资源代谢视角下乡村空间优化设计路径和策略研究——以淄博西单村为例

从乡村资源流动和高效利用的内在规律出发,将资源循环代谢理念融入乡村空间优化设计,是缓解城乡矛盾和实现乡村空间转型的重要途径。文章在解读资源代谢内涵属性及构成要素的基础上,梳理资源高效利用视角下乡村空间营建的理论、方法及案例,探索乡村资源代谢系统与各空间形态要素在技术、空间和社会层面的整合模式。基于物质流分析法及适宜生态技术设施整合措施,提出适用于乡村空间特征的资源代谢分析和空间优化的设计路径和操作策略,并以淄博西单村为例开展资源代谢系统与功能布局和空间形态互动的优化设计研究,以期对促进乡村空间的生态转型、拓宽乡建设计思路、提升乡村人居环境品质提供理论和实践参考。

武汉市造纸行业资源代谢分析

资源代谢问题是造成产业系统生态环境影响的主要原因。在分析武汉市造纸行业资源代谢的基础上从资源输入-资源使用-环境胁迫-系统循环共生4个方面构建武汉市造纸行业资源代谢分析指标体系。运用模糊综合评判法和问题树模型对2007年武汉市造纸业的原材料、水、能源等资源的代谢与全国造纸行业平均水平进行了比较分析。结果表明:(1)武汉市造纸业资源代谢水平总体上评价等级为优,但某些指标与全国平均水平比还略有差距;(2)从资源输入角度分析,原材料输入生态效率及水资源输入生态效率等级为优,能源输入生态效率等级为良;(3)从资源使用角度分析,单位产品的原材料消耗及单位产品的水资源消耗等级为优,单位产品的能源消耗等级为良;(4)从环境胁迫角度分析,单位污染物工业总产值及单位产品污染物排放等级均为优,污染物达标排放率等级为良;(5)从系统循环共生分析,企业清洁生产达标率等级为良,资源持续利用及污染物治理等级为优,而中水回用率等级为差。通过代谢分析可得,武汉市造纸行业能源输入生态效率、单位产品能源消耗与全国平均水平比还有一定距离,整个行业中企业清洁生产比例还具有提升的空间;中水回用方面较弱,需要特别加强。

干旱地区工业系统资源代谢水平分析——以宁东能源煤化工基地为例

能源煤化工基地是典型的资源依赖型产业聚集区,资源代谢是造成资源消耗和环境污染的主要原因。基于物质流分析框架,对宁东能源煤化工基地资源代谢特征和资源流进行分析,在此基础上构建资源代谢分析指标体系,运用模糊综合判定法,从资源产出、资源综合利用和污染物排放3个方面考察基地资源代谢水平,分析影响资源代谢的关键环节。结果显示:宁东能源煤化工基地资源代谢水平"很低",在资源综合利用和污染物排放两个方面,评判结果分别为"一般"和"很低",与国内平均水平存在一定差距,在煤炭资源开发利用"三率"以及大气污染物防治方面具有较大的提升空间。

基于产业生态系统资源代谢的内蒙古房地产业健康稳定发展研究

房地产作为中国的支柱产业,其健康稳定发展问题一直是国家和社会的关注重点。但以往大部分的关注焦点都集中在投资平稳、供求平衡和房价稳定等方面,没有过多考虑房地产业的工作效率和可持续发展问题。本文基于产业生态系统资源代谢,构建出了以房地产业为核心的内蒙古地区房地产产业生态系统,以物质流分析方法为理论基础构建了系统内资源代谢流图并进行了分析,以价值工程分析理念结合生态足迹分析法建立起了生态可持续指数。最后,通过20132018年内蒙古地区的数据来进行实证分析,最终提出房地产业健康稳定发展的理想形态,以期房地产业长久、健康、稳定地发展下去。

1980—2008年中国磷资源代谢的分析研究

运用物质流分析方法构建数学模型以描述1980—2008年我国磷资源代谢的动态变化情况,并通过比较1980年和2008年各个磷代谢环节的变化,分析我国磷资源代谢存在的缺陷。结果发现,我国磷资源代谢的动态变化特征可概括为:强开采、高消费、高排放和低循环;规模养殖和城市生活的废物处理不当以及小型磷矿的开采是导致我国磷资源不可持续使用的三大原因。最后提出若干对策,以期实现磷资源的科学管理。

超网络视角下产业生态系统资源代谢均衡研究

为了优化产业生态系统的资源代谢过程,构建了一个以资源为网络流,以生产者、消费者和分解者为主体构成的产业生态系统超网络模型。基于各类主体的行为特征,得到了产业生态系统资源代谢的均衡状态,并分析了系统资源利用率、单位产品环境费用、环境补贴等参数对均衡状态的影响。最后通过数值算例对模型进行了验证。

煤炭矿区复合生态系统资源代谢评价

为研究煤炭矿区复合生态系统资源代谢水平,运用物质流分析方法及能值分析方法,构建了煤炭矿区复合生态系统资源流结构图;提出资源输入、资源利用、环境胁迫、循环利用四阶段的资源代谢评价指标体系;建立资源代谢模糊综合评价模型,应用改进的层次分析法确定各指标权重.选择辽宁铁法大隆煤炭矿区为研究对象,进行实证研究.研究结果表明:大隆煤矿资源代谢处于较低水平,其中,资源输入量较大,资源利用效率较低;大隆煤矿开发煤炭资源对污染物排放量较大,对环境污染与胁迫较重;资源循环利用水平较低,引发一系列环境及生态问题,给出了提高资源代谢机能的建议.

