區(qū)域生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)物質(zhì)流量協(xié)調(diào)性分析

陳靜

摘要：運(yùn)用物質(zhì)流分析方法和灰色關(guān)聯(lián)分析方法，對上海市閔行區(qū)2007-2012年間生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的物質(zhì)輸入與輸出進(jìn)行了協(xié)調(diào)性分析。結(jié)果表明，物質(zhì)輸入輸出系統(tǒng)發(fā)展較為協(xié)調(diào);能源消耗量與用水量呈現(xiàn)較快的增長態(tài)勢，對生態(tài)系統(tǒng)和自然資源帶來較大壓力。閔行區(qū)若延續(xù)目前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式和速度，其能源需求與用水需求均將持續(xù)增長，并成為制約閔行區(qū)今后發(fā)展的重要因素。

關(guān)鍵詞：區(qū)域生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng);物質(zhì)流分析;協(xié)調(diào)性分析;灰色協(xié)調(diào)度模型

中圖分類號：F252;F224;F205 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ?文章編號：0439-8114（2014）23-5888-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2014.23.068

如何調(diào)控生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)與經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)之間物質(zhì)流動的方向和流量，提高資源和能源的利用效率，是經(jīng)濟(jì)學(xué)、環(huán)境學(xué)與管理學(xué)研究共同面臨的重要課題。為此，國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)研究，提出了“物質(zhì)流分析方法”，它主要針對區(qū)域的物質(zhì)輸入與輸出進(jìn)行分析。其基本觀點(diǎn)是基于人類活動所產(chǎn)生的環(huán)境影響在很大程度上取決于進(jìn)入經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的自然資源和物質(zhì)的數(shù)量與質(zhì)量，以及從經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)進(jìn)入環(huán)境的廢棄物質(zhì)的數(shù)量與質(zhì)量[1]。目前在國家和區(qū)域?qū)用嫔嫌嘘P(guān)物質(zhì)輸入輸出量的研究已有報道[1-12]，但對于區(qū)域?qū)用嫔衔镔|(zhì)流量的內(nèi)在關(guān)聯(lián)報道較少。本研究以上海市閔行區(qū)為例，運(yùn)用物質(zhì)流分析和灰色關(guān)聯(lián)分析[13]方法，嘗試對物質(zhì)輸入與輸出進(jìn)行協(xié)調(diào)性分析，剖析區(qū)域物質(zhì)流量的內(nèi)部關(guān)系，以期為制定區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃和研究提供一定參考。

1 ?研究區(qū)概況

閔行區(qū)位于上海市腹地、中心城區(qū)偏南，與徐匯、長寧、普陀、浦東、松江、青浦、奉賢、南匯等8個區(qū)相鄰，區(qū)域面積37 168 hm2。閔行區(qū)堅持環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)并重，不斷加強(qiáng)環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。盡管閔行區(qū)在近幾年的生態(tài)經(jīng)濟(jì)建設(shè)中，逐步引入了循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展理念，并正在逐漸形成循環(huán)經(jīng)濟(jì)體系，展現(xiàn)出了良好的發(fā)展勢頭，但傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的弊端依然影響著區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

2 ?資料與方法

2.1 ?物質(zhì)類型劃分

按照國際上通用的劃分方法及調(diào)研資料[1，3，14]，將進(jìn)入閔行區(qū)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的自然物質(zhì)分為：①生物物質(zhì)，包括林木、農(nóng)作物和經(jīng)濟(jì)作物等第一性、第二性生產(chǎn)量;②氣體，包括人類生產(chǎn)、消費(fèi)活動中所消耗的氣體;③能源，包括礦石燃料和其他燃料等;④水，指從環(huán)境中提取的天然水。將排出生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的物質(zhì)分為固體廢棄物、廢水、廢氣3類。需要說明的是，由于資料數(shù)據(jù)的限制，進(jìn)出口物質(zhì)資源和隱藏流未被納入統(tǒng)計的范疇。

