城市环境与生态学：第2篇 要素分析-优化篇 第04章 城市物质

1、第04章 城市物质,4.1 城市物质的概念与特征 4.2 城市物质（流）对城市发展的影响 4.3 城市物质效应分析之一：城市物质流分析 4.4 城市物质效应分析指二：城市物质代谢分析 4.5 城市物质系统可持续发展,4.1 城市物质的概念与特征,4.1.1 城市物质的概念 4.1.2 城市物质的组成及类型 4.1.3 城市物质的特征,4.1.1 城市物质的概念,自然生态系统中的物质： 指维持生物生命活动正常进行所必须的各种营养元素。 依附于一定的物理环境（大气圈、水圈和土壤圈等）才能产生作用 具有两个基本特征：空间性（为生物提供空间场所）和营养性（为生物提供营养） 城市生态系统中的物质：城市物

2、质是指构成城市及维持城市运行所必须的成分。,4.1.2 城市物质的组成及类型,组成： 从构成要素而言，城市物质与自然生态系统的物质没有本质区别 从城市运行而言，城市物质在来源和类型等有独特的性质,4.1.2 城市物质的组成及类型,类型： 从物理形态来分有三类：空气、水和固体 从“流”的角度：资源流、货物流、人口流、资金流 从循环再生来分有三类： 可再生物质：如生物质、太阳能等 可循环利用的不可再生物质：如铁、铜、铝等 不可循环利用的不可再生物质：煤、石油、天然气等,4.1.3 城市物质的特征,城市对物质资源的依赖性（外部输入 VS 内部生产） 物质输入与输出并重 （内耗 VS 输出-服务性）

3、流动性与变异性 （物质的数量、形态、质量和性质的变动） 以生产性物质为主（经济聚集决定生产性生活性） 城市物质流动与污染排放 （物质循环的不彻底）,2,4.2 城市物质（流）对城市发展的影响,4.2.1 物质丰盈程度对城市选址的影响 4.2.2 城市物质中隐藏流 4.2.3 城市物质的人均消耗强度 4.2.4 城市物质流对城市地质环境的影响 4.2.5 城市物质数量与城市规模的关系,4.2.1 物质丰盈程度对城市选址的影响,物产丰盈度：农、林、牧、副、渔、矿、水等 为城市的兴起提供物质基础，影响城市的选址,4.2.2 城市物质中隐藏流,城市物质中隐藏流的比例反映城市发展的环境代价和负面效应大小

4、 隐藏流：即非直接流和生态包袱，是指人类为获得有用物质而动用的没有进入社会经济系统的生产和消费过程的物质。,4.2.3 城市物质的人均消耗强度,城市物质的人均消耗强度反映了城市的经济结构特征 中国城市人均物质消耗量世界其他发达国家 中国经济的粗放型特征,4.2.4 城市物质流对城市地质环境的影响,主要通过人为物质流的作用来体现，即人类对地球表层的改造集中体现。 人为物质流与城市地质灾害：P72，图4.1,4.2.5 城市物质数量与城市规模的关系,城市物质输入量与城市人口规模的正相关性 城市物质输出（大气和水体污染物、固废等）与城市人口规模的正相关性,1,4.3 城市物质效应分析之一：城市物质流

5、分析,4.3.1 物质流分析的内涵及意义 4.3.2 物质流分析的类型 4.3.3 物质流分析的框架 4.3.4 物质流分析指标体系,4.3.1 物质流分析的内涵及意义,城市物质效应：物质进入城市后被城市使用后产生的各种影响和效果的总和。 城市物质效应一般基于物质流分析加以认识。 物质流分析：是从质量出发，将通过社会经济系统的物质分为输入、储存，输出三大部分，通过研究三者的关系，揭示物质在特定区域内的流动特征的方法。,4.3.1 物质流分析的内涵及意义,分析的物质可包括：元素、原材料、建筑材料、产品、制成品、废弃物及向空气和水利的排放物。 物质流分析的基础：热力学第一定律（不同形式的能量在传递

