《工業(yè)生態(tài)學(xué)》第五章 生態(tài)足跡分析

1、2022/10/41第五章 生態(tài)足跡分析第五章 生態(tài)足跡分析第一節(jié) 生態(tài)足跡相關(guān)的基本概念第二節(jié) 生態(tài)足跡和生態(tài)承載力的計(jì)算方法第三節(jié) 全球的生態(tài)足跡第四節(jié) 我國(guó)的生態(tài)足跡2022/10/4總物流分析和生態(tài)足跡分析都是用來(lái)測(cè)定和表征人類對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的環(huán)境大小的分析方法。2022/10/432022/10/44總物流分析是采用重量作為單位，即測(cè)量和度量的是一個(gè)國(guó)家或地區(qū)所消耗的資源總量和排放的廢物總量。形象地說(shuō)，通過(guò)它，我們可以測(cè)量一個(gè)國(guó)家或地區(qū)的體重。2022/10/4生態(tài)足跡是什么？2022/10/46生態(tài)足跡分析是采用面積作為單位，是測(cè)量或度量一個(gè)國(guó)家或地區(qū)所消耗的資源總量和排放的廢物總

2、量要用多少土地或海洋面積來(lái)吸納其產(chǎn)生的環(huán)境影響。形象地說(shuō)，通過(guò)它可以測(cè)定一個(gè)國(guó)家或地區(qū)的足跡。2022/10/47加拿大不列顛 哥倫比亞大學(xué) 教授 里斯1992年提出 生態(tài)足跡的概念1996年里斯的博士生 瓦克納格爾將其完善為一種測(cè)度的方法，以衡量人類對(duì)自然資源的利用程度以及自然界為人類提供的生命支持服務(wù)功能，并將生態(tài)足跡定量研究可持續(xù)發(fā)展的指標(biāo)之一。生態(tài)足跡的方法以其形象、綜合、簡(jiǎn)明和易于計(jì)算的特點(diǎn)受到生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)界的廣泛關(guān)注。生態(tài)足跡是在一定的經(jīng)濟(jì)規(guī)模條件下維持人口的資源消費(fèi)和廢棄物消鈉所必需的生物生產(chǎn)土地面積，它把人類的消費(fèi)與提供消費(fèi)物質(zhì)和消納廢棄物所需的各類土地聯(lián)系起來(lái)。把人類的消費(fèi)形象

3、地比喻為負(fù)載著人類文明的巨腳踏在地球上留下的巨大腳印。以生態(tài)生產(chǎn)土地面積來(lái)度量人類消費(fèi)對(duì)生態(tài)資源的占用和對(duì)生態(tài)環(huán)境的沖擊。2022/10/48生態(tài)足跡通過(guò)測(cè)定人類維持自身生存而利用自然資源的數(shù)量評(píng)估人類對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響。它度量人類消費(fèi)的物質(zhì)和能源數(shù)量，然后按照一定的轉(zhuǎn)換因子，把他們轉(zhuǎn)化為陸地和海洋的面積。2022/10/492022/10/4102022/10/411耕地是用來(lái)種植人類消費(fèi)的實(shí)物和纖維 以及生產(chǎn)牲畜飼料、橡膠等農(nóng)產(chǎn)品所需的農(nóng)田面積。牧地是指支持農(nóng)、畜、牧產(chǎn)品所需的草地、林地即為生產(chǎn)木材、紙漿等林產(chǎn)品所需的森林面積。化石燃料用地也可以稱為碳足跡，它表示扣除海洋碳吸收貢獻(xiàn)后吸收化石

4、燃料二氧化碳排放所需的森林面積。建筑用地指人類的住房、工廠交通等基礎(chǔ)設(shè)施所占用的土地面積。海洋和漁業(yè)用地是指生產(chǎn)漁業(yè)產(chǎn)品所需的海洋面積。2022/10/412建筑用地用于吸收我們?cè)谏a(chǎn)和消費(fèi)過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化碳所排放的林地。由于耕地、牧地、林地、化學(xué)染料用地、建筑用地和海洋等六類生物生產(chǎn)面積的生產(chǎn)力不同，我們需要將它們轉(zhuǎn)化為具有相同生態(tài)生產(chǎn)力的面積，需要給它們分別乘上一個(gè)當(dāng)量因子。2022/10/4當(dāng)量因子：某類生物生產(chǎn)面積的當(dāng)量因子等于全球該類生物生產(chǎn)面積的平均生態(tài)生產(chǎn)力除以全球所有各類生物生產(chǎn)面積的平均生態(tài)生產(chǎn)力。普遍采用的當(dāng)量因子有：耕地、建筑用地為2.8林地、化石燃料土地1.1牧地0.

