《工业生态学》第三章 物质流分析

1、2022/10/41第三章 物质流分析3.1 一个医学实验的启迪3.2 总物流模型的基本原理和模型3.3 如何开展总物流分析工作？3.4 来，称一称我们的重量工业生态学的系统观2022/10/422022/10/43总物流分析是采用重量作为单位，即测量和度量的是一个国家或地区所消耗的资源总量和排放的废物总量。形象地说，通过它，我们可以测量一个国家或地区的体重。3.1 一个医学实验的启迪总物流分析的起源：人体温度计。2022/10/44圣托里奥（Santorio）：意大利著名的内科医生，现代医学的奠基人之一，他创立了度量人体温度（体温计）和脉搏的方法。2022/10/45验证一个成年人在一定时间

2、内能否达到物质平衡，即他所消耗的食物、水、饮料等于人体的增重与排泄物之和。2022/10/462022/10/472022/10/48。忽略了呼吸和排汗的作用对测量结果的影响2022/10/492022/10/4102022/10/43.1 一个医学实验的启迪在宏观层面上，总物流分析工作的主要内容，是在统计资料的基础上，全面盘点一个国家（或地区）某一年内各种资源的投入量和它们在各方面的支出量，并与当年和前几年国内外的数据进行对比分析。通过开展总物流分析工作，可以摸清该国家或地区的物质利用和废物排放工作，帮助政策制定者明确进一步搞好节能、降耗、减排工作的方向，为资源和环境政策的制定提出建议，供决

3、策者参考。2022/10/41.1 一个医学实验的启迪2022/10/43.2 总物流分析的基本原理和模型社会经济系统自然环境物质流能量流物质流能量流经济-环境系统（生态系统）总物流分析的基本原理-“黑箱原理”2022/10/414 质量平衡定律社会经济系统自然环境物质流能量流物质流能量流经济-环境系统社会经济系统被看做是自然环境系统中的一个具有代谢功能的有机体，该有机体对自然环境的影响可以用其代谢能力(即该有机体从自然环境中摄取的以及排放到自然环境中的物质量)来衡量。物质输入量 = 物质输出量 + 物质存储量对于经济系统，质量平衡公式为：3.2 总物流分析的基本原理和模型2022/10/41

4、5质量平衡定律适用于一切层次上的物质流分析，任务物质流无论其形态如何变化，其总的质量是守恒的。在经济系统中，无论商品是被“生产”还是被“消费”，实际上只是提供了某些效用、功能和服务，其物质实体仍然存在，最终或者被重新利用，或者被排入自然环境中。 质量平衡定律系统边界和时间边界两层系统边界：一是所研究区域内的社会经济系统与生态系统之间的边界；例如：从自然界中开采资源，向自然界排放废物等。二是区域内社会经济系统与区域社会经济系统之间的输入输出边界。例如：从某国进口货物，向某国出口货物等。时间边界：一般以1年的时间段作为总物流分析的时间边界。2022/10/42022/10/42022/10/4国内

5、资源量是指从自然界中获取的用来投入到社会经济系统的自然资源，主要包括生物质资源、金属矿物质、非金属矿物质和化石燃料。需要指出的是，根据国际总物流分析研究的惯例，一般在国内资源量中，不包括水和空气。因为这两类物质，属于可再生资源，而且其投入量远大于其他物质。如果将其纳入到总物流分析指标中，会明显淡化其他物质的作用。此外，在国内资源量中所涉及的物质，都是指未经加工的自然资源，如未经选矿流程的金属原矿矿石等，不能用已经加工的产品，如水泥粗钢等替代自然资源。2022/10/419进出口资源量是指通过进出口贸易进口到国内或出口到国外的资源和产品，主要包括原材料、加工品、半成品、成品等。库存的净增量衡量的

