全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 渊杂匀耘晕郧栽粤陨 载哉耘月粤韵冤
摇 摇 第 猿源卷 第 猿期摇 摇 圆园员源年 圆月摇 渊半月刊冤
目摇 摇 次
前沿理论与学科综述
灾后生态恢复评价研究进展 刘孝富袁王文杰袁李摇 京袁等 渊缘圆苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
基于生态能量视角的我国小水电可持续性分析 庞明月袁张力小袁王长波 渊缘猿苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
个体与基础生态
北部湾北部海域夏季微型浮游动物对浮游植物的摄食压力 马摇 璐袁曹文清袁张文静袁等 渊缘源远冤噎噎噎噎噎噎
鲶鱼和胡子鲶的两性异形与雌性个体生育力 樊晓丽袁林植华袁丁先龙袁等 渊缘缘缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
环境温度对白头鹎代谢产热和蒸发失水的影响 林摇 琳袁曹梦婷袁胡益林袁等 渊缘远源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
灌溉对沙拐枣幼苗生长及氮素利用的影响 黄彩变袁曾凡江袁雷加强袁等 渊缘苑圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
孕粤匀泽污染土壤植物修复对酶活性的影响 朱摇 凡袁洪湘琦袁闫文德袁等 渊缘愿员冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
基于修正 砸陨杂运耘模型的重庆岩溶地区地下水脆弱性评价 魏兴萍袁蒲俊兵袁赵纯勇 渊缘愿怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎
排水沟蓄水条件下农田与排水沟水盐监测 潘延鑫袁罗摇 纨袁贾忠华袁等 渊缘怨苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
种群尧群落和生态系统
高寒退化草地不同海拔梯度狼毒种群分布格局及空间关联性 高福元袁赵成章袁卓马兰草 渊远园缘冤噎噎噎噎噎噎
捕食者对空心莲子草叶甲种群的生物胁迫 刘雨芳袁李摇 菲袁桂芳艳袁等 渊远员猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
夏尧冬季南海北部浮游植物群落特征 马摇 威袁孙摇 军 渊远圆员冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
磨盘山天然次生林凋落物数量及动态 范春楠袁郭忠玲袁郑金萍袁等 渊远猿猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
持续干旱对樱桃根际土壤细菌数量及结构多样性影响 刘方春袁邢尚军袁马海林袁等 渊远源圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎
随机森林算法基本思想及其在生态学中的应用要要要以云南松分布模拟为例
张摇 雷袁王琳琳袁张旭东袁等 渊远缘园冤
噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
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基于水文平衡的湿地退化驱动因子定量研究 侯摇 鹏袁申文明袁王摇 桥袁等 渊远远园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
华北低丘山地人工林蒸散的控制因子 黄摇 辉袁孟摇 平袁张劲松袁等 渊远远苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
新疆天山高寒草原不同放牧管理下的 悦韵圆袁悦匀源和 晕圆韵通量特征 贺桂香袁李凯辉袁宋摇 韦袁等 渊远苑源冤噎噎噎噎
景观尧区域和全球生态
宁夏生态足迹影响因子的偏最小二乘回归分析 马明德袁马学娟袁谢应忠袁等 渊远愿圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
引黄灌区土壤有机碳密度剖面特征及固碳速率 董林林袁杨摇 浩袁于东升袁等 渊远怨园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
自养微生物同化 悦韵圆的分子生态研究及同化碳在土壤中的转化 吴小红袁简摇 燕袁陈晓娟袁等 渊苑园员冤噎噎噎噎
资源与产业生态
基于能值分析法的矿区循环经济系统生态效率分析 孙玉峰袁 郭全营 渊苑员园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
基于 粤阅鄄粤杂模型的海岸带生态系统综合承载力评估要要要以舟山海岸带为例
苏盼盼袁叶属峰袁过仲阳袁等 渊苑员愿冤
噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
城乡与社会生态
基于增强回归树和 蕴燥早蚤泽贼蚤糟回归的城市扩展驱动力分析 李春林袁刘摇 淼袁胡远满袁等 渊苑圆苑冤噎噎噎噎噎噎噎
研究简报
陕西省不同生态区大气氮素干湿沉降的时空变异 梁摇 婷袁同延安袁林摇 文袁等 渊苑猿愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
不同覆盖方式对旱地果园水热特征的影响 刘小勇袁李红旭袁李建明袁等 渊苑源远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
长白山苔原带土壤动物群落结构及多样性 王振海袁殷秀琴袁蒋云峰 渊苑缘缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
最大可允许填海面积模拟要要要厦门西海域案例研究 林琛琛袁 饶欢欢袁 刘摇 岩袁等 渊苑远远冤噎噎噎噎噎噎噎噎
学术信息与动态
圆园员猿年水文土壤学与自然资源可持续利用国际学术研讨会述评 张摇 骁袁赵文武 渊苑苑源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
期刊基本参数院悦晕 员员鄄圆园猿员 辕 匝鄢员怨愿员鄢皂鄢员远鄢圆缘圆鄢扎澡鄢孕鄢 预 怨园郾 园园鄢员缘员园鄢圆怨鄢圆园员源鄄园圆
室室室室室室室室室室室室室室
封面图说院 云南松树冠要要要云南松为松科松属裸子植物袁多生长在海拔 员园园园要猿缘园园皂的高山袁喜光尧耐干旱尧耐瘠薄袁适应酸性
的红壤尧黄壤袁在其他树种不能生长的贫瘠石砾地或冲刷严重的荒山坡分布袁易于天然更新遥 主要分布于四川西南
部尧云南尧西藏东南部尧贵州西部尧广西西部袁常形成大面积纯林袁尤以云南分布最广袁故有云南松之称遥 云南松树高
可达 猿园皂袁胸径达 员皂袁树皮呈灰褐色袁叶通常 猿针一束袁鲜有两针袁球果圆锥状卵圆形袁种子近卵圆形或倒卵形遥 树干
通直袁木质轻软细密袁是优质造纸尧人造板原料袁富含松脂是云南松的重要特点之一遥
彩图及图说提供院 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 耘鄄皂葬蚤造院 糟蚤贼藻泽援糟澡藻灶躁憎岳 员远猿援糟燥皂
第 34 卷第 3 期
2014年 2月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.34,No.3
Feb.,2014
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:国家自然科学基金资助项目(71273158);山东省自然科学基金资助项目(ZR2012GL02);山东能源经济协同创新中心资助项目(山东
省 2011计划); 山东高校煤炭产业发展与创新研究基地资助
收稿日期:2013鄄06鄄10; 摇 摇 修订日期:2013鄄10鄄30
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: sunyufeng1966@ hotmail.com
