污染足迹：一种基于生态系统服务的生态足迹

传统生态足迹理论虽然在可持续发展评价等方面得到了广泛的应用,但仍然存在着明显的缺陷和不足,其无法全面评估人类活动的根源在于土地功能排他性假设限制了其对利用生态系统非生物生产性产品和服务的人类活动的衡量。为了摆脱传统生态足迹理论的局限性,应当承认土地功能多样性的客观事实。本文提出了基于生态系统服务的生态足迹概念和计算方法,并以污染足迹为例进行了系统分析。污染足迹,即基于污染物吸纳的生态足迹,是一类典型的基于生态系统服务的生态足迹,它不是对传统生态足迹中能源足迹的简单置换,而是能够囊括人类活动产生的大部分污染物,并可以根据不同的污染物类别或类型进一步细化。污染足迹计算的难点在于必须明确污染物的迁移转化规律,进而确定进入各种土地类型的污染物量以及各种土地类型的纳污能力,而应用的难点在于如何确定不同类别或类型污染物污染足迹之间的关系。     

基于改进模型的广西水资源生态足迹动态分析

传统水资源生态足迹仅核算人类活动对水资源供应的占用情况而未测算其对水环境净化功能的占用程度.为此,本文提出了改进的水资源生态足迹模型,并用该模型对2003-2010年广西水资源生态足迹进行了计算与分析.结果表明:①水资源账户中,淡水生态足迹2003-2005年较快上升,随后几年缓慢下降;水资源承载力较高,水资源生态盈余较多,水资源生态压力较低,三者2007-2010年起伏较大;②水环境账户中,有机物污染水生态足迹＜磷污染水生态足迹＜氮污染水生态足迹;最终水污染生态足迹很大,2003-2006年逐年升高,2007年迅速下跌,之后缓慢回升;水环境承载力变化趋势与水资源承载力相同;水环境生态赤字甚多,水环境生态压力很大,两者2007-2010年波动剧烈;③传统模型下广西水资源安全度很高,而改进模型下该地区水资源处于严重不安全状态.与传统模型相比,改进模型计算方法更科学,计算结果更符合广西的实际.     

生态足迹方法作为生态系统评估工具的潜力

从1980年到2000年,我国的人均生态足迹由0.885hm^2增加至1.258hm^2,人均生态赤字由0.27hm^2增加到了0.55hm^2,呈持续增加态势,说明我国已长时间处于大范围生态透支状态.未来我国将长期面临生态资源越来越稀缺的紧张局面,科学地评估生态系统产品和服务的生产和消费能力是我国生态系统评估的核心任务。生态系统是生态系统产品和服务的提供者,社会经济系统是生态系统产品和服务的消费者,我们可以分别采用生态系统服务理论和生态足迹的方法来研究生态系统产品和服务的生产和消费/消耗。     

基于生态足迹法的可持续发展测度研究——以上海市2010年为例

生态足迹分析法作为一种衡量自然资源可持续利用状态的量化评价工具,它将人类生存和发展所消耗的资源和吸纳这些生存发展产生的废物折合成统一的生物生产面积,并与人类实际拥有的土地面积比较,判断人类活动是否处于生态系统的承载力范围之内。通过将自然资源的拥有和占用进行土地面积折算,生态足迹分析可以简洁但清晰地反映城市自然资源的综合利用情况,在全球、区域等不同层面建立可持续发展的比例尺度,并将评估结论转化为城市土地利用的空间分配,建立生态约束与规划方案的良好衔接,为土地利用总体规划、城市规划、区域规划提供良好的生态指标。     

基于污染足迹模型的太湖流域水环境演变的人文驱动力评估——以江苏省常州市为例

太湖流域水环境演变过程虽然具有一定的自然背景,但是流域内高强度的人类活动是导致流域水环境质量恶化的主要原因。本文构建了太湖流域污染足迹模型,以流域上游常州市为例,通过定量分析与模拟污染物排放,综合评估水环境演变的人文驱动力。结果表明:①2007年常州市最大污染足迹为69960.75hm2,总污染足迹为167190.37hm2,人文驱动力较大的地区集中在常州市市区以及新北区、武进区、金坛市和溧阳市的中心城镇;②常州市水环境演变的直接人文驱动力主要是有机物、氮和磷污染物的排放,2007年常州市有机物、氮和磷污染足迹分别为34814.01hm2、62415.61hm2和69960.75hm2,有机物、氮和磷污染物的排放比例大致为2:4:4;③常州市水环境演变的间接人文驱动力可以概括为工农业生产和居民生活,2007年常州市工业、生活和农业污染足迹分别为54943.78hm2、75627.14hm2和36619.45hm2,三者对常州市污染物排放的贡献率大致为33%、45%和22%。研究表明,污染足迹模型通过对区域污染物排放的定量模拟,实现了对区域人类活动特征和空间差异的定量分析,充分揭示了各影响因素之间的逻辑关系和贡献差异,实现了太湖流域水环境演变的人文驱动力评估的整体性、层次性和区域差异性。     

