物质流分析与能流分析

SFA物质流动图
二、基本程序 22
SFA|SFA基本方法体系
SFA分析框架
二、SFA基本程序
1、目标和系统界定：明确问
题，根据问题确定研究目标。系统 界定主要包括三方面：物质、时间 和空间。
2、建立数据清单和分析模型：
数据获取和计算
3、SFA结果的解释
根据研究目的不同，每个具体过程 又包含不同的具体内容。 SFA研究就是对进出某一经济实体或 者地理范围内的某种物质的迁移路径 绘制流程图，建立分析模型，并进行 结果解释的过程。
分析宏观水平上的物质流有一个更为简便的方法，即投入产 出分析。
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物质流分析与能流分析|物质流分析的理论基础
➢投入产出分析（IOA）：投入产出分析方法作为一种经济核算 方法，其思想在18世纪由法国经济学家首先提出。
20世纪70年代初，西方国家的一些经济学家将经济范畴的投 入产出表扩展到环境-经济系统中， 构成了环境-经济投入产出 表。 投入产出分析法有助于寻求经济系统中所有直接流和间接 流，并能确定一套相应指标。
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物质流分析与能流分析|物质流分析的理论基础
➢生命周期评价（LCA）：评价产品从摇篮到坟墓的整个生命周期过程
中对环境产生的影响的系统方法。它首先辨识和量化整个生命周期和
能量的消耗及环境释放，然后评价这种消耗和释放对环境的影响，最
后辨识减少这些影响的机会。目前生命周期评价作为一种产品环境特
征分析和决策支持工具技术上已经日趋成熟，并得到较广泛的应用。
——狭义MFA的研究对象为既定系统内的综合流，这与SFA研究既 定系统内某一特定物质流不同。
——SFA的演变大致分为四个阶段：孕育期、形成期、发展期、
应用与拓展期。
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SFA|SFA基本方法体系
一、概念的基本要素
1、物质（substance）：特定化学元素或化合物，也可以是特定物质或材料。 涉及物质的不同形态——如研究铜的代谢：铜矿、纯铜、铜合金、各类含铜 制品等。 2、过程（process）：物质在系统中的转化、输送或储存，也可以称之为整 个研究系统内的子系统. 生产过程、消费过程和在自然系统中均存在转化； 输送是指物质形式并未转化而位置发生改变，包括物质流动和废物排放过程；
经济系统中的物质与能量流动与生态系统中的物质和能量流动 相类似，但具有以下特性：
1. 经济系统与生态系统之间的物质交换量大而迅速
；
2. 经济子系统内部物质流动迅速；
3. 经济子系统内物质利用率低。
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物质流分析与能流分析|物质流分析
简单说来，物质流分析主要是对社会经济或环境系统中的物质 输入和输出进行量化，建立物质流账户，以便进行以物质流为基础 的优化管理。 它具体是通过物理单位（如质量）对物质从开采、 生产、消费、循环使用直到最终处置进行结算，其分析的物质可以 是元素、原材料、产品、制成品，也可以是废弃物以及向空气、水 的排放物等等。
基本平衡关系式： 中间产品+最终产品=总产品（实物） 资源利用的投入产出分析有两种途径：
■货币投入产出表 ■实物投入产出表（更适用于计算间接资源需求，但不容易获得数据）
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物质流分析与能流分析|物质流分析的理论基础
经济系统的物质流分析来源于对社会经济系统中物质和能量的输 入和输出进行分析 ➢质量平衡定律：质量平衡定律适用于一切层次上的物质流分析， 任何物质流无论其形态如何变化，其总的质量是守恒的。
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SFA|SFA的定义及演变过程
——SFA遵循物质守恒定律，它通过量化某一物质或某一类物质 流入、流出特定系统和在该系统内部的流动和贮存状况，建立该 系统内经济与环境之间的定量关系。—基于投入产出分析
——针对特定环境影响的物质或原料的物质流分析，目的是发现 那些潜在的物质流和排放物。
其核心是依据物质平衡理论发现那些潜在的物质流和排放物。 ——material既包括物质（substance），也包括产品（goods）。 因此，广义MFA包含了SFA。
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物质流分析与能流分析|物质流分析
海水资源流动模型
海水分析化学 - 有机物分析（总有机碳、总有机氮、总有机磷等）
理论基础
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物质流分析与能流分析|物质流分析的理论基础
经济系统的物质流分析来源于对社会经济系统中物质和能量的输 入和输出进行分析
➢质量平衡定律：任何物质流无论其形态如何变化，其总的质量是守恒的。 ➢生命周期评价（LCA）：基于LCA的物质流分析主要适用于对生物质或非生物 质原材料以及初加工产品的研究。——可以发现不易引起注意的隐藏流 ➢投入产出分析（IOA）：一种经济核算方法，研究经济体系中各个部分之间 投入与产出的相互依存关系的数量分析方法。
重金属
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研究营养物质 的流动 ——它们是造 成水体富营养 化的主要物质
营养物质
3
研究碳的流动 ——它与全球 变暖有关
碳