资源代谢理论及其影响下的乡村住区设计和实践

从资源代谢系统观点出发,探索乡村资源高效、循环利用方式及乡村住区空间优化设计方法,是实现乡村转型的重要措施。在阐明乡村资源代谢的内涵属性与空间特征、资源代谢系统与乡村住区空间互动机制的基础上,从连接生产生活系统的资源利用、基于资源代谢机理的空间操作、“空间、技术、社会”三位一体三个方面,提出适应资源代谢机制的乡村住区构建模式。解析依据资源互补实现功能空间布局的北京留民营生态村、整合生产生活系统的陕西石家村“四季房子”、融合水循环代谢流动的广东莲麻村公共空间更新三个典型案例,探索融入资源代谢理念的乡村住区空间优化设计操作方式。以期对推动中国乡村人居环境良性发展、促进乡村空间转型及拓宽乡建设计思路提供有益启示。

区域水资源代谢效率时空变化及驱动因素

针对当前水资源短缺的重大问题和现有研究的薄弱环节,从异质性资源禀赋的角度揭示了1990-2015年中国京津冀、中部地区、西部地区9省(市、区)水资源代谢效率时空演变规律和驱动因素。结果表明:时间尺度上1990-1995年水资源代谢效率变化不大,自2000年以后总体呈明显提高的趋势;从空间分布看,在早期阶段,水资源代谢效率较低,空间分布区域差异不明显,2005年以后,京津冀和中部地区明显高于西部地区;综合京津冀、中部地区、西部地区来看,废弃虚拟水回用率、单位用水社会消费品零售额、森林覆盖率以及淡水回用率是影响区域水资源代谢效率的主要驱动因素。

SFA基本方法体系及其在战略性资源代谢分析中的应用

物质流分析(SFA)方法作为国家或地区间工业代谢分析的一种手段,目前正越来越广泛的应用于包括各种有色金属元素在内的生命周期评估。文章主要对物质流分析方法的现状及其发展进行简要的介绍。同时,为展示物质流分析方法在战略性资源代谢分析中的应用前景,作者以中国境内的锌元素为例,介绍了运用该方法对锌元素代谢进行分析的一般步骤与效果分析。

厦门市资源水与虚拟水耦合代谢效率评价

自然水循环与社会水循环的关联研究是制定系统性水代谢对策的前提。从水资源代谢过程与格局角度,用物质流分析法(MFA)剖析了亚热带季风气候雨影区缺水城市枯水年份资源水与虚拟水耦合代谢的路径、数量,提取代谢效率评价所需的过程与结构指标,以社会、经济、生态环境效益最优化为评价原则构建了城市水资源代谢效率评价指标体系,采用层次分析法赋权,评价了近10年来枯水年份厦门市资源水与虚拟水耦合代谢效率。结果表明,厦门水资源代谢效率呈加速提高趋势,主要由用水效率类和水代谢过程与结构类指标驱动。说明提高水资源代谢效率的根本对策在于用水行为和用水过程与结构的改善。采用情景分析法设计主导驱动指标不同组合下水资源代谢效率情景方案,提高了方案的可操作性,可基于这些指标制定水资源管理对策。基于MFA结果提取指标丰富了指标体系构建理论。

代谢互养关系在维持微生物物种多样性中的作用

互养关系(cross-feeding)是微生物物种之间普遍存在的一种相互关系,其中物种利用环境中其他成员的代谢产物以促进自身生长的情形称为代谢互养关系,这种关系对物种间的竞争结果往往有很大影响,甚至会改变种群结构。为了研究代谢互养关系在维持微生物物种多样性中的作用,构建包含不同代谢互养关系的资源竞争模型,这些模型既体现了微生物物种竞争资源时种群密度及资源量的动态,也展示了物种利用其他竞争者的代谢资源对自身生存状况的影响。数值模拟结果显示:(1)考虑微生物中不同的代谢互养关系结构:两物种间单向互养、双向互养以及多物种间的互养,不同的互养关系都可以促进竞争物种稳定共存,竞争中处于劣势的物种通过利用其他竞争成员的代谢产物,打破外界资源量对其生长的限制,改变原本消亡的命运;而处于优势的物种则通过利用其他竞争成员的代谢产物,增大种群密度。(2)多物种竞争同一种有限资源时,不是所有物种都能共存,在四物种模拟中,原本处于最劣势的物种灭绝,其余三者共存。物种产生代谢资源对其本身是“不利”的,如果在模拟中物种利用代谢资源的能力相同,那么物种竞争外界资源的劣势就很可能无法被抵消。通过改变资源利用率发现只有互养关系中代谢资源的利用可以弥补劣势种在竞争外界资源时的不足,多物种才可以全部共存。(3)验证数值模拟结果的普遍性,分析参数变化对共存的影响,结果表明代谢互养关系促进的共存对代谢资源相关参数不敏感,参数的改变只影响平衡态时物种的种群密度。所以,代谢互养关系可以促进相互竞争的微生物物种共存,即微生物之间的互养关系很可能是维持物种多样性的一种机制。