5、5 海洋0.2統(tǒng)一的衡量單位：全球公頃。2022/10/414例如：如果稻田的生產(chǎn)能力是世界上土地平均能力的2.8倍，那1公頃稻田就相當(dāng)于2.8全球公頃的土地。第二節(jié) 生態(tài)足跡和生態(tài)承載力的計(jì)算方法2022/10/4（1）綜合法以各類物質(zhì)的宏觀統(tǒng)計(jì)量為基礎(chǔ)，計(jì)算一個(gè)區(qū)域或群體對(duì)各類物質(zhì)的整體消費(fèi)及其對(duì)應(yīng)的生態(tài)足跡，適合于全球、國(guó)家和區(qū)域?qū)哟蔚纳鷳B(tài)足跡研究。（2）成分法以構(gòu)成消費(fèi)成分的單體測(cè)量為基礎(chǔ)計(jì)算研究對(duì)象的物質(zhì)消費(fèi)量和生態(tài)足跡，適合于小單元對(duì)象的生態(tài)足跡計(jì)算，如城鎮(zhèn)、村莊、公司、學(xué)校、個(gè)人或單項(xiàng)活動(dòng)等。2022/10/4生態(tài)足跡的計(jì)算-（綜合法，Compound approach）（1）各

6、項(xiàng)消費(fèi)項(xiàng)目的人均生態(tài)足跡分量計(jì)算式中，n為消費(fèi)項(xiàng)目類型；An為人均n種消費(fèi)項(xiàng)目折算的生物生產(chǎn)面積；Cn為n種消費(fèi)項(xiàng)目的人均消費(fèi)量；Yn為n種消費(fèi)項(xiàng)目的世界平均生產(chǎn)能力；Pn為第n種消費(fèi)項(xiàng)目的年生產(chǎn)量；In為第n種消費(fèi)項(xiàng)目的年進(jìn)口量;En為第n種項(xiàng)目的年出口量（計(jì)算一個(gè)地區(qū)時(shí)，In和En分別為地區(qū)外調(diào)入量和調(diào)出量）；N為人口數(shù)。2022/10/4生態(tài)足跡的計(jì)算-（綜合法，Compound approach）（2）生態(tài)足跡的計(jì)算bm為當(dāng)量因子，m=1,2,3，.6，分別對(duì)應(yīng)耕地，牧地，化石燃料用地，建筑用地和海洋。普遍采用的當(dāng)量因子有：耕地、建筑用地為2.8林地、化石燃料土地1.1牧地0.5 海洋

7、0.2統(tǒng)一的衡量單位：全球公頃。2022/10/42022/10/4生態(tài)足跡的計(jì)算-（綜合法，Compound approach）(3) 生態(tài)承載力的計(jì)算：其中：ec為人均生態(tài)承載力（hm2/人），am為人均生物生產(chǎn)面積，ym為產(chǎn)量因子，bm當(dāng)量因子。計(jì)算生態(tài)承載力時(shí)，不同國(guó)家和地區(qū)，同類生物生產(chǎn)土地面積的實(shí)際面積是不能直接對(duì)比的，需要對(duì)土地面積進(jìn)行調(diào)整。不同國(guó)家或地區(qū)的某類生物生產(chǎn)面積所代表的局部產(chǎn)量與世界平均產(chǎn)量的差異，可用產(chǎn)量因子來(lái)表示。某個(gè)國(guó)家或地區(qū)某類土地的產(chǎn)量因子是其平均生產(chǎn)力與世界同類土地的平均生產(chǎn)力的比值。如某地區(qū)耕地的產(chǎn)量因子取為1.66，表明該地區(qū)耕地的生物產(chǎn)出率是世界平均

