《工業(yè)生態(tài)學(xué)》第三章 物質(zhì)流分析

1、2022/10/41第三章 物質(zhì)流分析3.1 一個(gè)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)的啟迪3.2 總物流模型的基本原理和模型3.3 如何開展總物流分析工作？3.4 來，稱一稱我們的重量工業(yè)生態(tài)學(xué)的系統(tǒng)觀2022/10/422022/10/43總物流分析是采用重量作為單位，即測(cè)量和度量的是一個(gè)國(guó)家或地區(qū)所消耗的資源總量和排放的廢物總量。形象地說，通過它，我們可以測(cè)量一個(gè)國(guó)家或地區(qū)的體重。3.1 一個(gè)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)的啟迪總物流分析的起源：人體溫度計(jì)。2022/10/44圣托里奧（Santorio）：意大利著名的內(nèi)科醫(yī)生，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的奠基人之一，他創(chuàng)立了度量人體溫度（體溫計(jì)）和脈搏的方法。2022/10/45驗(yàn)證一個(gè)成年人在一定時(shí)間

2、內(nèi)能否達(dá)到物質(zhì)平衡，即他所消耗的食物、水、飲料等于人體的增重與排泄物之和。2022/10/462022/10/472022/10/48。忽略了呼吸和排汗的作用對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響2022/10/492022/10/4102022/10/43.1 一個(gè)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)的啟迪在宏觀層面上，總物流分析工作的主要內(nèi)容，是在統(tǒng)計(jì)資料的基礎(chǔ)上，全面盤點(diǎn)一個(gè)國(guó)家（或地區(qū)）某一年內(nèi)各種資源的投入量和它們?cè)诟鞣矫娴闹С隽浚⑴c當(dāng)年和前幾年國(guó)內(nèi)外的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。通過開展總物流分析工作，可以摸清該國(guó)家或地區(qū)的物質(zhì)利用和廢物排放工作，幫助政策制定者明確進(jìn)一步搞好節(jié)能、降耗、減排工作的方向，為資源和環(huán)境政策的制定提出建議，供決

3、策者參考。2022/10/41.1 一個(gè)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)的啟迪2022/10/43.2 總物流分析的基本原理和模型社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)自然環(huán)境物質(zhì)流能量流物質(zhì)流能量流經(jīng)濟(jì)-環(huán)境系統(tǒng)（生態(tài)系統(tǒng)）總物流分析的基本原理-“黑箱原理”2022/10/414 質(zhì)量平衡定律社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)自然環(huán)境物質(zhì)流能量流物質(zhì)流能量流經(jīng)濟(jì)-環(huán)境系統(tǒng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)被看做是自然環(huán)境系統(tǒng)中的一個(gè)具有代謝功能的有機(jī)體，該有機(jī)體對(duì)自然環(huán)境的影響可以用其代謝能力(即該有機(jī)體從自然環(huán)境中攝取的以及排放到自然環(huán)境中的物質(zhì)量)來衡量。物質(zhì)輸入量 = 物質(zhì)輸出量 + 物質(zhì)存儲(chǔ)量對(duì)于經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，質(zhì)量平衡公式為：3.2 總物流分析的基本原理和模型2022/10/41

4、5質(zhì)量平衡定律適用于一切層次上的物質(zhì)流分析，任務(wù)物質(zhì)流無論其形態(tài)如何變化，其總的質(zhì)量是守恒的。在經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中，無論商品是被“生產(chǎn)”還是被“消費(fèi)”，實(shí)際上只是提供了某些效用、功能和服務(wù)，其物質(zhì)實(shí)體仍然存在，最終或者被重新利用，或者被排入自然環(huán)境中。 質(zhì)量平衡定律系統(tǒng)邊界和時(shí)間邊界兩層系統(tǒng)邊界：一是所研究區(qū)域內(nèi)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與生態(tài)系統(tǒng)之間的邊界；例如：從自然界中開采資源，向自然界排放廢物等。二是區(qū)域內(nèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)之間的輸入輸出邊界。例如：從某國(guó)進(jìn)口貨物，向某國(guó)出口貨物等。時(shí)間邊界：一般以1年的時(shí)間段作為總物流分析的時(shí)間邊界。2022/10/42022/10/42022/10/4國(guó)內(nèi)

