分，細(xì)分為生物物質(zhì)、建筑材料、化石能源、金屬礦物和非金屬礦物。中間部分為西安生態(tài)系統(tǒng)自身進(jìn)行新陳代謝活動消耗的物質(zhì)資源和城市物質(zhì)資源的凈存量。輸入端中本地開采部分分為生物物質(zhì)和非生物物質(zhì)。其中，生物物質(zhì)包含農(nóng)（蔬菜、水果、蜂蜜、禽蛋、糧食、棉花和油料）、林（生漆、核桃、板栗、花椒、木耳）、牧（肉和奶的產(chǎn)量）、漁（所有水產(chǎn)品）；非生物物質(zhì)包括化石燃料（原煤、原油、天然氣）、金屬礦物（鐵礦石成品礦和有色金屬礦石）、工業(yè)礦物（碳化鈣和氫氧化鈉）和建筑材料（水泥）。需要說明的是：牧產(chǎn)品本應(yīng)計(jì)算牧草產(chǎn)量，但西安并無大型牧場，且缺乏相關(guān)飼料的數(shù)據(jù)，本文以肉和奶的產(chǎn)量表示牧產(chǎn)品產(chǎn)量；化石燃料為原煤、原油、天然氣，但西安市并沒有生產(chǎn)能源，故該項(xiàng)為0；工業(yè)礦物用碳化鈣和氫氧化鈉的量來表示；由于歷年統(tǒng)計(jì)類目不同，建筑材料只計(jì)入水泥。

2.2輸出端

輸出端除物質(zhì)調(diào)出外，主要有污染物和耗散性物質(zhì)。污染物包括固體廢棄物、大氣污染物和水體污染物；固體廢棄物包括城市垃圾和工業(yè)固體廢棄物，其中城市垃圾沒有直接統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，本文取清掃垃圾量與清掃糞便量之和（清掃面積逐年擴(kuò)大，但總量較少，本文忽略此差異）；大氣污染物包括工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的SO2、煙塵、粉塵，城市生活中產(chǎn)生的SO2和煙塵，其中2001－2003年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中缺乏對城市生活中產(chǎn)生的SO2和煙塵的統(tǒng)計(jì)，本文根據(jù)2004－2010年的數(shù)據(jù)，通過線性回歸方法，利用Excel軟件對缺失的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測；水體污染物包括水體中的COD、汞、鎘、鉛、六價(jià)鉻、砷、氰化物、石油類、酚和銨氮，其中2001－2003年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中缺乏對生活污水中銨氮排放量的統(tǒng)計(jì)，考慮到生活污水中的銨氮的排放量與人口正相關(guān)，本文以人口為自變量、銨氮排放量為因變量，通過線形回歸方法，利用Excel軟件對缺失的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測。耗散性物質(zhì)是指農(nóng)藥化肥的流失，本文參考國內(nèi)已有的農(nóng)業(yè)面源污染研究成果，進(jìn)行了以下估算：氮肥、磷肥、鉀肥的利用率分別按30％，15％，40％計(jì)，其他肥料的利用率平均按30％計(jì)，農(nóng)藥的利用率按30％計(jì)，在化肥和農(nóng)藥施用量中扣除二者的利用量，即為二者的流失量［7－9］。

3數(shù)據(jù)分析

本文選取的物質(zhì)流分析指標(biāo)主要包括資源投入量、污染物排出量、物質(zhì)消耗強(qiáng)度、污染物排放強(qiáng)度、物質(zhì)生產(chǎn)力、資源效率、環(huán)境效率以及生態(tài)效率。將西安市2001－2010年的物質(zhì)流數(shù)據(jù)進(jìn)行縱向比較，研究西安市近些年的發(fā)展?fàn)顩r與趨勢，為西安市的生態(tài)城市建設(shè)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

3.1西安市2010年物質(zhì)流全景

在上述分析研究的基礎(chǔ)上繪制了2010年物質(zhì)流全景圖，如圖2所示。圖中以2010年為例，西安市的物質(zhì)投入總量為1859．73萬t，其中能源投入占51％，生物物質(zhì)投入占35％，建筑材料占13％；污染物排放總量為315．79萬t，固體廢棄物占78％，耗散性物質(zhì)占17％，大氣污染物占4％。輸入部分的能源和輸出部分的固體廢棄物仍然在各部分占有最大比重。相較于2009年，如圖3資源投入量中的能源部分有所降低，預(yù)計(jì)在未來幾年內(nèi)，還會有下降趨勢；固體廢棄物的排放量不斷增長而且所占比例繼續(xù)上升，將來可能會繼續(xù)升高，這一方面說明人們的物質(zhì)生活條件不斷提高，另一方面又說明現(xiàn)在人的生活習(xí)慣還不夠環(huán)保，包裝物質(zhì)過多，隱藏流系數(shù)較大。

