（环境科学专业论文）基于mfa的鄂尔多斯市水泥行业的物能代谢和环境影响分析.pdf

一 一 基于j 订f a 的鄂尔多斯市水泥行业的物能代谢和环境影响分析 明显。最后，通过对研究内容的进一步分析，得出：首先，从鄂尔多斯市水泥 生产物能代谢的输入端考查，区域内物质输入总量增加显著，物质输入总量越 大，自然资源的开采、初加工和物质、能量的动用就越多，对土壤和植被生态 系统的扰动就越大，为人类提供服务的质量也就越差，经济系统运行的可持续 性越弱。其次，从鄂尔多斯市水泥生产物能代谢的输出端考查，区域内物质输 出总量增加显著，物质输出总量越大，输出到环境中的污染物和废弃物就越多， 对大气、水体、土壤和人体健康的危害就越严重，生产过程的环境友好程度也 就越低，环境的可持续性就越弱。最后，从鄂尔多斯市水泥生产的物能消耗方 面考查，物质消耗总量呈缓慢增加趋势，物质消耗总量越大，意味着人类对自 然界的干扰越强烈，也就越不利于资源节约型社会的建立。研究结果表明：鄂 尔多斯市经济的快速发展是以高能耗和高物耗为代价的，同时自然环境与生态 系统也受到了较为强烈的扰动和破坏。未来鄂尔多斯市水泥行业应向着降低物 能消耗、减少环境影响、开发绿色高性能水泥生产工艺和产品的方向发展。本 项目研究为优化鄂尔多斯市水泥行业的产业布局和提高水泥产品的环境友好性 能提供理论依据，也为该区域水泥行业的可持续发展和循环经济体系的构建奠 定坚实的基础。 关键词：鄂尔多斯市；水泥行业；物质流分析；物能代谢；环境影响；行业可持 续发展 t 砸m a t e 对a l a n de n e r g ym e t a b o l i s m a n de n r0 n a 删t a ln 以p a c t a n a l y s i so f c e n ti n d u s t r y i n0 e d 0sc i t yb a s e do n n 姒 a b s t r a c t m a 肌f a c t u r ec i v i l i z a t i o np r o v i d e dp e o p l ew i t hm o r ep r o d u c t sa n d b e t t e r1 i f e ，b u t t h ei m p a c to nm en a t u r a le n v i r o 咖e n tc a nn o tb ei g n o r e da tt h es 砌e t i m e h o wt o p r o t e c tt h ee n v i r o n m e n tw h i l ee c o n o m yw a sd e v e l o p e d ，c o o r d i n a t et h er e l a t i o n s h i p b e t w e e ne c o n o m i cd e v e l o p m e n ta n de n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o nb e t t e r s oa st oa c h i e v e t h es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n to fr e g i o n sa n di n d u s t r i e s ，i th a v ea l r e a d yb e c o m et h e m o s ti i n p o r t a n tt h i n g sf o rs u b s i s t e n c ea n dd e v e l o p m e n t o f p e o p l e m a t e r i a ln o wa n a l y s i ss t a r t i n gf 如mt h ea p p e a r a n c eo f t h em a t e r i a l i n p u ti nt h e e c o n o m i cs y s t e m ，s t o r a g ea n do u t ”td a t a ，e s t a b l i s ht h ep r o j e c to fm a t e r i a l i n p u t sa n d o u t p u t s ，m a t e r i a ln o wa n a l y s i sc a na n a l y z et h es t a t u so f m a t e r i a lf l o w so ft h ee m i r e s y s t e m ，b a s e d o nm a t e r i a ln o wa n a l y s i sm e t h o dt o e s t a b l i s ht h ee n v i r o n m e n t a l p r e s s u r ei n d i c a t o r sc a ns e r v ea sar e g i o n a la n di n d u s t r ys