基于MFA方法纯碱生产过程物质流及能量流分析

基于某纯碱企业的现场调研和台账数据,运用物质流分析(MFA)方法对纯碱生产过程的盐水工序、石灰石煅烧工序、碳酸化工序等主要环节中的资源、能源消耗和污染物排放量进行了计算分析。计算结果表明,每生产1 t纯碱消耗原盐1.6 t、石灰石1.2 t、焦炭0.1 t、电能200 kW·h、蒸汽热能12000 MJ,产生废气1.4 t、废液10 t、废渣1.7 t。

中国镍资源物质流动与碳排放分析

镍作为一种战略性资源已广泛应用于新能源汽车、风力发电、太阳能光伏发电等可再生能源技术,在经济社会发展中具有重要意义。中国是世界上最大的镍消费国,但镍资源在我国的贸易流动及各省碳排放分布尚缺乏深入细致的研究。本文基于全生命周期理念,将物质流分析法(MFA)和排放因子法(IPCC)相结合,开展了中国2010—2020年镍物质流动分析和不同省份典型镍产品碳排放核算研究。结果表明,中国镍物质流从2010年的60×10^(4)t增加至2020年的124×10^(4)t,其中采矿阶段主要源于进口,冶炼阶段由进口为主转变为国内供应为主,产品制造阶段不锈钢占比最大,终端应用阶段镍产品经回收后循环利用。1t精炼镍生产阶段、镍铁生产阶段、硫酸镍生产阶段的碳排放量分别为CO_(2)10.19t、CO_(2)14.01t、CO_(2)28.76t;国内精炼镍、镍铁、硫酸镍在空间分布上主要集中在甘肃、山东、广东等地,时间上碳排放分别呈递增、波动和显著增长趋势。在能源低碳转型背景下,厘清镍资源物质流动和相关产品碳排放分布的关系,有助于完善镍资源管理机制,为实现我国镍工业低碳循环发展提供基础数据及方法学支撑。

典型锑-金冶炼过程金和铅物质流分析

应用物质流分析锑-金火法冶炼系统。以金、铅为目标元素,建立了基于生产系统的物质平衡表和物质流图,构建了有关系统直接回收率、废物回收率、资源利用效率的评价指标体系。结果表明:系统内金的资源利用效率为91.76%,挥发熔炼、挥吹炉挥吹、还原熔炼和除杂精炼过程金的直收率分别为86.39%、92.27%、98.64%和95.60%。同时,每产出1 t金属锑,会有6.78 kg的铅进入到冶炼系统中。重点分析冶炼过程中有价元素金及有害元素铅在主要单元过程中的分布转化行为。最后,基于物质流分析提出提高资源利用效率和清洁生产的建议。

2000—2022年中国钕动态物质流分析

钕(Nd)是全球能源绿色低碳转型过程中所需的关键稀土金属元素,广泛应用于电子、家用电器、风力涡轮机、汽车催化剂、传统汽车和新能源汽车等领域。钕重要性日益凸显,开展钕物质流分析,定量刻画钕元素在全产业链的物质流动过程,厘定潜在风险点,对于提升钕产业链供应链稳定性具有重要意义。本文基于物质流分析法构建了钕生命周期动态物质流分析模型,研究结果表明,中国钕以国内供应为主,其他来源的钕资源占比较少,但近年来钕稀土精矿进口量逐渐增加。随着国内经济发展,钕上游产品出口量减少,进口量增加;在产业链中游,钕主要用于生产钕铁硼永磁铁,2000年,消费领域占比90.28%,2022年,占比达到93.08%;在终端产品中,钕消费量由2000年的672 t增长到2022年的37896 t,增长了56.3倍。中国钕资源产业链完整,钕在用存量规模大,极具回收潜力,然而钕回收率较低,亟待提升回收利用技术水平,促进稀土行业的可持续发展。

基于物质流分析下的中国锂资源供应风险评估

文章基于物质流分析框架建立生产、加工制造、使用和废物管理等四个阶段的中国锂资源供应风险评估体系,对2011—2022年中国锂资源供应风险进行评估。结果显示:2011—2022年中国锂资源供应风险呈现在中风险范围内平稳下降的态势,其中生产阶段国内供应能力有限,供应风险呈现上升趋势;加工制造阶段锂盐供给充足且拥有技术优势,供应风险有所下降;使用阶段受到消费刺激、产业政策、产品质量、可替代性和技术因素等的复合影响,风险值变动幅度不大;废物管理阶段受到经济社会发展和回收率提高影响,风险值降幅明显。基于研究结果,建议未来需建立符合我国实际的锂资源供应风险动态评估机制,提高锂资源保障和生产供应能力,加强锂产业链全方面技术创新,完善相关产业政策,降低我国锂资源供应风险。

