,污染控制与资源化研究国家重点实验室,南京大学环境学院,南京 210023收稿日期:2021-04-15修回日期:2021-04-18网络出版日期:2021-03-25
Received:2021-04-15Revised:2021-04-18Online:2021-03-25
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袁增伟,男,河南平顶山人,教授,主要从事物质循环及其环境效应研究。E-mail:
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袁增伟. “物质循环科学与技术”专辑序言. 资源科学[J], 2021, 43(3): 433-434 doi:
物质循环是指在自然力和人类活动共同驱动下的地球表层物质发生的时空迁移和形态重构过程。工业革命以来,人类快速推进的工业化和城市化不但消耗了大量的自然资源,而且向环境中排放了大量的污染物,进而引发了区域性资源短缺、环境污染和生态破坏,已经成为制约人类可持续发展的瓶颈。这种人类活动主导的“自然资源-环境污染物”线性物质流动模式打破了自然界的物质闭路循环,并已成为影响地球表层物质循环路径、格局及效应变化的主要驱动力。物质循环科学旨在研究人类活动作用下的地球表层物质循环路径、格局、过程与效应变化规律,阐释人类活动-资源消耗-污染物排放-环境归趋-环境效应之间的响应关系和互馈机制,为推动人类生产和生活方式转变、实现物质闭路循环乃至人类可持续发展提供科学依据。
发展循环经济是物质循环科学技术实践的重要途径,更是转变增长方式、推动资源节约利用、保护生态环境和实现人类可持续发展的必然选择。在联合国设定的17项可持续发展目标中,11项与资源节约和可持续利用相关。中国政府高度重视并大力推进循环经济发展,有力地推动了资源节约、废物循环和环境可持续利用。习近平在中国共产党第十八届中央委员会第五次全体会议上讲话时指出：“用循环经济和生态经济的理论来指导工业发展,实现工业化和资源、环境、生态的协调发展。”2005年7月,国务院颁发了《关于加快发展循环经济的若干意见》（国发[2005]22号）,要求必须大力发展循环经济,按照“减量化、再利用、资源化”原则,采取各种有效措施,以尽可能少的资源消耗和尽可能小的环境代价,取得最大的经济产出和最少的废物排放。并于2009年1月1日起正式实施了《循环经济促进法》。
为推动物质循环科学研究,探讨推进循环经济发展、提高资源利用效率和实现废物循环利用的新理论、新技术与新模式,南京大学袁增伟教授、清华大学温宗国教授、南丹麦大学刘刚教授联合在《资源科学》上组织了“物质循环科学与技术”专题,邀请了70余位专家****,撰写了18篇论文,作为专辑出版。本专辑内容可分为以下3组：
第一组物质循环“理论、方法与技术”专栏包括6篇论文。其中第一篇论文“物质循环科学的研究对象、理论与方法”定义了物质循环科学的内涵,即研究人类活动作用下的地球表层物质循环格局、过程与效应,解析“人类活动-资源消耗-污染物排放-环境归趋-环境效应”之间的互馈机制和响应关系。并论述了物质循环科学的理论体系、研究内容和研究方法,厘清了物质流分析、排放清单、废物循环技术、环境归趋与环境效应等研究方向的内在逻辑关系,并梳理了物质流动路径分析中各过程数据融合方法。第二篇“生命周期评价方法研究进展”在介绍生命周期评价框架的基础上,重点分析了物料清单数据库构建和影响评价研究进展,未来亟需加强本土化生命周期清单数据库和具有时空属性的生命周期影响评价模型研究。第三篇“煤基固废循环利用技术与产品链构建”采用区域内固废、产业协同配置的思路,通过煤基固废制备化学品、环保材料、建材等关键技术开发,构建了电石渣、气化渣、废催化剂等典型煤基固废循环利用关键产品链。