陳彬：為環(huán)保做標(biāo)尺

文/龐貝 毛艷玲

陳彬作報告

空氣、土壤、水以及被它們包裹其中的億萬生命，構(gòu)成了人類大致的“活動范圍”。我們在影響環(huán)境的同時，也被所處的生態(tài)環(huán)境所影響。

近年來，小到每個個體，上至整個國家，生態(tài)環(huán)保意識都有了進(jìn)一步提升。“美麗中國”也成為實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的“中國夢”的要義。“到2050年，實現(xiàn)城鄉(xiāng)環(huán)境優(yōu)美，生態(tài)良性循環(huán)，環(huán)境質(zhì)量與現(xiàn)代化水平相適應(yīng)”，不僅是一句口號，更需落實到具體的環(huán)境保護(hù)政策措施和觀念上來。

然而，在生態(tài)環(huán)境這樣一個復(fù)雜系統(tǒng)中，要實現(xiàn)有效管理、合理控制，政策尺度與發(fā)展步伐相協(xié)調(diào)，保證經(jīng)濟(jì)社會穩(wěn)步運行與實現(xiàn)環(huán)保目標(biāo)相匹配，卻并不簡單。它涉及的一個重要問題就是：以什么樣的尺子來衡量生態(tài)環(huán)境承載力，從而制定環(huán)保政策，達(dá)到有效管控，實現(xiàn)“美麗中國”。

陳彬，就是一個為生態(tài)環(huán)境保護(hù)制作標(biāo)尺的人。

陳彬，北京師范大學(xué)教授，主要從事環(huán)境與生態(tài)管理研究，致力于研究解決資源要素識別、結(jié)構(gòu)配置和過程診斷機(jī)制等難題。他一直身處環(huán)境生態(tài)學(xué)領(lǐng)域一線，進(jìn)行相關(guān)科研和教學(xué)工作，學(xué)術(shù)研究重點圍繞環(huán)境生態(tài)復(fù)雜系統(tǒng)管理展開，側(cè)重于在城市及區(qū)域尺度下研究環(huán)境生態(tài)復(fù)雜系統(tǒng)模擬的理論和方法。他主持了一系列科研課題，包括國家杰青基金、國家重點研發(fā)計劃等，擔(dān)任國家自然科學(xué)基金創(chuàng)新研究群體項目“流域水環(huán)境、水生態(tài)和綜合管理”環(huán)境管理方向帶頭人。目前發(fā)表SCI論文200余篇，SCI論文H指數(shù)=42。陳彬于2012年獲國家科技進(jìn)步二等獎，2014年獲教育部自然科學(xué)二等獎。

“可用能”實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境多維度評估理論架構(gòu)

社會經(jīng)濟(jì)的擴(kuò)張式發(fā)展，給自然資源和生態(tài)環(huán)境帶來了巨大的壓力。資源過度開發(fā)和低效利用加劇了資源的稀缺程度。在傳統(tǒng)資源核算研究中，通常采用經(jīng)濟(jì)價值度量或物質(zhì)流解析方法進(jìn)行評估，但這些方法極少考量資源的品質(zhì)差異，難以系統(tǒng)量化不同資源對環(huán)境生態(tài)復(fù)雜系統(tǒng)的貢獻(xiàn)及其潛在環(huán)境影響。

針對這些問題，陳彬提出一套新的環(huán)境生態(tài)復(fù)雜系統(tǒng)核算理論與方法。從理論上講，該方法可為量化資源消耗程度和環(huán)境排放影響研究提供新的切入點；而在實踐操作層面，它可以為城市/區(qū)域的資源集約利用、優(yōu)化配置和環(huán)境生態(tài)規(guī)劃政策調(diào)控提供參考。

這套方法有什么不同？

在這套方法中，他創(chuàng)新性地引入了“可用能”這個概念，描述了系統(tǒng)相對參考環(huán)境可能供給的最大資源量。與傳統(tǒng)物質(zhì)能量和貨幣核算不同，他將環(huán)境修復(fù)、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、勞動力和資本要素納入核算中，并計算其等價可用能，考察主要經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)要素的不同作用，并進(jìn)一步應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)資源核算研究中。

他首次建立參考環(huán)境介質(zhì)模型，依據(jù)不同的功能和特征將環(huán)境生態(tài)復(fù)雜系統(tǒng)分解為系列子部門，構(gòu)建了可用能流核算賬戶及數(shù)據(jù)庫。研究結(jié)果表明工業(yè)和轉(zhuǎn)換部門的可用能損耗最大，而環(huán)境修復(fù)和勞動力的可用能投入則達(dá)到同一量級。

