陈静

摘要：运用物质流分析方法和灰色关联分析方法，对上海市闵行区2007-2012年间生态经济系统的物质输入与输出进行了协调性分析。结果表明，物质输入输出系统发展较为协调;能源消耗量与用水量呈现较快的增长态势，对生态系统和自然资源带来较大压力。闵行区若延续目前的经济发展模式和速度，其能源需求与用水需求均将持续增长，并成为制约闵行区今后发展的重要因素。

关键词：区域生态经济系统;物质流分析;协调性分析;灰色协调度模型

中图分类号：F252;F224;F205        文献标识码：A        文章编号：0439-8114（2014）23-5888-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2014.23.068

如何调控生态环境系统与经济系统之间物质流动的方向和流量，提高资源和能源的利用效率，是经济学、环境学与管理学研究共同面临的重要课题。为此，国内外学者进行了相关研究，提出了“物质流分析方法”，它主要针对区域的物质输入与输出进行分析。其基本观点是基于人类活动所产生的环境影响在很大程度上取决于进入经济系统的自然资源和物质的数量与质量，以及从经济系统进入环境的废弃物质的数量与质量[1]。目前在国家和区域层面上有关物质输入输出量的研究已有报道[1-12]，但对于区域层面上物质流量的内在关联报道较少。本研究以上海市闵行区为例，运用物质流分析和灰色关联分析[13]方法，尝试对物质输入与输出进行协调性分析，剖析区域物质流量的内部关系，以期为制定区域经济发展规划和研究提供一定参考。

1  研究区概况

闵行区位于上海市腹地、中心城区偏南，与徐汇、长宁、普陀、浦东、松江、青浦、奉贤、南汇等8个区相邻，区域面积37 168 hm2。闵行区坚持环境保护和经济建设并重，不断加强环境基础设施建设。尽管闵行区在近几年的生态经济建设中，逐步引入了循环经济的发展理念，并正在逐渐形成循环经济体系，展现出了良好的发展势头，但传统经济发展模式的弊端依然影响着区域经济的发展。

2  资料与方法

2.1  物质类型划分

按照国际上通用的划分方法及调研资料[1，3，14]，将进入闵行区生态经济系统的自然物质分为：①生物物质，包括林木、农作物和经济作物等第一性、第二性生产量;②气体，包括人类生产、消费活动中所消耗的气体;③能源，包括矿石燃料和其他燃料等;④水，指从环境中提取的天然水。将排出生态经济系统的物质分为固体废弃物、废水、废气3类。需要说明的是，由于资料数据的限制，进出口物质资源和隐藏流未被纳入统计的范畴。

2.2  资料收集及数据统计

输入端的生物物质包括林木、农作物和经济作物等，数据取自《闵行区统计年鉴》。水的输入量包括农业用水、工业用水和生活用水等，能源包括天然气、原煤、原油、热力、电力和其他燃料等，数据均由《闵行开发区环境公报》换算得到。输入的气体主要包括氧气和二氧化碳，数据均由《闵行开发区环境公报》和《闵行区统计年鉴》换算得到，计算方法参照相关文献[1，3，15]，在此不再赘述。

输出端固体废弃物部分包括工业固体废弃物和生活垃圾等，数据取自《闵行区统计年鉴》。废水包括生活污水和工业废水，数据取自《闵行区统计年鉴》。废气主要是工业废气和二氧化碳，数据取自《闵行区统计年鉴》和《闵行开发区环境公报》。

2.3  数据分析方法

由于区域生态经济系统具有高度开放性，受经济、资源和环境各种因素影响，内部要素之间的关系错综复杂，呈非线性结构，可认为它们之间存在灰色关系。因此，本研究应用灰色关联分析方法分析区域生态经济系统物质流量的协调程度。其中，区域物质流量协调意味着区域生态经济系统以合理的生产、生活关系为纽带，实现区域经济、资源和环境综合效益最大化[13]。