我国煤炭行业循环经济发展理论研究

我国煤炭行业一直延续纵向延伸的产业发展模式,对自身的资源循环缺乏必要地关注和系统地研究。在分析了我国煤炭行业现状的前提下,探讨了煤炭行业循环经济发展,并从资源代谢和煤炭产业价值增值方面做了系统分析。指出:转变煤炭行业的经济增长方式,发展循环经济是促进煤炭资源合理开发和有效利用,实现煤炭行业资源节约、经济发展和环境保护相协调的重要手段。

城市代谢导向下的荷兰可持续城市规划与设计理念探析

目前,城市代谢这一源于生态学的概念已逐渐渗透至城市规划与设计领域,并成为世界各国应对城市生态危机的关键手段。面对此新兴议题,荷兰较早地展开了与之相关的理论和应用研究并取得了独树一帜的成果。因此,在解读荷兰城市代谢理念缘起和背景的基础上,通过对城市规划与设计中城市代谢应用研究的归类和总结,提出基于物质流分析的空间优化、基于资源再生利用的技术整合以及基于循环代谢机理的潜力发掘理念和方法,从而为我国生态城市规划与设计研究提供理论和实践指导。

中国乘用车物质代谢与碳减排策略

中国是全球最大的汽车制造和消费国,汽车行业带来的资源消耗和温室气体排放受到了学者的广泛关注。辨析汽车行业的物质资源代谢特征和碳减排潜力可为落实循环经济政策和实现可持续发展提供科学依据。本文基于动态物质流模型,预测了中国乘用车中21种物质材料的代谢特征,评估了乘用车使用过程中的碳减排潜力。研究结果表明:(1)1949—2019年中国乘用车中的物质存量呈现指数型增长趋势,由2.3万t增加至3.7亿t。2030年后物质存量逐渐饱和,并于2050年达到5.6亿~11.1亿t;(2)2050年乘用车中物质材料报废量将超过需求量并达到37.4百万~73.8百万t/年;其中,钢铁(包括高强钢、普通钢和铁)报废量将达到21.2百万~42.4百万t/年;其他战略金属和稀贵金属报废量将达到36.8万~59.8万t/年;延长乘用车使用寿命以及较低的乘用车保有量可有效减少产废量;(3)提高汽油车的燃料效率是最有效的碳减排策略,其碳减排潜力高达3.3亿t,可降低40%的碳排放量。本文的研究结果可为汽车行业物质资源的有效管理以及碳减排策略的制定提供科学支撑。

粤港澳大湾区典型固废综合处置园区能量代谢特征研究

我国城市固体废物种类多、来源广、产量大,不同固废处置方式不尽相同,但均面临能耗高、二次污染大等问题.本研究从物质流及投入产出分析视角出发,构建了城市多源固废处置能量代谢分析框架及其评价指标体系,并以位于中国粤港澳大湾区唯一的国家级资源循环利用园区为例,通过设置固废单独处置、固废物质协同处置和固废物质能量耦合协同处置3种模式情景,分别从投入、产出和效率3个方面对其能量代谢特征进行综合分析和评估.结果表明,从能源消耗角度来看,物质协同处置能源消耗高出单独处置27.54%,而物质能量耦合协同处置由于实现了余热余能内部回用,其能源消耗较单独处置减少了3.73%.从能量损失情况来看,通过物质协同和物质能量耦合协同,能量损失率从单独处置模式下的73.17%分别降到了65.82%和63.41%,其中废气赋存作为主要能量损失途径占比接近50.00%.从能效角度来看,物质能量耦合协同模式下,能源消耗强度比单独处置和物质协同处置模式下分别降低了11.54%和17.03%,但其能量循环利用率也仅仅只达到了12.22%.综上所述,加强城市多源固废集中化协同处置,可以增强其资源能源替代效应,降低区域生态环境风险,但各种低温烟气及废水的余热利用仍是未来我国固废协同处置下能碳双控的重要方向.同时本研究为城市多源固废处置能量代谢优化过程提供了一套可量化评估的方法和指标体系,将有助于促进我国城市固废综合利用行业绿色低碳循环发展目标的进一步实现.