6.1-定点法物流分析在线视频

现在我们研讨

如何应用定点法 来分析物质的人为流动

采用定点法进行物质的人为流动分析的目的

是了解特定区域人类发展对环境的影响水平

进而获得减少人类活动对环境的影响的可能措施

为特定区域的可持续发展管理提供决策依据

所关注的特定区域

可以是全球 也可以是某一个国家

或某一典型的区域

为此 研究中要选择一些对人类可持续发展

密切相关的物质

然后围绕选定的物质

结合研究区域的实际状况进行物质流动分析

首先我们看应如何选定研究的物质。

这里 我们分享耶鲁大学STAF

也就是Stock And Flow研究小组的物质筛选原则

是从2005秋天T.E.Graedel院士

在STAF研讨会上的报告中摘录出来的

我们仍保留英文原文进行分享

该小组经过认真的研讨

制定了物质的筛选原则

选择具有以下属性的物质作为研究对象

第一个属性Nature can’t cycle it

也就是自然中不能循环的物质

High rate of use　使用速率较高的物质；

Large change in rate of use 使用速率变化较快的物质

High toxicity 高毒高害的物质：

Scientifically or technologically interesting

也就是科学或技术中有趣的物质

Somebody will fund the research能获得科研资助的物质

那么如何才能知道

哪些物质具有上述的某些特性呢

为了识别自然中不能循环的物质

该小组定量审核了元素周期表中

每一种物质的自然循环水平和人为干扰程度

将物质的人为干扰程度定级

并采用不同的阴影区分

从中选择人为干扰程度远大于其自然循环水平的

一类物质作为重点关注的物质类型

如图中颜色较深的一类物质

物质的使用速率是指物质的年使用量

使用速率越高 意味着对人类越重要

因此 越容易造成这类物质的资源短缺

也因此 越应予以关注

为了识别出使用率较高的一类物质

研究小组分别审核了每一种物质元素的使用速率

并对物质的用途进行分类

比如生态系统营养物质用十字花表示

现代工业基础物质用星形表示

第三个原则是 选择使用速率变化较快的物质

因为使用速率变化的快慢

反映单位统计期内物质使用量变化的多少

该指标变化越快

越容易改变人类与环境关系现状

比如 当使用速率上升越快

表明人类更多地使用了该物质

相关自然资源将可能加速枯竭

而突然某种物质不再使用

那么将意味着这些物质可能被排放到环境中

形成环境污染物 因此 也更值得关注

为了甄别出使用速率变化较快的一些物质

研究小组依据统计数据

分析了每一种物质

在20世纪的使用量历史变化过程

如图所示

图中的纵坐标采用了物质使用量变化倍数

是以1900年使用量作为参考基准的

从图中曲线的高矮可清楚地看出

使用速率变化较快的一类物质

也就是排在图中上半部分的一些物质 如铝 铬等

再就是甄别出对环境中生态系统

具有较高毒害风险水平的一类物质

特别是对人体健康有毒有害的物质

甄别的办法也是分别评估每一种物质的

生态风险 健康风险 并给出物质的风险等级

还有另一个重要原则是要选择具有科学研究价值

或工程技术应用密切相关的一类物质

包括可能面临耗竭的一些物质 如铜 铂 锌等

这些物质在科研中需要加大循环再生水平

或需要尽快地找到合适的替代物质

工程应用中使用量加速增长的一类物质

比如近些年来由于许多场合开始采用

铝替代铜制作换热器 运输设备等

导致铝的用量逐年快速增长

以及与其他物质循环过程

紧密连接在一起的一类物质

如焊料中 铅和锡常一起使用

而不锈钢中铬 锌常常与铁一起使用

这种情况下 某一物质耗竭或循环再生

也意味着另一种物质也受到影响

最后一条原则

则是选择能获得科研资助的物质

也就是其它部门也对某物质感兴趣

并愿意提供资金支持相关研究

如 国家自然基金 某些专业技术协会

或某些特定的组织机构咨询项目

按照上述的方法

耶鲁大学于2004年

筛选出十余种重要的金属物质

着手开展物质人为流动的研究

当然 随着研究的不断深入

目前已经完成几十种物质的人为循环流动研究

我国清华大学 中科院 南京大学等研究机构

也已相继开展相关研究

我们再来看 如何应用定点法 进行物流分析

与追踪法中追踪物质流动过程不同，

在 定点法 物流分析中

研究者将重点关注特定的研究区域

来分析研究区域内的物质流动基本环节

各流动环节的物质流动状况

仍然包括物质的数量 方向等因素的变化

所选择的研究对象

是围绕前面所选定的若干典型金属物质

以其所在特定区域的人为流动系统为研究对象

应用定点法所构建的物流分析框架

如图6-1a所示

物质的流动过程主要包括4个基本阶段

Processing 是指金属材料的生产

Fabrication 是指金属制品加工与制造

Use 金属制品的使用

waste management

是指产品完成其使用寿命后的废物回收与管理

而在金属制品使用阶段

如果同期内投入使用的量大于报废而离开的量

则将有一部分物质积累在人类社会系统中

从而形成金属元素的使用蓄积库

也就是In-use stock

这一点 还会在后面的外部效应分析中详细阐述

而由于资源的分布和社会经济条件的区域性

使得特定区域的物流与区域以外其它地区

会产生物流的交换

从而形成进口或出口等贸易活动

整个流动对于环境系统而言

地壳的岩石圈仍是金属物质最初的来源

而人类生产生活所处的外部环境仍是废物

污染物的排泄场所

是环境废物的汇

为便于同学们应用

将该框架图表达为中文的模式 也就是图6-1

请同学们一定掌握

是我们进行物流分析的重要框架

将该框架与追踪法下的物流框架进行对比

不难看出 主要存在以下几个方面的差异

在流动基本环节上

定点法中显化了废物回收与处置阶段

也就是waste management这个阶段

而且 在使用阶段 出现了反映

物质在人类社会经济系统中库存变化的模块

即使用蓄积模块 也就是In-use stock

由于是针对特定区域研究

因此会出现与其它区域间的物质交换

从而图中出现了表示物质进出口贸易的流动

最后 系统的边界也新增了反映区域边界的内容

应用定点法进行物质流动分析

将在选定的特定区域内

分别针对各个生命周期阶段

分析物质在某一统计期的收 支出 库存变化

就好比 我们关心教室305房间

周五上午9点到11点的人员变动情况

发现该期间曾经有50同学走进教室

又有40名同学离开过教室

原来曾经有过10名同学

那么到11点钟教室内将有20名同学　

而物质数量的确定仍是遵循物质守恒定律

跟上次课程讲过的一样

数据的来源方面

要新增加该区域的进出口中所存在的物质数量

并且 将废物的回收循环再生方面的数据

进一步分解、细化

实际研究中

物流框架图6-1中还可以因为

物质的种类 数据的可得性 研究目的等等

因素的变化而进一步细化

例如 该框架用于研究铅金属的人为流动时

考虑到含铅污染物具有较高的生态环境风险

需要特别的关注含铅污染物的排放问题

以及环境污染物的来源问题

为此 在原框架图6-1的基础上

补充了加工制造阶段和使用阶段含铅废物的排放

同时

由于不同来源的含铅废物具有不同的环境风险

因此 用下标符号来区分铅污染物的来源

从而原来的图6-1就变成了图6-2

这一框架将在实例应用中进一步分析