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摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 32 卷 第 20 期摇 摇 2012 年 10 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
太湖流域源头溪流氧化亚氮(N2O)释放特征 袁淑方,王为东 (6279)……………………………………………
闽江河口湿地植物枯落物立枯和倒伏分解主要元素动态 曾从盛,张林海,王天鹅,等 (6289)…………………
宁夏荒漠草原小叶锦鸡儿可培养内生细菌多样性及其分布特征 代金霞,王玉炯 (6300)………………………
陕西省栎黄枯叶蛾蛹的空间分布 章一巧,宗世祥,刘永华,等 (6308)……………………………………………
模拟喀斯特生境条件下干旱胁迫对青冈栎苗木的影响 张中峰,尤业明,黄玉清,等 (6318)……………………
中国井冈山生态系统多样性 陈宝明,林真光,李摇 贞,等 (6326)…………………………………………………
鄂西南木林子常绿落叶阔叶混交林恢复过程中优势树种生态位动态 汤景明,艾训儒,易咏梅,等 (6334)……
不同增温处理对夏蜡梅光合特性和叶绿素荧光参数的影响 徐兴利, 金则新,何维明,等 (6343)……………
模拟长期大风对木本猪毛菜表观特征的影响 南摇 江,赵晓英,余保峰 (6354)…………………………………
雷竹林土壤和叶片 N、P 化学计量特征对林地覆盖的响应 郭子武,陈双林,杨清平,等 (6361)………………
利用树木年轮重建赣南地区 1890 年以来 2—3月份温度的变化 曹受金,曹福祥,项文化 (6369)……………
川西亚高山草甸土壤呼吸的昼夜变化及其季节动态 胡宗达,刘世荣,史作民,等 (6376)………………………
火干扰对小兴安岭白桦沼泽和落叶松鄄苔草沼泽凋落物和土壤碳储量的影响
周文昌,牟长城,刘摇 夏,等 (6387)
…………………………………
……………………………………………………………………………
黄土丘陵区三种典型退耕还林地土壤固碳效应差异 佟小刚,韩新辉,吴发启,等 (6396)………………………
岩质公路边坡生态恢复土壤特性与植物多样性 潘树林,辜摇 彬,李家祥 (6404)………………………………
坡位对东灵山辽东栎林土壤微生物量的影响 张摇 地,张育新,曲来叶,等 (6412)………………………………
太湖流域典型入湖港口景观格局对河流水质的影响 王摇 瑛,张建锋,陈光才,等 (6422)………………………
基于多角度基尼系数的江西省资源环境公平性研究 黄和平 (6431)……………………………………………
中国土地利用空间格局动态变化模拟———以规划情景为例 孙晓芳,岳天祥,范泽孟 (6440)…………………
世界主要国家耕地动态变化及其影响因素 赵文武 (6452)………………………………………………………
不同氮源下好氧反硝化菌 Defluvibacter lusatiensis str. DN7 的脱氮特性 肖继波,江惠霞,褚淑祎 (6463)………
基于生态足迹方法的南京可持续发展研究 周摇 静,管卫华 (6471)………………………………………………
基于投入产出方法的甘肃省水足迹及虚拟水贸易研究 蔡振华,沈来新,刘俊国,等 (6481)……………………
浦江县土壤碱解氮的空间变异与农户 N投入的关联分析 方摇 斌,吴金凤,倪绍祥 (6489)……………………
长江河口潮间带盐沼植被分布区及邻近光滩鱼类组成特征 童春富 (6501)……………………………………
深圳湾不同生境湿地大型底栖动物次级生产力的比较研究 周福芳,史秀华,邱国玉,等 (6511)………………
灰斑古毒蛾口腔反吐物诱导沙冬青细胞 Ca2+内流及 H2O2 积累 高海波,张淑静,沈应柏 (6520)……………
濒危物种金斑喙凤蝶的行为特征及其对生境的适应性 曾菊平,周善义,丁摇 健,等 (6527)……………………
细叶榕榕小蜂群落结构及动态变化 吴文珊,张彦杰,李凤玉,等 (6535)…………………………………………
专论与综述
流域生态系统补偿机制研究进展 张志强 ,程摇 莉 ,尚海洋,等 (6543)…………………………………………
可持续消费的内涵及研究进展———产业生态学视角 刘晶茹,刘瑞权,姚摇 亮 (6553)…………………………
工业水足迹评价与应用 贾摇 佳,严摇 岩,王辰星,等 (6558)………………………………………………………
矿区生态风险评价研究述评 潘雅婧,王仰麟,彭摇 建,等 (6566)…………………………………………………
研究简报
围封条件下荒漠草原 4 种典型植物群落枯落物枯落量及其蓄积动态 李学斌,陈摇 林,张硕新,等 (6575)……
密度和种植方式对夏玉米酶活性和产量的影响 李洪岐,蔺海明,梁书荣,等 (6584)……………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*312*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*35*
室室室室室室室室室室室室室室
2012鄄10
封面图说: 草丛中的朱鹮———朱鹮有着鸟中“东方宝石冶之称。 洁白的羽毛,艳红的头冠和黑色的长嘴,加上细长的双脚,朱鹮
历来被日本皇室视为圣鸟。 20 世纪前朱鹮在中国东部、日本、俄罗斯、朝鲜等地曾有较广泛地分布,由于环境恶化等
因素导致种群数量急剧下降,至 20 世纪 70 年代野外已认为无踪影。 1981 年 5 月,中国鸟类学家经多年考察,在陕
西省洋县重新发现朱鹮种群,一共只有 7 只,也是世界上仅存的种群。 此后对朱鹮的保护和科学研究做了大量工
作,并于 1989 年在世界首次人工孵化成功。
彩图提供: 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 32 卷第 20 期
2012 年 10 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 32,No. 20
Oct. ,2012
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:国家质量监督检验检疫总局质检公益性行业科研专项项目(200910082);国家水体污染控制与治理科技重大专项课题(2009ZX07318-