u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t o f q u a n t i t a t i v ea s s e s s m e n ti n d i c a t o r so f t h ed e g r e e t h i sp a p e ra d o p t e dc u n e n tp o p u l a rm f ai n t e m a t i o n a l l y ，b a s e do ne ug u i d e l i n e s t od e t e n n i n em a t e r i a ln o wa n a l y s i sf r a m e w o r k ，t h eq u a n t i t a t i v e a n a l y s i s a n d 、 苎主型些型垡墅! 堕堑立垄堡堡些塑望堂垡塑塑至堡墅堕坌堑 e v a l u a t i o no fm a t e r i a la n de n e 娼ym e t a b o l i s ma n d e n v i r o n m e n t a li m p a c tc o n d i t i o n s o ft h ec e m e n ti n d u s t 巧i nt h ep r o d u c t i o np r o c e s si no r d o sc i 哆o f i n n e rm o n 9 0 1 i a a u t o n o m o u s r e g i o n n o m2 0 0 0t o2 0 0 9 y e a r t h er e s u l t ss h o wt h a t ：i nt h e c i t y ，d i r e c tm a t e r i a la n di n d i r e c tm a t e r i a li n p u t si n c r e a s e dw i t ht h ec e m e n t p r o d u c t i o n i n c r e a s i n ga n das u b s t a m i a li n c r e a s i n gi nt h et o t a lc o n s u i l l p t i o no fi n d i r e c tm a t e r i a l w a sm o r ep r o m i n e n t ；t h ec 0 2a n dd u s te m i s s i o n s 行o mt h eb a s i cw i t hc e m e n t p r o d u c t i o ni n c r e a s e di np r o p o n i o n b e c a u s eo ft h ea d v a n c eo f t h ed r yk i l np r o c e s sa n d t h ee n v i r o n m e n t a l p r o t e c t i o nd 印a r t m e n t st o s t r e n g t h e ns u p e r v i s i o n ，a r e r2 0 0 6 y e a r ，t h ed u s te m i s s i o n sd e c l i n e dm o r es l i g h t e rt h a nc 0 2e m i s s i o n s ；m ps l o w l ya t f i r s t r e d u c e d ，t h e ni n c r e a s e d s i g n i f i c a n t l y ，o v e r a l li n c r e a s i n gt r e n d ，i ts h o wt h a t r e s o u r c eu t i l i z a t i o ne 街c i e n c y 、o ft h ec e m e mi n d u s t wi nag r a d u a li n c r e a s e i nt h e r e g i o n ；w i t ht h ec o n t i n u o u si n c r e a s ei nc e m e n tp r o d u c t i o n ，c a u s e db yv a n o u st y p e s o fe n v i r o n m e n t a li m p a c ti sa l s oi n c r e a s i n gy e a ro ny e a r ，a m o n gt h e m ，t h em o r ec o a l a n de l e c t d cp o w e ri n p u t s ，i t i n c r e a s e ds i g n i f i c a n t l yb e c a u s eo ft h a tav 撕e t yo f g a s e o u sp 0 1 l u t a n te m i s s i o n sc a u s e db