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1、第章Dematerialization and Decarbonization物质减量化与脱碳,: 我国环境现状 :,最新世界环境可持续指数出炉 中国位居第133位 评估世界各国（地区）环境质量的“环境可持续指数”（ESI），在瑞士达沃斯正式对外发布。在全球144个国家和地区中，芬兰位居第一，列第二到第五的国家分别是挪威、乌拉圭、瑞典和冰岛。位居倒数前5位的国家或地区分别是：朝鲜、中国台湾、土库曼斯坦、伊拉克和乌兹别克斯坦。中国位居第133位，全球倒数第14位。 在2002年第一次发布该指数时，全球142个国家和地区中，中国位居第129位，也是全球倒数第14位。,内容提要,.1 概述 Intr
2、oduction 从增物质化到减物质化 4.2 产品物质减量化 Dematerialization of products) 4.3评价方法(Assessment methods) 4.4 能源脱碳 (Decarbonization),.1 概述,.1.1 概念： 物质减量化：指在生产过程中单位经济产出所消耗的物质材料或产生的废物量的绝对（或相对）减少 基本思想是以最小的资源投入产出最大量的产品同时产生最小量的废品,.1.2物质减量化的重要性和意义,.1.2.1 实现经济可持续发展的需要 .1.2 .2 工业生态学的重要组成部分； .1.2.3 有助于实现全球公平； .1.2.4 是兼顾生态效
3、益和经济效益的最佳选择,.1.2.1 实现经济可持续发展的需要,1.1中国经济发展的增物质化特点 中国GDP的增长依赖资源投入总量的增加； 中国GDP的增长伴随污染排放总量的增加 如果继续保持现有的经济发展模式，中国所需的资源投入与污染排放将随经济同步增加。,资源环境消耗的指标类型,综合性的生态足迹指标：人均生态足迹 资源消耗性的指标：人均水耗、人均能耗、人均物耗、人均地耗 污染排放性的指标：人均垃圾产出、人均废水排放、人均废气排放 生态保护性的指标：人均绿地、人均水面积、人均林地等,中国城市的资源消耗增长案例,各项资源投入量连年增加，尤以化石燃料和矿石为甚,中国城市的污染排放总量案例,近年来
4、污染物排放总量仍在增加，特别是固体废弃物；,生态足迹:综合计量人类的环境影响,人均资源消耗和降解其废物排放所需的生态系统(面积).,1.2人类发展影响环境的三个因素,I=人类发展的环境影响 P=人口：我们有多少人 A=消费：我们的消费模式是怎样的 T=科技：我们消耗资源环境的速度是怎样的,I = PAT,到2020年： 人口增长是现在的1.1倍 经济增长是现在的4倍 环境影响是现在的4-5倍,中国21世纪发展可能有的环境压力,将至少是现在的45倍,环境压力,人口对中国未来的影响,人口每年增长1000万 城市化每年需要1000万 到2020年逼近14亿(比2000年增加2亿) 到2020年城市化
5、60%(比2000年增加4亿),消费对中国未来的影响,改革开放初期:人均250美圆 19811990:达到人均500美圆 1991-2000:达到人均8001000美圆 2001-2020:至少达到人均3000美圆左右,技术对中国未来的影响,环境优化型的技术 单位经济产出的物质消耗减少 单位经济产出的污染排放减少 环境退化型的技术 单位经济产出的物质消耗增长 单位经济产出的污染排放增加 注意：单位技术改进与总量反弹效应（rebound effect）,2.从爬山运动转向穿山运动,2.1 21世纪人类发展的情景选择,社会财富增长,自然资本消耗,20世纪,21世纪,？,人类未来可能有的三种方式,增
6、物质化的21世纪(不可持续的发展) 社会财富和自然消耗继续同步增长 衰退导向的21世纪(不可持续的不发展和可持续的不发展) 社会财富和自然消耗同步走向下降 减物质化的21世纪(可持续的发展) 社会财富增长而自然消耗降低,1900,2100,2003,2050,Consequences:four planets earth needed in 2100,环境与发展的关系:从爬坡到下坡,经济起飞阶段:物质时代增物质化 关注劳动效率而忽视生态效率（增肥时代） 经济转型阶段:调整时代 关注以服务效率为重点的生态效率 经济成熟阶段:功能时代-减物质化 关注以维持效率为重点的生态效率（瘦身时代）,全球减物
7、质化的目标及其结构,21世纪减物质化发展的最低要求,50%,40%,20%,80%,2025年,2050年,2100年,10%,2025年全球减少10%,2050年全球减少50%,2100年全球减少90%,100%,2000年,发达国家,发展中国家,全球合计,德国减物质化的目标构想,欧州国家的减物质化发展,1980-1997年间各项污染物排放量先保持稳定，1990年逐步下降； SO2下降幅度最大,2.2运用情景假设分析中国的未来发展,历史状况,现状,中国的选择,绿色道路,危险道路,关键不确定因素,驱动因素,中国未来发展的两种前景,危险的发展道路-增物质化的未来 面临两个严重的危险-社会不稳定和
8、环境退化状况继续发展 绿色的发展道路:减物质化的未来 发展对环境的影响通过一系列革命性的改革计划得到解决,国家级实例及分析,实 例 及 其 分 析,人均GNP （当年美元价）,人均能源消费量 千克石油当量 / 人,图4 几个国家的能源负荷-GNP变化曲线,绿色后发优势：从“爬山式”发展到“穿山式”发展,环境与发展的转折区间,经济增长,物质消耗,线形经济与增物质化,循环经济与减物质化,4倍的物耗 4倍的经济,2倍的物耗 4倍的经济,2000,2020,中国到2020年的减物质化要求,到2020年的世界目标 比2000年减少10%（总为90%） 发达国家减少到50% 发展中国家增加到40% 中国减
