银川市灰水足迹变化特征及其驱动因子分析

由于水资源短缺及其衍生的水环境问题一直是区域经济社会发展和农业生态安全关注的关键问题。基于灰色水足迹的概念,本文在对银川市灰水足迹量化计算基础上,分析了2009—2018年区域灰水足迹的变化,进一步借助改进的STIRPAT模型,分析得到区域灰水足迹驱动因素的弹性系数,进一步直观反映驱动因子对灰水足迹的影响。研究表明:灰水足迹总体呈现波动变化的趋势,工业水足迹下降明显,农业水足迹较大;对灰水足迹影响较大的关键因素为:FDI、第一产业、第二产业、第三产业比重,其灰水足迹强度系数分别为:0.369、-0.751、-0.715、0.723、0.177。

全生命周期视角下甘南黄河水源补给区畜牧业碳足迹估算及时空格局分析

客观认知畜牧业碳动态及其时空格局是夯实区域畜牧业低碳和生态化发展的科学基础。本研究基于2000-2020年甘南黄河水源补给区县域尺度的畜牧业生产投入数据,运用全生命周期法估算畜牧业碳足迹,揭示其时空变化和结构特征,应用空间自相关分析探讨畜牧业碳足迹的空间格局。结果表明:1)甘南黄河水源补给区畜牧业碳足迹整体呈上升态势,年均增长率为1.80%,且历经快速增长-缓慢下降后回升-波动下降3个时序变化阶段。2)产中环节的牲畜肠胃发酵和粪便管理环节产生的大量CH_(4)、N_(2)O是温室气体“俱乐部”,羊、牛的CH_(4)、N_(2)O排放量不断增加且远高于其他牲畜。3)玛曲县一直是畜牧业碳足迹的超重型区,重型区演化表现出波动态势,但主要集中于碌曲县和夏河县,临夏县、积石山县、和政县畜牧业碳足迹处于轻型,合作市、卓尼县、临潭县则处于中型排放;畜牧业碳足迹总量由大到小依次为牧区>农区>半农半牧区。4)补给区畜牧业碳足迹总体空间格局呈现“北冷南热”“西热东冷”的特征;县域尺度下,玛曲县、碌曲县是高碳集聚区,合作市、和政县、康乐县呈“低碳锁定”效应。因地制宜制订差异化的区域畜牧业发展策略,有助于推动减少畜牧业碳足迹数量以实现畜牧业低碳转型。

工业水足迹评价与应用

大规模的工业生产不但消耗了大量的水资源,同时产生了大量的工业废水,这是造成和加剧全球或区域水资源危机和水环境问题最重要的原因之一。对工业生产过程的水资源综合影响进行科学有效评估是目前资源环境管理领域研究的重要问题之一,是采取有效措施、提升工业生产的水资源利用效率和管理水平的重要前提和基础。以发展和完善工业生产过程的水资源综合影响的评价系统和方法体系为目标,基于水足迹理论,提出了工业水足迹的概念,即用以测量由某一产品、工业企业、行业或区域的工业生产过程引发的水资源利用增量的一个多维指标。以此概念为理论基础,进而首先分析了工业水足迹的内涵,包括直接工业水足迹与间接工业水足迹两部分。另外,区别于全生命周期的水足迹,工业水足迹评价是针对工业生产过程中由于工业原料、辅料、能源和水的输入,以及废水、废物与产品的输出产生的水足迹,其系统边界不包括分销零售、消费使用与废物处理等环节。其次,在确定的系统边界内构建了工业水足迹的核算框架和基础方法体系,即从生产、公共及运输3个方面收集数据、处理并核算。最后,从产品、企业、行业和区域4个层面对工业水足迹的应用及其意义进行了展望。

我国几种典型棉纺织产品的工业水足迹评价

产品水足迹评价能够揭示人类活动在产品全生命周期中的水资源综合影响,可以为提高水资源利用与管理水平和引导绿色消费提供重要的科学依据和技术手段,是当前水资源评价与管理领域的热点研究方向。纺织品是日常生活最主要的消费品之一,其工业生产过程需要利用大量的水资源,同时排放出的工业废水还会对周围水环境造成严重影响。为了揭示纺织品生产过程的水资源综合影响,运用工业水足迹的概念与原理,探讨和明确了纺织品工业水足迹评价的系统边界与内容,建立了相应的核算方法,并选择了花灰布、漂白布、染色布、色织布等四种典型棉纺织产品进行了工业水足迹评价。结果显示,漂白布的工业水足迹较小为36.51L/lb,花灰布次之为37.84L/lb,染色布的平均工业水足迹为61.52L/lb,色织布水足迹最大,平均值为81.51L/lb。比较同种类型、不同颜色纺织品的工业水足迹,由大到小依次为深色>中色>浅色,即颜色越深对水资源的影响程度最大。从水足迹构成来看,棉纺织产品的工业水足迹主要来自于直接工业水足迹,间接工业水足迹占比较小;在直接工业水足迹的构成中,蓝水足迹的贡献较大。