DOI: 10.5846 / stxb201306101566
孙玉峰,郭全营.基于能值分析法的矿区循环经济系统生态效率分析.生态学报,2014,34(3):710鄄717.
Sun Y F,Guo Q Y.Ecological efficiency analysis of the circular economy system in mining area based on emergy analytic approach.Acta Ecologica Sinica,
2014,34(3):710鄄717.
基于能值分析法的矿区循环经济系统生态效率分析
孙玉峰1,3, 郭全营1,2
(1. 山东工商学院,烟台摇 264005; 2. 山东师范大学 管理科学与工程学院,济南摇 250014;
3. 山东能源经济协同创新中心,烟台摇 264005)
摘要:从系统的角度界定了循环经济和矿区循环经济的内涵,提出了煤炭矿区循环经济系统的基本框架,并以能值分析法为基
础构建了矿区循环经济系统生态效率评价指标体系与方法。 运用所构建的评价指标体系与方法对山东某矿区进行了研究,得
出该矿区循环经济系统 2007—2011年 5年间的能值效率变化趋势图和生态效率指数趋势图,研究结果与该矿区的实际发展趋
势基本一致。 表明运用能值分析法所建立的评价指标体系具有较强的有效性,并且对煤炭矿区发展循环经济、提高生态效率具
有重要指导意义和参考价值。
关键词:矿区循环经济;能值方法;生态效率
Ecological efficiency analysis of the circular economy system in mining area based
on emergy analytic approach
SUN Yufeng1,3,GUO Quanying1,2
1 Shandong Institute of Business and Technology,Yantai 264005,China
2 School of Management and Economics,Shandong Normal University,Jinan 250014,China
3 Energy Economy Collaborative Innovation Center of Shandong,Yantai 264005,China
Abstract: This paper takes the recycling economy as a theoretical basis and systematically defines the recycling economy
and recycling economy of coal mining areas. A basic framework for the recycling economy system in coal mining areas is put
forward and a brief analysis of its systematic features is carried out. The author proposes that this is a complex interrelated
system involving elements such as the environment, economy, resources, population, science, technology and culture. This
paper starts with current problems faced by coal mining areas in China. By looking into the results of research and related
references in this field from home and abroad, this paper briefly describes the basic rules and steps of Emergy Analysis and
constructs an evaluation system for the eco鄄efficiency of the recycling economy in coal mining areas. It first sets up an
emergy flow evaluation criterion which entails emergy efficiency evaluation criteria, sustainable development index and eco鄄
efficiency index making it possible to analyze and study the sustainability and eco鄄efficiency of the recycling economy system
in coal mining areas. By adoping this evaluation system, the paper carries out empirical research on a coal mine in Shandong
province. By looking up statistical yearbooks, coal mine data and empirical surveys, an emergy data chart for the recycling
economy system of this mine and an emergy evaluation chart will be presented. On this basis, the author drafted graphs of
the variation tendency in emergy efficiency and eco鄄efficiency index in the five years from 2007 to 2011. Two tables have
been devised and the predicted result is basically consistent with the real trends developing in the coal mining area. Finally,
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the author proposes that for future development, the proportion of investment in the environment should be increased while
improving its overall investment so as to realize a coordinated development between the economy and environment,
prolonging the useful years of the coal mine and improving the sustainability of the recycling economy system of this coal
mine. The results also show that the established evaluation system, based on Emergy Analysis, has a high level of reliability
and effectiveness. It will play an important role in advancing the recycling economy, promoting energy conservation and
emission reduction and realizing sustainable development of the recycling economy system.