3.2資源投入量

資源投入量表示西安市在發(fā)展過程中所消耗的物質(zhì)資源的量，用以衡量西安市的發(fā)展對自然環(huán)境的影響，2001－2010年西安市物質(zhì)資源投入量情況圖3所示。西安市的物質(zhì)資源投入總量總體上呈逐年遞增趨勢，從2001年的973．90萬t增長到2010年的1859．73萬t，2009年達(dá)到2070．42萬t的峰值水平，如圖3所示，平均年增長率為10．11％。能源的投入量從2001年的396．23萬t增長到了2010年的951．26萬t，平均年增長率為15．56％，高于資源投入總量的平均年增長量5．45個(gè)百分點(diǎn)。盡管金屬礦物的平均年增長率高達(dá)27．26％，但其總量較少，對西安資源投入總量的影響較小。由圖3資源投入結(jié)構(gòu)圖不難看出，西安近些年的發(fā)展更大程度上是依賴于能源。西安市的能源都是從外部調(diào)入的，因此，西安市的發(fā)展對自身的環(huán)境資源破壞較小，對物質(zhì)調(diào)入的依賴程度較高。

3.3污染物排出量

污染物排出量是人們在生產(chǎn)生活中，由于不能充分利用的物質(zhì)資源，排放到自然環(huán)境中的一些有害的剩余。為了分析污染物排放量中各種污染物所占比重及變化趨勢，繪制西安市2001－2010年污染物排出量結(jié)構(gòu)如圖4。圖4中大氣污染物、水體污染物、農(nóng)藥化肥的耗散所占比重較少，且變化起伏不大，固體廢棄物在所有污染物排放量中所占比重較大，且決定了污染物排放總量的變化趨勢，固體廢棄物由70．9％上升到77．6％。大氣污染物由7．1％降到3．6％。耗散性物質(zhì)由20．5％降到17．2％。水污染基本保持在1．5％左右。此處并不能說明對西安市環(huán)境影響最大的為固體廢棄物，因?yàn)椴糠执髿馊疚畚铩⑺廴疚锏暮侩m小，卻能對環(huán)境造成較大影響。對西安市污染物的排放量與資源的投入量進(jìn)行對比分析，如圖5。經(jīng)相關(guān)性分析，污染物的排放量和資源投入量的變化并沒有明顯的相關(guān)性，其中資源投入量呈明顯的上升趨勢，而污染物的排放量并沒有相應(yīng)的起伏，這說明西安市在污染物的綜合利用和治理方面情況良好，而物質(zhì)凈存量的增長在一定程度上延緩或減輕了環(huán)境壓力。

3.4物質(zhì)消耗強(qiáng)度和污染物排放強(qiáng)度

根據(jù)物質(zhì)消耗強(qiáng)度的計(jì)算方法（物質(zhì)消耗強(qiáng)度＝資源投入量／人口數(shù)）和污染物排放強(qiáng)度的計(jì)算方法（污染物排放強(qiáng)度＝污染物排放量／人口數(shù)），計(jì)算西安市2001－2010年的物質(zhì)消耗強(qiáng)度和污染物排放強(qiáng)度，繪制二者相關(guān)曲線如圖6所示，西安市的物質(zhì)消耗強(qiáng)度和污染物排放強(qiáng)度不斷增長。西安市2001年的人口數(shù)為694．8萬人，2010年的人口數(shù)為782．7萬人，平均年增長率為1．41％；2001年的物質(zhì)消耗強(qiáng)度為1．402t／人，2010年的物質(zhì)消耗強(qiáng)度為2．376t／人，平均年增長率為7．72％；2001年的污染物排放強(qiáng)度為0．339t／人，2010年的污染物排放強(qiáng)度為0．403t／人，平均年增長率為2．10％。物質(zhì)消耗強(qiáng)度增長最快，人口和污染物排放強(qiáng)度則相對增長較緩。這表明在西安市的發(fā)展過程中，對物質(zhì)資源的利用強(qiáng)度越來越大，對自然資源的需求越來越多，而污染物方面給環(huán)境帶來的壓力并無明顯增大。