2.2 ?資料收集及數(shù)據(jù)統(tǒng)計

輸入端的生物物質(zhì)包括林木、農(nóng)作物和經(jīng)濟(jì)作物等，數(shù)據(jù)取自《閔行區(qū)統(tǒng)計年鑒》。水的輸入量包括農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水和生活用水等，能源包括天然氣、原煤、原油、熱力、電力和其他燃料等，數(shù)據(jù)均由《閔行開發(fā)區(qū)環(huán)境公報》換算得到。輸入的氣體主要包括氧氣和二氧化碳，數(shù)據(jù)均由《閔行開發(fā)區(qū)環(huán)境公報》和《閔行區(qū)統(tǒng)計年鑒》換算得到，計算方法參照相關(guān)文獻(xiàn)[1，3，15]，在此不再贅述。

輸出端固體廢棄物部分包括工業(yè)固體廢棄物和生活垃圾等，數(shù)據(jù)取自《閔行區(qū)統(tǒng)計年鑒》。廢水包括生活污水和工業(yè)廢水，數(shù)據(jù)取自《閔行區(qū)統(tǒng)計年鑒》。廢氣主要是工業(yè)廢氣和二氧化碳，數(shù)據(jù)取自《閔行區(qū)統(tǒng)計年鑒》和《閔行開發(fā)區(qū)環(huán)境公報》。

2.3 ?數(shù)據(jù)分析方法

由于區(qū)域生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)具有高度開放性，受經(jīng)濟(jì)、資源和環(huán)境各種因素影響，內(nèi)部要素之間的關(guān)系錯綜復(fù)雜，呈非線性結(jié)構(gòu)，可認(rèn)為它們之間存在灰色關(guān)系。因此，本研究應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)分析方法分析區(qū)域生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)物質(zhì)流量的協(xié)調(diào)程度。其中，區(qū)域物質(zhì)流量協(xié)調(diào)意味著區(qū)域生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)以合理的生產(chǎn)、生活關(guān)系為紐帶，實現(xiàn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)、資源和環(huán)境綜合效益最大化[13]。

分析思路[13]具體如下：①為反映區(qū)域生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)物質(zhì)流量的協(xié)調(diào)度，確定主導(dǎo)系統(tǒng)S協(xié)調(diào)發(fā)展的序參量dj=（dj1，dj2，…，djn）（n≥2）。②設(shè)定序參量dji在特定研究時段放入閾值aji，aji可以根據(jù)區(qū)域生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢或規(guī)劃目標(biāo)選擇未來某規(guī)劃年的預(yù)測值或規(guī)劃值。③應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)有序度計算方法：設(shè)dji=（dji1，dji2，…，djit）為系統(tǒng)在t時段（以起始年作為第1時期）的序參量實際系列，djix（1≤x≤t）為第x時期區(qū)域生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的子系統(tǒng)Sj的序參量dji的實際值，aji為t時段子系統(tǒng)Sj的序參量dji的閾值。依據(jù)灰色理論，首先按式（1）對系列dji和aji進(jìn)行無量綱化，然后按式（2）計算兩個系列中各對應(yīng)值絕對差的最大和最小值：

d■■=■，a■■=■， 1≤x≤t ?（1）

？駐min=min{|d■■-a■■|}，？駐max=max{|d■■-a■■|}，1≤x≤t（2）

由灰色關(guān)聯(lián)分析方法，djix和aji在t時段的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)為：

f■=■，1≤x≤t （3）

式（3）中，？籽（0<р<1）為分辨系數(shù)，通過設(shè)置其值，可以控制？籽？駐max 對數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化的影響，？籽取較小值，可以提高關(guān)聯(lián)系數(shù)間差異的顯著性，？籽通常取0.5。