Key Words: recycling economy in coal mining areas; emergy analysis; eco鄄efficiency
1摇 矿区循环经济概述
循环经济是由美国经济学家 K ×波尔丁在 20 世
纪 60年代提出,是指在人、自然资源和科学技术的
大系统内,在资源投入、企业生产、产品消费及其废
弃的全过程中,把传统的依赖资源消耗的线形增长
的经济,转变为依靠生态型资源循环来发展的经济。
近年来国内外学者对循环经济做了大量研究,从不
同的角度对循环经济概念做出了不同的解释[1鄄2]。
本文结合以往的研究和对循环经济的理解,从系统
的角度认为:循环经济是指在实现经济发展的同时
达到资源节约和废弃物高效资源化的目标,进而实
现资源系统内循环利用的生态经济形态。
矿区循环经济是以矿区产品清洁生产、矿产资
源综合利用、废弃物高效资源化为特征的煤炭矿区
生态经济发展形态。 煤炭矿区循环经济遵循煤炭矿
区能量流动规律,是以资源物质循环为目标,以资源
开采—资源利用—资源再生为资源反馈式流程的经
济发展模式;同时,矿区循环经济是以减量化、资源
化和无害化 ,即 3R 原则为基础,以发展矿区生态经
济、技术经济为核心,以矿区经济可持续发展为目标
的一种全新的经济增长方式。
矿区循环经济系统是典型的复杂巨系统[3]。 此
系统由环境、经济、资源、人口、科技、文化等要素组
成一个有机整体。 矿区循环经济系统作为一种特殊
的复合生态系统,是由自然子系统、经济子系统和社
会子系统耦合而成,并且三大子系统两两相关,系统
内外不断进行物质、能量和信息的交换,其框架结构
图如图 1 所示。 本文以能值分析方法为基础,以生
态效率为主线,通过对经济循环型矿区系统的分析,
构建矿区循环经济生态效率指标体系,并对其生态
效率进行分析。
通过文献阅读和文献检索可知,国内外对矿区
图 1摇 循环经济型矿区系统结构图
Fig.1摇 The system structure diagram for circular economy in
mining area
循环经济的研究已经深入到各个方面。 其中国外矿
区循环经济的发展成果主要体现在煤炭开采、运输、
加工和利用等技术方面,以及与此相关的环境污染
问题、废物再利用问题和洁净煤技术问题的处理等,
侧重于矿区循环经济发展的技术与实践,对于其学
术研究成果较少。 国内学者对矿区循环经济的研究
较为广泛,主要有矿区循环经济运行机制、发展模式
及规律、静脉产业、指标体系评价与仿真、生态效率
评价等,在生态效率评价方面多使用熵权法、数据包
络分析法、非期望产出理论等方法[4],但运用能值分
析法进行生态效率评价的研究成果较少。 综上两方
面所述,关于将能值分析法运用于矿区循环经济系
统生态效率评价的研究成果极少,本文旨在构建其
评价体系与方法,验证该方法对矿区循环经济系统
生态效率评价的有效性,对矿区循环经济发展趋势
作出有效分析与评价。
2摇 能值分析法
2.1摇 能值分析法的基本原理
能量是自然生态系统和复合生态系统存在和发
展的基础,能量的存在表达了生命和环境、自然和社
会的内在联系。 美国著名生态学家 H.T.Odum 在 20
世纪 50年代提出了能值的概念,并开始对生态系统
117摇 3期 摇 摇 摇 孙玉峰摇 等:基于能值分析法的矿区循环经济系统生态效率分析 摇
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的能量流动进行了深入而细致的研究,于 80 年代后
期创立了能值理论和方法,使得能值成为普遍使用
的重要科学概念和度量标准[5]。 H.T. odum 将能值
定义为:一种流动或储存的能量所包含另一种类别
能量的数量,称为该能量的能值。 他又将能值进一
步解释为:产品或劳务形成过程中直接和间接投入
应用的一种有效能总量,就是其所具有的能值。
为了对不同类别与各种类型的能量进行比较研
究,需要将其转换为统一标准的能值,因而提出了能
值转换率的概念。 能值转换率就是每单位某种类别
的能量或物质所含能值之值。 各种不同形式的能量
均来源于太阳能,因此可以以太阳能为基准通过太
阳能值转换率来衡量不同能量的能值。 任何流动或
存储的能量所包含的太阳能的量,就是该能量所具
有的太阳能值,单位为太阳能焦耳,即 sej,以太阳能
值为基准,可以衡量和比较生态系统中各种不同能
量的真实价值。 太阳能值转换率的单位为太阳能焦
耳 /焦耳,即 sej / J,几种主要能量类型的太阳能值转
换率如表 1所示。
表 1摇 几种主要能量类型的太阳能值转换率
Table 1摇 The solar transformity of the main types of emergy
能量类型
Types of energy
太阳能值转换率 / ( sej / J)
Solar emergy transformity
太阳光 Sunlight 1
风动能 Kinetic energy of wind 623
有机物质 Organic matter 4420
雨水势能
Potential energy of rainwater 8888
雨水化学能
Chemical energy of rainwater 15423
河流势能
Potential energy of rivers 23564
河流化学能
Chemical energy of rivers 41000
波浪、海潮机械能
Mechanical energy of wave and tide 17 000—29 000