分析思路[13]具体如下：①为反映区域生态经济系统物质流量的协调度，确定主导系统S协调发展的序参量dj=（dj1，dj2，…，djn）（n≥2）。②设定序参量dji在特定研究时段放入阈值aji，aji可以根据区域生态经济系统的发展趋势或规划目标选择未来某规划年的预测值或规划值。③应用灰色关联有序度计算方法：设dji=（dji1，dji2，…，djit）为系统在t时段（以起始年作为第1时期）的序参量实际系列，djix（1≤x≤t）为第x时期区域生态经济系统的子系统Sj的序参量dji的实际值，aji为t时段子系统Sj的序参量dji的阈值。依据灰色理论，首先按式（1）对系列dji和aji进行无量纲化，然后按式（2）计算两个系列中各对应值绝对差的最大和最小值：

d■■=■，a■■=■， 1≤x≤t  （1）

？驻min=min{|d■■-a■■|}，？驻max=max{|d■■-a■■|}，1≤x≤t（2）

由灰色关联分析方法，djix和aji在t时段的灰色关联系数为：

f■=■，1≤x≤t （3）

式（3）中，？籽（0<р<1）为分辨系数，通过设置其值，可以控制？籽？驻max 对数据转化的影响，？籽取较小值，可以提高关联系数间差异的显著性，？籽通常取0.5。

应用熵值法确定各项指标的权重w■，协调度系数f■表示为：

f■=■■f■w■                       （4）

3  结果与分析

按照上述计算方法，对闵行区生态经济系统2007-2012年间的物质输入与输出进行计算。由于水输入量与输出量分别占物质输入总量与输出总量的95%以上，为了便于比较，分别讨论不包括水的物质系统和用水系统的协调性。endprint

3.1  不包括水的物质系统协调性分析

应用公式（1）～（4）得到图1、图2。图1表明在不考虑水的情况下，物质系统协调度在2007-2012年间呈波动增长趋势，变化幅度为44.71%。协调度从2007年的0.691 1增加到2012年的1.000 0，说明闵行区不含水的物质系统总体上发展较为协调，但2010年协调度最低，说明在2010年闵行区生态经济系统发展水平较低。

从物质输入的时间动态分析，能源输入量和气体输入量呈现单调增加趋势，且能源输入量的递增速率大于气体输入量的递增速率。其中，能源输入量以较高的速度增长，从2007年至2012年增长率为13.72%。虽然2007-2012年闵行区对能源的需求量呈上升趋势，且对能源的依赖性较强，但由于能源消费年增长率低于地区生产总值增长率，能源消费效率趋于上升。气体输入量呈现较为缓慢的增长趋势，从2007年至2012年增长率为7.29%。生物量在近年来变化较大，2007年至2009年呈增长趋势，增长率为30.70%，然后一直呈现递减趋势，递减率为7.44%。这可能与生物质为生产原料的产业发展较不稳定有关。综合以上情况，随着经济社会的快速发展，物质输入量呈增长趋势，主要表现在能源保持着较快增长的势头，对生态系统和自然资源带来较大压力。闵行区延续目前的经济发展模式和速度，能源需求将持续增长，成为制约闵行区今后发展的重要因素。

从物质输出的时间动态分析，固废排放总量呈下降趋势，即从2007年的305.9万t下降到2012年的225.8万t，下降幅度为26.19%。这与闵行区逐步具有一定规模的静脉企业有关，这些企业可以在该产业中起到示范作用，并且如果继续扩大这些企业的规模，有利于固废利用率提高。废气总量呈现增长趋势，年增长率为2.38%。虽然近年来闵行区不断提高环保准入门槛，加强污染源头控制，淘汰不符合产业发展导向的污染型建设项目，但废气排放总量的增长趋势与能源等物质输入变化趋势有关。综上可见，废气是造成环境污染的主要因素。3.2  用水系统的协调性分析

图2表明，区域用水子系统协调度在2007-2012年间呈波动增长趋势，从2007年的0.562 9增加到2009年的1.000 0，然后下降为2012年的0.895 2，整体增长幅度为39.75%，说明闵行区生态经济系统中用水子系统发展较为协调。

在量的变化上，水输入量在2007-2012年基本呈现增长趋势，增长率为8.69%。虽然随着社会的快速发展和人们生活水平的大幅提高，水资源需求日益增加，但由于水资源消费年增长率低于地区生产总值的增长率，水资源消费效率也呈现上升态势。废水有序度呈递增趋势，是由于随着经济和市政建设的发展，闵行区污水收集系统的建设日益完善，目前已基本实现建成区污水收集管网的全覆盖。该区现有污水处理厂3座，其中，闵行水质净化厂处理能力5.0万t/日，闵行区污水处理厂处理能力4.5万t/日，程桥污水处理厂处理能力0.5万t/日。