6、与转换过程中守恒的定律），应用为“物质的流入量=物质的流出量+物质存量的净变化” 物质流分析分析涉及物质流动的源、路径与汇（全过程追踪考察）,4.3.2 物质流分析的类型,第一类：针对具有时空边界的系统所展开的物质流分析。对象尺度涉及家庭、企业、城市、区域、国家等 第二类：关注某一种或几种元素或产品的流动过程。研究其在特定时空系统中的流动与动力机制等，识别特定环节上减缓资源消耗和减轻对环境的负面影响。,4.3.3 物质流分析的框架,围绕物质的输入、输出与存量来进行。 P74，图4.2,4.3.4 物质流分析指标体系,物质流分析主要包括数据收集、整理、指标计算和分析等环节。 指标的确定为其中的关

7、键，主要有四大类指标：P75,表4.4 物质输入指标 物质输出指标 物质消耗指标 物质使用强度及效率指标,4.4 城市物质效应分析指二：城市物质代谢分析,4.4.1 城市物质代谢的含义 4.4.2 城市物质代谢分析的意义 4.4.3 城市物质代谢分析重点 4.4.4 城市物质代谢分析的方法 4.4.5 城市物质代谢效率分析 4.4.6 城市物质代谢的生态效率,4.4.1 城市物质代谢的含义,物质代谢：是从物质流动的角度，描述物质使用的全过程，主要指资源开发、加工制造、产品消费、循环回用、废物处理等五个关键环节所构成的人类社会物质的生产和消费过程。 对生物圈而言，物质代谢代谢良好，则生产者、消费

8、者和分解者就平衡,4.4.2 城市物质代谢分析的意义,可以系统地量度特定时空尺度上的物质分布 通过分析物质流动与资源消耗，经济增长和社会发展的结构变化来研究物质代谢的动力机制与调控策略,4.4.3 城市物质代谢分析重点,主要元素的交换方式与机制 重金属元素在城市居民食物链中的转移与形态 城市水体的自净与污染 时空因素对城市物质代谢的影响 生态环境 人居环境 城市居民就业等,4.4.4 城市物质代谢分析的方法,物质核算法 关注的是物质资源的分类及物质资源平衡表，通过统计数据分析城市物质的整个生命周期的流动过程。 货币核算法 适用于分析生态系统服务和自然资本的经济价值 能量核算法 联系经济系统和生

9、态系统的桥梁，能够提供城市物质代谢核算的统一量度。,4.4.5 城市物质代谢效率分析,可用以下三个参数来评价（林亲铁等，2006） 单位产值物质需求量 =（国内直接物质输入量+进口直接物质输入量+生态包袱*2）/总产值 人均物质消耗强度 =（国内直接物质输入量+进口直接物质输入量+生态包袱*2）/人口数 物质生产力 =GDP/物质需求总量,4.4.6 城市物质代谢的生态效率,城市物质代谢的生态效率是指城市物质代谢过程中单位资源消耗和污染负荷所提供的社会服务量。 通过对资源的循环利用和能量的梯级利用，降低或减少城市系统对物质原料的消耗强度以及废物排放数量，可以提高城市物质代谢的生态效率。 生态效

10、率不仅能够描述和反映经济与环境、资源的关系状况，也能够综合衡量资源、环境各领域之间的协调程度。,4.4.6 城市物质代谢的生态效率,城市物质代谢生态效率分析主要研究物质代谢过程产生的环境影响，这种影响取决于进入城市的自然资源和物质的数量与质量，以及从城市生态系统排出的废弃物质的数量与质量。 世界经济合作与发展组织（OECD）提出生态效率概念模型：E=S/I E 为生态效率。 S 为社会服务量，可用人口数、年产值（如 USV）和年工业增加值表示； I 为生态负荷，反映资源利用水平和污染物排放情况,4.4.6 城市物质代谢的生态效率,生态负荷包括资源负荷和环境负荷，相应的生态效率可分为资源效率和环境效率，用符号R和P表示: 资源效率R和环境效率P模型，分别从源头循环（减少原生资源的消耗）和末端循环（减少污染物的产生）的角度表征城市物质代谢的生态效率。,R,4.5 城市物质系统可持续发展,4.5.1 物质循环的狭义与广义 4.5.2 城市常见废弃物的生态化利用,4.5.1 物质循环的狭义与广义,传统的狭义物质循环：只回收以产生的价值高的废弃物 现代的广义物质循环：考虑如何提高资源生产效率，并从源头减少废弃物产生。有必要进行专门的城市物质规划，并在规划时使用广义的物质循环作