（环境工程专业论文）典型铅锌冶炼企业循环经济建设的物质流分析方法研究.pdf

中南人学硕卜。学 上论文 摘要 摘要 物质流分析是铅锌冶炼企业循环经济建设规划的首要任务，物质 流合理化对企业来说具有非常霞大的意义。但目前尚未见到有基于铅 锌冶炼企业循环经济建设的物质流分析方法方面的研究。本研究以铅 锌冶炼企业循环经济建设的特征为切入点，围绕典型铅锌冶炼企业循 环经济建设物质流分析方法的构建及分析方法的具体应用展开了深 入的研究。 在对现有的铅锌冶炼工艺进行分析的基础上，针对其资源、能源、 环境方面存在的不足，结合循环经济的内涵与铅锌硫化物矿中铅锌共 生的特点，提出铅锌冶炼企业循环经济建设须以“减量化、再利用、 再循环”( 3 r 原则) 为操作原则、工艺上采用铅锌联合冶炼流程、企 业生产管理实行物质闭环流动的新观点。通过对比循环经济实施前后 铅锌冶炼企业物质流指标的变化，得到铅锌冶炼企业实施循环经济建 设模式后，资源、能源与废弁物物质流的特征，并建立了基于工业生 态学理论的铅锌冶炼企业循环经济建设的循环经济物质流数学模型， 其表达式为： = f ( r o + ) 一( 彬- t o + q ( r ，+ ，2 ) + ( 彤一，1 ) 一( 一，2 ) 】+ + l = l f 【( r n 一。十0 ) + ( 一l 一一。) 一( 睨一) 】 根据以上的分析，在对现有物质流分析方法对比分析的基础上， 并结合铅锌冶炼原料特点，构建了铅锌冶炼企业循环经济建设的物质 流分析方法。即把铅锌冶炼系统分为冶炼主流程与伴生元素回收处理 两大子系统，用物质总需求与输出( n ，i r o ) 方法考察铅锌冶炼企业 总体的输入、消耗与输出情况；用生命周期评价( l c a ) 方法考察铅 锌冶炼工艺之问铅锌元素的流动情况，铅、锌元素在产品和废物中的 分配系数分别为： m “u p ，p “。m “u p ”妇 舻q ” 。订唰专b = a i 2 开丽- i 一 中南人学硕卜学何论文 摘餐 ：m m = 高嘉：加 m = u 2 z j ，。 l + u 1 2 z , r e t ：v c l e弘“2 订而移拈2 以富集伴生金属元素的铅锌副产品为研究对象，用化合物物质流分析 ( s f a ) 方法分析铅锌伴生元素的流动情况。将铅锌冶炼企业与周阁 环境所组成的系统分解为铅锌冶炼生产、伴生元素生产与环境生产等 三个子系统，根据质量二) ：恒定律，建立如下的物质流总量模掣： 昆：i - 一p 。 崩( 1 一屈) + 岛( 1 一见) + 殷以( 1 一屁) 敝：! ! 二垒塑二生! ! 二笪丝! ! 二丝! 垒! 丛二鱼! 尸 屈( 1 一屈) + f l , ( 1 一f l , ) + 厦屈( 1 一尻) 通过对决定自然资源索取量r t 、废物排放量w 3 的有关因素进行 静态分析，探讨了铅锌冶炼企业循环经济的实现途径。结果表明：提 高自然资源利用率、铅锌冶炼生产废物再资源化率与伴生元素回收生 产废物再资源化率，均将降低铅锌冶炼生产对自然环境的影响。 将以上的方法与模型用于株冶，对其进行物质流分析。分析结果 显示：株冶冶炼生产中的资源、能源与废弃物物质流流量均有不同程 度的降低，铅锌资源效率有所提高，但与国外先进水平相差较大；株 冶铅冶炼系统每年处理的锌浸出渣只占渣总量的8 8 2 ，大部分渣仍 采用回转窑处理，无法充分发挥铅锌联合冶炼的优势；铅锌伴生金属 元素综合利用情况不容乐观，综合回收率不高。这为株冶循环经济的 建设提供了很好的方法指导，也说明了本研究有广泛的应用价值。 关键词物质流分析方法，循环经济建设，物质流特征，铅锌冶 炼企业，株洲冶炼集团 中南人学硕 ：宁侮论文 a b s t r a c t a b s t r a c t m a t e r i a lf l o wa n a l y s i si st h ec h i e fa s s i g n m e n ti nt h ec o u r s eo ft h e c o n s t r u c t i o no fc i r c u l a re c o n o m yi nl e n d z i n cs m e l t e r t h er a t i o n a l i z a t i o n o fm a t e r i a lf l o w sp l a y sa ne x t r e m e l ys i g n i f i c a n tr o l ei ns m e l t i n g b u t t h e r ew a sn ol i t e r a t u r eo nm a t e r i a lf l o wa n a l y s i sm e t h o d sf o rc o n s t r u c t i n g c i r c u l a re c o n o m yi nl e a d - z i n cs m e l t e r b a s e do nt h ec h a r a c t e ro fc i r c u l a r e c o n o m i cc o n s t r u c t i o ni nl c a d - z i n