yt h eu s i n go fe n e 略y ；e n v i r o n m e n t a le f - f e c t s o fp o l l u t i o ni nt h ec e m e n tp r o d u c t i o np r o c e s sw a s as l o w l yi n c r e a s i n gt r e n dw i t ht h e i n c r e a s ei nc e m e n tp r o d u c t i o n ，a m o n gt h e m ，t h em o r es i g n i f i c a n ti m p a c to nh u m a n h e a l t h f i n a l l y ，t h r o u g h 如r t h e ra n a l y s i so ft h er e s e a r c h ，i to b t a i n e d ：f i r s to fa 1 1 ，i tc a n e x a m i n et h em e t a b 0 1 i s mo fi n p u t 舶mt h e0 r d o s c i t yc e m e n tp r o d u c t i o nm a t e r i a l ，t h e t o t a lm a t e r i a l i n p u ti nt h er e g i o ni n c r e a s e ds i g n i f i c a n t l y ，t h eg r e a t e rd t m r o fn a t u r a l r e s o u r c e sa n dp r i m a 巧p r o c e s s i n ga n dt h em o r eu s eo fm a t e r i a la n de n e 唱y ，g r e a t e r d i s t u r b a n c eo fs o i la n dv e g e t a t i o ne c o s y s t e m s ，a l s ot h ew o r s ef o rt h eh u m a n q u a l i t yo f i v 塑茎查盔兰堡主兰垡笙壅 一 一 s e r v i c e s p r o v i d e d ， t h ew e a k es u s t a i n a b i l i t y o ft h ee c o n o m i cs y s t e m i s m n n i n g s e c o n d l y ，f r o mc e m e n tp r o d u c t i o nm a t e r i a l i no r d o sc i t ym e t a b 0 1 i co u t p u t o fe x a m i n i n g ，t d 0i nt h er e g i o ni n c r e a s e ds i g n i f i c a n t l y ，t h eg r e a t e rt h et o t a lm a t e r i a l o u 印u t ，p 0 1 1 u t a n t sa n dw a s t eo u t p u ti n t ot h ee n v i r o i 皿e n tm o r e ，t h em o r es e r i o u s a i r ， w a t e r s o i la n dh u m a nh e a l t hh a z a r d s ，t h e 1 0 w e ro fe n v i r o n m e n t a l l y衔e n d l y p r o d u c t i o np r o c e s s ，t h ew e a k e ro fe n v 拍呦e n t a ls u s t a i n a b i l i t y f i n a l l y ，t h ep r o d u c t i o n o fc e m e n tm a t e r i a lc o n s u m p t i o no f0 r d o sc i t ye x a m i n et h a t ，t h e t o t a lm a t e r i a l c o n s u i l l p t i o n s l o w l yi n c r e a s i n g t r e n d ，t h e g r e a t e r t h e t o t a lm a t e r i a l c o n s u i l l p t i o n ，m e a n st h a tt h ei n t e r f e r e n c eo f h u m a nn a t u r ei sm o r ei n t e n s e ，t h em o r ei s n o tc o n d u c i v et ot h ee s t a b l i s h m e n to fr e s o u r c e s