8、耕地產(chǎn)出率的1.66倍。將現(xiàn)有的耕地、牧地、林地、化石燃料用地、建筑用地、海洋的面積乘以相應(yīng)的當(dāng)量因子和當(dāng)?shù)氐漠a(chǎn)量因子，就可以得到生態(tài)承載力。2022/10/4生態(tài)足跡的計(jì)算-（綜合法，Compound approach）2022/10/4生態(tài)赤字：生態(tài)足跡生態(tài)承載力生態(tài)盈余：生態(tài)足跡生態(tài)承載力反應(yīng)了區(qū)域人口對(duì)區(qū)域自然資源的利用狀況。生態(tài)足跡的計(jì)算-（綜合法，Compound approach）在成分法中，生態(tài)足跡是從研究對(duì)象的衣食住行等活動(dòng)出發(fā)，通過(guò)收集和直射相關(guān)消費(fèi)與排放成分的量進(jìn)行計(jì)算的。成分的劃分直接影響計(jì)算結(jié)果的精度；成分劃分的種類及其精細(xì)程度與研究對(duì)象的消費(fèi)與排放特點(diǎn)及數(shù)據(jù)的可獲取

9、、可測(cè)性有關(guān)，應(yīng)盡可能覆蓋研究對(duì)象的全部消費(fèi)與排放，并具有足夠的分辨率，能分辨出相對(duì)獨(dú)立的主要成分，作為降低生態(tài)足跡的依據(jù)。2022/10/4生態(tài)足跡的計(jì)算-（成分法，Component approach）生態(tài)足跡的成分法對(duì)于生態(tài)生產(chǎn)性土地的劃分與綜合法相同，仍舊分為6類，農(nóng)耕地、牧草地、建筑用地、林地、化石燃料用地以及水域。2022/10/4生態(tài)足跡的計(jì)算-（成分法，Component approach）一、把每一成分的量根據(jù)土地占用特點(diǎn)轉(zhuǎn)化為提供或者吸納該成分所需的相應(yīng)種類的生態(tài)生產(chǎn)性土地的面積。如谷物食品消費(fèi)量轉(zhuǎn)化為耕地面積，能源消費(fèi)可轉(zhuǎn)化為吸收所排放的二氧化碳需要的化石燃料用地面積。牛

10、羊肉消費(fèi)量可轉(zhuǎn)化為牧地面積；垃圾排放可轉(zhuǎn)化為垃圾場(chǎng)直接用地和吸收垃圾釋放的溫室氣體所需要的間接用地等等。轉(zhuǎn)換中使用的土地生產(chǎn)力一般使用世界平均生產(chǎn)力。2022/10/4生態(tài)足跡的計(jì)算-（成分法，Component approach）基本步驟：二、將給成分的土地占用根據(jù)土地類別匯總得出六類土地中的每一類的占用總量；三、用各類土地的當(dāng)量因子乘以相應(yīng)類別土地的占用面積后，求得一個(gè)以全球公頃為度量單位的土地占用總面積，即生態(tài)足跡。對(duì)于小研究對(duì)象，如校園和個(gè)人，一般不做換算，而是直接把六類土地面積相加，就大類而言，成分法主要考慮能源、食物、垃圾、水、交通工具和紙張等。2022/10/4生態(tài)足跡的計(jì)算-（

11、成分法，Component approach）基本步驟：第三節(jié) 全球生態(tài)足跡2022/10/42022/10/4全球的生態(tài)足跡1961年，碳足跡占人類總生態(tài)足跡的36%，到2010年，碳足跡占比為53%。1961年，只有美國(guó)、加拿大、澳大利亞和歐盟等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)的人均生態(tài)足跡達(dá)到了5全球公頃以上，大多數(shù)國(guó)家的人均生態(tài)足跡處于1和3全球公頃之間。從全球來(lái)看，只需要三分之二的地球就能滿足人民的需求。2022/10/42022/10/42010年 全球的生態(tài)足跡分布出現(xiàn)了明顯變化，無(wú)論發(fā)達(dá)國(guó)家還是發(fā)展中國(guó)家的人均生態(tài)足跡都出現(xiàn)了現(xiàn)狀增長(zhǎng)。從直觀上看，中國(guó)、俄羅斯、歐盟、墨西哥、中東和北非地區(qū)的增長(zhǎng)