5、資源量是指從自然界中獲取的用來投入到社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的自然資源，主要包括生物質(zhì)資源、金屬礦物質(zhì)、非金屬礦物質(zhì)和化石燃料。需要指出的是，根據(jù)國(guó)際總物流分析研究的慣例，一般在國(guó)內(nèi)資源量中，不包括水和空氣。因?yàn)檫@兩類物質(zhì)，屬于可再生資源，而且其投入量遠(yuǎn)大于其他物質(zhì)。如果將其納入到總物流分析指標(biāo)中，會(huì)明顯淡化其他物質(zhì)的作用。此外，在國(guó)內(nèi)資源量中所涉及的物質(zhì)，都是指未經(jīng)加工的自然資源，如未經(jīng)選礦流程的金屬原礦礦石等，不能用已經(jīng)加工的產(chǎn)品，如水泥粗鋼等替代自然資源。2022/10/419進(jìn)出口資源量是指通過進(jìn)出口貿(mào)易進(jìn)口到國(guó)內(nèi)或出口到國(guó)外的資源和產(chǎn)品，主要包括原材料、加工品、半成品、成品等。庫存的凈增量衡量的

6、是經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的物質(zhì)增長(zhǎng)，它等于建筑物、基礎(chǔ)設(shè)施、機(jī)器、交通工具等各種物質(zhì)的新增量與其淘汰量的差值。國(guó)內(nèi)排放量是指國(guó)內(nèi)開采的自然資源或進(jìn)口貨物經(jīng)過生產(chǎn)、加工和消費(fèi)等環(huán)節(jié)后排放到自然環(huán)境中去的物質(zhì)量。主要包括排放到空氣、水和土地中的廢物和產(chǎn)品耗散排放。一般來說，假設(shè)當(dāng)?shù)鼗厥盏脑偕Y源都投入到社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中進(jìn)行再利用，因此模型的兩端再生資源的回收量等于再生資源的循環(huán)利用量。2022/10/42大類再生資源總物流分析中物質(zhì)流的分類（1）區(qū)域內(nèi)與區(qū)域外的物流（domestic rest of the world）主要以此來界定物質(zhì)的來源，是本區(qū)域內(nèi)開采還是從區(qū)域外進(jìn)口。（2）利用的與未利用的物流（used

7、 unused）主要用來區(qū)分該物流是否以商品的形式進(jìn)入經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)。例如：開采鐵礦石的剝巖以及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的泥土開挖量都屬于未被利用的物流。2022/10/4資源投入類指標(biāo)2022/10/4資源消費(fèi)類指標(biāo)2022/10/4廢物排放類指標(biāo)2022/10/4貿(mào)易逆差類指標(biāo)資源循環(huán)類指標(biāo)2022/10/4人均物質(zhì)流指標(biāo)2022/10/4DMC：國(guó)內(nèi)物質(zhì)消費(fèi)量。DMI：直接物質(zhì)投入量。效率指標(biāo)2022/10/4DMI：直接物質(zhì)投入量。DMC：國(guó)內(nèi)物質(zhì)消費(fèi)量。DMC：國(guó)內(nèi)排放量。2022/10/43.3 如何開展總物流分析工作2022/10/43.3 如何開展總物流分析工作數(shù)據(jù)收集方法（1）統(tǒng)計(jì)資料上記錄的

8、數(shù)據(jù)： 優(yōu)先考慮國(guó)內(nèi)政府部門和權(quán)威行業(yè)機(jī)構(gòu)發(fā)布的統(tǒng)計(jì)資料，如中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒、中國(guó)鋼鐵工業(yè)年鑒等。（2）統(tǒng)計(jì)資料上缺失的數(shù)據(jù)：參考?xì)W盟統(tǒng)計(jì)局最新發(fā)布的總物流分析指南，可以對(duì)建筑用砂石使用量、農(nóng)作物殘余使用量、石灰石使用量等進(jìn)行估算。2022/10/43.3 如何開展總物流分析工作例：建筑用沙石的估算方法建筑用沙石的估算包括兩部分：（1）生產(chǎn)混凈土的建筑用沙石，（2）路基用沙石（1）生產(chǎn)混凝土的建筑用沙石，根據(jù)混凝土中沙石與水泥的投入比例估算：生產(chǎn)混凝土的建筑用沙石=水泥消費(fèi)量 沙石與水泥的投入比根據(jù)混凝土的國(guó)際生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，在生產(chǎn)混凝土過程中，每投入1噸水泥，需要投入6.09噸沙石。2022/10/4