006);城市与区域生态国家重点实验室资助项目(SKLURE 2010-1-6)
收稿日期:2012-01-06; 　 　 修订日期:2012-07-23
∗通讯作者 Corresponding author. E-mail: yyan@ rcees. ac. cn
DOI: 10. 5846 / stxb201201060030
贾佳, 严岩, 王辰星, 梁玉静, 张亚君, 吴钢, 刘馨磊, 王丽华, 杜冲.工业水足迹评价与应用.生态学报,2012,32(20):6558-6565.
Jia J, Yan Y, Wang C X, Liang Y J, Zhang Y J, Wu G, Liu X L, Wang L H, Du C. The estimation and application of the water footprint in industrial
processes. Acta Ecologica Sinica,2012,32(20):6558-6565.
工业水足迹评价与应用
贾　 佳1,2, 严　 岩1,∗, 王辰星1,2, 梁玉静3,1, 张亚君1,2,
吴　 钢1, 刘馨磊4, 王丽华4, 杜　 冲4
(1. 中国科学院生态环境研究中心 城市与区域生态国家重点实验室, 北京　 100085; 2. 中国科学院研究生院, 北京　 100049;
3. 武汉理工大学, 武汉　 430070; 4. 中国检验认证集团测试技术有限公司, 北京　 100028 )
摘要:大规模的工业生产不但消耗了大量的水资源,同时产生了大量的工业废水,这是造成和加剧全球或区域水资源危机和水
环境问题最重要的原因之一。 对工业生产过程的水资源综合影响进行科学有效评估是目前资源环境管理领域研究的重要问题
之一,是采取有效措施、提升工业生产的水资源利用效率和管理水平的重要前提和基础。 以发展和完善工业生产过程的水资源
综合影响的评价系统和方法体系为目标,基于水足迹理论,提出了工业水足迹的概念,即用以测量由某一产品、工业企业、行业
或区域的工业生产过程引发的水资源利用增量的一个多维指标。 以此概念为理论基础,进而首先分析了工业水足迹的内涵,包
括直接工业水足迹与间接工业水足迹两部分。 另外,区别于全生命周期的水足迹,工业水足迹评价是针对工业生产过程中由于
工业原料、辅料、能源和水的输入,以及废水、废物与产品的输出产生的水足迹,其系统边界不包括分销零售、消费使用与废物处
理等环节。 其次,在确定的系统边界内构建了工业水足迹的核算框架和基础方法体系,即从生产、公共及运输 3 个方面收集数
据、处理并核算。 最后,从产品、企业、行业和区域 4 个层面对工业水足迹的应用及其意义进行了展望。
关键词:工业水足迹;水足迹;水资源;水环境;可持续利用
The estimation and application of the water footprint in industrial processes
JIA Jia1,2, YAN Yan1,∗, WANG Chenxing1,2, LIANG Yujing3,1, ZHANG Yajun1,2, WU Gang1, LIU Xinlei4,
WANG Lihua4, DU Chong4
1 State Key Laboratory of Urban and Regional Ecology, Research Center for Eco-Environmental Sciences, Chinese Academy of Sciences, Beijing
100085, China
2 Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China
4 China Certification & Inspection Group, Beijing 100028, China
Abstract: Large-scale industrial production consumes considerable amounts of water and discharges a large quantity of
industrial sewage, and both of these are primary causes of the global water crisis and problems relating to the water
environment. Scientifically and effectively evaluating the impact of industrial production on water resources is the premise
and foundation of improving the efficiency of water resources utilization and management in industrial production, which is
very important in relieving the stress on water resources and the water environment, especially in China. In order to develop
a system and methods for evaluating the impact of industrial production on water resources based on the concept and theory
of water footprint, the concept of Industrial Water Footprint ( IWF) was proposed and its system boundary and evaluation
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content analysed. IWF is a multi鄄dimensional index for the increment of water resources usage caused by the industrial
production process. As a part of water footprint sustainability evaluation, IWF focuses on the industrial production process.