中国主要粮食作物的水足迹值:1978-2010

水足迹是度量水资源利用效率改进的工具,中国农业的水资源紧缺使计算从单一粮食作物到国家等不同层面的水足迹值的重要性凸显。文章基于彭曼公式对单种粮食作物绿水和蓝水水足迹值进行计算,介绍了省际范围、国内生产、国际贸易以及国内消费水足迹值的计算方法,测算了1978-2010年共33年内的稻谷、小麦、玉米、大豆和高粱等5种主要粮食作物的上述4种水足迹值。结果表明:33年间中国稻谷种植消费了48%的水足迹值,是水足迹消费量最大的粮食作物。相对于绿水更加稀缺的蓝水在此期间利用效率提高了40%,而中国国内生产粮食作物水足迹总量却不降反升,2010年比1978年增长了2.01%。中国是5种粮食作物的水足迹净进口国,并且对国外的水足迹依赖程度正在增大,进口粮食作物水足迹量在国内消费水足迹值中的占比从1978年的1.67%增加至2010年的9.06%。在进口的水足迹中,绿水足迹与蓝水足迹的比例为14.06,高于国内1.96的比例,表明其他国家将其相对丰富的雨水通过粮食贸易出口给中国,缓解了中国国内的水资源稀缺,提高了国际水资源的利用效率。最后,对比水足迹与土地、人口和经济发展关系发现,33年间种植单位面积的粮食作物例如稻谷所需要的水足迹量降低了37.58%,人均水足迹量降低了13.54%,单位水足迹的经济产出提高了9.89%,而之所以水足迹的综合利用效率的提高没有带来水足迹总量的减少,主要原因由于5种粮食作物产量在其间增加了98.89%,粮食种植数量增加了水足迹总量。

棉针织布的工业碳足迹和水足迹实例分析初探

结合我国纺织服装行业的发展现状,提出了工业碳足迹和工业水足迹概念,探讨了其在纺织产品上应用的可行性,并对七种棉针织印染布进行了工业碳足迹和工业水足迹实例分析。结果表明,在从纱线到成品布料加工阶段,染色阶段的工业碳足迹和工业水足迹最大;染色、洗水、漂白、热定形和定坯等工序的工业碳足迹之和占工业碳足迹的80%以上,染色、漂白和洗水等工序的工业水足迹之和占工业水足迹的85%以上。

纺织品及服装的工业水足迹核算与评价

为在纺织工业中引入水足迹理论,加强纺织品及服装生产中的水资源管理,阐述了纺织品、服装的工业水足迹的概念,重点分析讨论了纺织品与服装工业水足迹核算和评价中的核算边界、核算方法、数据拆分原则和结果评价基准等关键问题。结合纺织品及服装生产加工工艺、耗水和产污排污特点认为:纺织品及服装工业水足迹的核算需明确时间边界和空间边界,并重点关注直接工业水足迹的核算;废水回用可有效减小工业蓝水足迹,初始工业灰水足迹能直观反映工业废水的水环境负荷;基于产量和产值的整体数据合理拆分可提高核算结果的准确度;工业水足迹的内部评价对减少单类产品的水耗和产污量更有指导意义。

水网络与虚拟水的过程系统工程研究进展

水危机的迫切性已经引起了全世界过程系统工程领域的普遍关注。首先概述了全球和中国水危机的严重情况,介绍了政府和学术界的对策,系统地检索了1994年以来对水网络和虚拟水问题发表的文献著作。分3个层次对国内外的研究做了系统综述:1单个企业内水网络系统集成优化,包括用水网络(WUN)、废水处理网络(WWTN)、总水网络(TWN)和全水网络(CWN)及冷却循环水系统问题、有中水道水网络和间歇水网络问题3个特殊问题;热量和水耗同时最小化的水配置和换热网络问题(WAHEN);多种工艺与能、水网络系统同时集成优化研究;2跨企业多个水网络系统集成优化;3跨地区/国家的虚拟水与产品水足迹研究。这些研究对企业的、跨企业的生态工业园区以及区域产业系统的节水减排和提高水、能的利用效率可以发挥重要作用,并对解决缺水地区/国家的政策制定提供依据。