燃料 Fuel 18 000—58 000
食物、果菜、粮食、土产品
Food, vegetable and native products 24 000—20 000
高蛋白食物 High protein diet 1000 000—4000 000
人类劳务 Human labour 80 000—5 000 000 000
资料信息 Information 10 000—10 000 000 000 000
能值分析的基本方法就是将各种形式的含能物
质通过能值转换率全部转化为以太阳能值表达的形
式,其基本表达式为[6]:
Em = 滋P
式中, Em 为太阳能值,单位为 sej; 滋 为太阳能值转
换率; P为其他可用能。
运用能值分析方法,以物质流动为基础,将生态
系统中不同等级、不同种类、不可比较的物质所含能
量转化成统一标准的能值进行分析、比较和研究,从
而评价不同的物质流在生态系统中的贡献及地位;
结合建立的评价指标体系,综合评价生态系统的生
态效率和经济效益。
2.2摇 能值分析法的基本步骤
对不同类型和尺度进行能值分析研究时,方法
有所差别,但若以分析手段与步骤而言,主要包括能
量系统图的绘制、能值分析表的制定、能值计算与评
估、能值转换率和其他能值指标的计算、系统分析
等[7]。 本文研究矿区循环经济的能值分析法基本步
骤如下[8]:
(1)资料收集摇 通过查询统计年鉴和实际调查,
获取所需原始数据;
(2)能量系统图绘制摇 以 H.T.Odum 的“能量系
统语言冶图例,组织上一步骤收集的资料,绘制详细
的能量系统图;
(3)能值分析、评价表编制摇 列出拟研究系统的
主要能源(其中小于系统应用能值 5%的项目可不列
入),根据各种相应的能值转换率,将不同的度量单
位(J,g或 $ )转换为统一能值单位(sej),编制成能
值系统评价表;
(4)能值综合系统图构建摇 简化第二步骤中的
能量系统图,构建体现系统资源能值结构的综合系
统图,以利整体分析评价;
(5)能值指标体系建立摇 依据能值分析表和能
量系统图,建立一系列反映系统生态效率和经济效
率的能值指标体系;
(6)系统发展评价摇 通过对各能值指标进行分
析,对系统的可持续发展进行评价。
3摇 矿区循环经济系统生态效率能值评价指标体系
从能值流量、能值效率的角度构建矿区循环经
济系统生态效率能值评价指标体系,并根据建立的
指标体系计算系统的生态效率评价指数[9]。
(1)能值流量评价指标
能值流量评价指标主要是指矿区循环经济系统
自身具有的能值流以及系统购买和输出的资源与服
217 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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务的能值流,分别由可更新资源能值(R)、不可更新
资源能值 (N)、购买资源与服务能值即输入能值
(IMP)、输出能值(EXP)、废弃物能值 (W)5 项指标
构成[10](表 2)。
表 2摇 矿区循环经济系统能值流量评价指标
Table 2 摇 The evaluating indicator of emergy flux on circular
economy system in mining areas
能值流量
Emergy flux
能值流量指标
Emergy flux index
所含项目
Items of the index
能值流量 可更新资源 天阳能
Emergy flux 能值(R) 风能
雨水势能
雨水化学能
地球旋转能
不可更新资源 水
能值(N) 煤炭
钢材
电力
购买资源与 固定资产投资
服务能值(IMP) 实际利用外资
进口
劳务输入
输出能值(EXP) 工业总产值
废弃物能值(W) 废水
废气
废物
(2)能值效率评价指标
矿区循环经济系统发展以经济活动为核心,以
自然生态环境为支撑,因此能值效率评价指标应包
括反映污染物排放效率、资源利用效率和经济效率
的相关指标。 评价指标分别由能值自给率(ESR)、
能值产出率(EYR)、能值废弃率(EWR)、环境负荷
率(ELR)、可更新资源能值比( r)、不可更新资源能
值比(n)和废弃物能值比(w)7 项指标构成[11],具体
的指标计算和指标意义如表 3所示。
能值自给率评价系统对自有资源的利用情况及
系统自我支持能力。 矿区循环经济系统能值自给率
越大,说明对系统内部资源开发和利用程度越高,系
统的自我支持能力、自足能力较强。 能值产出率评
价系统的经济发展效益,是衡量系统运行效率的一
种标准。 系统的产出能值越大,运行效率就越高。
能值废弃率是系统对排放废弃物的可利用程度和系
统循环能力的评价指标。 能值废弃率越大,表明系
统废弃物排放量越大,系统排放的废弃物可利用程
度越大,表明废弃物资源化水平比较低,系统资源利
用的效率越低;反之,能值废弃率越小,表明废弃物
排放量小,表明系统资源利用的水平越高,系统废弃
物资源再生水平越高。 环境负荷率对经济系统起到
警示作用,环境负荷率值较小,表明经济系统中能值
利用强度相对比较低,对系统环境产生的压力也比
较小,因此系统环境所承受的压力一般用环境负荷
率来表示。 如果系统在较长一段时期内具有较高的
环境负荷率,系统平衡就很容易遭到破坏。 依据以
往众多学者的研究,可以总结出一般结论:当 ELR<3
时, 表明环境承受压力很小;当 3环境承受压力处于中等水平;当 ELR>10 时,表明环
境承受压力已经相对过大。 可更新资源能值比率是