The function of IWF is to evaluate the synthetic impacts of an industrial production process or an individual product, an
industrial enterprise, an industry or even a region on water resources and the water environment. Based on the concept of
IWF, this paper also analysed its connotation and categories, and determined the system boundary. Compared with the
traditional footprint evaluation of entire Life Cycle Assessment ( LCA), IWF has its own system boundary and range of
issues to be evaluated, in which items such as water usage and pollutant discharge of natural and agricultural process, plant
growth, livestock feeds, agricultural irrigation and daily life of human beings are not taken into account. IWF can be
divided into two parts: direct and indirect. As the name implies, the direct IWF comprises the water resources consumed
and the pollution of the water environment directly caused by the industrial production process. On the other hand, the
indirect IWF comprises the potential water resources consumption and pollution of the water environment caused by raw
materials, auxiliary materials and secondary energy resources. Moreover, the framework and basic methods of evaluation in
IWF are also constructed. The evaluation framework of IWF is composed of three parts: production water footprint, public
water footprint and transport water footprint. ‘Production water footprint爷 refers to the sum of processed water footprints of
all industrial production processes. ‘Public water footprint爷 refers to the sum of water footprints of the assistant production
management system, including detection, maintenance and wastewater treatment. ‘Transport water footprint爷 refers to the
water footprint caused by transportation, which includes transportation production and public transportation in industrial
production processes. ‘Transportation production忆 particularly refers to freight transportation of all processes, including the
semi鄄finished product and raw material transportation in the industrial production processes, as well as transporting the
semi鄄finished product and final product in and out of store. ‘Public transportation爷 particularly refers to the transportation
of the staff of the assistant production management sector. Furthermore, the prospect of application and significance of
evaluation of IWF in terms of product, enterprise and region were forecasted and discussed.
Key Words: industrial water footprint (IWF); water footprint; water resources; water environment; sustainable utilization
随着全球经济和世界人口持续增长,资源短缺、环境污染及生态破坏等问题已严重威胁到人类健康和社
会可持续发展。 我国水资源总量虽然相对丰富,但人口众多,人均水资源占有量仅为世界人均占有量的 1 / 4,
是全世界 13 个水资源最贫乏的国家之一。 随着我国社会经济的快速发展,水资源危机越发突显出来,已成为
制约我国社会经济可持续发展的重要因素。 加强水资源保护与管理、提升水资源利用效率,对于我国解决水
资源瓶颈、实现可持续发展具有重要的作用和意义。 为提升我国工业生产过程的用水效率和管理水平提供新
的科学参考和技术方法,本文运用和发展水足迹的理论与方法,提出了工业水足迹评价的概念,探讨了其内涵
和核算的系统边界、框架和方法,并从产品、企业、行业、和区域四个层次探讨工业水足迹的应用与意义,以发
展和丰富水资源利用的评估方法与管理技术。
1摇 工业水足迹评价的内涵与意义
1. 1摇 水足迹理论概述
“足迹冶这一概念最初起源于 20 世纪末加拿大生态学家 William Rees 和他的学生 Wackernagel 共同提出
的“生态足迹冶的概念,即依据人类对土地的依赖性将人类活动对生态系统的影响归结为对土地面积的占