cs m e l t e r , am a t e r i a lf l o wa n a l y s i s a p p r o a c ha n d i t sa p p l i c a t i o nw e r es t u d i e di nt h i sp a p e r t h ef l o w s h e e ti np r e s e n tl e a d - z i n cs m e l t e rw a sa n a l y z e d ，a n dt h e i n s u f f i c i e n c y i n a s p e c t so fr e s o u r c e ，e n e r g y , a n de n v i r o n m e n t ，a n d i n t e g r a t e d c o n n o t a t i o no fc i r c u l a re c o n o m yw a sp u tf o r w a r d 1 h e p r i n c i p l eo f ”r e d u c e ，r e u s e ，r e c y c l e ”( 3 r ) i so b e y e dt ob u i l dt h em f a m e t h o di nc i r c u l a re c o n o m yi t i sn e c e s s a r yt oa d o p tl e a d - z i n cu n i t e d s m e l t i n gf l o w s h e e ta n dc l o s e dm a t e r i a l sm a n a g e m e n ts y s t e mi n t h e s m e l t e rf o rt h ec i r c u l a re c o n o m y a n dt h r o u g hc o n t r a s t i n gt h ec h a n g ei n t h ea s p e c to fm a t e r i a lf l o wi n d i c a t o r sb e t w e e nc o w b o y e c o n o m ya n d c i r c u l a re c o n o m y , t h ec h a r a c t e ro fr e s o u r c e ，e n e r g ya n dt h ew a s t ei nl e a d z i n cs m e l t e ra f t e ri m p l e m e n t i n gc i r c u l a re c o n o m i cc o n s t r u c t i o n i s a c h i e v e d ，a n da c c o r d i n g l yt h em a t h e m a t i c sm o d e l i se s t a b l i s h e da s f o l l o w s ， 只= 研( + ，i ) 一( 一，1 ) 】+ f ( 局+ ，2 ) + ( 一，i ) 一( 一，2 ) 】+ + l = 1 f 【( r ，+ 屹) + ( f k ，一一1 ) 一( 呒一) 】 a c c o r d i n gt oa b o v ea n a l y s i s ，b a s e do i lt h ec o m p a r i s i o no fe x i s t i n g m m e f i a lf l o wa n a l y s i sa p p r o a c h e sa n dc o m b i n e dt h ec h a r a c t e ro fl c a da n d z i n co r e t h em a t e r i a lf l o wa n a l y s i sa p p r o a c hi sc o n c e i v e d t h em e t h o do f m a t e r i a lt o t a ld e m a n da n do u t p u t ( t m r o ) i su s e dt oi n s p e c to v e r a l l i n p u t , t h ec o n s u m p t i o na n do u t p u to fl e a d - z i n cs m e l t e r n em e n t a l i t yo f l i f ec y c l ea s s e s s m e n t ( l c a ) i su s e dt ot r a c kt h em o b i l es i t u a t i o no fl e a d a n dz i n ce l e m e n tb e t w e e nt h et w os m e l t i n gc r a f t n l cd i s t r i b u t i o n c o e f f i c i e n t so fl e a da n dz i n cb e t w e e np r o d u c t sa n dt h ew a s t ei s a s f o l l o w s ， 1 i i 中南人学硕1 ? ：，论文 a b s t r a c t tf抖pradn,|tf p hr e s i d u e 非肌一2 萨订一扣喁”一。