基于生态足迹法的区域水生态承载力研究——以浙江省湖州市为例

本文初步界定了水生态足迹和水生态承载力的内涵,将水生态足迹分为水产品生态足迹、水资源生态足迹与水污染生态足迹,并建立了水生态足迹模型。其中,采用了Wackemagel的水产品生态足迹模型;水资源生态足迹采用了基于水资源消耗量的计算模型;采用零维模型计算污染稀释净化需水量,构建水污染生态足迹模型。最后,以扣除60%生态需水为前提建立了水生态承载力计算模型。以浙江省湖州市为例,模型计算了湖州市2000年-2007年水生态足迹和水生态承载力,结果显示,湖州市2000年-2007年水生态承载力超过水生态足迹,呈现生态盈余,但是水生态承载力波动较大,水生态足迹在不断增大;由于水产品的消费量逐年增大,水产品生态足迹在水生态足迹中所占比例也相应增大。     

北京市居民食物消耗生态足迹和水足迹

生态足迹和水足迹作为定量测度人类对自然资本利用程度和可持续性发展的综合性指标,已经被广泛应用到我国的生态评价和可持续发展能力评价。食物是人类首要的消费品,其消耗的生态足迹和水足迹将反映维持一个区域的人口基本食物需求所占用的土地资源和水资源。本研究在生态足迹和水足迹理论和模型的基础上,根据北京市的现状,重新计算了均衡因子和单位质量虚拟水含量等模型关键参数,改进计算方法,计算和分析了北京市居民食物消耗的生态足迹和水足迹。研究结果表明,北京市居民食物消耗人均土地面积达到1.967hm2/人,人均生态足迹为2.025hm2/人;北京市居民食品消耗人均虚拟水为1023.05m3/人,约为居民消耗实体水的5倍,反映了北京居民食物消耗需要大量的土地面积和水资源来满足,将对区域土地和水资源造成很大胁迫。本研究采用基于北京市实际食物来源的估算参数更能反应北京市的实际情况,其结果表明北京市食物供应选择从国内其他地方输入有利于减少北京市食物消耗所引起的生态足迹和水足迹,研究成果可为北京市农林渔牧产业结构调整布局,以及食物供应方案的制定提供决策依据。     

西安市生态足迹与生态承载力动态变化与预测

生态足迹法通过将区域的资源和能源消费转化为提供这种物质流所必须的各种生物生产土地的面积,并同区域能提供的生态生产型土地面积(生态承载力)进行比较,能定量判断一个区域的发展是否处于生态承载能力的范围内。本文运用生态足迹法和ARIMA模型,以2013年以及1994-2013年西安生物资源账户和碳足迹账户的消费数据,进行静态生态承载力与动态生态承载力分析并预测未来5年生态安全情况。结果表明：2013年西安市生态足迹大于生态容量,同时1994-2013年西安市均表现出生态足迹超出生态承载力8倍左右,出现严重的生态赤字。西安市的生产、生活强度超过了生态系统的承载能力,西安市生态系统处于人类的过度开发利用之下。ARIMA模型预测表明未来5年生态足迹虽有逐年减小的趋势,但和生态承载力差距较大。通过分析西安市人类活动对自然生态系统的压力和影响程度,可为城市生态研究、生态建设和可持续发展提供新的思路和方向。通过研究提出加强城市生态建设,优化城市管理模式,优化产业结构是维持西安可持续发展和生态安全的有效途径。     

金属矿床露天开采的生态足迹和生态成本

基于生态足迹方法,构建了反映金属矿床露天开采的生态压力的直接和间接生态足迹模型,前者度量露天开采对生态系统的直接损害;后者度量其能耗产生的CO2排放对生态系统的间接冲击。基于生态足迹和生态系统的主要生态服务功能,建立了露天开采的生态成本估算模型,包括直接生态价值损失、外生生态价值损失、复垦成本和能耗生态成本。针对某露天矿的最终境界和生产计划,估算了其生态足迹、生态成本现值和矿山利润现值。该算例显示,总生态成本现值是不考虑生态成本时矿山利润现值的78%,不由矿山经营者负担的外生生态价值损失和能耗生态成本是利润的33%。可见,如果国家强制要求矿山经营者负担全部生态成本的话,露天矿山的投资回报将大幅下降,许多资源条件较差的矿床将不被开发,这对保护资源有积极作用。     