12、最為顯著。2022/10/4302022/10/4淺藍(lán)：發(fā)達(dá)國(guó)家的生態(tài)足跡紫色：經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織紅色：非歐聯(lián)盟藍(lán)灰：東盟國(guó)家的生態(tài)足跡綠色：金磚國(guó)家（巴西、俄羅斯、印度、中國(guó)和南非）2010年，全球的總生態(tài)承載力比1961年增長(zhǎng)了1.2倍，但同期全球人口增長(zhǎng)1倍以上，因此人均可用生物承載力下降了46%。從3.2全球公頃下降至1.7全球公頃。在所有經(jīng)濟(jì)區(qū)域人口增長(zhǎng)的速度均超過(guò)了人均生態(tài)足跡的增長(zhǎng)速度。其中2010年金磚國(guó)家人口比1961年增長(zhǎng)了105%。金磚國(guó)家的人口增長(zhǎng)幅度排到倒數(shù)第二位，最小的地區(qū)為金和組織國(guó)家，人口增長(zhǎng)了59%，人口相對(duì)增長(zhǎng)幅度最大的是非盟國(guó)家，人口增長(zhǎng)了227%。金磚國(guó)

13、家人均生態(tài)足跡增長(zhǎng)了32%，增長(zhǎng)幅度僅次于東盟國(guó)家，東盟國(guó)家的人均生態(tài)足跡增長(zhǎng)了41%。非盟國(guó)家是唯一一個(gè)人均生態(tài)足跡下降的國(guó)家集團(tuán)，下降率為負(fù)3%.2022/10/42022/10/4332022/10/434不同國(guó)家間的人均生態(tài)足跡差異較大。主要由于不同國(guó)家間財(cái)富和生活水平不同。在2010年，全球人均生態(tài)足跡為2.6全球公頃，中國(guó)的人均生態(tài)足跡位列第75位，為2.2全球公頃，低于全球平均值，但已經(jīng)超過(guò)了全球的人均生態(tài)承載力1.7全球公頃?？仆氐娜司鷳B(tài)足跡最大，達(dá)到了8.4全球公頃，是全球平均值的3.9倍。在幾個(gè)典型發(fā)達(dá)國(guó)家中，丹麥、美國(guó)，瑞典和加拿大的人均生態(tài)足跡較大，分別為7.7公頃

14、，7公頃，6.6公頃和6.5公頃，位列第4,8,10,11位。在發(fā)達(dá)國(guó)家中，日本的人均生態(tài)足跡較小，為4.1全球公頃，位列第42位。2022/10/4如果考慮到人口，中國(guó)的生態(tài)足跡達(dá)到29.5億全球公頃，超過(guò)美國(guó)的21.6億全球公頃，成為世界上生態(tài)足跡總量最大的國(guó)家。2022/10/436第四節(jié) 我國(guó)的生態(tài)足跡2022/10/4我國(guó)的生態(tài)足跡自20世紀(jì)70年代，中國(guó)可再生資源的消耗速度開(kāi)始超過(guò)其再生能力，出現(xiàn)了生態(tài)赤字。從那以后，中國(guó)一直處于生態(tài)赤字之中。而在此期間，中國(guó)的人均生態(tài)承載力卻出現(xiàn)了緩慢下降的趨勢(shì)。從1961年的1全球公頃，下降到2010年的0.9全球公頃。值得警示的是在2000年

15、以前，我國(guó)的人均生態(tài)足跡增長(zhǎng)的較為緩慢，甚至出現(xiàn)了回落的現(xiàn)象。但是在2000年至2010年期間，我國(guó)的人均生態(tài)足跡卻出現(xiàn)了大幅度攀升。短短8年期間，增幅高達(dá)0.7全球公頃。2022/10/42022/10/4我國(guó)的生態(tài)足跡1961年至2010年間，我國(guó)化石燃料用地，也就是碳足跡的增加是最多的。尤其是2000年以來(lái)快速增加，這也是導(dǎo)致我國(guó)2000年至2010年間人均生態(tài)足跡大幅度攀升的原因。中國(guó)整體情況是如此。2022/10/4我國(guó)的生態(tài)足跡2022/10/42022/10/442生態(tài)盈余：區(qū)域內(nèi)人口的生態(tài)足跡總量在本地區(qū)生態(tài)承載力之內(nèi)，如：甘肅、江西、云南人均生態(tài)足跡最低。生態(tài)赤字最多的地區(qū)：上海、北京、內(nèi)蒙古，前三甲。中國(guó)大陸各省份人均生態(tài)足跡總體上，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，人口相對(duì)集中的東部省份的人均生態(tài)足跡較高；經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)，人口密度較小的西部省份的人均生態(tài)足跡較低2022/10/42022/10/42012年，中國(guó)只有兩個(gè)省份是生態(tài)盈余