3.5物質(zhì)生產(chǎn)力

物質(zhì)生產(chǎn)力（materialproductivity，MP）等于國內(nèi)生產(chǎn)總值除以物質(zhì)總需求，表示單位物質(zhì)消耗所創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，是衡量經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)年度資源利用效率的指標(biāo)。主要與一個(gè)國家或地區(qū)的生產(chǎn)力水平有關(guān)，另外也受經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的影響。物質(zhì)生產(chǎn)力常以每投入1t物質(zhì)量所創(chuàng)造的GDP予以表示，是衡量物質(zhì)利用效率的指標(biāo)。根據(jù)物質(zhì)生產(chǎn)力的計(jì)算方法（物質(zhì)生產(chǎn)力＝GDP／資源投入量），西安市2001－2010年的物質(zhì)生產(chǎn)力變化如圖7所示。西安市的物質(zhì)生產(chǎn)力由2001年的0．755億元／萬t增長到了2010年的1．743億元／萬t，呈較為平穩(wěn)的上升趨勢，平均年增長率為14．54％，表明西安市的物質(zhì)生產(chǎn)力增長較快，物質(zhì)利用效率不斷提高。圖7為西安市2010－2010年物質(zhì)生產(chǎn)力與物質(zhì)消耗強(qiáng)度的關(guān)系，可以看出隨著消耗強(qiáng)度的增加物質(zhì)生產(chǎn)力增加，發(fā)展態(tài)勢良好。

3.6資源效率與環(huán)境效率

資源效率與環(huán)境效率是城市物能代謝生態(tài)效率中的2項(xiàng)指標(biāo)，表示單位資源消耗和污染負(fù)荷所能提供的社會服務(wù)量［12］。現(xiàn)有的資源效率研究多是分不同類型的資源進(jìn)行的，如土地資源的效率、礦產(chǎn)資源的效率、水資源的效率。但只有從整體上考慮，才能洞悉西安市整體的資源效率情況，本文研究的資源效率將建立在總的資源投入量上。相應(yīng)的，本文的環(huán)境效率也是建立在總體污染物排出量之上的。根據(jù)資源效率和環(huán)境效率的計(jì)算方法（資源效率＝GDP變化倍數(shù)／資源投入量變化倍數(shù)；環(huán)境效率＝GDP變化倍數(shù)／污染物排出量變化倍數(shù)），計(jì)算結(jié)果如表2。需要說明的是，表2中的數(shù)據(jù)并沒有以某一年為基準(zhǔn)，而是將2001－2010年分為9個(gè)年度，每個(gè)年度都是以前一年為基準(zhǔn)，數(shù)值表示后一年相對于前一年的變化系數(shù)，這樣便能觀察西安2001－2010年資源效率和環(huán)境效率的變化趨勢。數(shù)值為1時(shí)，說明資源效率和環(huán)境效率并沒有發(fā)展，停留在原來水平；數(shù)值大于1，說明社會服務(wù)量的增長所需的資源減少或排出的污染物減少，效率提高；數(shù)值小于1，則反之。從資源效率上來看，除了2003－2004年度，其他年度的數(shù)值都大于1，說明總體上西安的資源效率還是呈提高趨勢的，但數(shù)值較小，資源效率提高不是很明顯，西安尚未實(shí)現(xiàn)GDP的增長與資源投入量的“解耦”。從環(huán)境效率來看，總體上還是不斷提高的，但2009－2010年度有所下降，環(huán)境壓力依然不容忽視。

4結(jié)論

物質(zhì)流分析是建設(shè)生態(tài)城市的重要手段，但城市層面物質(zhì)流數(shù)據(jù)的獲取一直是研究的難點(diǎn)，此外還有隱藏流數(shù)據(jù)的地區(qū)差異性問題，這導(dǎo)致很多城市的物質(zhì)流研究難以真正地跟國家層面的物質(zhì)流研究相結(jié)合、比較，缺乏橫向的可比性，也就很難對一個(gè)城市物能代謝的水平進(jìn)行評估。本文在分析宏觀層面和微觀層面物質(zhì)流分析的基礎(chǔ)上，建立了城市層面的物質(zhì)流分析方法。并結(jié)合西安市的具體可調(diào)研數(shù)據(jù)，對西安市2001－2010年的物質(zhì)流狀況進(jìn)行縱向分析，得出西安市物質(zhì)資源效率與環(huán)境效率在研究期間增長較為緩慢，這說明西安的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)在生態(tài)城市建設(shè)中還需要進(jìn)一步調(diào)整，合理、優(yōu)化的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)將帶來一個(gè)更好、更快的效率增長速率，將促進(jìn)西安良性有序的發(fā)展。西安生態(tài)城市的建設(shè)中需要達(dá)到“低投入、低排污”的目標(biāo)，西安市的發(fā)展有待進(jìn)一步改進(jìn)。本研究由于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的缺失，沒有與發(fā)達(dá)國家城市、我國部分大城市進(jìn)行對比，還不能精確定位西安的物質(zhì)生產(chǎn)力處于一個(gè)什么樣的水平，需做進(jìn)一步分析研究。

作者：沈麗娜馬俊杰單位：西北大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院