應(yīng)用熵值法確定各項指標(biāo)的權(quán)重w■，協(xié)調(diào)度系數(shù)f■表示為：

f■=■■f■w■ ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （4）

3 ?結(jié)果與分析

按照上述計算方法，對閔行區(qū)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)2007-2012年間的物質(zhì)輸入與輸出進(jìn)行計算。由于水輸入量與輸出量分別占物質(zhì)輸入總量與輸出總量的95%以上，為了便于比較，分別討論不包括水的物質(zhì)系統(tǒng)和用水系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性。endprint

3.1 ?不包括水的物質(zhì)系統(tǒng)協(xié)調(diào)性分析

應(yīng)用公式（1）～（4）得到圖1、圖2。圖1表明在不考慮水的情況下，物質(zhì)系統(tǒng)協(xié)調(diào)度在2007-2012年間呈波動增長趨勢，變化幅度為44.71%。協(xié)調(diào)度從2007年的0.691 1增加到2012年的1.000 0，說明閔行區(qū)不含水的物質(zhì)系統(tǒng)總體上發(fā)展較為協(xié)調(diào)，但2010年協(xié)調(diào)度最低，說明在2010年閔行區(qū)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)發(fā)展水平較低。

從物質(zhì)輸入的時間動態(tài)分析，能源輸入量和氣體輸入量呈現(xiàn)單調(diào)增加趨勢，且能源輸入量的遞增速率大于氣體輸入量的遞增速率。其中，能源輸入量以較高的速度增長，從2007年至2012年增長率為13.72%。雖然2007-2012年閔行區(qū)對能源的需求量呈上升趨勢，且對能源的依賴性較強(qiáng)，但由于能源消費(fèi)年增長率低于地區(qū)生產(chǎn)總值增長率，能源消費(fèi)效率趨于上升。氣體輸入量呈現(xiàn)較為緩慢的增長趨勢，從2007年至2012年增長率為7.29%。生物量在近年來變化較大，2007年至2009年呈增長趨勢，增長率為30.70%，然后一直呈現(xiàn)遞減趨勢，遞減率為7.44%。這可能與生物質(zhì)為生產(chǎn)原料的產(chǎn)業(yè)發(fā)展較不穩(wěn)定有關(guān)。綜合以上情況，隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，物質(zhì)輸入量呈增長趨勢，主要表現(xiàn)在能源保持著較快增長的勢頭，對生態(tài)系統(tǒng)和自然資源帶來較大壓力。閔行區(qū)延續(xù)目前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式和速度，能源需求將持續(xù)增長，成為制約閔行區(qū)今后發(fā)展的重要因素。

從物質(zhì)輸出的時間動態(tài)分析，固廢排放總量呈下降趨勢，即從2007年的305.9萬t下降到2012年的225.8萬t，下降幅度為26.19%。這與閔行區(qū)逐步具有一定規(guī)模的靜脈企業(yè)有關(guān)，這些企業(yè)可以在該產(chǎn)業(yè)中起到示范作用，并且如果繼續(xù)擴(kuò)大這些企業(yè)的規(guī)模，有利于固廢利用率提高。廢氣總量呈現(xiàn)增長趨勢，年增長率為2.38%。雖然近年來閔行區(qū)不斷提高環(huán)保準(zhǔn)入門檻，加強(qiáng)污染源頭控制，淘汰不符合產(chǎn)業(yè)發(fā)展導(dǎo)向的污染型建設(shè)項目，但廢氣排放總量的增長趨勢與能源等物質(zhì)輸入變化趨勢有關(guān)。綜上可見，廢氣是造成環(huán)境污染的主要因素。3.2 ?用水系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性分析

圖2表明，區(qū)域用水子系統(tǒng)協(xié)調(diào)度在2007-2012年間呈波動增長趨勢，從2007年的0.562 9增加到2009年的1.000 0，然后下降為2012年的0.895 2，整體增長幅度為39.75%，說明閔行區(qū)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中用水子系統(tǒng)發(fā)展較為協(xié)調(diào)。