用[1]。 水足迹的概念是 2002 年由荷兰学者 Hoekstra首先提出的,是借由生态足迹的思想,通过虚拟水概念的
介入来描述人类活动对淡水资源需求[2],是继生态足迹、碳足迹研究之后,以水资源为研究对象,而提出的一
套测量方法与指标体系。
水足迹将水资源的消费形式及其影响联系起来,是作为测量某一已知人口(个人、地区、国家或世界)在
一定时间内消耗的所有产品和服务所需要的淡水资源量的多维指标[3鄄4]。 根据不同的水资源类型,水足迹可
9556摇 20 期 摇 摇 摇 贾佳摇 等:工业水足迹评价与应用 摇
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分为蓝水足迹、绿水足迹与灰水足迹。 蓝水即地表水和地下水,蓝水足迹指为个人或社会提供商品和服务的
生产过程中需要的淡水资源量,其中不包括使用后以直接或泄露的方式返回其来源的那部分蓝水。 绿水足迹
指绿水资源(储存在土壤中的雨水)的消耗。 灰水足迹指为个人或社会提供商品和服务的生产过程所引起水
资源污染量[5]。
水足迹评价是以生命周期理论为基础,采用清单分析的方法,完整、系统地评价某一时空范围内水资源消
费的构成。 水足迹评价有助于修正人们对水资源消费认识的片面性,提升水资源保护与管理的科学性和系统
性。 经济发展和人口增加造成的全球性水资源危机持续加剧,客观上也推动了水足迹研究的迅速发展。 2009
年,Hoekstra等依据不同的评估目标将水足迹评估划分为:消费者或社区水足迹评估、划定地理区域内的水足
迹评估、产品水足迹评估、国家水足迹评估、商业水足迹评估 5 种类型,并分析了以上各类评估的研究框架和
计算方法[5]。 至此,水足迹的研究已经发展成为一套系统、规范的理论体系。
1. 2摇 工业水足迹评估的提出与内涵分析
近年来,国内外学者关于水足迹评价理论及其应用研究日益增多。 根据“水足迹网络冶公布的 27 种农、
畜产品虚拟水含量的研究结果表明,谷物类中稻米的虚拟水含量最高;等质量水果中生长在亚热带的椰子虚
拟水含量最高;等体积饮料中茶的虚拟水含量最低,咖啡的虚拟水含量最大;等质量肉类中牛肉的虚拟水含量
最大,是其它各种肉类的 3 至 4 倍。 另外,在国家尺度上,学者们已计算出了全球 54 个国家的水足迹,其中美
国的年消费水足迹最大,达到 2482. 7 m3 / a,是已知世界各国年水足迹消费量之首;而我国最低,且消费量不足
美国的 1 / 3。 最近,美国苹果公司还新推出了一款名为 virtual water 的应用程序,可随时查询人们日常生活中
通过摄入食物产生的水足迹。
工业是国民经济和社会物质生产的支柱产业,工业发展对促进国家或地区经济增长具有重要的战略意
义。 但大规模的工业生产过程不仅需要消耗大量的水资源,还排放大量的生产废水,造成严重的水环境污染,
进而加剧国家或地区的水资源短缺。 我国工业经济发展迅速,以制造业为主的工业生产规模不断扩大,给我
国的水资源和水环境带来了越来越大的压力。 进入 21 世纪以来,我国农业用水量在缓慢减少,工业用水量却
在持续增加,工业用水所占比重已经从 2001 年的 20. 5%增加到 2010 年的 24. 0%左右,提高了近 26. 8% ,且
工业废水排放量也相应地不断增加[6]。
目前对于水足迹理论的研究,国外学者主要着重于完善现有的模型与评价方法,将已有的研究结果应用
于分析特定区域、国家的水资源消费,还有学者将产品贸易与区域水资源安全相结合,提出适宜研究区域可持
续发展的消费模式[7鄄12]。 其中,Gerbens鄄Leenes等提出商业水足迹计算方法,能够用于确定商业用水活动的社
会与自然环境影响、增加公众与政府的透明度、在用水单元中择优选择、识别和支持发展政策,以减少对淡水
资源的风险等[7];Van Oel 等利用现有的农、畜产品虚拟水数据,计算荷兰水足迹得出,荷兰是外部水足迹比
重最大的国家,且在分析外部的来源及比重中发现中国、印度、西班牙、土耳其、巴基斯坦、苏丹、南非和墨西哥
等 8 个贫水国也在其中,应给予足够的重视[8];Aldaya等利用现有的农作物水足迹数据,从消费的角度分析意
大利人通过食用比萨和意大利面间接产生的水资源消耗及各组成部分的比重,进而为控制与调节水资源消耗
提供数据参考[9]。 由于我国的研究起步较晚,当前的研究多是借助国外已有的研究成果,分析一定时空范围
内的水资源消费[13鄄16]。 但是,与农业和畜牧业相比,国内外有关工业生产过程或产品水足迹的研究较少。 原
因主要在于,对比农业和畜牧业产品,工业产品中的虚拟水贸易相对较少,约占全球产品总贸易量的 10% [3],
因此未得到广泛重视;另外,根据水足迹的量化原则,产品水足迹的量化是沿着产品的生产链和供应链,自上
而下地计算整个生产过程中的水资源消耗,并且能够反映产品种类、工艺及生产条件等特征,然而由于工业产
品的种类繁多且生产工艺过程复杂多样,导致工业产品水足迹的核算框架很难构建,并且很大程度上缺乏相
关的数据支持,因此也增加了计算的难度。 然而,与农、畜产品的生产过程相比,工业生产过程由于规模大、水
环境影响大,其在水量、水质方面的水资源综合影响更加显著。 另外,工业生产过程与农业、畜牧业相比,其生
产工艺、技术、管理等受人为控制程度更强,水资源节约和污染削减的潜力巨大,对于有针对性地调控和优化
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水资源利用、缓解水资源矛盾具有巨大潜力和重要意义。
为了系统评价工业过程的水资源综合影响,本文将水足迹理论和方法运用于产品的工业生产,提出了工
业水足迹概念,是用以测量由某一产品、企业、行业或区域的工业生产过程引发的水资源利用增量的一个多维
指标。 具体对于某一工业产品、企业、行业或区域而言,其工业水足迹包括工业生产过程中直接消耗的水资源
及造成的水环境污染(直接工业水足迹)和使用的各种工业原料、辅料以及二次能源中隐含的水资源消耗和
水环境污染(间接工业水足迹)两部分。 鉴于 Hoekstra提出的水足迹构成,根据不同的水资源影响类型,工业
水足迹可分为蓝水足迹和灰水足迹[5]。 另外,从工业活动类型的角度划分,工业水足迹还包括生产水足迹、
公共水足迹与运输水足迹 3 种类型(图 1)。 工业水足迹的研究旨在反映工业生产过程的用水需求及其对水
环境的影响,以有效地管理工业用水,为实现水资源保护提供数据参考。
图 1摇 工业水足迹的分类与组成
Fig. 1摇 Categories of Industrial Water Footprint
1. 3摇 工业水足迹和水足迹的联系与区别
工业水足迹是水足迹的重要组成部分,是专门用于分析工业生产过程中水资源消耗和影响的物理指标。
与水足迹的方法类似,工业水足迹的研究是以生命周期理论为基础,沿着产品的生产链与供应链分析生产过
程中直接和间接的水资源消费与水环境污染。 因此,工业水足迹和水足迹中都包括直接水足迹与间接水足迹
两部分。
然而,工业水足迹的研究目标是分析工业生产及其相关活动中的水资源消耗,因此它们之间也存在着明
显的差异:首先,与 Hoekstra提出的水足迹不同,工业水足迹中不考虑农产品和畜牧产品原料或辅料,只分析