物质流分析方法在危险化学品事件物证勘验中的应用

物证勘验是查明危险化学品事件发生原因的必要手段和重要环节,但危险化学品事件表现形式多为爆炸和火灾,容易引发多米诺效应,物证调查存在一定的难度。为提高现场勘验的效率、减少危险化学品事件的发生,采用物质流分析方法(MFA)开展事件现场情报信息分析并基于具体案例探索物质流分析理论方法在危险化学品事件物证勘验中应用价值与前景。并以“江苏响水3·21特别重大爆炸事故”为例,绘制“天嘉宜化工厂苯二胺项目物质流动分析图”和“危险物质分布图”,对涉事企业作物质流分析。结果表明:MFA可识别危险区域和危险物质,为现场勘验人员提供安全防护参考信息;还可为现场物证的提取和检验鉴定提供范围和方向。

湖南省公路固废物质流分析与产排预测

为助力公路系统建养生态化、绿色化转型发展,基于公路里程存量与大中修数据,结合MATLAB、Origin等数据分析和处理平台,采用物质流分析方法进行了湖南省公路固废的物质流分析,构建了公路固废产排预测模型。物质流分析结果显示,近年湖南省地方公路固废主要为废旧水泥混凝土,占比75%左右,其余为沥青路面回收料(RAP)。高速公路则以RAP为主,占比76%左右,其余为废旧水泥混凝土。在产排预测方面,本文设置短寿命(6 a)、中寿命(10 a)、中长寿命(20 a)和长寿命(30 a)4种寿命情景进行分析,预测了湖南省公路固废产生量的变化规律。结果表明,湖南省地方公路存量和高速公路存量分别在2031年和2050年达到饱和,为451 137 km和11 180 km。短寿命情景下的地方公路和高速公路大中修里程分别于2028年和2022年左右达到峰值,为3 210 km和534 km,长寿命情景下大中修里程的峰值出现更晚、波动更大。在短寿命、中寿命、中长寿命和长寿命4种情景下,地方公路公路固废产生量在2028年、2029年、2037年和2046年达到第一个小峰值,分别为652万t、447万t、291万t和280万t,此后围绕峰值波动;高速公路公路固废产生量在2022年、2024年、2032年和2043年达到第一个小峰值,分别为238万t、183万t、140万t、110万t,此后围绕峰值波动。结合调研结果,短寿命情境下更加符合湖南省公路固废产生量的实际情况,这意味着我国公路已经进入了大中修的高峰期。

广东省环境经济系统的物质流分析

运用物质流分析（MFA）方法,对广东省经济系统在1990~2005年间的物质输入与输出进行系统地分析,探讨了广东省经济发展与环境压力的关系.研究结果表明：①在不考虑水的情况下,物质输入与输出量均在不断增加（年均分别为4.50%和3.87%）,但均小于GDP的增长速度（14.62%）,二者成正比,物质消耗强度和物质输出强度也在逐渐上升,说明区域社会经济的发展带动了人们物质消费的增长,从而导致输出的增加;②水输入输出量以及废水排放强度均在不断增加,尤其是生活污水排放量及排放强度的增长速度较快,加重了对区域水环境的压力;③单位GDP的物质输入与输出均在不断降低,表明区域资源综合利用效率和废弃物输出效率得到明显提高;④物质输入输出与GDP回归分析表明,区域物质输入与GDP、区域物质输出与GDP呈良好的线性关系;⑤IPAT模型分析表明,区域过程排放（RPO）受到技术水平提高的限制,但由于国民福利与人口增长的压力,使得RPO仍以年均2.67%的速度增长,但远小于GDP的增长速度,表明区域经济和环境处在相对解耦状态,广东省正逐步走向区域环境与经济的协调发展.