在上述研究基礎(chǔ)上，陳彬進(jìn)一步分析具體的生態(tài)環(huán)境破壞事件，從事故原因及損害區(qū)域超標(biāo)污染物識別污染源與污染物，選取可代表各類脅迫因子性質(zhì)與強度的主要指標(biāo)，建立網(wǎng)絡(luò)傳遞模型，量化受損區(qū)域的資源水平和環(huán)境退化水平，評估其潛在環(huán)境影響和損害程度，為完善環(huán)境生態(tài)保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的制定提供支持。與傳統(tǒng)環(huán)境損害評估研究不同，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)脅迫因子存在常規(guī)性傳遞和極端性傳遞路徑，對環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的影響存在傳遞效應(yīng)。

上述相關(guān)研究形成10篇論文，發(fā)表在Renewable & Sustainable Energy Reviews，等能源資源管理類期刊，并引領(lǐng)國內(nèi)外同行開展一系列后續(xù)研究（SCI他引次數(shù)達(dá)200余次）。在Web of Science中，以可用能(exergy)為關(guān)鍵詞檢索，自1965年首篇文獻(xiàn)出現(xiàn)至今，陳彬在該領(lǐng)域論文發(fā)表排名第九。國際著名同行、Energy期刊副主編Sciubba教授評述陳彬是“基于可用能進(jìn)行系統(tǒng)與過程分析的國際權(quán)威專家”，并邀請他在羅馬大學(xué)作報告。劍橋大學(xué)André Cabrera Serrenho等發(fā)文指出很少文章從歷史演進(jìn)的角度對資源可用能的供給及利用問題進(jìn)行研究，陳彬則完成了中國資源可用能動態(tài)分析；英國利茲大學(xué)John Barrett課題組將他的12篇研究論文列為資源可用能核算研究的重要進(jìn)展。

更加可喜的是，陳彬所提出的參考環(huán)境介質(zhì)模型和生態(tài)網(wǎng)絡(luò)核算方法等成果，不僅在理論層面實現(xiàn)突破，在環(huán)境保護(hù)部污染排放總量控制司的管理實踐中也得到了運用，成果被認(rèn)為“具有較強的創(chuàng)新和應(yīng)用性，在總量減排管理上的到了運用，為我國主要污染物總量控制、區(qū)域環(huán)境管理等工作提供了技術(shù)支撐”。陳彬還主持和參與多項環(huán)境管理的國家標(biāo)準(zhǔn)制定工作，并當(dāng)選為國家環(huán)保產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會（SAC/TC275）委員。

同時，他提出的生態(tài)系統(tǒng)核算與管理研究成果已經(jīng)運用到廣西壯族自治區(qū)的“十一五”發(fā)展實踐中，廣西發(fā)改委認(rèn)為“推進(jìn)了綠色GDP和環(huán)境污染排放核算……已成為我區(qū)在選擇與東盟以及國內(nèi)其他區(qū)域和城市合作項目時的基本標(biāo)尺”。

以新理論作標(biāo)尺，揭示環(huán)境生態(tài)復(fù)雜演化機(jī)理

城市及區(qū)域作為一個非線性復(fù)雜系統(tǒng)，城市化所引發(fā)的區(qū)域生態(tài)環(huán)境問題實際上是環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)失衡的結(jié)果，需要針對生態(tài)演化過程特征構(gòu)建有效和科學(xué)的分析模型。傳統(tǒng)分析多基于生產(chǎn)供給與消費需求截面進(jìn)行模擬，對環(huán)境生態(tài)復(fù)雜系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及內(nèi)部相互作用考慮不足。

陳彬基于“效用—功能—結(jié)構(gòu)”分析，建立了環(huán)境生態(tài)復(fù)雜系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)模型，并開展行業(yè)政策模擬，研究可用能流在系統(tǒng)中的單向/雙向反饋過程以及促進(jìn)/抑制機(jī)制，利用網(wǎng)絡(luò)流量、效用和控制分析方法識別各種可用能流和瓶頸因子，量化可用能流量和存量的因果反饋環(huán)，分析經(jīng)濟(jì)部門之間的競爭、掠奪等共生關(guān)系；將關(guān)鍵政策因子納入到環(huán)境生態(tài)復(fù)雜系統(tǒng)演化模型中，對不同行業(yè)發(fā)展政策產(chǎn)生的效果進(jìn)行中長期系統(tǒng)模擬，結(jié)合土地利用模式，為可再生資源、不可再生資源、生態(tài)服務(wù)、人力資源和貨幣資本等驅(qū)動因子調(diào)控提供情景分析和方案。