各种工业原料、辅料与二次能源中隐含的水资源消耗和水环境污染。 其次,在以产品为研究对象进行评估时,
产品工业水足迹与产品水足迹不同,产品工业水足迹中除包括产品生产过程中消耗的工序水足迹与原材料水
足迹外,还包括由工业产品生产所引起的运输和辅助生产部门消耗的水足迹[5]。 第三,水足迹的评价对象除
产品外,还可为国家、区域、商业、消费者等,其中商业水足迹指为了支持商业活动运营所直接与间接消耗的水
资源[5]。 目前由于企业及行业间的供应链相互交织、错综复杂,导致商业水足迹评估难于实践。 工业水足迹
能够在商业水足迹中筛选出与工业生产相关的直接与间接的用水指标,并清楚地划定了它的研究范畴,在以
企业和行业为研究对象时更易于实践。
2摇 工业水足迹的核算方法
2. 1摇 系统边界
本文将工业水足迹的研究边界划定为从原材料入厂到产品出厂的整个工业生产过程(图 2),重点分析新
鲜水、能源及物料(工业原料与辅料)等的输入与废水、废物的输出过程中的水资源消费情况。 但文中工业水
足迹的研究不包括以下内容:
(1)工作人员的生活用水与排水。 考虑到工作人员的生活用水与排水主要是人类的生理需求引起的,工
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业生产不能作为这部水资源消费的根本原因。 因此,生产与管理人员的生活用水与排水应忽略不计[2]。 但
由于工业人员的职业原因,可能造成生活耗水量增加,该部分额外消耗的水资源须计入工业水足迹中。
(2)工业生产所消耗的农业、林业、畜牧业、渔业和自然生态系统提供的产品在生产过程中的水资源消
耗。 工业水足迹评价的目标是分析和调控工业生产过程的水资源消耗,农业、林业与畜牧业等动植物资源在
其生长、生产过程中消耗的水资源不纳入评价。
(3)工业水足迹的评价对象是某一特定的工业生产系统或工业产品的某一特定生产阶段,评价系统边界
以外的各种原料和能源向评价对象的工业生产系统的运输过程产生的水足迹,以及作为评价对象的工业产成
品进入下一生产或消费环节的运输过程产生水足迹均不纳入评估。 因为工业水足迹评价的目标在于揭示评
价对象内部的工业生产过程的水资源消耗,进而改善水资源效率。 如纳入工业生产系统外部的运输环节,将
由于原料和能源来源地不同、运输距离远近等因素对评价结果产生显著影响和干扰。
图 2摇 工业水足迹评价系统边界
Fig. 2摇 System Boundary of Industrial Water Footprint
图 3摇 工业水足迹核算框架
Fig. 3摇 Accounting Framework of Industrial Water Footprint
2. 2摇 核算框架
工业水足迹的核算首先是通过收集系统边界范围
内所有新鲜水和材料(能源、物料及添加剂等)的消耗
量以及工业废水排放情况,进而分别计算出生产、公共
以及系统内部运输环节中消耗的水足迹,核算框架如图
3 所示。 生产水足迹指产品生产过程中各工序水足迹
之和。 公共水足迹指与工业生产过程相关的管理、检
测、维修、锅炉、污水处理等辅助生产部门消耗的水足
迹。 系统内部运输水足迹指由于工业产品生产所引起
的,工业生产系统内部运输过程中产生的水足迹,包括
生产运输与公共运输在内的所有运输过程的水足迹。
生产运输指工业生产过程中的货物运输,包括不同工序
之间半成品的运输以及原材料、半成品与成品的入仓与出仓的运输。 公共运输指辅助生产部门人员的交通
运输。
2. 3摇 核算方法
根据工业水足迹的核算框架,工业水足迹由生产水足迹、公共水足迹与运输水足迹 3 部分组成:
WF industry = WFproduction + WFpublic + WF transport =
移 Vfresh + WFgrey + WF( )matter
Y
2656 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
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式中,WF industry 代表工业水足迹,WFproduction 代表生产水足迹,WFpublic 代表公共水足迹,WF transport 代表运输水足
迹。 实际的核算是通过将生产、公共和运输环节消耗的所有新鲜水量 ( Vfresh,体积 /时间)、材料水足迹
(WFmater,体积 /时间)以及灰水足迹(WFgrey,体积 /时间)相加后除以产品产量(Y,质量 /时间)得到的。
水足迹作为一项评价人类活动对水资源消费的指标,研究对象可选择人类活动的发生区域、人类活动所
产生的产品或结果,因此评价过程中一般以单位时间的水资源或单位产品的质量、体积、面积、长度的水资源
等作为水足迹评价单位。 而工业水足迹作为水足迹评价的一部分,因此工业水足迹评价单位与水足迹的评价
单位一致。 本文是以单位质量产品水资源表示工业水足迹,另外根据时间或产品性质的不同,工业水足迹还
可采用体积 /时间、体积 /体积、体积 /面积、体积 /长度等计量单位。
2. 3. 1摇 新鲜水
新鲜水量是用生产、公共及运输各环节中的取水量(Vdraft,体积 /时间)减去废水排放量(Veffl,体积 /时间)
计算得到的。
Vfresh =移 Vdraft - V( )effl
2. 3. 2摇 灰水足迹
与农业需水不同,分析工业生产对水环境的影响对系统评价和管理工业水资源消耗尤为重要。 本文采用
Hoekstra提出的灰水足迹的计算方法,测量工业废水排放引起的水环境污染,能够更加准确的反映工业生产
对水资源的消耗。
WFgrey =
L
Cmax - Cnat
= Veffl
伊 Ceffl - C( )nat
Cmax - Cnat
灰水足迹通过用污染物负荷(L,质量 /时间)除以接受水体的环境水质标准浓度(最大可接受浓度(Cmax,
质量 /体积)和接受水体本身的自然浓度(Cnat,质量 /体积)之差得出。 Ceffl 代表污水中污染物的浓度(质量 /
体积)。
当 Ceffl染物的浓度稀释至标准以下。 当 Ceffl =Cmax 时,表示计算的灰水足迹刚好等于环境水流量。 WFgrey>0,表示接
受水体的一部分稀释能力被消耗。 当 Ceffl化,因此这时的灰水足迹将不必计算。 当污水中的污染物浓度较高时,可能出现 Ceffl>Cmax 的情况,即计算出
的灰水足迹超过现有河流或地下水的流量,这时计算出的 WFgrey 表示用以吸收所有污染负荷的淡水资源。
实际运用中,一方面,可以采用计算每月或每年平均灰水足迹的方法,统计产品生产或消费造成水资源污
染的程度。 另一方面,工业废水中一般包括如汞、镉、6 价铬、铅、浑发酚、氰化物、化学需氧量、石油类以及氨
氮等多种污染物,计算时可以选择工业废水中含有的最典型的污染物或与当地水质差异最显著的污染物指标
为代表,计算同化工业废水中的污染物所间接占用的水资源量,以反映水环境污染程度[5,17]。
2. 3. 3摇 材料水足迹
WFmatter =移
n
i = 1
Mi li
材料水足迹指系统边界范围内的整个生产过程中消耗 i 种材料中隐含的工业水足迹之和。 材料包括能