系统环境可利用潜力的评价指标。 若可更新资源能
值比率越大,系统环境可利用潜力就越大。 废弃物
能值比率、不可更新资源能值比率分别从废弃物排
放、资源利用的角度对系统运行效率进行评价,是矿
区循环经济系统生态效率评价的重要指标。
表 3摇 矿区循环经济系统能值效率评价指标
Table 3摇 The evaluation index of emergy efficiency on circular economy system in mining areas
能值效率指标
Index of emergy efficiency
计算表达式
Calculation expression
代表意义
The meaning of the index
能值效率 能值自给率(ESR) (R+N) / (R+N+IMP) 矿区系统自我支持、支撑能力
Emergy efficiency 能值产出率(EYR) (R+N+IMP) / IMP 矿区系统的经济发展效益
能值废弃率(EWR) W / R 矿区系统的循环能力
环境负荷率(ELR) (N+IMP) / R 矿区系统经济活动对环境的压力
可更新资源能值比( r) R / (R+N+IMP) 矿区系统的自然环境潜力
不可更新资源能值比(n) N / (R+N+IMP) 矿区系统资源利用对环境的压力
废弃物能值比(w) W / (R+N+IMP) 矿区系统废弃物排放对环境的压力
317摇 3期 摇 摇 摇 孙玉峰摇 等:基于能值分析法的矿区循环经济系统生态效率分析 摇
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摇 摇 (3)根据以上步骤建立的指标体系,计算矿区循
环经济系统的可持续发展指数(SDI) [12]、改进的可
持续发展指数(ISDI) [13]和生态效率指数(EEI) [14],
具体的计算公式和指数意义如表 4所示。
4摇 典型矿区循环经济系统生态效率评价
本文以山东某矿区为例,通过查阅统计年鉴、矿
区内部数据和实地调研,绘制出该矿区 2011 年循环
经济系统能值数据表(表 5)。
表 4摇 矿区循环经济系统生态效率评价指数
Table 4摇 The evaluation indices of energy efficiency on circular economy system in mining areas
摇 指数名称The name of the index
计算表达式
Calculation expression
代表意义
The meaning of the index
效率指数 可持续发展指数(SDI) EYR / ELR 系统可持续发展
Efficiency index 改进的可持续发展指(ISDI) EYR伊EER / ELR 考虑能值交换率的系统可持续发展
生态效率指数(EEI) EYR伊(1-w)伊(1-n) 评价系统资源效率、环境效率以及经济效率的可持续发展指数
表 5摇 2011年某矿区循环经济系统能值数据表
Table 5摇 The table for emergy data in a mining area circular economy system (2011)
能值流量
Emergy flux
基础数据
Date base
能值转换率
Emergy transformity
太阳能值
Solar emergy
可更新资源能值(R)Renewable resources emergy 224 000 000 000 000 000 000
太阳能
Solar energy 4 160 000 000 000 000 000 1 4 160 000 000 000 000 000
风能
Wind energy 7 620 000 000 000 000 663 5 050 000 000 000 000 000
雨水势能
Potential energy of rainwater 67 300 000 000 000 8 890 598 000 000 000 000 000
雨水化学能
Chemical energy of rainwater 3 820 000 000 000 000 15 400 58 900 000 000 000 000 000
地球旋转能
The energy of the rotation of the earth 2 670 000 000 000 000 58 000 155 000 000 000 000 000 000
不可更新资源能值(N) Non鄄renewable resource emergy 228 000 000 000 000 000 000
水
Water 8 600 000 000 000 41 000 353 000 000 000 000 000
煤炭
Coal 76 800 000 000 39 800 3 060 000 000 000 000
钢材
Steel 52 700 000 000 4 130 000 000 218 000 000 000 000 000 000
电力
Electric power 35 600 000 000 000 269 000 9 580 000 000 000 000 000
购买资源与服务能值即输入能值(IMP) Import emergy 1 260 000 000 000 000 000 000
固定资产投资
Investment in the fixed assets 123 000 000 8 670 000 000 000 1 070 000 000 000 000 000 000