a v i n gs o c i e t y t h e r e s u l t ss h o w t h a t ：o r d o sc i t y sr a p i de c o n o m i cd e v e l o p m e n ta t t h e e ) 【p e n s e o fh i g he n e r g y c o n s u n l p t i o na n dh i 曲m a t e r i a lc o n s u m p t i o n ，a tt h es 锄et i m e ，t h e n a m r a le n v i r o n m e n t a n de c o l o g i c a ls y s t e m sh a v eb e e nr e l a t i v e l ys t r o n gd i s t u r b a n c ea n dd e s t m c t i o n i nt h e 如t u r e ，t h ec e m e n ti n d u s t 巧o f0 r d o sc i t ys h o u l db et o w a r dt h el o w e rm a t e r i a la n d e n e 玛yc o n s u i l l p t i o n ，r e d u c ee n v i r o n m e n t a l i m p a c t s ，d e v e l o pt h ed i r e c t i o no f t h eg r e e n h i g h p e r f o n n a n c ec e m e n tp r o d u c t i o np r o c e s sa n dp r o d u c td e v e l o p m e n t t h i sp r o j e c t i st o p r o v i d e at h e o r e t i c a lb a s i s t o o p t i m i z e t h ei n d u s t r i a l l a y o u t a n d e n v i r o n m e n t 一衔e n d l yp e r f o n n a n c eo ft h ec e m e n tp r o d u c t so f t h ec e m e n ti n d u s t 哆i n o r d o sc i t y ，a l s o1 a yas 0 1 i df o u n d a t i o nf o rt h es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n to fr e g i o n a l c e m e n ti n d u s t 珂a n dt h eb u i l d i n go fc i r c u l a re c o n o m ys y s t e m k e y w o r d s ：e r d o sc i t y ；c e n l l e n ti n d u s t r y ；m a t e n a ln o wa n a l y s i s ；m a t e r i a la n d e n e r g ym e t a b 0 1 i s m ；e n v i r o n m e n t a li m p a c t ；i n d u s t r yi ns u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t v 内蒙古大学硕士学位论文 “l l 刖吾 1 1 选题依据 随着人类社会的发展，物质代谢形式和规模也在不断发生变化。人类活动产生的环境影 响在很大程度上取决于进入社会经济系统的自然资源中物质的数量和质量，以及排放到环境 中的废弃物质的数量和质量。现在，国际社会越来越关注大尺度与宏观环境问题，如全球变 暖、土地沙漠化、臭氧层破坏和酸物质沉降等地区和全球性环境问题，这些环境问题无一不 与物质流动的类型和规模密切相关。许多环境问题的根源在于社会生产与消费过程中，物质 代谢的规模越来越大。而物质代谢规模越大，人类对环境的扰动范围和破坏程度也就越大， 造成的环境污染和生态破坏也就越大。 在我国，建材工业一直是能量和资源消耗最多，污染物排放量最大的产业部门之一。其 中，水泥行业又是建材工业的耗能和污染大户。我国水泥产量己多年位居世界第一，水泥行 业的迅速发展所带来的资源、能量消耗和污染排放问题日趋严重，使国家和区域经济社会的 可持续发展面临严峻的挑战。 近年来，随着鄂尔多斯市城市化步伐的不断加快，全市的水泥产量呈加速增长的趋势， 对鄂尔多斯高原的生态系统产生了巨大的扰动。水泥生产过程中的环境影响主要表现：占用 和破坏土地资源，消耗大量的能量和矿质原料，排放s 0 2 、n o 。、c 0 2 气体和大量的粉尘，造 成温室效应、环境酸化、人体健康损害和大气、水体与土壤的富营养化。