源(一级能源、二级能源)、工业原料、辅料、添加剂、机械设备及办公耗材等,消耗量(M)的计量单位需根据具
体的能源类型确定。 i表示整个产品生产过程中消耗的材料种类,取值为 1 到 n的自然数(n代表消耗材料的
种类总数)。 Mi 代表第 i种材料的消耗量,li 代表第 i种材料工业水足迹转换系数,指生产单位第 i种材料所
消耗的工业水足迹。
3摇 工业水足迹的应用与展望
3. 1摇 应用
本文提出的工业水足迹评价方法可针对产品、企业、行业和区域等不同层次的评价对象进行,其评价结果
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具有不同的揭示意义。
3. 1. 1摇 产品工业水足迹
产品工业水足迹是以某一产品(商品或服务)为评价目标对象的工业水足迹,用以衡量产品的水环境影
响并分析和揭示在其工业生产过程中各环节的水足迹贡献。 开展产品工业水足迹的评价,首先,能够更加科
学、准确地计算出产品工业水足迹,进而丰富水足迹数据库。 其次,有助于识别产品生命周期的各阶段中提高
水资源利用率的机会。 第三,结合开展如水标签策略,发表环境声明或发布环保产品声明等销售策略,以增加
消费者对不同产品水足迹的认知度,进而提高消费者的环保意识,引导绿色消费。
3. 1. 2摇 企业工业水足迹
企业工业水足迹指以一定区域内的某一企业为评价对象的工业水足迹,用以反映区域内某一企业的水环
境影响和效率的整体水平及企业之间的差异。 企业工业水足迹可视为企业生产所有工业产品水足迹的累加。
通过分析企业内部不同环节的水足迹贡献,可为企业改善工艺技术和流程,提高水资源效率提供科学依据。
此外,对不同企业生产的同种产品的工业水足迹进行评估和对比,可为刺激和激励企业努力减小单位产品生
产的水资源消耗与影响提供一种新的技术工具。
3. 1. 3摇 行业工业水足迹
行业工业水足迹指以一定区域内的某一行业为评价对象的工业水足迹,用以反映区域内某一行业的水资
源与水环境影响,以及用水效益的整体水平和企业之间的差异。 开展行业工业水足迹评价,一方面可以反映
区域内某一行业的水资源消耗与工业废水排放的整体水平和企业之间的差异;另一方面,能够警示管理部门
或决策者,以限制和规范高耗水与高污染物排放行业的发展,进而降低国家或区域经济发展过程中环境成本。
3. 1. 4摇 区域工业水足迹
区域工业水足迹指一定区域内所有企业或生产活动造成的工业水足迹,用于分析和评价区域水资源禀赋
与部门用水之间的关系。 开展区域工业水足迹评价,可为产业、政府或非政府组织中的决策者提供更加全面、
准确的参考信息,用以制定区域水资源战略规划及调整工业产业结构,从而降低经济发展过程中产生的水资
源压力。
3. 2摇 研究展望
自 19 世纪工业革命爆发以来,工业化成为了世界各国经济发展的目标。 伴随工业化进程的加快,能源短
缺、环境污染和生态破坏等环境问题日益严重,危及到人类生存和健康。 基于水足迹理论体系,研究和完善工
业水足迹核算的相关理论与方法,开发工业水足迹评价的基础数据库与应用工具,对于提高水资源利用效率
和管理水平、缓解水资源危机和水环境压力具有重要作用和意义。
水足迹评价体系可为我国实现和保障国家水资源安全、应对水资源危机、实现可持续发展提供重要技术
方法和科学参考,但目前工业水足迹研究仅仅处于起步阶段,可借鉴的研究成果很少,计算模型还有待进一步
完善。 另外,由于工业水足迹的量化需要依据工业产品生产的供应链顺次进行,而当前可利用的基础数据不
足,严重阻碍工业水足迹评价的实践应用与推广。 今后的研究重点应从两方面进行:一方面,充分利用农畜产
品虚拟水或水足迹的相关研究成果,在此基础上,对纺织、造纸及食品加工等高耗水产品的工业水足迹评价进
行方法研究和应用推广,加强这些重点产品的水足迹评价与管理;另一方面,从基础工业部门着手,开展初级
能源产品的工业水足迹研究,以丰富现有的基础数据库。
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ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 32,No. 20 October,2012(Semimonthly)
CONTENTS
Characteristics of nitrous oxide (N2O) emission from a headstream in the upper Taihu Lake Basin
YUAN Shufang, WANG Weidong (6279)
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Nutrient dynamics of the litters during standing and sediment surface decay in the Min River estuarine marsh
ZENG Congsheng, ZHANG Linhai, WANG Tian忆e, et al (6289)
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Diversity and distribution of endophytic bacteria isolated from Caragana microphylla grown in desert grassland in Ningxia
DAI Jinxia, WANG Yujiong (6300)
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Spatial distribution of Trabala vishnou gigantina Yang pupae in Shaanxi Province, China
ZHANG Yiqiao, ZONG Shixiang, LIU Yonghua, et al (6308)
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Effects of drought stress on Cyclobalanopsis glauca seedlings under simulating karst environment condition
ZHANG Zhongfeng, YOU Yeming, HUANG Yuqing, et al (6318)
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Ecosystem diversity in Jinggangshan area, China CHEN Baoming, LIN Zhenguang, LI Zhen, et al (6326)…………………………
Niche dynamics during restoration process for the dominant tree species in montane mixed evergreen and deciduous broadleaved