萨匙订一 ：饥一=ju生：矶m=d磊2zn,feed+u12znreoih弘“。拈吃2 西蔬伊 t h e s y s t e mc o m p o s e d o fl e a d z i n cs m e l t e ra n du r r o u n d i n g e n v i r o n m e n tm a yb er e s o l v e di n t ot h r e es u b s y s t e m so fl e a da n dz i n c s m e l t i n gp r o d u c t i o n ，a s s o c i a t e de l e m e n t sp r o d u c t i o na n de n v i r o n m e n t a l p r o d u c t i o n a c c o r d i n g t ot h e p r i n c i p l e o fm a s sc o n s e r v a t i o n ，t h e a g g r e g a t em o d e lo fm a t e r i a lf l o w i sa sf o l l o w s r = 二二_ _ = 一p 1 崩( 1 一岛) + 屈( 1 一屈) + 厦屈( 1 一尼) 职：! ! 二垒丛! 二垒! 二鱼丛! ! 二鱼! 垒! 鱼二垒2 p 。 届( i 屈) + 厉( 1 一屈) + 屈屈( 1 一屈) t a k e nt h et h eb y p r o d u c t sc o n c e n t r a t i n gt h ec o e x i s t i n ge l e m e n t sa s t h er e s e a r c ho b j e c t ，s f ai sa d o p t e dt oa n a l y z et h e i rr e c o v e r ys i t u a t i o n a n d t h r o u g hs t a t i ca n a l y s i so ft h er e l a t e df a c t o r sd e t e r m i n i n g t h eq u a n t i t y o fn a t u r a lr e s o u r c ed e m a n da n dt h ew a s t e ，t h ew a yo fr e a l i z i n gc i r c u l a r e c o n o m yd e v e l o p m e n ti nl c a d z i n cs m e l t e ri sc a r r i e do n t h er e s u l t s i n d i c a t et h a tt h em e a s u r e so fr a i s i n gt h eu t i l i z i n ge f f i c i e n c yo f t h en a t u r a l r e s o u r c e s ，r e c y c l i n gr a t eo fw a s t ei nl e a d - z i n cs m e l t i n gp r o d u c t i o na n d a s s o c i a t e dm i n e r a lr e c y c l i n gp r o d u c t i o nw i l lr e d u c et h ei n f l u e n c eo f l e a d z i n cs m e l t i n gp r o d u c t i o nt ot h en a t u r a le n v i r o n m e n t a b o v em e t h o da n dt h em o d e li su s e dt oa n a l y z em a t e r i a if l o wo f z h u z h o us m e l t e r t h er e s u l t sa r e 嬲f o l l o w s t h ef l o w so fr e s o u r c e s e n e r g ya n dt h ew a s t eh a v er e d u c e d a n dt h er a t i o no fl e a da n dz i n co r e u t i l i z a t i o ni nt h es m e l t i n gp r o d u c t i o nt h ec u r r e n tc a p a c i t yt