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研究能源物质 、塑料、木材 、生物质以及 金属等流动 ——它们会产 生一定的环境 影响
其它
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8
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物质流分析与能流分析|物质流分析 ➢第二种——MFA：主要研究 特定经济部门或区域的物质流数量和结构
利用生命周期评价来进行物质流分析可以发现不易引起注意的隐
藏流，它要求对产品整个生命周期中的间接物质流进行计算。它是一
个很有用的分析工具，可以评价产品整个生命周期中的物质输入，包
括所谓的“生态包袱”。生态包袱是指那些不会进入经济系统、产生
经济效益，却是产品整个生命周期中必不可少的物质，根据定义“生
态包袱”等于生命周期中总的物质输入减去产品本身质量。
SFA有助于制定主动的和预防性的环境政 策，以调整有害物质在整个生命周期中的 流动方式，尽可能减少其潜在的环境影响。
SFA要对进出经济系统的某种物质流绘制 流动图，建立分析模型，并进行分析结果 解释。
开采 生产 进口
加工 材料 产品 使用 循环
废物处理
空气污染物 水体污染物 土壤污染物 固体废物 出口
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物质流分析与能流分析|物质流分析
➢第一种是针对那些能够引起特定环境影响的物质或原料，最典 型的就是——SFA：主要研究物质向环境排放的主要途径以及与 之相关的过程，研究产业系统内部的物质存储、流动以及这些 物质在环境中的最终浓度等。
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研究重金属等 有害物质的流 动 ——可能导致 重大环境问题 （如食物链累 积）
续
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物质流分析与能流分析|物质流分析的理论基础
➢生命周期评价（LCA）：
基于生命周期评价的物质流分析方法主要适用于对生物质或 非生物质原材料以及初级加工产品的研究。
而在分析成品半成品时，由于需要大量的、每个生产阶段的 物质输入数据，所以可能会耗费大量的时间和精力，并且系统边 界的定义也相当困难。
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物质流分析与能流分析|物质流分析
人们逐渐认识到经济活动中物质流动与自然环境有着紧密的关联， 物质流分析主要研究物质的流动规律及其对环境产生的影响。有 很多种不同的研究方法，但最终目的都是为了维持产业代谢的可 持续性。
经济系统
能量
物质
自然生态系统
基于环境可持续性的物质流分析类型
分析类型 基本策略
Ⅰ-基于通量的 毒性降低和污染减少
是否可持续。如对建筑业的物质或原料流动的研究； 对城市、区域甚至国家层次经济系统中部分物质流以及物质需求总量等的
研究
➢通过这些研究可以得到一些环境压力指标，并以此来描述区域 代谢的结构特征
图：城市区域总体 物质流分析和平衡
无数水流和其它物 质流或者以循环的 方式被利用，或者 离开城市，亦即被 排放掉
投入产出分析的一个重要应用是计算单位最终需求的物质投 入总量。通过分析，人们不仅可以得到部门生产的直接物质需求， 还可以得出由其他部门的产品供应引起的间接物质需求，从而可 确定最终需求（如私人消费、出口）所需的总物质投入。
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物质流分析与能流分析|物质流分析的理论基础
➢投入产出分析（IOA）：
资源利用投入产出分析有两种途径：一是货币投入产出表 （monetary input-output tables, MIOTs）； 一是实物投入产出表 （physical input-output tables, PIOTs）。理论上PIOTs更适合计算 间接资源需求，因为资源投入的种类是多种多样的， 然而PIOTs 重要的缺陷在于不容易获得数据，因此应该将两者结合使用。
与生命周期评价方法相比，投入产出分析在研究国家层次的物 质流时，只需知道总的物质投入和实物出口，然后再根据MIOTs 来确定经济系统中的直接和间接物质投入，以及所有部门的物质 生产力。
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物质流分析与能流分析
1. 物质流分析及其理论基础 2. 基于单一物质的物质流分析（SFA） 3. 经济系统物质流分析方法（MFA）—基于通量的物质流分析 4. 能流分析
环境系统内部的迁 移路径一般不考虑， 但排放往往是重点
物质流一般包括：基于产品或原料供应关系的正向流，废 弃产品流，基于废物循环利用的逆向流，最终废物的处理 流，过程损耗产生的向环境排放的流，贸易进出口流 库存：经济系统和环境系统的库存两大类。
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SFA|SFA基本方法体系
二、SFA基本程序 以比利时弗兰德斯地区的SFA实例对框架进行介绍。
物质流分析与能流分析
1. 物质流分析及其理论基础 2. 基于单一物质的物质流分析（SFA） 3. 经济系统物质流分析方法（MFA）—基于通量的物质流分分析
1、概述：
人类社会经济系统与自然环境之间是依靠各种物质流(material flow)联系起来的， 产业代谢分析实质上是对这些物质流的研究与 分析。20世纪80年代后期，人们逐渐认识经济系统中的物质流动对 于物质的全球循环具有重大的影响；另外经济系统还影响自然生态 系统的物质和能源消耗。因此许多学者认为，人类的经济系统是自 然生态系统的子系统。