水足迹视角下干旱区城市工业结构优化研究——以乌鲁木齐市为例

干旱区城市工业发展日益受到水资源供需矛盾加剧和水环境污染严重的约束,从水足迹视角估算工业部门耗水程度,进而优化工业结构以达到节水减污的目标,对于干旱区城市走新型工业化道路具有重要意义。本文构建工业水足迹模型和基于水足迹的多目标优化模型,选择干旱区绿洲城市乌鲁木齐市为典型案例区,研究工业内部各部门的水足迹,并以此为基础对工业部门进行聚类分析,根据聚类结果和乌鲁木齐工业发展规划,运用优化模型探讨未来研究区工业发展的优化方案。结果显示:1以工业增加值、各工业部门蓝、灰水足迹值为基础,乌鲁木齐工业部门可以划分为:强经济贡献、强耗水、强污染,强经济贡献、弱耗水、弱污染,弱经济贡献、弱耗水、弱污染,弱经济贡献、强耗水、强污染4类。2以分类结果为依据,通过优化分析确定可持续发展模式作为乌鲁木齐市工业未来发展的基础方案,此种模式下,2015年乌鲁木齐市工业水足迹为3.13亿m3,其中,蓝水足迹0.72亿m3,灰水足迹2.41亿m3,工业总产值为2 340亿元,增加值达到1 342亿元,和其他情境相比,它具有蓝水、灰水足迹较低,工业投入产出水平较高的特点。3具体而言,乌鲁木齐市工业应发展具有强经济贡献、弱耗水、弱污染特征的采选业。积极培育弱经济贡献、弱耗水、弱污染行业向高投入产出、环境友好型行业转变,这些行业包括:食品业、饮料业、纺织业、家具业、非金属业、设备业、机械及器材业等。引导石油炼焦业、电力、热力及水的生产和供应业、金属业等强耗水、强污染型行业向节水减污模式转型。

新疆沙产业状况与水资源承载力研究

采用2000、2005、2010、2015年4期土地利用/土地覆盖遥感解译数据以及新疆水资源公报和统计年鉴资料,旨在评价新疆沙产业与水资源承载力状况。通过计算未利用土地转化成农地、林地、草地的数量,分析16 a来新疆沙产业发展状况,结合水足迹模型和区域水资源承载力评价指标,计算新疆2000-2015年水足迹,对区域水资源承载力进行评价。结果表明:(1)2000-2015年间,随着新疆人口增长和经济的发展,新疆沙产业发展迅速,部分沙地、戈壁等未利用土地和草地被开发成耕地、林地、工矿和城镇及农村居民用地。(2)新疆水足迹整体呈上升趋势,水足迹以消费农产品水足迹占主体,且消费农产品水足迹量快速增加,主要原因是新疆地区大力发展沙产业,利用未利用土地、草地进行植物、沙生药材种植。(3)新疆人均水足迹、水资源压力指数、水足迹效益指标呈现增加趋势,但数值明显低于我国人均水平。新疆社会经济发展总体趋势向好,但水资源利用方式仍然比较粗放,水资源未得到合理开发。因此,新疆应采取优化产业结构、调整农作物种植比例和用水结构,以增大水资源所支撑的沙产业发展规模,研究可为区域产业结构及消费模式调整提供依据。

纺织服装工业用能源及物料的水足迹系数

基于水足迹理论和方法,界定了能源及物料水足迹系数的基本概念;通过重点分析讨论其核算方法,进而对若干纺织服装工业用能源及物料的水足迹系数进行计算与不确定性分析。结果表明,原煤、石油天然气、火电的水足迹系数分别为7.01 m3/t、9.25 m3/t、10.15×10-3m3/kW·h;纸制品、塑料制品、金属制品的水足迹系数分别为10 567.39 m3/Adt、29.27 m3/t、82.85 m3/t;核算结果数据质量等级分总体较高,评价等级良好,核算体系不确定性较低。

基于灰水足迹的安顺市工业经济增长与水环境协调关系分析

为定量评价安顺市工业经济增长与水环境的协调关系,通过估算安顺市2004~2014年工业灰水足迹,用脱钩模型分析工业经济增长与水环境的协调关系。研究表明,安顺市2004~2014年工业灰水足迹波动上升,年均工业灰水足迹为3.255 2×10~8m^3;安顺市2006~2014年工业灰水足迹强度逐年递减,由2006年的1 069.86 m^3/万元减少到2014年的210.39 m^3/万元;研究时段内安顺市工业水环境压力指数变化大,其中2013年水环境压力指数最高,工业水环境压力高低与当年水资源量呈较强的负相关;从协调关系看,安顺市2006年工业经济增长与水环境未脱钩,2005、2007~2010、2014年绝对脱钩,2011~2013年相对脱钩。这表明安顺市在治理水污染过程中不能忽视工业污染物排放带来的影响。