因此，有必要从物 质流分析的角度出发，将物质流分析方法( m a t 嘶a lf 1 0 wa n a l y s i s ，缩写m f a ) 贯穿于水泥生 产和使用的全过程，客观地揭示鄂尔多斯市水泥生产与使用过程中物料代谢的数量特征和环 境负荷状况，为优化本区域水泥行业的生产布局，提高水泥产品的环境友好性能提供决策依 据。 1 2 国内外研究进展 在国内外现有的物质流研究中，应用的方法主要集中在通过物质流分析计算总物质需求 和输出，同时，结合实物投入产出表、生态足迹分析和生命周期评价等多种方法进一步深化 物质流分析。 按照m f a 的研究内容，可分为经济系统物质流分析、产业部门物质流分析和产品与工艺 流程生命周期评价三个方面。经济系统的物质流分析通过揭示经济系统物质结构的组成和变 化情况，进而分析经济系统与自然环境之间的关系，最终为提高经济系统的资源生产效率和 基于m f a 的鄂尔多斯市水泥行业的物能代谢和环境影响分析 降低资源消耗强度，为实现去物质化和社会、经济、环境的可持续发展奠定理论基础。产业 部门的物质流分析可以对生态产业链进行详细的分解，以此对各个环节的资源利用效率和物 质使用强度进行定量评估，并为产业部门的可持续生产与消费提供科学依据；而生命周期评 价( l c a ) 则是通过对产品系统和企业从原材料采集、加工、制造、运销、使用、废弃等各 个环节进行物质、能量的输入、输出分析，评价其资源利用及环境影响情况。按照m f a 的研 究范围，可分为三个层次宏观、中观和微观。宏观层次指国家尺度的物质流核算n m f a 甜a t i o n a lm a t e d a lf 1 0 wa c c o u n t i n g ) ；中观层次指区域或城市水平的物质流核算l m f a ( l o c a l m a t 毹a lf l o wa c c o u n t i n g ) ，同时也指国家或行业特定元素或化学物质的物质流研究；微观层 次的物质流核算主要针对具体企业或具体企业的特定产品进行分析研究，目前比较成熟的方 法就是生命周期评价( l c a ) 。目前的研究大多集中在宏观和微观的m f a ，开展一个特定区域、 特定行业的物质流分析还不多见。 1 2 1 国外物质流分析研究进展 物质流分析从本身是物质循环理论的一个分支。它是以工业代谢为基础逐步发展起来的， 因此，物质流分析也借鉴了工业代谢研究中的一些研究手段和工具，包括投入产出分析等。 就工业代谢分析研究而言，最早是1 9 6 8 年r o b e r tu a v r e s 发表的“产业代谢”，从2 0 世纪8 0 年 代起，i 渤e n u a y r e s 和p e t e b a c c i n i 提出了工业代谢的科学概念，开始出现了早期的物质流研 究；2 0 世纪9 0 年代初，奥地利、德国、日本等应用物质流分析方法对各自国家经济系统的自 然资源和物质的流动状况进行了分析研究，但这一阶段的物质流研究由于缺乏统一规范的研 究技术方法，各个国家的物质流研究数据可比性较差；1 9 9 6 年，欧盟委员会组建了 “c o i 认c c o u n t ”平台，开始对物质流分析研究进行规范化，并成为物质流分析国际合作的第 一个里程碑式的发展；从1 9 9 7 年开始，由w r i 提供协助，美国、日本、奥地利、德国、荷兰、 巴西、委内瑞拉、玻利维亚、丹麦、波兰、西班牙、瑞士、瑞典等国家先后完成了国家层面 的物质流研究；2 0 0 1 年，欧盟委员会统计局( e u r o s t a t ) 出版了第一部经济系统的物质流 分析研究方法手册，即“e c o n o m v - w i d em a t 嘶a 1n o wa c c o u n t sa n dd 谢v e di n d i c a t o r s a m e t h o d o l o g i c a lg u i d e ”，欧盟导则发布至今，绝大多数的物质流研究都是基于这个导则进行的， 因而使该导则成为物质流研究领域最为重要的参考手册。2 0 0 7 年，e u r o s t a t 对研究方法手 册进行了修改和完善，发布了经济系统物质流账户编写手册，即e c o n o m y w i d em a t e r i a lf l o w a c c o u n t i n g “ac o m p i l “o ng u i d e ”；2 0 0 7 年，耶鲁大学的j o u m a lo f i n d u s t n a le c o l o g y ( j i e ) 杂 志展开了关于城市物质流分析的专题研究，进一步推动了物质流研究从国家层面向城市、区 域层面的拓展。特别是美国的e r i cr o d e n b u 职、荷兰的m b o v e n k e r k 和r e n ek 1 e i j n 等，无论是 一一 堕茎直奎堂堡主兰篁丝茎；一 _ _ - _ _ _ _ _ ，_ _ _ 。_ _ _ _ _ _ - - _ _ _ _ _ _ - _ - _ _ _ _ _ 。_ _ - 。_ _ _ _ 。_ 。_ 。- _ 。_ - 。_ 。_ 。_ _ 。_ 。1 。一一。 在理论研究还是在实践应用方面都走在了学科前沿，对物质流研究的进一步深化作出了较大 的贡献。 