西藏生态移民安置村人类活动强度变化

针对生态移民如何影响安置地人类活动强度和生态承载能力的问题,结合生态足迹和人类占用的净初级生产力（Human Appropriation of Net Primary Production, HANPP）两种方法,分析生态移民安置对西藏拉萨河流域典型半农半牧村—白朗村人类活动强度变化的影响,为西藏生态移民搬迁和安置地的可持续发展提供科学依据。结果表明：①2010—2019年,白朗村人均生态足迹由2.79 hm²降至1.80 hm²,人均生态承载力由4.44 hm²降至2.47 hm²,生态足迹指数从移民迁入前的51.72%降为27.25%,白朗村生态系统由强可持续变为弱可持续;HANPP绝对量由20.17 g C/m²增长为34.01 g C/m²,HANPP占潜在净初级生产力的比率在10.09%至12.0%之间,土地利用变化导致的HANPP_luc不断上升并超过人类活动收获导致的HANPP_harv,半农半牧型产业偏向农业方向发展。②占村域面积11.46%的洪积平原地区,承担着2019年移民安置后72.96%的HANPP,新开垦耕地和人工草地减轻了山体草地放牧压力,使得村域人类活动强度更加集中,利于实现生态系统供给服务与调节服务的协同提升。③两种方法结果均表明移民安置明显增强了白朗村人类活动强度,其中生态足迹方法在可持续发展能力评价方面更直观,而人类占用的净初级生产力方法在人类活动强度的空间分析方面更具优势,二种方法具有互补性。后续移民安置区应根据当地生态承载力分配移民安置数量,并通过不同地形及植被类型之间供给服务和调节服务的合理分配,实现生态系统服务功能的协同提升。     

城市水生态足迹变化分析与模拟

本文应用生态足迹理论与方法，采用水资源与水产品消耗统计数据，对广州市1949年～1998年水生态足迹变化进行时间序列建模分析。结果显示ARIMA(2,2,2)模型能较好的拟合广州市水生态足迹变化，模型误差在5%左右。广州市1949年至1998年水生态足迹变化可划分为两个时期，1978年之前为平稳期，1978年之后呈现显著的波动上升趋势；应用ARIMA(2,2,2)预测1999年～2003年的水域生态足迹，结果分别为：0.5935hm²，0.6562 hm²，0.7147 hm²，0.7790 hm²，0.8402 hm²，模拟结果表明广州市1999年～2003年期间的人均水域生态足迹仍呈较快上升趋势，城市发展、人口增加以及生活水平提高导致水产品需求与水资源消耗的增长是水生态足迹快速增长的主要因素。     

城市水生态系统可持续发展评价——以大连市为例

水是城市发展的生命线,维系水生态可持续发展态势对城市健康发展具有重要意义。基于此本文提出一种城市水生态可持续评价指数,并结合自回归移动平均(ARIMA)模型对城市水生态可持续发展趋势进行定量评价和预测。该指数融合了水生态足迹和水生态承载力,通过比较分析城市水资源利用模式和污水消纳占用的水资源用地需求,明确城市水资源可持续供需关系。选取大连市进行实证分析,结果表明2001-2011年大连市水生态足迹远高于水生态承载力,处于不可持续发展水平。若维持目前的水资源利用模式,则可预测至2015-2019年大连市水资源生态足迹逐年递增,城市水污染生态足迹整体呈下降趋势。而大连市水资源供给能力若仍维持目前水平,其水生态仍将处于不可持续发展状态。以年均城市水生态承载力与水生态足迹差值估算,尚需13.09亿t水来达到城市水生态供给需求平衡。基于此从优化水资源利用模式和提高水资源供给能力两方面提出维系大连水生态可持续发展的对策和建议。     

旅游地生态持续性评价及其空间分异分析——以云南省丽江纳西族自治县为例

以云南省丽江纳西族自治县为例，运用生态足迹、旅游生态足迹等方法，构建旅游地生态持续性评价体系，定量评价全县2001年生态持续性状态及其空间分异。研究结果表明，研究区生态持续性在总体上处于可持续性强的状态，说明旅游地社会经济发展与生态保护相协调；受社会经济、旅游业发展与自然环境状态的空间异质性影响，丽江县生态持续性具有明显的空间差异；丽江县生态持续性的空间分异分析表明，游客的空间集聚导致生态需求的空间集中，丽江县主要景区周边区域的生态持续性状态相对其他区域较差。     

湖北省2008年生态足迹与生态承载力分析

为了解湖北省域范围内社会经济活动造成的生态压力和自然生态体系的承载力,通过运用生态足迹计算模型,计算出湖北省2008年人均生态足迹为2.5670hm2/人,人均实际可利用生态承载力为0.5938hm2/人,人均生态赤字达1.9732hm2/人。分析表明,湖北省2008年的生态足迹已远远超出生态承载力,社会经济发展处于不可持续的状态,应引起足够的重视。     

基于能值理论的生态足迹改进模型及其应用

运用能值理论,对传统生态足迹模型进行改进,构建了改进模型.对新疆维吾尔自治区1978—2007年生态足迹和生态承载力变化进行评价,对模型进行了对比分析.与传统生态足迹模型相比,能值改进模型充分考虑了整个区域的生态足迹和承载力,所以量化结果较大;同时因其采用能值转换率等更稳定的指标,在一定程度上克服了传统生态足迹模型的缺陷.