服装产品工业水足迹的若干基本问题

纺织工业降低水资源消耗和减少污染排放,是行业结构调整和产业升级的重要目标。通过回顾国际上关于水资源消耗定量评价的水足迹分析法在纺织行业的研究进展,重点分析纺织服装产品的工业水足迹研究中亟待解决的能源及物料水足迹系数、灰水足迹计算、地域性与季节性影响,以及产品分类原则与质量基准等若干基本问题。

水足迹视角下陕西省种植业水资源利用评价及经济发展脱钩分析

陕西省位于"一带一路"关键地带,经济发展将处于加速转型的关键时期,期间农业水资源可利用量势必被进一步压缩,因此对陕西省各地市种植业水足迹进行量化并研究与其经济发展的协调关系,有利于明确各区域种植业生产的用水情况并为陕西省水资源管理提供参考。本研究运用水足迹理论,将灌溉水在输配水及田间灌溉过程中的损失纳入作物区域生产水足迹核算之中,通过核算2005—2016年陕西省种植业的水足迹值,定量分析了陕西省各作物耗水量的时空差异性,以及绿水足迹利用效率和各市水环境压力状况,并结合脱钩模型研究了种植业经济增长与水资源利用和水环境变化的脱钩关系。结果显示:1)各作物耗水量在研究期内差异较大,蔬菜和水果水足迹较低,分别为0.42 m^3·kg^(-1)和0.51 m^3·kg^(-1),茶叶则高达30.29 m^3·kg^(-1),但总体呈下降趋势;2)各地市种植业耗水量构成呈现较大差异性,关中地区粮食类作物占比为69.59%,陕北地区玉米和水果占75.16%,陕南地区则相对均衡,耗水量组成基本与水资源禀赋和作物水足迹大小相一致;3)全省绿水足迹利用效率相对较低,水环境压力指数呈现南部低,中部、北部高的特点,其中咸阳市水环境压力指数12年间平均高达4.75,是水环境压力最为严重地区;4)陕西省种植业经济增长与水资源利用和水环境压力强脱钩状态分别占比45.45%和27.27%。研究结果说明,陕西省各市种植结构相对合理,但绿水足迹利用效率和水环境压力上仍需改良,种植业经济增长与水资源利用的关系逐渐完成了由弱脱钩的初级协调到强脱钩的优质协调的转变,但仍面临着种植业经济增长与水环境压力增大的挑战。

新疆地区水资源退化趋势及其产业原因研究——基于灰水足迹和脱钩指数

文章从灰水足迹视角分析了2004—2014年新疆地区水资源退化趋势,引入脱钩指数分析其经济发展水平与水资源环境的协调程度,从产业结构的角度剖析该地区水资源退化的原因。结果表明:2004—2014年新疆灰水足迹总体增加,水资源退化趋势显著;其经济发展水平与水资源环境处于初步协调状态;农业扩大生产对水资源退化的影响力最大。因此,提出新疆应尽早调整产业结构,摆脱社会发展对农业的过分依赖,同时在产业转型中重点关注取水控制和污染防治,以实现新疆地区水资源反退化和社会经济可持续发展。

电子行业灰水足迹评价初探

水足迹是评价产品相关水资源的消耗和污染的科学指标,电子行业废水排放量大且污染情况复杂,可用水足迹里的灰水足迹指标来对其污染情况进行量化。该文介绍了电子行业水污染的特点及灰水足迹评价的方法供企业参考。