6、是经济系统的物质增长，它等于建筑物、基础设施、机器、交通工具等各种物质的新增量与其淘汰量的差值。国内排放量是指国内开采的自然资源或进口货物经过生产、加工和消费等环节后排放到自然环境中去的物质量。主要包括排放到空气、水和土地中的废物和产品耗散排放。一般来说，假设当地回收的再生资源都投入到社会经济系统中进行再利用，因此模型的两端再生资源的回收量等于再生资源的循环利用量。2022/10/42大类再生资源总物流分析中物质流的分类（1）区域内与区域外的物流（domestic rest of the world）主要以此来界定物质的来源，是本区域内开采还是从区域外进口。（2）利用的与未利用的物流（used

7、 unused）主要用来区分该物流是否以商品的形式进入经济系统。例如：开采铁矿石的剥岩以及基础设施建设的泥土开挖量都属于未被利用的物流。2022/10/4资源投入类指标2022/10/4资源消费类指标2022/10/4废物排放类指标2022/10/4贸易逆差类指标资源循环类指标2022/10/4人均物质流指标2022/10/4DMC：国内物质消费量。DMI：直接物质投入量。效率指标2022/10/4DMI：直接物质投入量。DMC：国内物质消费量。DMC：国内排放量。2022/10/43.3 如何开展总物流分析工作2022/10/43.3 如何开展总物流分析工作数据收集方法（1）统计资料上记录的

8、数据： 优先考虑国内政府部门和权威行业机构发布的统计资料，如中国统计年鉴、中国钢铁工业年鉴等。（2）统计资料上缺失的数据：参考欧盟统计局最新发布的总物流分析指南，可以对建筑用砂石使用量、农作物残余使用量、石灰石使用量等进行估算。2022/10/43.3 如何开展总物流分析工作例：建筑用沙石的估算方法建筑用沙石的估算包括两部分：（1）生产混净土的建筑用沙石，（2）路基用沙石（1）生产混凝土的建筑用沙石，根据混凝土中沙石与水泥的投入比例估算：生产混凝土的建筑用沙石=水泥消费量 沙石与水泥的投入比根据混凝土的国际生产标准，在生产混凝土过程中，每投入1吨水泥，需要投入6.09吨沙石。2022/10/4

9、2022/10/42022/10/42022/10/42022/10/4数据收集的注意事项和原则（1）属地原则（2）区分有用开采和无用开采（3）数据单位一致性原则（4）避免重复统计原则（5）数据全面性原则2022/10/4（1）属地原则：确定不同国家或地区的系统边界时，根据一个国家或地区中居民的所属地而不是所在地来判断与其相关的物流是否属于该国家或该地区。例如：在美国海域航行的中国货轮所消耗的能源应该记录到中国的能源消耗中。2022/10/4数据收集的注意事项和原则（2）区分有用开采和无用开采：在收集自然资源开采量数据时，应该区分有用开采和无用开采，有用开采是指从自然界获取的并投入到经济系统的

10、自然资源。无用开采是指从自然界获取的但没有投入到经济系统中的自然资源，又被称为隐藏流。除非特别指出，一般在总物流分析中，统计的国内资源量都是指有用开采。2022/10/4数据收集的注意事项和原则（3）数据单位一致性原则在数据收集过程中，需要统一的重量单位来度量所获得的数据，如吨、万吨、亿吨等。如果所获得的数据不是以重量单位来表示，则需要通过有关的系数对其进行转化。如木材的统一单位一般为立方米，这时需要对其乘上木材的密度将其转化为重量单位。2022/10/4数据收集的注意事项和原则（4）避免重复统计原则 制定明确的物质界限，在收集国内开采的自然资源数据时，应该针对自然资源的原矿数据进行收集，而不

11、是加工后的得到的产品数据。因为在产品生产过程中，其生产原料一般有很多种，这样很容易造成重复计算问题。 例如：有的研究用水泥产量作为国内开采的非金属矿物质，殊不知在水泥生产过程中，还可能投入冶金废渣、粉煤灰等。而冶金废渣的再利用已经被列入再生资源的物流中，这样就造成了该项数据的重复统计。2022/10/4数据收集的注意事项和原则（5）全面性原则在每一项物流的数据收集过程中，应该尽可能收集该项物流所包含的所有类别的物质，如果各国间所统计的物质种类差别很大，就很难进行比较。根据国际惯例，要优先考虑国内统计机构或行业权威机构所发布的统计年鉴。如果在国内统计资料中无法找到数据，或者数据的种类不够全面，需