oh a v et h e v a r y i n gd e g r e er e d u c i n g ，t h el e a dz i n cr e s o u r c e se f f i c i e n c yh a se n h a n c e d b u ti ti sl o w e rt h a nt h a to ft h eo v e r s e a sa d v a n c e dl e v e l t h ep r o p o r t i o no f t h ew a s t e dz i n cr e s i d u et r e a t e db yt h el e a ds m e l t i n gs y s t e mi s8 8 2 m o s to ft h e ma r es t i l lt r e a t e db yr o t a r yk i i n s ot h ea d v a n t a g eo fu n i t e d l e a d - z i n cs m e l t i n gi su n a b l ef u l l yt od i s p l a y n i ec o m p r e h e n s i v e u t i l i z a t i o ns i t u a t i o no fl c a da n dz i n ca s s o c i a t e dm e t a l l i ce l e m e n t si sn o t s a t i s f y i n g t h ec o m p r e h e n s i v er a t i o i sn o th i g h t h i sp r o v i d e sg o o d 中南人中硕 学付论文 a b s t r a c t i n s t r u c t i o nf o rt h ec o n s t r u c t i o no fc i r c u l a re c o n o m yi nz h u z h o us m e l t e r a n di ti n d i c a t e st h a tt h er e s e a r c hi nt h i sp a p e rh a sac e r t a i na p p l i c a t i o n v a l u e k e y w o r d sm a t e r i a lf l o wa n a l y s i sa p p r o a c h ，c i r c u l a re c o n o m y c o n s t r u c t i o n ，c h a r a c t e ro fm a t e r i a lf l o w , l e a d z i n cs m e l t e r , z h u z h o u s m e l t e r v 中南人学硕十学何论文 第一章文献综述 第一章文献综述 1 1 物质流分析( m f a ) 在循环经济建设中的重要性 物质流分析( m a t e r i a l sf l o wa n a l y s i s ，简称为m f a ) 是指用物理单位( 通常 用t ) 对物质从采掘、生产、转换、消费、循环使用直到最终处置进行的结掣”， 其分析的物质可包括元素、原材料、基本材料、产品、制成品、废弃物及向空气、 水的排放物。物质流分析的基本观点是人类活动所产生的环境影响在很大程度上 取决于进入经济系统的自然资源和物质的数量与质量，以及从经济系统排入环境 的资源和废弃物质的数量与质量。前者产生环境的扰动，引起环境的退化；后者 则导致环境的污染。由于每一种物质都代表了对环境的某一种压力，因而可以假 设任何一种物质流的增加都导致了环境压力的增加。如果关注流入流出经济系统 的输入输出和资源生产力的增加，就可以减少由社会( 社会经济系统) 产生的压 力和环境负荷【2 j 。物质流分析的核心是对社会经济活动中物质流动进行定量分 析，了解和掌握整个社会经济体系中物质的流向、流量。建立在物质流分析基础 上的物质流管理则是通过对物质流动方向和流量的调控，提高资源的利用效率， 达到设定的相关目标。 这一点，与循环经济的宗旨是一致的。循环经济要求按照生态规律组织整个 生产、消费和废物处理过程，把经济活动组织成“资源产品再生资源” 的反馈式流程，生产过程中和产品报废后产生的“废物”大大减少，且能够成为再 生资源而被进一步利用，所有的物质在这个不断进行的经济循环中得到合理有效 的利用，从而使经济活动对自然环境的影响降低到最小的程度。循环经济强调从 源头上减少资源消耗，有效利用资源，减少污染物排放，谋求以最小的环境资源 成本获取最大的社会经济和环境效益，并以此来解决长期以来环境保护与经济发 展之间的尖锐矛盾。可见，物质流分析是循环经济的重要技术支撑，物质流分析 和管理是循环经济的核心调控手段。其调控作用主要体现在以下几个方面；减 少物质投入总量；提高资源利用效率；增加物质循环量；减少最终废弃物 排放量。 具体来说，物质流分析可为国家或行业提供政策支持，为企业层面循环经济 的真实性提供判断依据，可作为实施循环经济的工具与手段。 