1 2 2 国内物质流分析研究进展 与国外相比，我国物质流研究起步较晚，研究成果相对较少。在2 0 0 0 年，陈效逑和乔立 佳最早根据欧盟指导原则，对我国环境一经济系统的物质流进行了分析研究。随着循环经济 体系构建和可持续发展战略研究在我国的逐步升温，m f a 逐渐成为环境科学研究的一个热门 领域和学术前沿。 由于欧盟在2 0 0 1 年给出了m f a 研究的指导性文件，使各国的研究拥有了一个共同的研究 框架，且国家层面的数据相对比较容易收集，所有这些都给国家层次的物质流分析提供了便 利条件。陈效逑和乔立佳n 1 在中国经济一环境系统的物质流分析一文中，根据欧盟的指 导原则，利用物质流分析的理论和方法分析了1 9 8 9 1 9 9 6 年间我国经济系统的物质需求总量、 物质消耗强度和物质生产力。通过与国外研究相比较，指出我国物质需求总量、自然资源消 耗依然巨大，物质生产力不高，资源利用率相当低等。王奇、叶文虎口3 研究了人与环境系统 的物质流模型，根据质量守恒定律建立了一个封闭系统的物质流总量模型，系统剖析了人类 经济系统中的各个基本物质量对自然资源索取量与废弃物排放量的影响机理，提出了实现可 持续发展的基本途径。徐明、张天柱1 根据欧盟指标，对中国经济系统1 9 9 卜2 0 0 2 年问的自 然物质投入进行了分析，指出要实现经济发展去物质化，必须在保持较低人口增长率的同时 提高技术水平，提高经济系统的资源生产效率。刘斌等拍1 以物质流分析方法为基础核算了我 国循环经济的主要指标，并与发达国家进行了对比，指出以m f a 方法确立循环经济主要指标 是切实可行的。王青等哺1 以我国环境负荷和环境效率为研究重点，对1 9 9 0 一2 0 0 2 年的环境压 力和效率进行了实证研究，认为我国9 0 以上的环境负荷来自国内隐藏流的开挖和处置。这 是第一次突出地指出了我国矿产资源开发所产生环境影响的严峻形势，如果再不实行减量化、 去物质化，我国的环境形势将持续恶化下去，最终有可能制约我国经济、社会的可持续发展。 孙启宏等运用e w m f a 方法，分析了1 9 9 旺2 0 0 3 年我国国家层面资源利用与环境影响的 2 6 0 0 多个数据，指出1 9 9 卜2 0 0 3 年问我国资源利用和环境影响特征。 随着循环经济理念的引入，物质流分析在研究内容方面也得到了很大的扩充。对产业部 门和纯物质的物质流分析悄然升温。通过对产业部门和纯物质的物质流分析，能够在国家层 面上掌握行业的产业链结构，进而进行物质流的宏观调控，最终实现国家、区域与行业、企 业的可持续发展。 张莓旧3 最早对我国的纯物质铜进行了物质流分析，开始了我国矿产资源物质流分析研究 基于m f a 的鄂尔多斯市水泥行业的物能代谢和环境影响分析 领域的初步实践。2 0 0 5 年，又对我国的总矿产品开展了定量的物质流研究，开拓了矿产品多 学科相互交叉研究的新局面1 。李刚m 1 通过对1 9 9 5 1 0 0 3 年中国对外贸易的物质流分析，指 出我国的“双顺差局面”，认为我国仍是资源自给型国家，对外开放不会增加国内生态环境压 力。陈永梅和张天柱口妇通过对北京市住宅建筑的物质流分析，得出了1 9 9 卜2 0 0 2 年间的物质 投入和物质产出总量、物质投入和物质产出强度以及住宅活动的能源消耗现状，并对2 0 1 0 年 的物质流进行了估计。史占国n 2 3 将产业生态学中的物质流研究方法引入了汽车行业，定量地 测评了汽车行业内物质和能量的代谢规律。刘毅、陈吉宁n 3 3 以磷元素为例，运用物质流分析 方法建立了2 0 0 0 年全国水平上的静态磷物质流分析模型( p h o s f l o w ) ，首次开发了全国水 平的静态磷物质流分析模型，为相关研究奠定了相关研究框架的基础和可以借鉴的经验。 区域尺度物质流分析可被认为是国家水平物质流分析的延伸及其研究方法发展的必然结 果。随着国家层面经济系统物质流研究的进一步发展，区域层次的物质流分析逐渐成为后续 研究的重点。而且由于我国在全国范围内开展的循环经济试点，区域物质流的研究成果积累 相对丰富。张思锋和雷娟n 4 3 依据欧盟统计局推荐的基本指标和s c h m i d t b l e e k 关于可持续发 展的指标，设计了一套适合分析的5 类9 个指标以及7 种可以直接采集数据的变量，对陕西省 1 9 9 6 2 0 0 3 年问的物质输入与输出量进行了物质流分析，指出陕西省要发展循环经济，实现 可持续发展，就必须转变经济增长方式，实行源头控制，以期减少物质投入，提高物质利用 强度。徐明等n 5 1 从区域物质流情景的角度入手，对辽宁省1 9 9 卜2 0 0 3 年的物质代谢情况进行 了核算与分析，通过与国外对比，更加凸显了辽宁省自然物质生产率的低下( 低于全国平均 水平) ，呈现出高消耗、低利用、低回报的局面，进一步推进了中国经济系统的物质代谢及产 业生态学的研究。李健等n 明利用m f a 第一次对生态工业园区的物质流进行了系统的剖析，并 就环境保护与循环经济n 胡提出了园区产业链优化的建议。黄和平和毕军n7 1 以常州市武迸区 为例，在阐述物质流分析方法及其指标的基础上，运用层次分析法和巢式等级理论，构建了 适合于研究区的区域循环经济评价指标体系和权重体系，确立了区域循环经济评价指标分级 标准，拟定了区域循环经济评判模型，并对其循环经济发展状况进行了分析和评价。