实际利用外资
The actual utilization of
foreign investment
328 000 8 670 000 000 000 2 840 000 000 000 000 000
进口
Enter port 676 000 2 500 000 000 000 1 690 000 000 000 000 000
劳务输入
Labor migration 1 200 155 000 000 000 000 000 186 000 000 000 000 000 000
输出能值(EXP) Export emergy 46 300 000 000 000 000 000 000
工业总产值
Value of gross output 5 340 000 000 8 670 000 000 000 46 300 000 000 000 000 000 000
废弃物能值(W) Waste emergy 98 200 000 000 000 000 000
417 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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续表
能值流量
Emergy flux
基础数据
Date base
能值转换率
Emergy transformity
太阳能值
Solar emergy
废水
Waste water 435 000 000 000 660 000 287 000 000 000 000 000
废气
Exhaust gas 17 800 000 000 660 000 11 700 000 000 000 000
废物
Waste material 653 000 000 000 150 000 000 98 000 000 000 000 000 000
摇 摇 将表 5的能值数据带入能值效率评价指标公式
和生态效率评价指数公式,即可得出 ESR、SDI 等
2011年该矿区循环经济系统生态效率评价指标值。
以上述同样的方式可以得出 2007—2011 年该矿区
循环经济系统生态效率评价指标值,如表 6所示。
表 6摇 某矿区循环经济系统能值评价表
Table 6摇 The table for emergy evaluation in a mining area circular economy system
年份
Year
指标 Index
可更新资源能值(R)
Renewable resources emergy
不可更新资源能值(N)
Non鄄renewable resource emergy
购买资源与服务能值(IMP)
Import emergy
2007 236 000 000 000 000 000 000 164 000 000 000 000 000 000 377 000 000 000 000 000 000
2008 244 000 000 000 000 000 000 152 000 000 000 000 000 000 428 000 000 000 000 000 000
2009 217 000 000 000 000 000 000 159 000 000 000 000 000 000 662 000 000 000 000 000 000
2010 198 000 000 000 000 000 000 176 000 000 000 000 000 000 771 000 000 000 000 000 000
2011 224 000 000 000 000 000 000 228 000 000 000 000 000 000 1 260 000 000 000 000 000 000
平均值
Average value 223 800 000 000 000 000 000 175 800 000 000 000 000 000 699 600 000 000 000 000 000
年份
Year
指标 Index
输出能值(EXP)
Export emergy
废弃物能值(W)
Waste emergy
能值自给率(ESR)
Emergy self鄄sufficiency rate
2007 19 800 000 000 000 000 000 000 86 700 000 000 000 000 000 0.5148
2008 25 300 000 000 000 000 000 000 95 400 000 000 000 000 000 0.4806
2009 30 400 000 000 000 000 000 000 88 600 000 000 000 000 000 0.3622
2010 38 500 000 000 000 000 000 000 80 700 000 000 000 000 000 0.3266
2011 46 300 000 000 000 000 000 000 98 200 000 000 000 000 000 0.264
平均值
Average value 32 060 000 000 000 000 000 000 89 920 000 000 000 000 000 0.3897
年份
Year
指标 Index
能值产出率(EYR)
Emergy yield ratio
能值废弃率(EWR)