forests at Mulinzi of southwest Hubei TANG Jingming, AI Xuenru,YI Yongmei, et al (6334)……………………………………
Effects of different day / night warming on the photosynthetic characteristics and chlorophyll fluorescence parameters of Sinocaly鄄
canthus chinensis seedlings XU Xingli,JIN Zexin,HE Weiming, et al (6343)……………………………………………………
The effect of simulated chronic high wind on the phenotype of Salsola arbuscula
NAN Jiang,ZHAO Xiaoying, YU Baofeng (6354)
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Responses of N and P stoichiometry on mulching management in the stand of Phyllostachys praecox
GUO Ziwu, CHEN Shuanglin, YANG Qingping, et al (6361)
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Tree鄄ring鄄based reconstruction of the temperature variations in February and March since 1890 AD in southern Jiangxi Province,
China CAO Shoujin, CAO Fuxiang, XIANG Wenhua (6369)……………………………………………………………………
Diel variations and seasonal dynamics of soil respirations in subalpine meadow in western Sichuan Province, China
HU Zongda,LIU Shirong,SHI Zuomin, et al (6376)
…………………
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Effects of fire disturbance on litter mass and soil carbon storage of Betula platyphylla and Larix gmelinii鄄Carex schmidtii swamps
in the Xiaoxing忆an Mountains of Northeast China ZHOU Wenchang, MU Changcheng, LIU Xia, et al (6387)…………………
Variance analysis of soil carbon sequestration under three typical forest lands converted from farmland in a Loess Hilly Area
TONG Xiaogang, HAN Xinhui, WU Faqi, et al (6396)
………
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Soil鄄property and plant diversity of highway rocky slopes PAN Shulin,GU Bin,LI Jiaxiang (6404)……………………………………
Effects of slope position on soil microbial biomass of Quercus liaotungensis forest in Dongling Mountain
ZHANG Di, ZHANG Yuxin, QU Laiye, et al (6412)
………………………………
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Responses of water quality to landscape pattern in Taihu watershed: case study of 3 typical streams in Yixing
WANG Ying, ZHANG Jianfeng, CHEN Guangcai, et al (6422)
………………………
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Study on the fairness of resource鄄environment system of Jiangxi Province based on different methods of Gini coefficient
HUANG Heping (6431)
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Simulation of the spatial pattern of land use change in China: the case of planned development scenario
SUN Xiaofang, YUE Tianxiang, FAN Zemeng (6440)
……………………………
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Arable land change dynamics and their driving forces for the major countries of the world ZHAO Wenwu (6452)……………………
Denitrification characteristics of an aerobic denitrifying bacterium Defluvibacter lusatiensis str. DN7 using different sources of nitrogen
XIAO Jibo, JIANG Huixia, CHU Shuyi (6463)
……
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Study on sustainable development in nanjing based on ecological footprint model ZHOU Jing, GUAN Weihua (6471)………………