與傳統(tǒng)環(huán)境生態(tài)模擬不同，陳彬?qū)⒖捎媚芰饔嬎愕木€性結(jié)構(gòu)提升為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，明確資源消耗與產(chǎn)出的比例和強度關(guān)系，從時空尺度上對資源利用強度、環(huán)境負(fù)荷、開發(fā)程度與經(jīng)濟(jì)效率等關(guān)鍵因子進(jìn)行數(shù)值模擬。研究結(jié)果揭示了可用能分層降解機(jī)理，發(fā)現(xiàn)了資源代謝的金字塔型層級結(jié)構(gòu)。同時，他又基于行業(yè)政策模擬，整合生態(tài)單元調(diào)控與系統(tǒng)調(diào)控，建立了分區(qū)環(huán)境生態(tài)精細(xì)管理模式，為城市/區(qū)域綜合管理規(guī)劃方案提供技術(shù)支撐。

他開展的新興能源產(chǎn)業(yè)效益評估和政策研究，被原國家電力監(jiān)管委員會應(yīng)用于“十二五”電力規(guī)劃中，認(rèn)為“有助于我會判斷未來新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展走勢，為合理制定‘十二五’電力規(guī)劃、安排電力建設(shè)提供了堅實的研究基礎(chǔ)”。

他采用全要素可用能流中長期模擬方法，進(jìn)行的能源資源動態(tài)網(wǎng)絡(luò)核算與預(yù)測研究成果，被國家能源局綜合司認(rèn)為“有助于我司判斷未來能源發(fā)展趨勢，為合理制定‘十二五’節(jié)能減排指標(biāo)、加快能源結(jié)構(gòu)調(diào)整提供了堅實的研究支撐”。

生態(tài)環(huán)境管理“學(xué)術(shù)公社”

相關(guān)成果還形成多篇論文，發(fā)表在Renewable& Sustainable Energy Reviews等環(huán)境生態(tài)管理類期刊，并產(chǎn)生較大的學(xué)術(shù)影響。加拿大國家工程院院士Marc Rosen多次引用陳彬的國家與行業(yè)尺度可用能代謝中長期模擬結(jié)果；耶魯大學(xué)森林與環(huán)境學(xué)院Robert Bailis引用他提出的能量代謝參數(shù)作為核算基準(zhǔn)。

以新標(biāo)尺作優(yōu)化生態(tài)環(huán)境的政策抓手

城市/區(qū)域發(fā)展通過復(fù)雜的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)配置資源，并進(jìn)行資源消費和環(huán)境排放。因此，資源配置效率是直接制約其經(jīng)濟(jì)增長的核心要素。如何在資源環(huán)境約束下優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展需要解決的關(guān)鍵問題。

以往的研究多聚焦單一資源的高效利用和優(yōu)化配置，較少考慮資源的品質(zhì)差別和時空分異，難以實現(xiàn)資源配置的全局優(yōu)化。

針對資源配置結(jié)構(gòu)紊亂和功能失調(diào)這一問題，陳彬另辟蹊徑，利用環(huán)境生態(tài)復(fù)雜系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)診斷與配置方法應(yīng)用于部門規(guī)劃管理和政策研究，并取得了良好成效。

多生態(tài)要素網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)診斷與配置，可有效厘清阻礙城市/區(qū)域發(fā)展的關(guān)鍵節(jié)點和控制路徑，進(jìn)而提出有針對性的全局優(yōu)化路徑和模式，并應(yīng)用于部門規(guī)劃和管理實踐，為復(fù)雜環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)管理規(guī)劃與資源優(yōu)化配置提供了重要支撐。

具體創(chuàng)新點包括：

一、建立可用能網(wǎng)絡(luò)診斷模型

陳彬通過追蹤可用能在社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)化路徑發(fā)現(xiàn)：系統(tǒng)中的資源可用能通過不同部門和環(huán)節(jié)的消耗進(jìn)行逐級累積。通過量化累積效應(yīng)，可以克服傳統(tǒng)能量分析的不足，從資源品質(zhì)特性和累積過程出發(fā)，識別社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的低效轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)并提供系統(tǒng)優(yōu)化路徑。同時，從資源在系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化部門鏈切入，考慮整個生產(chǎn)過程中的投入，通過納入生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)等間接輸入因素，改進(jìn)傳統(tǒng)的投入產(chǎn)出方法，衡量可用能量的轉(zhuǎn)化效率與消耗強度和有效關(guān)聯(lián)環(huán)境排放，建立環(huán)境排放與修復(fù)的等價可用能計算模型，進(jìn)一步拓展了資源代謝網(wǎng)絡(luò)。這一方法不僅考慮了直接可用能消耗，還考慮了間接效應(yīng)，將部門間接可用能消耗量計入資源核算賬戶，追蹤直接和間接的可用能耗及其關(guān)鍵控制因子和轉(zhuǎn)化路徑，實現(xiàn)社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)化路徑的同步優(yōu)化。

