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物质流分析(Materials flow analysis, MFA)

2010-10-18 16:14:57  作者:中国科学院过程工程所  来源:中国科学院过程工程所  浏览次数:325  文字大小:【】【】【
简介:基于多种尺度的物质流分析是改造或调控现有的线性物质流动模式,提高资源和能源的利用及转化效率,形成效率较高的物质循环模式的核心调控手段。

1 物质流分析的概念与发展

      基于多种尺度的物质流分析是改造或调控现有的线性物质流动模式,提高资源和能源的利用及转化效率,形成效率较高的物质循环模式的核心调控手段。

      物质流分析方法作为研究经济生产活动中物质资源新陈代谢的一种方法,其基本思想的发端可以追溯到100多年以前,其概念出现于20 世纪不同年代的经济、环境等研究领域。在经济学领域,Leontief 在20世纪30年代推出了输入-输出平衡表(Input-Output Table)。20世纪50年代,美国国会进行了一项有关物质政策—资源通路的探讨。1969年,第一个基于经济学观点的国家尺度物质流分析的尝试发表于年。对于资源保护和环境管理,物质流分析最初应用的领域是城市新陈代谢(Metabolism of Cities)和污染物迁移路径分析(Analysis of Pollutant Pathway)。 

      1978年,Ayres引入了物质和能量平衡分析的概念,物质平衡、工业代谢等理论的提出与完善为物质流分析奠定了理论基础。1992年奥地利、日本分别提出国家物质流分析报告,此后荷、美、德、日等西方工业国家相继开展了物质流研究。1995年美国提出了一套较为完整的物质流平衡计算框架。对物质流分析第一个具有里程碑意义的行动是1996年欧洲委员会成立“一致性行动”的“协调帐户(ConAccount)计划”; 世界资源研究所(World Resources Institute, WRI)分别于1997年和2000年完成了“工业经济的物质基础”(The Material Basis of Industrial Economics)的研究和“国家之重”——对德、日、奥、荷兰和美国的物质输入流进行了分析。2004年,Paul H. Brunner & Helmut Rechberger 合作编写了Practical Handbook of Materials Flow Analysis 一书,系统介绍了物质流分析的概念、历程、应用范围及目标及其数据库管理、软件应用的具体操作方法。

2 物质流分析基本框架与指标

      物质流分析(Materials Flow Analysis, MFA) 从实物的质量出发,通过对投入到区域或系统内的物质进行全过程追踪考察, 揭示物质在特定区域内的流动特征和转化效率,找出压力的直接来源,进而为有效调控经济系统与生态环境间物质的流动方向和流量,达到减少资源投入量,提高资源利用效率,减少废物排放量的目的提供理论分析基础。分析框架如图1所示:




图1. 物质流分析基本框架


      输入的物质通常指原材料和能源,输出的物质通常指产品和副产品(包括废弃物和污染物质)。一般来说,投入经济系统的物质主要有:直接从国内获取的资源;从国外进口的一次性能源、农矿产品和林产品等资源性物质;进口的半成品,制成品等商品类物质;进口的废纸、废塑料和废钢等循环利用的废弃物。投入的物质主要有以下几条代谢路径:①物质累积在人类经济活动的边界内,形成生命周期较长的、耐用的消费品以及基础建设等,如库存的净增加(Net Addition to Stock, NAS)。②以固体废弃物,空气污染物,水污染物或散逸流(Dissipative Flow)等形式进入环境。③物质以农矿产品,半成品,制成品出口到其他国家。物质流主要分析指标如下表1所示。

表 1:物质流分析核心指标

类别

指标

计算方法

投入指标

直接物质投入量(DMI)

DMI=国内资源使用量+进口资源量

物质总需求量(TMR)

TMR=DMI+HF

隐藏流(HF)

HF=国内隐藏流(DHF)+国外隐藏流(FHF)

消耗指标

国内物质消耗(DMC)

DMC=DMI-出口量

物质总消耗量(TMC)

TMC=TMR-出口量-FHF

产出指标

国内制造产出(DPO)

DPO=国内排放的空气污染物+其它形式的废弃物

国内物质产出(DMO

DMO=DPO+出口量(Exports

物质总产出量(TMO

TMO=TDO+出口量(Exports

国内物质总产出量(TDO)

TDO=DPO+DHF

收支平衡

库存净增加(NAS)

NAS=DMI-国内制造产出(DPO)-出口量=DMC-DPO

实物贸易平衡(PTB

PTB=进口量(Imports-出口量(Exports

      物质流分析的主要内容包括:

      (1)物质总量分析,用来分析一定的经济规模所需的物质总投入量、物质总消耗量和物质循环总量。物质的输入量(Inputs)=物质的输出量(Outputs)+库存净增量(NAS)。

      (2)物质使用强度分析,分析一定的生产或消费规模下,物质的使用强度、消耗强度和循环强度。

      物质流分析包含几个层次:(1)对整个国家进行物质流分析;(2)其次,对某一区域进行研究;(3)对某个经济实体进行研究;(4)对某种稳定的纯物质(如铅、铁、铜等)进行研究,这种物质流分析方法又叫做元素流分析(Substance Flows Analysis, SFA)。

责任编辑:admin


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