1 1 1 物质流分析对我国政策的含义 物质流分析对我国环境保护的政策含义主要体现在以下两个方面： ( 1 ) 资源利用效率及其政策含义 中南人学硕十学f 口论文第一章文献筋：述 随着我国经济长期保持高速增长，物质消耗量呈现急剧增长的趋势，环境污 染和牛念破坏有进一步恶化的趋势。冈此，若要从根本上解决资源、环境与经济 发展的矛盾，政策指向应陔是朝着鼓励提高资源利用效率、提高生产技术和i ：艺 水平方面发展。由此，环境保护政策的重心要上移，要从强调末端控制向源头和 过程控制发展；同时，国家的产业、财政、税收、信贷、进出口、政府采购等政 策也都应针对鼓励提高资源利用效率的各个方面，制定相应的政策、措施。 ( 2 ) 物质循环率与静脉产业的发展政策 国际上，形象地将废弃物转换为再生资源的行业称为“静脉产业”，因其变废 为宝、循环利用，如同将含有较多二氧化碳的血液送回心脏的静脉。与之相对， 丌发利用自然资源的传统产业，就被称之为“动脉产业”，它们共同构成了资源环 境和经济发展的良性循环。 在我国的很多地区，由于经济增长势头强劲，有时资源和能源利用效率的提 高仍然抵消不了物质总需求的增加，这时提高废弃物质的循环利用就成为重要的 开源节流手段。通过物质流分析，我们可以发现对于各种资源和不同行业的物质、 能量流动的方式和效率，并在此基础上，制定我国物质循环利用和静脉产业发展 的一系列方针、政策。 1 1 2 物质流分析对企业层面循环经济真实性及效益的判断作用 ( 1 ) 发现传统治理措施的虚假性 做好企业内部的物质循环，是企业发展循环经济和清洁生产的首要任务。在 具体工作中，关键的一步是：根据质量守恒定律，仔细研究每一道工序、每一个 环节输入、输出的各种物质、能源的名称、数量、化学成分、物理参数，以及它 们的来龙去脉( 从何处来，到何处去) 。在每一道工序、每一环节的收支表上，要 傲到每一种元素的收支平衡。以各工序、各环节的物流图表为基础，把它们都串 起来，就能把企业的图表编制出来。以上所述的就是物质流分析的具体内容。以 此为基础，就可以研究哪些被抛弃的废物和余能有可能在本企业范围内加以回收 利用，哪些本企业无法利用，但可出售给其他企业作为原料重新利用，从而可构 建企业循环经济体系。 循环经济对污染控制的技术思路已不再是针对这个或那个污染的治理，相反 是通过完整的物质流分析恰恰可以使人们发现一系列传统治理措施的虚假性。如 现在仍然在起作用的那些仅满足于把污染从一处转移到另一处的所谓治污措施 实际上就是虚假的l ”。 ( 2 ) 为企业循环经济建设效益的判断提供依据 循环经济型企业以追求经济效益和生态效益作为企业双重战略目标。因而在 企业的成本方面还必须考虑环境保护成本。它包括以下几项1 4 l ：生产服务活动环 2 中南人中硕十学侍论文 第一章文献综述 境成本；管理活动成本；研究丌发成本；礼会活动成本：环境破坏对应成本及其 他环境保护成本。 而循坏经济的生态效益最终将明显地体现在经济系统的物质变化上。一个循 环经济系统应该有可能大幅度地减少资源输入流，同时大幅度地减少污染的输出 流川，但一个线性经济系统则同时具有巨量的物料输入流和巨量的废物输出流。 循环经济的技术思路是要使线性经济的两个端点的消耗和排放大幅度降低，核心 是经济系统中物质的循环流动【5 l ，比如废物的资源化【6 j 、工业尘态园内的资源共 享和废物交换利用等i ”。物质作为价值的载体，伴随物质的循环流动，将存在价值 的循环流动【3 l 。因此，建立在物质流动分析基础上的价值循环流动对分析企业循环 经济建设的经济性具有重大的意义。 实施循环经济建设，效益与成本的关系究竟如何，是否有效益? 若有，是长 期的效益，还是短期效益? 是否是企业愿意或是能承受的? 这都需要建立在物质 流分析的基础上。从这方面看，物质流分析可以为企业循环经济建设提供判断依 据。 综上所述，物质流分析是循环经济建设的一项基础1 二作，在循环经济建设政 策的制定、实施过程及对循环经济进行评价时必须参考物质流分析的结果。物质 流分析对循环经济建设来说具有重要的意义，是必不可少的一项工作。 1 2 国内外物质流分析方法研究现状 人类社会经济发展需要使用环境及自然资源。许多工业经济系统需先由自然 环境中提取自然资源，经过工业生产系统加工转换成可供人类使用的商品。但在 自然资源有限的前提下，人类生存环境的保护和经济持续发展两者往往很难兼 得。另一方面，自然环境保护与经济持续发展之间也存在互补关系，自然环境的 改善可以促进经济发展，而绎济发展同时又可以为环境保护提供资会和技术。因 此在大多数情况下，必须在环境保护与经济发展之间对有限的自然资源做出最优 化的配置，协调经济发展与环境保护之间的关系，以达到可持续发展的目的。 为了切实追踪及估算国内及国际间对自然资源的使用情况，物质流分析 ( m a t e r i a lf l o wa n a l y s i s ，m f a ) 研究应运而生。有关物质流分析方法的文章可以 追溯到1 9 6 8 年a y r e s 和k n c c s e 的文纠9 l 。早期的物质流分析称为工业代谢分析 【1 0 l 。物质流分析的发展历程分为三个阶段：第一阶段从1 9 世纪6 0 年代到2 0 世 纪6 0 年代，侧重于哲学上的思考【1 l 】。