12、要选用国外权威机构发布的数据库数据。2022/10/4数据收集的注意事项和原则数据收集完后，将数据进行收集、调研、汇总，代入总物流模型，完成总物流的绘图工作。最后根据各项物流数据，导出相关的量值和指标并进行分析。2022/10/4数据收集的注意事项和原则2022/10/41.4 来，称一称我们的重量2022/10/43.4 来，称一称我们的重量投入平衡项和支出平衡项：维持物质平衡所必需的物流。例如：总物流分析中不包含对空气利用量的核算，但在化石燃料燃烧过程中需要消耗氧气，从而支出端的二氧化碳排放。这时需要在投入端加入氧气的消耗量作为平衡项。2022/10/43.4 来，称一称我们的重量我国从其

13、他国家进口了7.3亿吨货物，其中比重比较大的是原材料和矿物质。在国内开采了161亿吨自然资源，其中有多一半是建筑用的沙石。第一类再生资源循环利用量达到了7.7亿吨，其中主要是工业固体废物的循环利用第二类再生资源的循环利用量仅为0.7亿吨，主要是金属废物的循环利用。如废钢、废铜、废铝等。2022/10/43.4 来，称一称我们的重量在支出方面，我国在出口货物3.7亿吨，由于很多跨国公司的代工企业在我国，所以出口产品中主要是成品和半成品，这也是我国被誉为世界工厂的原因。向空气、水、土地中分别排放了60.8亿吨的废物，其中二氧化碳和工业固废所占的比重最大。在投入的资源中，有127.3亿吨的资源转换为

14、了库存净增量，占整个资源投入量的一半以上。主要是我国在工业化和城镇化的进程中，每年需要建成大量的基础设施。2022/10/43.4 来，称一称我们的重量日本的土地面积不到中国的二十五分之一，人口不到中国的十分之一，每年投入到其社会经济系统的资源量仅为18.74亿吨，其中进口资源和国内开采资源均为8亿吨左右。再生资源的利用量在2.28亿吨，日本再生资源的高比重，主要得益于前期产品的积累，以及近年来采取的垃圾分类回收政策。日本对于进出口的依赖远大于中国，主要原因是日本的本土资源相对匮乏，以进口为主。在支出端，日本在2005年出口货物1.6亿吨，能源消费和工业过程中的废水废气排放约为5亿吨，粮食消费

15、近1亿吨。虽然其产生的废物量大，达到了5.8亿吨，但由于经过简单化的处理，如垃圾焚烧，有很多废物以水蒸气和二氧化碳的形式还原到大自然中，日本在2005年其固体废物的最终储量仅为3200万吨。2022/10/43.4 来，称一称我们的重量在投入的资源中，有8亿吨的资源转化为了库存净增量，不到总资源投入量的一半，这个比例略低于中国，主要原因是日本已经完成了工业化和城镇化进程。与本国的资源环境政策结合方面，日本走在了世界各国的前列。日本分别在2003年和2008年出台了第一个和第二个循环型社会建设基本方案。日本用资源生产力、再生资源投入比例、最终处置量监测经济指标。2022/10/43.4 来，称一

16、称我们的重量三个重要指标1、资源生产力：单位天然资源的投入所创造的经济价值。2、再生资源投入比例：是再生资源投入量在资源总投入量中所占的比例。3、最终处置量：无法再利用和再循环最终必须处置的废物量。2022/10/4503.4 来，称一称我们的重量2022/10/43.4 来，称一称我们的重量在总物流分析方法的助力下，日本的循环经济建设取得了很好的效果。我国的循环经济建设起步较晚，在2008年我国才出台了第一部有关循环经济的法律-循环经济促进法。我国很多省市和重要的工业园区都被列入了循环经济的建设试点。虽然循环经济促进法中，并没有给出具体的建设目标。但我国近年来的循环经济建设得到了广泛的关注和支持。我国循环经济建设的成果对比如下：