二、提出生態(tài)導(dǎo)向的水資源供需平衡診斷與網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法

在可用能核算基礎(chǔ)上量化生態(tài)水資源，納入水土流失等生態(tài)要素，計算和模擬流域?qū)嶋H水資源可用量，實現(xiàn)了水質(zhì)與水量在水資源供需分析與模擬方面的統(tǒng)一，為系統(tǒng)解決水質(zhì)型、工程型與資源型缺水提供了新思路。同時，引入生態(tài)虛擬水用戶，診斷包括虛擬結(jié)點與路徑的用水系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在用水效益和虛擬用水最大化條件下實現(xiàn)區(qū)域生態(tài)水資源優(yōu)化配置和管理。

三、提出碳代謝生態(tài)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化與配置模型

開發(fā)基于碳流的代謝網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化與配置模型，整合直接碳和隱含碳，追蹤其全周期全過程的代謝情景，從而實現(xiàn)對碳流過程的控制。首次建立了面向區(qū)域碳代謝模型的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)配置方法，實現(xiàn)了對于碳排路徑的追蹤。綜合考慮直接和間接效應(yīng)，聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)控制分析和互利性分析共同判斷對系統(tǒng)形成主要影響的碳排路徑和關(guān)鍵源，并根據(jù)其影響強度大小排列的優(yōu)先程度，從系統(tǒng)和過程生態(tài)的角度解析了碳排特征，提出了優(yōu)先調(diào)控模式，為碳減排管理提供了方法支撐。

這些成果發(fā)表在PNAS、Nature Climate Change 等國際一流學(xué)術(shù)期刊以及Environmental Science & Technology等環(huán)境管理重要學(xué)術(shù)期刊上，產(chǎn)生廣泛學(xué)術(shù)影響。歐盟城市代謝專家Chrysoulakis等在城市規(guī)劃研究前沿刊物大幅引用陳彬的研究成果，認(rèn)為其提供了一種新的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境分析工具開展城市代謝研究；美國杜克大學(xué)Stuart Borrett等多次引用其成果，并在國際通用網(wǎng)絡(luò)模擬軟件enaR中納入其開發(fā)的城市環(huán)境元網(wǎng)絡(luò)代謝算法。Energy Economics 期刊主編ANG Beng Wah教授發(fā)表綜述論文，認(rèn)為陳彬“提供了一個IDA分析的新領(lǐng)域”。水足跡理論創(chuàng)始人、世界水足跡研究網(wǎng)絡(luò)主席Arjen Hoekstra教授將他的兩篇論文列為研究中國虛擬水貿(mào)易的典型代表。

陳彬參與制定重慶市低碳經(jīng)濟(jì)區(qū)試點實施方案，提出了能源系統(tǒng)控制、空間布局與低碳排放方案的優(yōu)化組合，研究成果獲得重慶市發(fā)展研究獎三等獎，目前已獲實施。

他在可用能核算基礎(chǔ)上量化生態(tài)水資源，納入水土流失等生態(tài)要素，計算和模擬流域?qū)嶋H水資源可用量，并將這一方法應(yīng)用于水利部發(fā)展研究中心的政策制定中。

他提出的生態(tài)導(dǎo)向的水資源供需平衡診斷與網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法，應(yīng)用到中國水利水電科學(xué)研究院的“流域生態(tài)與環(huán)境補償模式及實現(xiàn)機(jī)制研究”“水電可持續(xù)發(fā)展理論、技術(shù)和管理機(jī)制研究”，以及“我國綠色水電認(rèn)證評估體系研究”等相關(guān)領(lǐng)域中。

可以說，這些成就，為我國生態(tài)、水土、空氣等的污染控制與環(huán)境保護(hù)提供了重要的政策抓手。

俗話說，沒有規(guī)矩，不成方圓。有了規(guī)矩之后，怎樣運用好它，讓它最大限度地發(fā)揮作用，這是陳彬一直在踐行的科研道路。

為“美麗中國”做規(guī)矩，這是個大事兒，期待陳彬和他的同路人一起不輟前行，和我們一同到達(dá)心目中的夢想家園。