Applying input鄄output analysis method for calculation of water footprint and virtual water trade in Gansu Province
CAI Zhenhua, SHEN Laixin, LIU Junguo, et al (6481)
……………………
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Correlation analysis of spatial variability of Soil available nitrogen and household nitrogen inputs at Pujiang County
FANG Bin, WU Jinfeng, NI Shaoxiang (6489)
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Characteristics of the fish assemblages in the intertidal salt marsh zone and adjacent mudflat in the Yangtze Estuary
TONG Chunfu (6501)
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A comparison study on the secondary production of macrobenthos in different wetland habitats in Shenzhen Bay
ZHOU Fufang, SHI Xiuhua, QIU Guoyu, et al (6511)
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Regurgitant from Orgyia ericae Germar induces calcium influx and accumulation of hydrogen peroxide in Ammopiptanthus
mongolicus (Maxim. ex Kom. ) Cheng f. cells GAO Haibo, ZHANG Shujing,SHEN Yingbai (6520)…………………………
Behavior characteristics and habitat adaptabilities of the endangered butterfly Teinopalpus aureus in Mount Dayao
ZENG Juping, ZHOU Shanyi, DING Jian, et al (6527)
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Community structure and dynamics of fig wasps in syconia of Ficus microcarpa Linn. f. in Fuzhou
WU Wenshan, ZHANG Yanjie, LI Fengyu, et al (6535)
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Review and Monograph
Review and trend of eco鄄compensation mechanism on river basin ZHANG Zhiqiang, CHENG Li,SHANG Haiyang, et al (6543)……
Definition and research progress of sustainable consumption: from industrial ecology view
LIU Jingru, LIU Ruiquan, YAO Liang (6553)
……………………………………………
………………………………………………………………………………………
The estimation and application of the water footprint in industrial processes JIA Jia, YAN Yan, WANG Chenxing, et al (6558)……
Research progress in ecological risk assessment of mining area PAN Yajing,WANG Yanglin,PENG Jian, et al (6566)………………
Scientific Note
Litter amount and its dynamic change of four typical plant community under the fenced condition in desert steppe
LI Xuebin, CHEN Lin, ZHANG Shuoxin, et al (6575)
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Effects of planting densities and modes on activities of some enzymes and yield in summer maize
LI Hongqi, LIN Haiming,LIANG Shurong, et al (6584)
……………………………………
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《生态学报》2013 年征订启事
《生态学报》是中国生态学学会主办的生态学专业性高级学术期刊,创刊于 1981 年。 主要报道生态学研
究原始创新性科研成果,特别欢迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章;研究简报;生态学新理论、
新方法、新技术介绍;新书评介和学术、科研动态及开放实验室介绍等。
《生态学报》为半月刊,大 16 开本,300 页,国内定价 90 元 /册,全年定价 2160 元。
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(半月刊摇 1981 年 3 月创刊)
第 32 卷摇 第 20 期摇 (2012 年 10 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
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(Semimonthly,Started in 1981)
摇
Vol郾 32摇 No郾 20 (October, 2012)
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