第二阶段从2 0 世纪6 0 年代到8 0 年代， 侧重于考察特定物质或元素对生态环境的压力及危害1 1 2 。第三阶段自2 0 世纪9 0 年代至今，侧重于研究整个国家或区域经济社会系统的物质通量。 到现在为止，1 0 0 多年的时阃过去了，物质流分析的研究也日臻完善，已有 3 中南人7 坝p 学伊论文第一章文献巧：述 很多经验t 可以借鉴。但由于物质流分析对象的复杂及研究的 f 发点不同，到目前 为l e ，还没有统一的方法。不过小论企业、区域逊是蹦家层嘶的物质流分析都源 于投入产出分析i 捌。但为了将投入产出分析用于每个层面的物质与能键 流分析，就有必要对其进行修改。因而物质流分析因概念方面的观点和所观察的 系统尺度的不同而有所不同。 1 2 i 国外物质流分析方法研究现状 国家物质流研究可追溯至5 0 年代二次大战结束初期，美国国会为了避免战 略物质的短缺，首先进行了一项有关物质政策资源通路( r e s o u r c ea c c e s s ) 的探讨( w e r n i c ka n da u s u b e l 。1 9 9 5 ) i u 】。此后，可持续发展及工业生态学观念的倡 导推动了物质流分析研究的风潮，物质流分析方法开始在世界范围得到广泛的应 用1 1 2 j 。w e r n i c ka n da u s u b e l 在1 9 9 5 年针对美国的物质流平衡，首先提出一套相 当完整计算框架，而后于1 9 9 7 年w o r l dr e s o u r c ei n s t i t u t e ”】发表结合美国、日本、 德国及荷兰等园研究人员，共同努力跨国的物质流分析比较，该项研究成果于 2 0 0 0 年修订改版( w r i ，2 0 0 0 ) ，新增奥地利作为比较1 1 5 】。 此外。在欧洲物质流分析受到相当的重视，包括欧洲共同体统计局 ( e u r o s t a t ) 、欧洲环境局( e u r o p e a ne n v i r o n m e n t a l a g e n c y , e e a ) 1 1 6 1 欧盟执行 委员会( e u r o p e a nc o m m i s s i o n ) 等机构都针对物质流分析加以研究( e u r o p e a i l c o m m i s s i o n ，2 0 0 1 ) ，并针对欧盟十五个会员国之物质流进行分析。在欧盟特殊基 金的资助下，亚马逊国家( 包括玻利维亚、哥伦比亚、巴西、委内瑞拉) 的国家 级m f a 已于2 0 0 1 年完成( c h r i s t o f a i b a n ne ta l ，2 0 0 2 ) 。泰国、老挝、越南和菲 律宾等东南亚国家的物质流分析正在进行中。 欧洲环境署( e u r o p e a ne n v i r o n m e n ta g e n c y , e e a ) 于2 0 0 1 年运用物质流分析 方法对欧盟1 5 国的物质流输入进行了统计分析，这是物质流分析方法第一次也 是迄今为止唯一一次应用于区域经济系统( e u r o p e a ne n v i r o n m e n t a g e n e y , 2 0 0 1 a ；2 0 0 1 。2 0 0 2 年欧盟统计局也发布了其所有成员国以及欧盟地区的 物质流输入和消费统计结果( e u r o s t a t , 2 0 0 2 ) 。 1 2 2 国内物质流分析方法研究现状 国内在物质流分析方面的研究尚处于起步阶段，北大陈效逑教授等人在该领 域取得了一定的成果l 7 1s 嘲。运用物质流分析方法，先后对1 9 8 9 年至1 9 9 6 年间、 1 9 9 0 年至1 9 9 6 年问、1 9 8 5 年至1 9 9 7 年问我国经济系统的物质输入与输出进行 了研究，计算得到上述年份的物质需求总量、物质消耗强度和物质生产力等指标。 研究结果表明：1 9 8 9 年至1 9 9 6 年叫我国经济发展的资源与生态环境代价是巨 大的；我国经济系统的运行主要依赖于国内的资源消耗；我国的资源利用效 4 中南人，r 顾t 学仲论文 第一章文献巧：述 率仍然很低：1 9 9 0 年至1 9 9 6 年问我围的t m r 、d m i 和物质消耗强度随着社会 经济的发展稳定增长。对t m r 贡献比较大的冈索有采矿、摹础设旌的土方挖掘、 化石燃料及其隐流、土壤侵蚀、舍属及其隐流和【业矿物质及其隐流；经济系 统的物质输入量可以在一定程度上决定物质输出量，控制经济系统的资源投入鼍 是减少污染物排放量的一种有效途径：人均固体和气体物质输入与输出量也呈 增长的趋势，其中，人均废气和固体废弃物的排放量增长迅速。此外，人均物质 输入与输出量的年增长率明显大于同期人口的年增长率。由此町见，随着人f 1 的 增加，自然资源消耗在加速增长，而大气与土壤环境的污染在加速恶化；创造 单位g d p 的物质输入量和输出量( 包括水的消耗量和污水排放量) 均呈下降的 趋势，反映出我国经济系统的资源利用效率明显提高。