4  结论与建议

4.1  主要结论

区域生态经济系统是一个多项非线性系统，其行为较难预测，物质流分析法和灰色关联分析方法是研究此系统的新颖而简洁的研究手段。本研究通过对上海市闵行区2007-2012年间的物质流量协调性进行分析，得出以下初步结论：一是物质输入输出系统发展较为协调;二是能源消耗量与用水量呈现较快的增长态势，对生态系统和自然资源带来较大压力。闵行延续目前的经济发展模式和速度，能源需求与用水需求等均将持续增长，成为制约闵行区今后发展的重要因素。

4.2  政策建议

4.2.1  建立循环型产业体系  近期，闵行区主要依托重点项目、重点园区发展四大重点产业：一是依托航天科技工业园区建设，通过太阳能、GPS卫星定位系统等项目发展航天产业;二是依托莘庄工业区的上广电NEC液晶显示器项目等发展光电子产业;三是依托漕河泾开发区浦江高科技园以及紫竹科学园区一批高科技企业发展微电子产业;四是依托闵行市级工业基地、闵行经济技术开发区内的“四大金刚”、阿尔斯通公司等一批骨干企业发展发电成套设备、轨道交通车辆为重点的现代装备产业。这些重点产业不仅技术含量高、附加值大、经济效益好、市场潜力可观，而且对环境的破坏比较小、对资源的消耗相对不大。

在循环经济建设过程中，闵行区应结合自身区位特点，积极发挥距离中心城区比较近、外来劳动力资源丰富、出口加工型产业发展基础比较好等优势，努力克服基础性资源少、土地资源有限、环境容量约束等特殊困难，进一步塑造区域特色，适当保留都市型传统制造业，向外转移无竞争优势和无规模经济的小工业，大力发展新兴高技术产业，真正使航天产业、光电子产业、微电子产业和轨道交通等现代装备部门成为闵行区经济发展的支柱产业。此外，为适应知识经济发展的要求，闵行区还应大力发展研发产业，并努力使之与上述4个先进制造业部门相互依托，逐步形成融制造业和现代服务业为一体的特色产业链。在传统产业调整方面，闵行区应加紧对吴泾化工和电力生产基地的技术升级，加速绿色化工区和绿色电力基地的建设步伐。

闵行区的农业将向设施农业、都市特色农业和生态休闲农业的方向升级，并逐步成为生态涵养的空间;静脉产业也将适应循环经济建设的要求逐步成长。各产业相互耦合，共同促进循环经济建设目标的实现。

4.2.2  建设资源节约体系  在能源节约方面，首先要做好工业节能工作：一是优化产业结构，结合近郊区位优势，大力发展第三产业;强制执行国家《淘汰落后生产能力、工艺和产品的目录》，加快淘汰高能耗、高污染、低效益的工艺、技术、设备和产品。二是优化能源结构，推广洁净煤技术应用，积极发展清洁能源。三是加强能源管理，推广热电联产和分布式供能系统，加强电网改造和管理，鼓励企业开展合同能源管理。其次，要推进建筑节能工作，建立健全建筑节能标准体系和建筑能耗标识制度，通过财政支持与市场运作相结合的办法推进节能改造，推广建筑节能技术。再次，应加强交通节能，建立低碳交通运输政策标准体系，加快低碳交通技术研发与推广，建立低碳交通运输服务体系。endprint

在水资源节约方面，首先要做好农业节水：一是投资建设现代农业园区节水示范工程，将浦江生态农业区作为闵行区在农业领域水资源节约的示范工程，努力建设现代节水农业示范区;二是加强农业节水的宣传教育;三是研发和应用农业节水先进技术;四是发展集约化节水型养殖技术。其次，加强工业节水力度，建立工业节水投融资机制，建立循环经济建设财政补贴政策，加强用水定额管理为基础的工业用水全过程管理。再次，在生活节水方面应加大资金投入力度，开展居民生活节水的宣传教育活动，实施农村地区居民生活集约化供水，开展居民小区节水基础设施改造项目，加强用水产品的市场监管。

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