基于水足迹与SBM-Malmquist模型的长江经济带工业水资源绿色效率的研究

中国是世界上水资源供需矛盾最突出的国家之一,水资源作为人类生存、社会经济发展的必备资源,一直处于被过度开发利用的状态。文章对长江经济带工业水资源绿色效率进行研究,首先基于水资源效率的内涵,引入环境污染等负面因素,对工业水资源绿色效率进行重新界定,对水资源绿色效率的内涵进行补充,其次通过理论分析与实证分析相结合的方式,了解工业水资源绿色效率的影响因素和时空特征,以此来探讨长江经济带工业水资源绿色效率的提升方法。文章在蓝水足迹与灰水足迹概念的基础上,通过运用三阶段超效率SBM模型和Malmquist-Luenberger指数分解法,选择工业从业人员(劳动)、工业固定资产投资(资本)、蓝水足迹(自然资源)作为投入变量,将工业增加值作为期望产出变量,将灰水足迹作为非期望产出变量,构建了工业水资源绿色效率的指标体系,并对长江经济带11省市2009—2019年的工业水资源绿色效率进行了测算。结果表明,长江经济带整体和区域的蓝水足迹具有波动性,灰水足迹呈下降趋势。在剔除环境因素和随机误差后,发现环境因素对纯技术效率的抑制作用较为明显,规模效率和综合技术效率还有一定的提升空间。全要素生产率指数呈现上升趋势,虽然影响全要素生产率指数变化的因素在各个省份、不同阶段有所不同,但整体上长江经济带工业水资源绿色效率的主要驱动因素源于技术进步。因此建议长江经济带的不同省份可以结合各自的产业特点,发挥各个区域的资源禀赋,通过产业上下游供应链结合等方式来提高规模效率、加强区域合作,通过投入产出要素的优化提高效益、减少水污染。

基于投入产出表的长江经济带各行业灰水足迹的测算分析

长江经济带的水生态环境问题受到越来越多人的关注,灰水足迹作为反映水污染强度的指标受到广泛的认可。为推动长江经济带实现高质量发展,对长江经济带的灰水足迹进行测算显得十分必要。文章基于2002年、2007年和2012年长江经济带各省份的投入产出表,编制了长江经济带的灰水足迹投入产出表,并建立只考虑进口的行业灰水足迹模型,测算得到长江经济带各行业的灰水排放系数和灰水足迹。结果表明:1)2002—2012年长江经济带16个行业的直接、间接和完全灰水排放系数均呈现下降趋势;2)2002—2012年长江经济带16个行业中有12个行业的完全灰水足迹下降,4个行业的完全灰水足迹上升;3)2002—2012年4个完全灰水足迹上升的行业分别为食品制造及烟草加工业、木材加工及家具制造业、石化工业和建筑业,导致这4个行业完全灰水足迹上升的主要原因在于其行业规模的扩大,其中,建筑业规模扩大的环节在直接方面,其余3个行业规模扩大的环节在间接方面。

基于灰水足迹理论的河南省经济发展与水环境脱钩关系研究

近年来,河南省经济发展水平有了很大提高,与此同时,水环境问题逐步显现出来。利用灰水足迹和脱钩指数模型,对2005—2015年河南省经济发展与水环境的脱钩关系进行了研究。结果表明:(1)河南省灰水足迹年均减少0.85%且部门之间存在差异,农业、生活、工业约占总量的61.8%、23.1%、15.1%。(2)河南省剩余灰水足迹整体上为负值(不包括2012年、2013年),水资源量能够完全稀释污染物,尤其是水环境的治理力度增大,确保了较好的水环境质量。(3)河南省经济发展与水环境从初步协调状态(2006年)发展到优质协调状态(2007—2015年),反映出经济发展水平相对较高,但对水环境的破坏程度相对较低的情况。(4)农业部门对河南省水环境的破坏程度最大,工业最小,生活居中,且均呈现逐渐减弱趋势,年均递减率分别为5.4%、8.7%和7.8%。优化调整产业结构,提高科技含量;改善农业生产方式,发展节水农业;加大技术和资金投入,合理保护水环境等多措并举才能实现河南省经济社会的可持续发展。

基于水足迹的多目标农业产业结构优化模型研究

为优化农业产业结构,促进产业发展,以江苏省为例,对1990~2021年江苏省农业水量足迹和灰水足迹进行核算,构建了基于水足迹的多目标农业产业结构优化模型,采用SCEUA全局优化算法寻优。结果表明:①1990~2021年江苏省农业水量足迹呈逐年增长态势,灰水足迹则呈先增后降趋势。主要原因是受需求和净利润影响,畜牧渔养殖数量和蔬菜种植面积明显提升,而粮食作物种植面积缓慢下降。②节水型、均衡型和发展型3种情景下的水量足迹较2021年基准值分别削减了25.39%,0.20%和0.86%;灰水足迹较2021年的基准值分别削减了19.69%,0.06%和0.21%;净利润较2021年的基准值分别增长了0.10%,26.28%和21.50%。③江苏省目前的农业产业结构还有一定调整空间,未来产业结构调整的方向主要为稳定粮食生产,稳定农作物播种面积,适度提升蔬菜种植面积,稳定生猪产量并适度降低淡水鱼养殖面积。