物质投入产出表在义马市物质流分析中的应用

结合义马市的社会经济系统,构建了基于三维物质投入产出表(PIOT)的物质流核算模型.从不同层次对该市的社会经济系统进行分析.结构分析表明,经济发展严重依赖本地资源,产业链短,经济结构层次较低,行业关联度低.电力行业和煤炭采掘业为控制资源、污染的关键部门.技术水平分析表明,技术水平低、循环利用率相对较低,使得资源投入、污染排放量大.宏观比较分析表明,人均物质流、物质流强度都较高,物质使用效率低下.要提高该市的资源使用效率、降低污染排放,可通过结构调整、提高技术水平及循环利用率等途径实现.

物质流分析研究述评

物质流分析方法近年来在循环经济和可持续发展研究领域发展迅速。阐述了物质流分析的定义及其与自然生态系统物质流的区别,着重回顾了该研究方法的发展历程,阐明了物质流分析的主要观点、理论基础、研究思路及研究框架,详细阐译和对比分析了物质流分析的六大类指标及分析方法,并在物质流分析框架的基础上,建立循环经济及可持续发展的评价指标体系,并对物质流分析指标体系和方法学的研究意义及其在环境经济学中的地位进行了客观的评价,进而指出了物质流分析方法的不足之处。对物质流分析在不同层次的应用研究也进行了充分的阐述和分析。对物质流分析今后相关领域的进一步研究予以了讨论和展望。

磷元素物质流分析研究进展

磷是重要的营养元素,也是不可再生的重要非金属矿物资源。为了分析人类活动对磷流动的扰动,国内外开展了大量磷元素的物质流分析和模拟。综述了磷元素物质流分析的最新研究进展,分析了国内外磷元素物质流研究的特点和不足,并展望了未来相关研究的研究热点和发展方向。从研究尺度看,现有磷元素的物质流研究以全球尺度和国家尺度为主,区域和城市尺度以及企业和产品尺度的研究较少。从研究问题看,现阶段研究主要关注农业或者食品生产和消费对磷流动的影响,对林业、钢铁和能源部门略有涉及。从模型特征看,现有研究以分析流量变化的静态模型为主,考虑存量变化的动态模拟较少。从研究的发展方向看,未来磷物质流的相关分析将关注五大问题:(1)考虑不同驱动力和存量变化的动态模拟;(2)不同层次和尺度的磷足迹研究;(3)磷与其他元素相比对社会经济的重要性;(4)全球变化背景下不同部门磷依赖的脆弱性;(5)磷和其他元素的耦合研究。为了适应未来的研究需求,磷的物质流模拟重点在于开发动态模型,并将物质流分析与多种手段结合,以预测全球变化、社会经济发展、技术变化以及其他重要变化对磷流动的扰动及其相应的环境影响。

经济-环境系统的物质流分析

经济系统和自然环境通过物质与能量流动相互联系,而物质流与能量流的失衡是环境问题产生的关键原因。物质流分析通过追踪、估算物质在经济-环境系统中的输入、输出和贮存,为物质减量化和可持续发展提供科学依据。元素流分析(substance flow analysis,SFA)和物质流核算与分析(material flow accounting and analysis,MFA)是物质流分析的2种主要方法。SFA追踪特定元素或化合物的流动过程,识别环境问题和潜在的解决途径;而MFA通常把经济系统当作“黑箱”,分析其物质吞吐量。本文从物质流分析的发展和应用研究等方面对SFA和MFA进行了详细的描述,并分析比较了两者间的异同,同时对物质流分析今后的研究重点进行了讨论。

基于物质流分析的江苏省区域生态效率评价

物质流分析被认为是适用于生态效率评价的重要工具和方法之一，但应用于区域生态效率评价的研究尚较少。根据生态效率理论、物质流分析理论与方法，建立了基于物质流账户的3个层面的区域生态效率评价指标：区域直接生态效率、区域总生态效率、整体生态效率。以江苏省为例，全面评价了1995～2005年江苏省不同层面的生态效率，结果表明：（1）江苏省区域直接生态效率远高于我国同期水平。区域总生态效率和整体生态效率相对较低，分别仅为区域直接生态效率15％～22％和7％-8％左右；（2）1995-2005年，区域直接生态效率呈先上升后下降趋势，原因在于物质生产率未有显著提高以及近年来重工业在产业结构中比重的增加；（3）整体生态效率的变化趋势与区域直接生态效率类似，原因主要是近年江苏省对区外物质和资源的进口量显著增加；（4）区域总生态效率则表现为先快速上升后缓慢上升的趋势。在对研究结果及成因进行分析和讨论的基础上，提出了提高区域生态效率的建议。