9、2022/10/42022/10/42022/10/42022/10/4數(shù)據(jù)收集的注意事項(xiàng)和原則（1）屬地原則（2）區(qū)分有用開采和無用開采（3）數(shù)據(jù)單位一致性原則（4）避免重復(fù)統(tǒng)計(jì)原則（5）數(shù)據(jù)全面性原則2022/10/4（1）屬地原則：確定不同國(guó)家或地區(qū)的系統(tǒng)邊界時(shí)，根據(jù)一個(gè)國(guó)家或地區(qū)中居民的所屬地而不是所在地來判斷與其相關(guān)的物流是否屬于該國(guó)家或該地區(qū)。例如：在美國(guó)海域航行的中國(guó)貨輪所消耗的能源應(yīng)該記錄到中國(guó)的能源消耗中。2022/10/4數(shù)據(jù)收集的注意事項(xiàng)和原則（2）區(qū)分有用開采和無用開采：在收集自然資源開采量數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)該區(qū)分有用開采和無用開采，有用開采是指從自然界獲取的并投入到經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的

10、自然資源。無用開采是指從自然界獲取的但沒有投入到經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中的自然資源，又被稱為隱藏流。除非特別指出，一般在總物流分析中，統(tǒng)計(jì)的國(guó)內(nèi)資源量都是指有用開采。2022/10/4數(shù)據(jù)收集的注意事項(xiàng)和原則（3）數(shù)據(jù)單位一致性原則在數(shù)據(jù)收集過程中，需要統(tǒng)一的重量單位來度量所獲得的數(shù)據(jù)，如噸、萬噸、億噸等。如果所獲得的數(shù)據(jù)不是以重量單位來表示，則需要通過有關(guān)的系數(shù)對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)化。如木材的統(tǒng)一單位一般為立方米，這時(shí)需要對(duì)其乘上木材的密度將其轉(zhuǎn)化為重量單位。2022/10/4數(shù)據(jù)收集的注意事項(xiàng)和原則（4）避免重復(fù)統(tǒng)計(jì)原則 制定明確的物質(zhì)界限，在收集國(guó)內(nèi)開采的自然資源數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)該針對(duì)自然資源的原礦數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，而不

11、是加工后的得到的產(chǎn)品數(shù)據(jù)。因?yàn)樵诋a(chǎn)品生產(chǎn)過程中，其生產(chǎn)原料一般有很多種，這樣很容易造成重復(fù)計(jì)算問題。 例如：有的研究用水泥產(chǎn)量作為國(guó)內(nèi)開采的非金屬礦物質(zhì)，殊不知在水泥生產(chǎn)過程中，還可能投入冶金廢渣、粉煤灰等。而冶金廢渣的再利用已經(jīng)被列入再生資源的物流中，這樣就造成了該項(xiàng)數(shù)據(jù)的重復(fù)統(tǒng)計(jì)。2022/10/4數(shù)據(jù)收集的注意事項(xiàng)和原則（5）全面性原則在每一項(xiàng)物流的數(shù)據(jù)收集過程中，應(yīng)該盡可能收集該項(xiàng)物流所包含的所有類別的物質(zhì)，如果各國(guó)間所統(tǒng)計(jì)的物質(zhì)種類差別很大，就很難進(jìn)行比較。根據(jù)國(guó)際慣例，要優(yōu)先考慮國(guó)內(nèi)統(tǒng)計(jì)機(jī)構(gòu)或行業(yè)權(quán)威機(jī)構(gòu)所發(fā)布的統(tǒng)計(jì)年鑒。如果在國(guó)內(nèi)統(tǒng)計(jì)資料中無法找到數(shù)據(jù)，或者數(shù)據(jù)的種類不夠全面，需

12、要選用國(guó)外權(quán)威機(jī)構(gòu)發(fā)布的數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)。2022/10/4數(shù)據(jù)收集的注意事項(xiàng)和原則數(shù)據(jù)收集完后，將數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、調(diào)研、匯總，代入總物流模型，完成總物流的繪圖工作。最后根據(jù)各項(xiàng)物流數(shù)據(jù)，導(dǎo)出相關(guān)的量值和指標(biāo)并進(jìn)行分析。2022/10/4數(shù)據(jù)收集的注意事項(xiàng)和原則2022/10/41.4 來，稱一稱我們的重量2022/10/43.4 來，稱一稱我們的重量投入平衡項(xiàng)和支出平衡項(xiàng)：維持物質(zhì)平衡所必需的物流。例如：總物流分析中不包含對(duì)空氣利用量的核算，但在化石燃料燃燒過程中需要消耗氧氣，從而支出端的二氧化碳排放。這時(shí)需要在投入端加入氧氣的消耗量作為平衡項(xiàng)。2022/10/43.4 來，稱一稱我們的重量我國(guó)從其