并在上述分析的基础上， 以我国目前的物质生产力为起始点，提出了到2 0 2 5 年和2 0 5 0 年将资源利用效率 分别提高4 倍和1 0 倍的中、长期日标，以便与全球可持续发展对资源消耗的总 控制目标帽适应。 此外，陈效逑等【2 0 l 还采用物质流分析方法对北京地区水泥行业进行了研究。 结采表明：只有将物质流分析贯穿水泥产品生产和使用的全过程，才能比较客观 地揭示出水泥行业物能代谢与环境影响的实际情况。 清华大学徐明等【2 1 1 以物质流分析方法为基础，对中国1 9 9 0 到2 0 0 0 年期i 日j 的化石燃料进行了分析。研究结果表明：中国经济系统对化石燃料的利用存在很 多问题，为了实现化石燃料利用的可持续发展，2 0 1 0 年和2 0 5 0 年中国对化石燃 料的利用效率应该分别达到1 9 9 0 年西德和1 9 9 4 年日本的水平。 清华大学徐- - n 等瞄j 以“欧盟导则”确立的框架为基础，并根据区域物质 流分析特点及贵阳市实际作了必要的改动。考察了贵阳市2 0 0 0 年物质流全景， 及其1 9 7 8 _ 2 0 0 2 年资源投入、1 9 9 6 _ _ 2 0 0 2 年污染排放的总量、结构、强度 与人均规模的变化。分析结果表明，贵阳市现有的经济发展表现出强烈的“高资 源投入，高污染排放”特征，数量扩张粗放型线性经济模式趋向依然十分明显。 转变传统增长方式，积极推动循环经济是实现贵阳市可持续发展的根本途径。 东北大学刘敬智等1 2 3 l 以德国w u p p e r t a l 气候能源环境研究所提出的物质流帐 户系统为基础，计算了1 9 9 0 _ 2 0 0 2 年中国经济系统的直接物质投入，并对其 进行了减量化分析和国际比较。 东北大学丁一等弘l 对铁矿石生态包袱进行了计算分析。结果表明：2 0 0 0 年 全国铁矿石固体生态包袱在整体上有较明显的下降趋势，但重点铁矿山原矿的固 态生态包袱略有上升。 清华大学刘滨等人【2 5 】完成了试论以物流分析方法为基础建立我国循环经 济指标体系一文，该文介绍了日本以m f a 方法表述国家资源投入、废弃物产 中南人。? 硕十孚r f 论文第章文献筠：述 生和废弃物再，七利用的概况，并在此基础 ：，提出国家循环经济社会发展目杯的 情况；指出m f a 方法将是我旧分析评价绎济活动的资源使用状况的重要方法； 并以此为依掘进一步提h 我n 的循环经济指标体系应包括的主要指杯。 台湾地区的物质流计算在近年来逐渐受到重视，部份学者专家也丌始投入相 关的研究，如于幼华、萧登元( 2 0 0 0 ) 1 2 6 l 曾针对台湾营建砂石的利用提出其物 质流相关探讨；刘一忠( 2 0 0 1 ) | 2 7 j 探讨了台湾钢铁业的物质流，并提出的适合 台湾地【= 的钢铁工业生态模型；何琼芳等( 2 0 0 0 ) 1 2 驯曾针对台湾地区的令属及 工矿物质流之隐藏流加以评估，就研究所得的台湾金属与工矿物质流部份探讨其 特性；黄书礼、徐婉玲( 2 0 0 1 ) 【2 9 i 从能质分析的角度探讨台北地区的都市建设 代谢作用物质流分析：陈丽如等f 3 卅则以镉为例对台湾地区的重会属物质流情况 进行了分析。 现有工作的不足是物质流数掘库不完整或存在错误，另外数据库的物质种类 繁杂，数据来源不一，在数掘输入及计算时很容易出现疏漏或重复的项目，这都 给物质流分析的工作带来了很大的困难：在计算物质流账户系统中各个指杯时， 按照各个指标所包含的分类项收集数据，并以重量对它们进行统一衡量，然后将 之加和得到各个指标。这种计算模式有一个缺陷，它不能直观反映单位质量的不 同物质对环境造成的影响，而目前国际上也没有一个通用的折算标准来衡量。要 衡量各种不同物质因开采、使用和遗弃对环境造成的影响，现有的物质流账户系 统提供了生态包袱系数作为对这一缺陷的弥补，生态包袱系数表征了开采单位物 质所需动用的自然物质总量，这个系数仅仅提供了生产该物质过程中对环境造成 的影响评价，而对其使用和遗弃过程对环境造成的影响评价还无能为力，这有待 于更进一步的研究。 在以上所述的物质流分析工作中，大多是以w e m i c ka n da u s u b e t 的框架( 图 1 1 ) 为基础，所用的方法是物质总需求与输f l ( t m r o ) 。此外，体积物质流分析 ( b u l km f a ) 、化合物物质流分析( s f a ) 、实物型投入产出表( p i o t s ) 、生命周期 评价( l c a ) 、s t r e a m s ( s t a t i s t i c a lr e s e a r c h f o r a n a l y z i n g m a t e d a ls t r e a m s ) 等 方法也被用于其它层面的物质流分析中。 物质总需求与输出( t m r o ) t m r o 方法将待研究系统看作一个“黑箱”。在分析中，把待研究系统看作 一个整体，并不关心系统内发生了什么，仅考察其总体的输入、消耗与输出，即 “系统的新陈代谢”。用此种方法可以分析系统的物质需求情况，进行生态包袱 的完全核算，但掩盖了物质流的环境重要性方面的性质的变化，也不能提供关于 单独的物质流的详细信息。 