在量的變化上，水輸入量在2007-2012年基本呈現(xiàn)增長趨勢，增長率為8.69%。雖然隨著社會的快速發(fā)展和人們生活水平的大幅提高，水資源需求日益增加，但由于水資源消費(fèi)年增長率低于地區(qū)生產(chǎn)總值的增長率，水資源消費(fèi)效率也呈現(xiàn)上升態(tài)勢。廢水有序度呈遞增趨勢，是由于隨著經(jīng)濟(jì)和市政建設(shè)的發(fā)展，閔行區(qū)污水收集系統(tǒng)的建設(shè)日益完善，目前已基本實現(xiàn)建成區(qū)污水收集管網(wǎng)的全覆蓋。該區(qū)現(xiàn)有污水處理廠3座，其中，閔行水質(zhì)凈化廠處理能力5.0萬t/日，閔行區(qū)污水處理廠處理能力4.5萬t/日，程橋污水處理廠處理能力0.5萬t/日。

4 ?結(jié)論與建議

4.1 ?主要結(jié)論

區(qū)域生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)是一個多項非線性系統(tǒng)，其行為較難預(yù)測，物質(zhì)流分析法和灰色關(guān)聯(lián)分析方法是研究此系統(tǒng)的新穎而簡潔的研究手段。本研究通過對上海市閔行區(qū)2007-2012年間的物質(zhì)流量協(xié)調(diào)性進(jìn)行分析，得出以下初步結(jié)論：一是物質(zhì)輸入輸出系統(tǒng)發(fā)展較為協(xié)調(diào);二是能源消耗量與用水量呈現(xiàn)較快的增長態(tài)勢，對生態(tài)系統(tǒng)和自然資源帶來較大壓力。閔行延續(xù)目前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式和速度，能源需求與用水需求等均將持續(xù)增長，成為制約閔行區(qū)今后發(fā)展的重要因素。

4.2 ?政策建議

4.2.1 ?建立循環(huán)型產(chǎn)業(yè)體系 ?近期，閔行區(qū)主要依托重點(diǎn)項目、重點(diǎn)園區(qū)發(fā)展四大重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)：一是依托航天科技工業(yè)園區(qū)建設(shè)，通過太陽能、GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)等項目發(fā)展航天產(chǎn)業(yè);二是依托莘莊工業(yè)區(qū)的上廣電NEC液晶顯示器項目等發(fā)展光電子產(chǎn)業(yè);三是依托漕河涇開發(fā)區(qū)浦江高科技園以及紫竹科學(xué)園區(qū)一批高科技企業(yè)發(fā)展微電子產(chǎn)業(yè);四是依托閔行市級工業(yè)基地、閔行經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)內(nèi)的“四大金剛”、阿爾斯通公司等一批骨干企業(yè)發(fā)展發(fā)電成套設(shè)備、軌道交通車輛為重點(diǎn)的現(xiàn)代裝備產(chǎn)業(yè)。這些重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)不僅技術(shù)含量高、附加值大、經(jīng)濟(jì)效益好、市場潛力可觀，而且對環(huán)境的破壞比較小、對資源的消耗相對不大。

在循環(huán)經(jīng)濟(jì)建設(shè)過程中，閔行區(qū)應(yīng)結(jié)合自身區(qū)位特點(diǎn)，積極發(fā)揮距離中心城區(qū)比較近、外來勞動力資源豐富、出口加工型產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)比較好等優(yōu)勢，努力克服基礎(chǔ)性資源少、土地資源有限、環(huán)境容量約束等特殊困難，進(jìn)一步塑造區(qū)域特色，適當(dāng)保留都市型傳統(tǒng)制造業(yè)，向外轉(zhuǎn)移無競爭優(yōu)勢和無規(guī)模經(jīng)濟(jì)的小工業(yè)，大力發(fā)展新興高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，真正使航天產(chǎn)業(yè)、光電子產(chǎn)業(yè)、微電子產(chǎn)業(yè)和軌道交通等現(xiàn)代裝備部門成為閔行區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)。此外，為適應(yīng)知識經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求，閔行區(qū)還應(yīng)大力發(fā)展研發(fā)產(chǎn)業(yè)，并努力使之與上述4個先進(jìn)制造業(yè)部門相互依托，逐步形成融制造業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)為一體的特色產(chǎn)業(yè)鏈。在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)調(diào)整方面，閔行區(qū)應(yīng)加緊對吳涇化工和電力生產(chǎn)基地的技術(shù)升級，加速綠色化工區(qū)和綠色電力基地的建設(shè)步伐。