Emergy waste rate
环境负荷率(ELR)
Environmental loading ratio
可更新资源能值比( r)
Renewable resources
emergy ratio
2007 2.061 0.3674 2.2924 0.3037
2008 1.9252 0.391 2.377 0.2961
2009 1.568 0.4083 3.7834 0.2091
2010 1.4851 0.4076 4.7828 0.1729
2011 1.3587 0.4384 6.6429 0.1308
平均值
Average value 1.6796 0.4025 3.9757 0.2225
年份
Year
指标 Index
可持续发展指数(SDI)
Sustainable
development index
废弃物能值比(w)
Waste emergy ratio
不可更新资源能值比(n)
Non鄄renewable resource
emergy ratio
改进 的 可 持 续 发 展 指 数
(ISDI)
Sustainable development
index improved
2007 0.8991 0.1116 0.2111 2.5715
517摇 3期 摇 摇 摇 孙玉峰摇 等:基于能值分析法的矿区循环经济系统生态效率分析 摇
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摇 摇 续表
年份
Year
指标 Index
可持续发展指数(SDI)
Sustainable
development index
废弃物能值比(w)
Waste emergy ratio
不可更新资源能值比(n)
Non鄄renewable resource
emergy ratio
改进 的 可 持 续 发 展 指 数
(ISDI)
Sustainable development
index improved
2008 0.8099 0.1158 0.1845 1.9002
2009 0.4144 0.0854 0.1532 0.9051
2010 0.3105 0.0705 0.1537 0.6807
2011 0.2045 0.0574 0.1332 0.409
平均值
Average value 0.5277 0.0881 0.1671 1.2933
摇 摇 依据表 6绘制该矿区循环经济系统能值效率变
化趋势图和生态效率指数变化趋势图分别如图 2、图
3所示。
图 2摇 某矿区循环经济系统能值效率变化趋势
Fig.2摇 The variation tendency of emergy efficiency in a mining
area circular economy system
图 3摇 某矿区循环经济系统生态效率指数趋势
Fig. 3 摇 The tend of ecological efficiency in a mining area
circular economy system
摇 摇 依据图 2、图 3得出该矿区能值效率和生态效率
指数变化趋势表如表 7所示。
表 7摇 某矿区能值效率和生态效率指数变化趋势表
Table 7摇 The table for variation tendency of emergy efficiency and ecological efficiency in a mining area circular economy system
能值效率
Emergy efficiency
变化趋势
Variation trend
生态效率指数
Ecological efficiency index
变化趋势
Variation trend
能值产出率(EYR)
Emergy yield ratio 下降趋势 可持续发展指数(SDI) 逐年下降
能值废弃率(EWR)
Emergy waste rate 小幅波动,整体呈上升趋势 改进的可持续发展指(ISDI) 逐年下降
环境负荷率(ELR)
Environmental loading ratio 上升趋势 生态效率指数(EEI) 逐年下降
摇 摇 由图 2 和表 7 可以看出,2007—2011 年该矿区
循环经济系统能值产出率 EYR 呈现下降趋势,能值
废弃率 EWR 除了在 2010 年出现小幅波动外,整体
仍然呈现上升趋势,能值负荷率 ELR 也呈现上升趋
势,并且能值负荷率近年来上升幅度较大。 能值产
出率下降表明该矿区循环经济系统的投入与产出效
率值呈现下降趋势,该矿区循环经济系统的经济发
展效益在相对降低;能值废弃率上升表明该矿区在
资源开发利用过程中资源利用率低,该矿区经济系
统的循环能力不断减弱;能值负荷率上升表明该矿
区的经济活动对矿区环境造成的压力在逐年增加。
同时由表 6 中 ELR 值还可以看出在 2007、2008 年
ELR<3,该矿区环境承受压力处于较低水平,之后环
境承受的压力水平逐年增加;ELR 平均值亦表明该
矿区 2007—2011年环境承受的压力处于中等水平。
由图 3和表 7所示 2007—2011年该矿区循环经
济系统的可持续发展指数、改进的可持续发展指数
和生态效率指数均呈现下降趋势,表明该矿区循环
617 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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经济系统的可持续性减弱。