第四篇“复杂物质循环过程模拟方法与平台实现——以畜禽养殖系统林循环为例”提出了基于数据库、模型库、结果库、分析库4库分离的复杂物质循环过程建模方法,并基于EnVirLab环境虚拟仿真实验平台,模拟了中国1600—2012年畜禽养殖系统磷循环过程,验证了基于4“库”分离的复杂物质循环过程模拟分析方法的可行性。第五篇“基于动态最优化模型预测福建省污水污泥再利用和城市可持续发展”基于投入-产出分析方法构建了区域水环境-经济-能源系统动态最优化模型,模拟分析2012—2025年福建省9市污水污泥再利用、环境保护与城市经济增长间均衡发展路径。第六篇“基于知识图谱的中国城市矿产研究进展”以科学计量学与文本挖掘为研究方法,定量分析了城市矿产领域的研究布局、研究热点和研究主题,并对未来发展趋势进行了展望。
第二组物质循环“路径、格局与过程”专栏包括7篇论文。其中第一篇论文“中国乘用车物质代谢与碳减排策略”基于动态物质流模型,预测了中国乘用车中21种物质材料的代谢特征,评估了乘用车使用过程中的碳减排潜力。第二篇“人类圈铜循环格局演变及趋势”运用元素流分析方法,从总体循环格局、关键铜流演变过程、社会存量时空变化和铜循环的未来可持续性4个方面,系统分析了1910—2018年人类圈铜循环格局的动态演变及未来趋势。第三篇“1995—2015年美国钴物质流演变”构建了基于全生命周期贸易关联的钴物质流分析框架,分析了1995—2015年间美国钴物质流量、存量和供应格局。第四篇“中国铅资源流动及其循环效率”定量分析了中国铅元素的流量、社会存量、理论报废量、回收量和循环效率,以及铅资源在其生命周期各个阶段的投入量、产出量、损失量和循环效率,并据此提出了中国铅资源节约和高效循环利用的政策建议。第五篇“中国钢结构建筑的物质流分析”研究了中国西部、东北和中部地区15个钢结构建筑设施的物质输入、输出种类和重量,核算其资源生产率,并评估了钢结构建筑中钢铁的生命周期环境影响。第六篇“家用空调制冷剂物质流动态演化特征——以中国澳门特别行政区为例”构建了中国澳门特别行政区（以下简称澳门特区）家用空调制冷剂的动态分析框架,并从生命周期角度量化了1998—2019年澳门特区家用空调制冷剂的流量和存量特征,揭示了不同制冷剂类型的潜在环境释放随时间的变化趋势。第七篇“区域层面电子废弃物远景资源化潜力预测——以北京为例”构建了区域层面电子废弃物远景资源化潜力预测模型,并引入Weibull分布模型对调研获得的产品寿命分布数据进行修正,引入Logistic分布模型对LRP模型的时间维度进行拓展。
第三组物质循环“环境效应与调控”专栏包括5篇论文。其中第一篇“生态文明建设与资源循环利用耦合关系”基于物质流分析方法和绿色发展指标,构建两系统评价指标体系,并运用耦合协调度模型,分析中国2007—2017年两系统综合发展水平以及耦合协调程度。第二篇“基于‘废钢回收’的中国钢铁产业链资源-经济-环境动态耦合”基于生命周期评估和能值核算耦合模型,从产品、企业、行业层面分析了中国钢铁产业链耦合机制,并识别了影响各层面主体耦合的关键驱动政策。第三篇“中国煤炭铁路运输生命周期温室气体排放研究”构建了煤炭铁路运输生命周期温室气体排放（Life Cycle GreenhouseGasEmissions, LC-GHGEs）核算模型,量化了1999—2017年间3类机车的省级LC-GHGEs因子,刻画了LC-GHGEs的总体变化趋势与时空分异特征。第四篇“资源产品贸易的环境影响及隐含环境流分析——以铜资源为例”运用生命周期评价方法构建了产品级、多环境要素的国际贸易环境影响及隐含流核算体系,核算了2018年6种铜资源产品国际贸易对各国带来的环境影响变化及在各国之间形成的多环境要素隐含流。第五篇“废弃电器电子产品回收利用的环境效益及空间格局”基于保有量系数法估算了充分规范回收处理和省际流动情景下2020年中国31个省份（不包括港澳台地区）WEEE回收处理量,测算了所产生的环境效益,并结合空间自相关方法分析了环境效益的空间分布特征。