閔行區(qū)的農(nóng)業(yè)將向設(shè)施農(nóng)業(yè)、都市特色農(nóng)業(yè)和生態(tài)休閑農(nóng)業(yè)的方向升級，并逐步成為生態(tài)涵養(yǎng)的空間;靜脈產(chǎn)業(yè)也將適應(yīng)循環(huán)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的要求逐步成長。各產(chǎn)業(yè)相互耦合，共同促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)建設(shè)目標(biāo)的實現(xiàn)。

4.2.2 ?建設(shè)資源節(jié)約體系 ?在能源節(jié)約方面，首先要做好工業(yè)節(jié)能工作：一是優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，結(jié)合近郊區(qū)位優(yōu)勢，大力發(fā)展第三產(chǎn)業(yè);強(qiáng)制執(zhí)行國家《淘汰落后生產(chǎn)能力、工藝和產(chǎn)品的目錄》，加快淘汰高能耗、高污染、低效益的工藝、技術(shù)、設(shè)備和產(chǎn)品。二是優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，推廣潔凈煤技術(shù)應(yīng)用，積極發(fā)展清潔能源。三是加強(qiáng)能源管理，推廣熱電聯(lián)產(chǎn)和分布式供能系統(tǒng)，加強(qiáng)電網(wǎng)改造和管理，鼓勵企業(yè)開展合同能源管理。其次，要推進(jìn)建筑節(jié)能工作，建立健全建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)體系和建筑能耗標(biāo)識制度，通過財政支持與市場運(yùn)作相結(jié)合的辦法推進(jìn)節(jié)能改造，推廣建筑節(jié)能技術(shù)。再次，應(yīng)加強(qiáng)交通節(jié)能，建立低碳交通運(yùn)輸政策標(biāo)準(zhǔn)體系，加快低碳交通技術(shù)研發(fā)與推廣，建立低碳交通運(yùn)輸服務(wù)體系。endprint

在水資源節(jié)約方面，首先要做好農(nóng)業(yè)節(jié)水：一是投資建設(shè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)節(jié)水示范工程，將浦江生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)作為閔行區(qū)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域水資源節(jié)約的示范工程，努力建設(shè)現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)示范區(qū);二是加強(qiáng)農(nóng)業(yè)節(jié)水的宣傳教育;三是研發(fā)和應(yīng)用農(nóng)業(yè)節(jié)水先進(jìn)技術(shù);四是發(fā)展集約化節(jié)水型養(yǎng)殖技術(shù)。其次，加強(qiáng)工業(yè)節(jié)水力度，建立工業(yè)節(jié)水投融資機(jī)制，建立循環(huán)經(jīng)濟(jì)建設(shè)財政補(bǔ)貼政策，加強(qiáng)用水定額管理為基礎(chǔ)的工業(yè)用水全過程管理。再次，在生活節(jié)水方面應(yīng)加大資金投入力度，開展居民生活節(jié)水的宣傳教育活動，實施農(nóng)村地區(qū)居民生活集約化供水，開展居民小區(qū)節(jié)水基礎(chǔ)設(shè)施改造項目，加強(qiáng)用水產(chǎn)品的市場監(jiān)管。

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