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)"。

城市物质流分析框架及其指标体系构建

借鉴国内外物质流分析的研究成果,结合我国城市物质代谢特点,建立了城市物质流分析的框架及指标体系。该框架以城市社会经济系统物质通量的变化为核心,增加了对城市社会经济系统可持续能力的考察以及对城市和区域循环经济贡献的关注。论文识别了城市物质流分析中系统边界界定等关键问题,并提出了解决方法;指标体系在借鉴国家层面物质流分析指标体系的基础上,注重对城市经济系统内部循环及不同城市经济系统间的物质循环的考察,增加了再生资源输入量、内部资源回收量、可回收废物输出量、新鲜水输入量、中水回用量等指标,用于表征城市可持续发展的能力及实践成果。

中国经济系统物质流趋势成因分析

运用经济系统物质流分析方法，分析和识别了1990-2003年我国物质流趋势及成因．结果表明，我国经济系统物质流表现为直接物质投入量、国内废物产生量与GDP总体呈线性增长关系．近年来，资源生产率低位下降，资源循环利用率缓慢提升．造成上述趋势成因主要有：重化工发展阶段和“粗放型”发展模式，导致经济发展仍旧是资源消耗型发展模式；循环经济发展尚处在初级阶段，导致我国资源循环利用率低．

我国磷资源产业物质流分析

运用物质流方法对我国磷资源产业的整个生命周期进行定量描述和分析,考察磷资源的利用和环境影响状况,对目前存在的相关问题及其相互关联进行剖析,提出了解决策略。对磷资源产业系统的物质流分析和研究结论,不仅对其他化学原料矿产资源产业可起到指导作用,对大多数金属矿产资源产业也有借鉴价值。

钢铁联合企业炼焦过程物质与能量流分析

对不同炼焦工艺进行了比较,研究分析了钢铁联合企业炼焦过程物质流、能量流、硫素流流动规律,介绍了焦炉煤气综合利用途径。认为传统副产回收焦炉仍将是钢铁联合企业焦化的主流工艺;炼焦过程物质与能量流分析的核心问题是碳素流的转换与耗散,是在一定条件下焦炉煤气利用的合理优化和加热煤气热能的有效利用及余热回收。分析结果表明,焦炉加热用煤气消耗是焦化工序的主要能源消耗;干熄焦是具有显著节能效果的余热回收技术;焦炉煤气优化利用应综合考虑钢铁制造流程的优化和钢厂煤气平衡等多方面因素。

基于物质流分析方法的区域可持续发展动态研究——以广东省为例

为探讨区域可持续发展的程度，本文综合运用物质流分析方法和IPAT方法，对广东省经济系统在1990年～2005年期间的自然物质输入与物质输出进行计算分析，并与江苏省进行了对比。结果表明，广东省的物质利用效率在1990年～2005年期间低于江苏省，物质输出效率在1990年～1996年、2000年～2005年期间高于江苏省，在1997年～1999年期间低于江苏省；物质消耗强度在1990年～2005年期间高于江苏省，物质输出强度在1990年～1996年、2003年～2005年期间低于江苏省，在1997年～2002年期间高于江苏省。2001年～2005年是其中发展最好的一个阶段，初步实现了可持续发展，在此期间，广东省经济系统在保持自然物质输入少量增加（DMI年均增长5．47％）的基础上实现了经济的较高速发展（GDP年均增长13．95％），同时污染物质排放量增长较小（RPO年均上升1．68％）。

基于物质流分析的低碳经济发展战略研究

低碳经济是以低能耗、低污染为基础的绿色经济。低碳经济的实质是高能源效率和清洁能源结构的问题,核心是能源技术创新和制度创新。在制定和发展低碳经济政策和战略时,必须抓住其本质和核心内容,对经济活动的物质流进行分析,建立物质流分析账户,调控物质流动模式,实施物质流管理,优化经济结构,最终实现低碳经济的发展目标。文章分析了低碳经济和物质流分析的国内外进展,同口径对比了中国与日本物质流主要指标,基于物质流分析建立了我国推进低碳经济发展的"四位一体"模式。