综合上述图示结论表明,该矿区环境承受压力
较大,矿区系统可持续发展形式严峻。 此结论和该
矿区当前发展状况较为吻合,该矿区当前正处在快
速发展阶段,矿区总投资逐年增加。 在矿产资源开
采过程中,矿产利用率低,废弃物排放量大,从而降
低了矿区循环经济系统的可持续性。 因此,该矿区
在今后的发展过程中,在加大矿区总投资的同时要
提高矿区环境投资的比例,实现矿区经济、环境的协
调发展,延长矿区的使用年限。
5摇 结论
矿区循环经济系统是一个典型的复杂系统,运
用能值分析方法,构建矿区循环经济系统生态效率
评价指标体系,计算其可持续发展指数(SDI)、改进
的可持续发展指数(ISDI)和生态效率指数(EEI),能
够反映系统的生态效率水平。 文章通过对山东某矿
区的实证研究,得出该矿区循环经济系统能值效率
和生态效率指数变化趋势,有效地拟合了该矿区的
实际发展趋势,验证了矿区循环经济系统生态效率
评价指标体系与方法的有效性,对矿区进一步深化
循环经济,推进节能减排,实现可持续发展都具有重
要意义。
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717摇 3期 摇 摇 摇 孙玉峰摇 等:基于能值分析法的矿区循环经济系统生态效率分析 摇
粤悦栽粤 耘悦韵蕴韵郧陨悦粤 杂陨晕陨悦粤 灾燥造援猿源袁晕燥援猿 云藻遭援袁圆园员源渊杂藻皂蚤皂燥灶贼澡造赠冤
悦韵晕栽耘晕栽杂
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砸藻泽藻葬则糟澡 葬凿增葬灶糟藻泽 葬灶凿 责则燥泽责藻糟贼泽 燥枣 责燥泽贼鄄凿蚤泽葬泽贼藻则 藻糟燥造燥早蚤糟葬造 则藻泽贼燥则葬贼蚤燥灶 葬泽泽藻泽泽皂藻灶贼
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孕粤晕郧 酝蚤灶早赠怎藻袁 在匀粤晕郧 蕴蚤曾蚤葬燥袁 宰粤晕郧 悦澡葬灶早遭燥 渊缘猿苑冤
噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
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粤怎贼藻糟燥造燥早赠 驭 云怎灶凿葬皂藻灶贼葬造泽
粤灶 藻糟燥造燥早蚤糟葬造 泽贼怎凿赠 燥灶 扎燥燥责造葬灶噪贼燥灶 蚤灶 贼澡藻 灶燥则贼澡藻则灶 月藻蚤遭怎 郧怎造枣 灾院 贼澡藻 藻枣枣藻糟贼泽 燥枣 皂蚤糟则燥扎燥燥责造葬灶噪贼燥灶 早则葬扎蚤灶早 燥灶 责澡赠贼燥责造葬灶噪贼燥灶 蚤灶
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噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
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耘枣枣藻糟贼 燥枣 藻灶增蚤则燥灶皂藻灶贼葬造 贼藻皂责藻则葬贼怎则藻 燥灶 贼澡藻则皂燥早藻灶藻泽蚤泽 葬灶凿 藻增葬责燥则葬贼蚤增藻 憎葬贼藻则 造燥泽泽 蚤灶 悦澡蚤灶藻泽藻 遭怎造遭怎造泽 渊孕赠糟灶燥灶燥贼怎泽 泽蚤灶藻灶泽蚤泽冤
蕴陨晕 蕴蚤灶袁悦粤韵 酝藻灶早贼蚤灶早袁匀哉 再蚤造蚤灶袁 藻贼 葬造 渊缘远源冤
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蕴陨哉 云葬灶早糟澡怎灶袁 载陨晕郧 杂澡葬灶早躁怎灶袁 酝粤 匀葬蚤造蚤灶袁 藻贼 葬造 渊远源圆冤
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栽澡藻 遭葬泽蚤糟 责则蚤灶糟蚤责造藻 燥枣 则葬灶凿燥皂 枣燥则藻泽贼 葬灶凿 蚤贼泽 葬责责造蚤糟葬贼蚤燥灶泽 蚤灶 藻糟燥造燥早赠院 葬 糟葬泽藻 泽贼怎凿赠 燥枣 孕蚤灶怎泽 赠怎灶灶葬灶藻灶泽蚤泽
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叶生态学报曳圆园员源年征订启事
叶生态学报曳是由中国科学技术协会主管袁中国生态学学会尧中国科学院生态环境研究中心主办的生态学
高级专业学术期刊袁创刊于 员怨愿员年袁报道生态学领域前沿理论和原始创新性研究成果遥 坚持野百花齐放袁百家
争鸣冶的方针袁依靠和团结广大生态学科研工作者袁探索生态学奥秘袁为生态学基础理论研究搭建交流平台袁
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叶生态学报曳主要报道生态学及各分支学科的重要基础理论和应用研究的原始创新性科研成果遥 特别欢
迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章曰研究简报曰生态学新理论尧新方法尧新技术介绍曰新书评价和
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编辑部主任摇 孔红梅摇 摇 摇 执行编辑摇 刘天星摇 段摇 靖
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编摇 摇 辑摇 叶生态学报曳编辑部
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主摇 摇 编摇 王如松
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