6 中南人予硕十学仃论文第章文献综述 物质输入端经济系统物质输山端 图1 - 1 经济体系m f a 的总体示意图( 不包括水、空气流) f i g 1 - lg e n e r a ls c h e m ef o re c o n o m y - w i d em f a e x c l u d i n gw a t e ra n da i rf l o w s s o u r c , e ；e u r s t a t 2 0 0 1 体积物质流分析( b u l km f a ) 体积物质流分析关注的是经济系统中的物质流和经济与环境问的交换流。它 们自身是无害的，但是当其具有一定的体积，在提取、加工、使用与废物处置的 流动中就呵能引起环境问题。此方法适用于具体的环境问题，比如废物管理和温 室气体排放、与不可持续密切相关的普遍问题。 化合物物质流分析( s f a ) s f a ( s u b s t a n c ef l o wa n a l y s i s ) 是一个追踪物质，包括化学元素、化合物或一 组相关化合物，进入或流出经济系统的运动的工具。一般而言，s f a 始于具体的 环境问题( 例如，铅排放和累积) ，并进而研究“问题”物质的直接相关的影响 直至它们的经济来源，其方式是模拟物质路径并确定其实际流量。 s f a 方法在应用中存在以下几个局限： as f a 仅涉及一种物质。如果采用另一种物质朱替代此种物质从而减少其使 用，那么与替代物质相关的问题则不在研究范围之内。 这个缺点可以用一个或多个l c a 研究来补充s f a 研究的方法解决，以比较 一个给定功能单元对两种物质的使用情况。 bs f a 仅涉及物质经济，不涉及金融经济。它不包括价格信息，也不包括社 会中的主导力量间的联系。 实物型投入产出表( p i o t s ) 投入产出分析是由美国经济学家瓦咧昂捷夫于1 9 2 6 年创立。从上世纪3 0 年代开始用于货币方面的研究【3 1 1 ，从6 0 年代后期开始投入产出方法也用于描述 7 中南大学硕十学位论文第一章文献综述 和分析经济环境的相互关系。瓦咧昂捷夫利用美国的资料首先编制了美国 经济的投入产出表，描述了国民经济各部门之间的相互依存关系。它的出发点是 3 2 1 ，任何国家或地区的经济，都可以划分为若干不同的部门，每个部门有双重 身份：一方面作为生产者，将自己的总产出分配给各个部门，当成生产资料，满 足居民和社会的非生产性的消费需要，以及提供积累和出口；另一方面，为进行 生产，它也需要消耗其它部门的产品和进口物资作为投入，从而在各部门之州形 成错综复杂的相互依存关系。如果把国民经济各部门的投入来源和产出去向排列 成一张纵横交叉的表格，用以反映各部门问的技术经济关系，便构成了投入产出 表。若以实物单位计，编制的表称为实物型，因单位不同实物型投入产出表的同 列元素不能相加。 生命周期评价( l c a ) 生命周期评价( l c a ) ，也称生命周期分析。生命周期评价最早出现在6 0 年代末7 0 年代初的美国，最初应用可追溯到1 9 6 9 年美国可口可乐公司对不同饮 料容器的资源消耗和环境释放所作的特征分析1 3 3 1 。此后，l c a 方法学不断发展， 现已成为一种具有广泛应用的产品环境特征分析和决策支持工具。 l c a 关注的是一种产品而不是这种产品本身的功能。它包含不同类型的物 质和环境影响，可用于由金属制成的或含有金属的产品上，但不能为一种金属或 任何其他材料作l c a 。在应用中可能遇到的问题是排放物经常以总计的方式指 定( 比如“重会属”，而不是“c d 、r 等) ，并且这些排放的详细说明没有给出 ( 比如“c d ”，而不是“c u s 0 4 、 c u c l 2 ”等) 。 帮s t r e a m s ( 物质流动统计调查法) 到目前为止，用来对全社会范围内物质流动、使用和处理进行分析的可靠数 据是非常难获得的，特别是缺少那些能够在不同分析评价公式中用到的可以适应 不同情况的全面的数据。文献中关于物质流的分析评价集中在产品生产和作废的 过程中的原料和副产物形态分析方面，对于产品最终消费后的分析很少，现有的 分析不准确，除此之外，产盛的包装和组件的进出口数量也很少在统计中。在这 种情况下，荷兰乌得勒支( u t r e c h t ) 大学科学、技术与社会学学院j o o s t e n 和h e k k e t 和美国劳伦斯伯克力国家实验室环境能源技术部t u r k c n b u r g 共同提出了所谓的 “s t r e a m s ”物质流动分析的方法驯。 s t r e a m s 分析法通过使用经济供应和使用表格，以货币的形式表达对物质 流动过程的整体认识，对包装和组件的消费特别关注。 以上所述各种物质流分析方法的目的、研究对象、应用实例及优缺点比较如 表1 1 所示。 8 中南大学硕+ 学位论文 第一章文献综述 表1 - 1 物质流分析方法比较 t a b l el - ic o m p a r i s i o no f m a t e r i a lf l o wa n a l y s i sa p p r o a c h e s 方法t m r o b u l k m f as f a 分析系统的物质 需求情况，进行分