13、他國(guó)家進(jìn)口了7.3億噸貨物，其中比重比較大的是原材料和礦物質(zhì)。在國(guó)內(nèi)開采了161億噸自然資源，其中有多一半是建筑用的沙石。第一類再生資源循環(huán)利用量達(dá)到了7.7億噸，其中主要是工業(yè)固體廢物的循環(huán)利用第二類再生資源的循環(huán)利用量?jī)H為0.7億噸，主要是金屬廢物的循環(huán)利用。如廢鋼、廢銅、廢鋁等。2022/10/43.4 來，稱一稱我們的重量在支出方面，我國(guó)在出口貨物3.7億噸，由于很多跨國(guó)公司的代工企業(yè)在我國(guó)，所以出口產(chǎn)品中主要是成品和半成品，這也是我國(guó)被譽(yù)為世界工廠的原因。向空氣、水、土地中分別排放了60.8億噸的廢物，其中二氧化碳和工業(yè)固廢所占的比重最大。在投入的資源中，有127.3億噸的資源轉(zhuǎn)換為

14、了庫存凈增量，占整個(gè)資源投入量的一半以上。主要是我國(guó)在工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的進(jìn)程中，每年需要建成大量的基礎(chǔ)設(shè)施。2022/10/43.4 來，稱一稱我們的重量日本的土地面積不到中國(guó)的二十五分之一，人口不到中國(guó)的十分之一，每年投入到其社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的資源量?jī)H為18.74億噸，其中進(jìn)口資源和國(guó)內(nèi)開采資源均為8億噸左右。再生資源的利用量在2.28億噸，日本再生資源的高比重，主要得益于前期產(chǎn)品的積累，以及近年來采取的垃圾分類回收政策。日本對(duì)于進(jìn)出口的依賴遠(yuǎn)大于中國(guó)，主要原因是日本的本土資源相對(duì)匱乏，以進(jìn)口為主。在支出端，日本在2005年出口貨物1.6億噸，能源消費(fèi)和工業(yè)過程中的廢水廢氣排放約為5億噸，糧食消費(fèi)

15、近1億噸。雖然其產(chǎn)生的廢物量大，達(dá)到了5.8億噸，但由于經(jīng)過簡(jiǎn)單化的處理，如垃圾焚燒，有很多廢物以水蒸氣和二氧化碳的形式還原到大自然中，日本在2005年其固體廢物的最終儲(chǔ)量?jī)H為3200萬噸。2022/10/43.4 來，稱一稱我們的重量在投入的資源中，有8億噸的資源轉(zhuǎn)化為了庫存凈增量，不到總資源投入量的一半，這個(gè)比例略低于中國(guó)，主要原因是日本已經(jīng)完成了工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進(jìn)程。與本國(guó)的資源環(huán)境政策結(jié)合方面，日本走在了世界各國(guó)的前列。日本分別在2003年和2008年出臺(tái)了第一個(gè)和第二個(gè)循環(huán)型社會(huì)建設(shè)基本方案。日本用資源生產(chǎn)力、再生資源投入比例、最終處置量監(jiān)測(cè)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。2022/10/43.4 來，稱一

16、稱我們的重量三個(gè)重要指標(biāo)1、資源生產(chǎn)力：?jiǎn)挝惶烊毁Y源的投入所創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。2、再生資源投入比例：是再生資源投入量在資源總投入量中所占的比例。3、最終處置量：無法再利用和再循環(huán)最終必須處置的廢物量。2022/10/4503.4 來，稱一稱我們的重量2022/10/43.4 來，稱一稱我們的重量在總物流分析方法的助力下，日本的循環(huán)經(jīng)濟(jì)建設(shè)取得了很好的效果。我國(guó)的循環(huán)經(jīng)濟(jì)建設(shè)起步較晚，在2008年我國(guó)才出臺(tái)了第一部有關(guān)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的法律-循環(huán)經(jīng)濟(jì)促進(jìn)法。我國(guó)很多省市和重要的工業(yè)園區(qū)都被列入了循環(huán)經(jīng)濟(jì)的建設(shè)試點(diǎn)。雖然循環(huán)經(jīng)濟(jì)促進(jìn)法中，并沒有給出具體的建設(shè)目標(biāo)。但我國(guó)近年來的循環(huán)經(jīng)濟(jì)建設(shè)得到了廣泛的關(guān)注和支持。我國(guó)循環(huán)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的成果對(duì)比如下：