9、物质化的选择 沿袭现在的生态消耗水平:T=1,I=4 大幅度的减少生态消耗:T=1/4,I=1 世界可以容忍的生态消耗:T=1/2,I=2,中国需要实现倍数2的生态效率,2020年的生态效率=4份经济增长/2分生态足迹 争取高达4倍的经济增长(人均3000美圆) 生态足迹不超过现在的2倍(2倍于现在的人均生态足迹) 用最多增加1倍的物质消耗（每年减少资源消耗3.5-4%） 实现污染排放的低增长（每年减少污染排放3.5-4%）,4.2 产品物质减量化,.2.1 能量再利用（nergy reuse) 4.2.2. 提高产品质量和使用寿命 （Improve quality and service l
10、ife of production) 4.2.3 影响因素和措施（Effect factors and measures) 4.2.4 推动力 (Promoting force) 4.2.5评价方法(Assessment methods),.2.1 能量再利用（nergy reuse),(1) 能量串级别（Energy cascading):,煤发电,热水供暖,温水养鱼,(2) 整合生产过程（Co-generation processes),例如: 农业: 联合收割+秸杆还田等 工业: 利用信息技术整合各生产过程,4.2.2. 提高产品质量和使用寿命（Improve quality and s
11、ervice life of production),（）对产品进行耐用设计（design for durability) 或再设计(redesign); （）产品的修理、再利用和再制造； （）产品的分解、拆卸和再循环； （）具有一定适应性的智能材料的研发； （）分子重构和纳米化学：使显著提高产品质量并缩小体积（超微型化）；,4.2.3 影响因素和措施（Effect factors and measures),（）产品质量（耐用性）； （）废物的产生和利用； （）高技术产品：用较少的物质产生更大的功能； （）先进材料替代： （）产品尺寸、复杂程度和可加工性； （）一次性产品的使用； （）信息与
12、服务。,4.2.4 推动力 (Promoting force),（）材料生产成本上升； （）环境压力； （）替代材料的产生与竞争加剧； （）服务业的发展。,4.3评价方法(Assessment methods),4.3.1 物质利用强度（Intensity of Use): 4.3.2 IU的经验分析理论（Experience analysis theory of IU) 4.3.3 长波理论（Long Wave Theory)： 4.3.4 逻辑替代模型Logic substitution model 4.3.5 物质转化理论（Transmaterialization): 4.3.6 物质分
13、解分析（Material Decomposition analysis) 4.3.7 输入-输出分析（Input-output analysis),4.3.1 物质利用强度（Intensity of Use):,（）物质利用强度（Intensity of Use)单位：,Xi为某物质的消耗量；Y为物质i的的工业产出，GNP为经济总产出。 物质利用强度IU指单位经济产出的物质消耗量：,4.3.1 物质利用强度（Intensity of Use):,（）物质利用强度的统计分析 （Statistical analysis of IU) Ross and Purcell统计分析了美国造纸业的的演变动态
14、； 彭新育等统计分析了中国和其他国家的物质消耗和收入的关系。,4.2.5评价方法(Assessment methods),（2）IU的经验分析理论（Experience analysis theory of IU) 环境 Kuznets曲线(Environmental Kuznets Curve)： 发展初期阶段资源消耗和污染增加，随着经济收入的提高，资源消耗和污染会逐渐减少，呈倒U型变化曲线。 大多数经验分析支持该曲线理论。,利用强度,人均国内生产总值,环境Kuznets曲线,人均国内生产总值,人均国内生产总值,人均国内生产总值,环境与发展的库兹尼茨曲线,发展中国家的新型工业化道路 采用制度
15、创新穿越“环境高山”,污染治理,政府管制,市场机制,公众参与,4.3.3 长波理论（Long Wave Theory)：,长波理论（Long Wave Theory)：每种技术和物质利用强度随时间的发展动态呈先升后降的波浪型；故称之为长波理论。,时间 t,4.3.4 逻辑替代模型Logic substitution model,Logic substitution model (Grubler, 1996): 时间性获取动性因素在微观上的变化会在宏观上产生连续的有规律的影响。,tm,Z: 市场份额； b ：技术扩散速率； K ：最大值； tm ：曲线拐点时间,4.5物质转化理论（Transma
16、terialization):,Labys and Waddell(1989)在长波理论和替代模型基础上，提出物质转化理论：在工业和经济发展过程中，与成熟工业有关的低质量物质或技术会依次被高质量物质或技术替代，即物质的质量依次发生转化。 物质转化动力学中的IU呈依次叠加的倒型变化。,时间t,IU,4.3.6 物质分解分析（Material Decomposition analysis),Considine (1991) 由IU的计算公式：,代入混合物质消耗的Divisia指数，得到：,该式反映了资本、劳动力、能源和原材料等因素的替代。,4.3.7 输入-输出分析（Input-output analysis),输入-输出分析可用于检验影响IU的有关经济和技术因素的假设，分解分析能够评估影响变化的因素的相对贡献。 传统上根据货币流量进行输入-输出分析。 如果采用混成单位（Hybrid