王军等u 引 对青岛城阳区做了经济系统的物质流分析研究，在“区域物质流分析实践”一文中还把城阳 区经济社会系统的资源生产率和资源消耗强度进行了国际对比。彭健等叼在“区域可持续发 展生态评估的物质流分析研究展望”一文中，全面系统地综合了物质流分析方法在国内外的 研究现状，指出了我国物质流研究的不足，并对未来的发展趋势作出了预测。徐一剑和张天 柱瞳们利用物质投入产出表，对河南省义马市进行了经济系统的物质流分析与研究。黄晓芬和 诸大建瞳利用物质流的理论和分析方法，依据欧盟指导原则，分析了1 9 9 0 一2 0 0 3 年间上海市 4 凼鍪查奎兰堡主堂篁笙奎 经济一环境系统的物质总需求和资源生产率等主要指标，提出在2 0 2 0 年以前上海市发展循环 经济要注重于输入端的物质减量化和加强循环经济的技术支撑研究与开发以及制度能力建 设。 总之，目前经济系统的物质流研究在国家、区域与行业、企业层面都是研究的热点，随 着国家物质流分析的进一步深入，具有特色的典型地区、区域和相关产业、企业层面的物质 流分析将成为我国物质流研究的重点。 1 2 3 国内外水泥行业物质流分析研究进展 目前，国内外对水泥行业进行物质流分析的工作非常少。一个是日本京都大学l 删ia m 孤。 和立命馆大学m a s a 虹m u r a t a 对日本的水泥和混凝土行业进行的物质流分析研究，另一个是北 京大学陈效逑等采用物质流分析方法对北京地区水泥行业瞳2 1 进行的分析研究。前者瞳3 1 分别计 算了1 9 9 0 一1 9 9 4 日本水泥和混凝土行业的直接物质投入、隐藏流和总物质需求，以及石灰石 的物质平衡。后者的研究结果表明：在过去的5 4 年间( 1 9 4 9 2 0 0 2 ) ，北京市水泥产量和水泥 生产的环境负荷大致经历了三个发展阶段。从1 9 9 1 年来，全市水泥产量呈迅速增长的趋势， 由此导致严重的生态环境破坏和大量的资源消耗，水泥生产过程对生态环境影响的主要表现 包括：占用和破坏土地资源，消耗大量的矿物资源；排放c 0 2 ；造成环境污染。从源 头治理的角度来看，改善水泥环境性能的关键在于减少碳酸质原料的用量、改进工业燃烧技 术和提高能源使用效率。 1 2 4 目前研究中存在的不足之处 目前，国家和区域经济系统物质流研究的成果最多，涉及的国家和地区也较多，范围很 广。然而，企业层次经济系统的物质流研究由于企业出于自身保护，数据一般较难获取，所 以国内外关于企业的物质流分析的研究相对较少，故结合具体企业层次的微观层面的研究非 常欠缺，对区域、行业的指导作用还远远没有凸显。而目前关于生命周期评价在过程心卜2 明和 系统水平阻6 。3 们的研究较少，尽管国外许多研究机构对l c a 方法开展了大量的研究，国际标准 化组织( i s 0 ) 对l c a 方法已经有了明确的规定，但在具体实施过程中仍然存在不少争议，而 国内在l c a 方面的研究也不多见。刘斌口、李慧明和王军峰口2 1 探讨了物质流研究与循环经 济的关系。夏传勇口引、黄和平、毕军等乜3 都很详细地描述了国内外物质流研究的现状。单永 娟口钔对经济系统物质流投入产出表的编制研究做了较为深刻的分析。邢芳芳和欧阳志云等口朝 在理论层次上，详细全面地介绍了物质流分析研究的方法以及今后的发展趋势和不足之处， 主要包括：通过经济系统较大的物质流往往主宰以质量为基础的物质流指标，致使较小的 物质流被忽视，而这些较小的物质流可能具有较大的环境影响( 例如含汞原料的流动) ；在 一 基于m f a 的鄂尔多斯市水泥行业的物能代谢和环境影响分析 大多数m f a 研究中，社会行为者例如企业、消费者等对于物质流的影响及程度尚未调查，不 能为物质减量化及可持续发展研究提供切实可行的操作手段和途径，因此对政府决策的参考 价值不大( h i n t 耐j e r g e re ta 1 ，2 0 0 3 ) ；从源头降低物质消耗是达到可持续发展的必要前提， 但问题是必须降低多少方可达到可持续生产( r e i j n d e r s ，1 9 9 8 ) 。 1 3 研究内容及意义 1 3 1 研究内容 鉴于欧盟在物质流分析领域取得的理论研究成果和在现实领域中的广泛应用，本文选择 的物质流分析方法确定以“欧盟导则”为基础，结合研究区域鄂尔多斯市的具体情况和 该区域水泥生产行业的特点，在区域尺度上分析全市水泥行业物质、能量利用的现状，从而 进一步展开对鄂尔多斯市2 0 0 0 2 0 0 9 年水泥行业的物质流分析，同时将该区域水泥行业的各物 质流同其造成的区域环境影响相结合，分析讨论该区域水泥行业的可持续发展状况。 1 3 2 研究意义 众所周知，水泥是国民经济建设和社会发展的基础原材料之一，在2 1 世纪里将在全球范 围内继续发挥不可替代的重要作用。我国是水泥生产大国，水泥行业又是高物耗、高能耗和 环境污染排放严重的重点行业。为了使水泥工业自身能够更好地生存和发展，并继续对经济 发展和社会进步做出应有的贡献，水泥工业应该走出一条适合自身特点和规律的可持续发展 道路。 物质流分析通过对进出行业体系的整个物质流量和存量的分析，来确定最佳的资源使用 方针。物质流分析的基础是对物质的投入和产出进行量化分析，建立物质投入和产出项目， 以便进行以物质流为基础的行业优化管理。 本研究拟利用物质流分析方法，结合鄂尔多斯市经济发展的实际情况，对该市水泥行业 的资源和能量利用情况，主要包括水泥生产和使用过程的物料代谢和环境影响进行深入研究。 水泥作为重要的建筑材料，其生产过程比较简单，生产与使用过程连续性较好，存量较少。 因此，只要抓住水泥生产过程中的资源输入量、产品产量和废弃物排放量之间的关系，就能 比较准确地估算其物能代谢与环境影响状况，为优化鄂尔多斯市水泥行业的生产布局和提高 水泥产品的环境友好性能提供理论依据，同时，也可对国家和自治区水泥行业及相关行业可 持续发展的定量化研究提供借鉴，从而更好地为区域循环经济体系的构建和水泥行业的可持 续发展奠定坚实的基础。 堕鍪直查堂堡主兰垡堡奎 _ _ _ _ - _ _ 一一 1 4 研究的技术路线 本研究通过对鄂尔多斯市水泥行业的物质、能量吞吐量的定量分析研究，找出其物能代 谢和环境影响的变化趋势，为鄂尔多斯市水泥行业的可持续发展服务。研究工作的具体技术 路线如图1 1 所示。 f i g 1 1t h em u s t r a t i o no ft e c h n o l o g yr o u t eo fr e s e a r c hp r o c e d u r e 基于m f a 的鄂尔多斯市水泥行业的物能代谢和环境影响分析 2 物质流分析法概述 物质流分析是指对经济活动中的物质流动状况进行分析。其基础是对物质的投入和产出 进行量化分析，建立物质投入与产出项目，以便进行以物质流为基础的资源优化管理。物质 流分析主要衡量经济社会活动的物质投入、产出和物质利用效率。通过物质流分析，可以发 现各种资源在不同行业的物质、能量流动的方式和转化效率，并在此基础上，制定相关可持 续发展的方针和政策。 2 1 基本观点 人类活动所产生的环境影响在很大程度上取决于进入经济系统的自然资源和物质的数量 与质量，以及从经济系统排入环境的废弃物质的数量与质量。前者产生对环境的扰动，引起 环境的退化；后者则引起环境污染和生态破坏。物质流分析从实物的质量出发，通过追踪人 类对自然资源的开发、利用及遗弃过程，即通过对自然资源和能量的开采、生产、转移、分 配、消耗、循环和废弃等过程的分析，揭示物质在特定区域内的流动特征和转化效率，找出 环境压力的直接来源，研究区域可持续发展问题，拟定区域发展的可持续性指标，从而提出 减少环境压力的解决方案，为区域可持续发展目标的制定提供科学依据。 2 2 分析框架 就研究层次可将物质流分析划分为经济系统物质流分析、产业部门物质流分析和企业与 产品生命周期评价三个层次。物质流分析以质量守恒定律为基本依据，把通过区域经济系统、 产业部门和企业的物质分为输入量、储存量和输出量三大部分，通过研究三者之间的密切关 系，从而跟踪、定位物质利用及迁移、转化途径。物质流分析方法对区域经济系统物质流动 状况进行研究的框架可见图2 1 口6 | 。 物 质 需 求 总 i 里 区域 边界 物 质 输 出 总 量 酏- l 物流纾佣黜 f i g 2 - 1m a t e r i a ln o wa n a l y s i sf r a m e w o r kd i a g r a m 物质输入端进入经济系统的自然物质包括直接物质输入量和隐藏流两部分。直接物质输 入是指直接进入经济系统的自然资源物质，包括生物物质、固体非生物物质( 化石燃料、工 业矿物和建筑材料等) 、水和空气四大类；隐藏流也称生态包袱( e c o l o 西c a lm c k s a c k s ) ，指人 类为获取直接物质输入量而必须动用的数量巨大的环境物质，主要包括：开采化石能源、工 业原材料时移动的表土量和引起的水土流失量；生物收获的非使用部分：木材砍伐的损失量 和农业收割的损失量等；建筑遗弃土方及河流疏浚土方；以及自然环境中所产生的土壤侵蚀 量等。通常用隐藏流系数来衡量不同直接输入物质的隐藏流。直接物质输入量和隐藏流又被 分为区域内部开采和进口两个部分。 在物质输出端，物质输出总量由区域内物质输出量、区域内隐藏流和出口物质量三部分 组成。其中，区域内物质输出量由经济系统排放出的固体废弃物、废水和废气量组成。 总之，选定某个社会经济系统，左端为物质输入端，右端为物质输出端，就可以运用物 质流分析方法对该系统的物质流动状况进行研究分析。物质流帐户对输入与输出的界限做了 明确的界定，主要为两方面，一方面为自然界所开挖的基本物质( 指原生的未被加工的物质和 材料) ，另一方面为排泄到环境中的物质( 如废水、废气和废渣等) 。 2 3 物质流分析的指标体系 1 物质流分类 基于m f a 的鄂尔多斯市水泥行业的物能代谢和环境影响分析 参照欧盟统计局制定的物质流分析手册( e u r o s w 皿2 0 0 1 ) ，物质流的分类及定义如下： ( 1 ) 直接物质输入( d i r e c tm a c 甜a 1i n p u t ，d m i ) 。 直接物质输入是指进入经济系统以供生产和消费的所有固体、液体和气体物质( 包括水 和空气，但不包括物质中所含的水分) ，包括区域内原材料开采和进口两部分。