關于對環境足跡的指標分類與整合進行分析的研究論文

　　自 2012 年“足跡家族”的概念提出至今，系統性與綜合性已成為足跡研究者追求的重要目標。隨著生物多樣性足跡、土地足跡、能源足跡、化學足跡、氮足跡、磷足跡、社會足跡和經濟足跡等一系列足跡指標相繼出現，足跡研究突破了以往聚焦某些經典足跡指標的局限，試圖從全局的視角統觀人類活動對地球環境系統的壓力和影響，在國際上引發了強烈的關注與反響。《科學》(Science)最近刊文，高度評價了足跡類指標在可持續發展領域的重要貢獻，并指出以降低人類足跡為目標的全球性技術、資源和經濟變革迫在眉睫。一般認為，環境可持續性、經濟可持續性和社會可持續性是共同支撐人類可持續發展的三重支柱。其中，環境可持續性既是社會和經濟可持續性的前提與基礎，同時也是最難以實現的瓶頸因素。作為整個足跡家族中最主要、最核心的部分，環境足跡為全面測度地球環境系統的人為壓力及其影響、科學評價環境可持續發展狀態提供了一條可行的途徑。本文以環境足跡為研究對象，探討指標分類的新框架，在此基礎上嘗試性地提出兩種環境足跡的整合范式，以期為環境綜合評價提供科學依據。

　　1 環境足跡分類框架

　　隨著環境足跡陣容的不斷擴大，指標分類日益為各國學者所關注。國際上的相關研究主要有 ：將碳足跡、水足跡、能源足跡、排放足跡和工作環境足跡與生命周期評價(LCA)相結合，從而形成環境績效戰略評價體系;將生態足跡、碳足跡、水足跡分別歸為土地類、LCA 類、物質流分析(MFA)類指標;將環境足跡細分為碳足跡、水足跡、能源足跡、土地足跡和水污染足跡;將環境足跡重新定義，包括生態足跡、碳足跡、綠水足跡、藍水足跡、灰水足跡和材料足跡。上述分類方法各有側重，但或多或少存在著一些明顯的缺陷 ：(1)環境足跡類型涵蓋不全面，一些重要的足跡指標被遺漏 ;(2)未對資源消耗和廢料排放的足跡類型作明確區分 ;(3)未對生態足跡和水足跡等經典足跡作進一步分類 ;(4)未考慮內部組分加和方式對足跡指標類型的影響。鑒于此，本節將根據各類足跡指標所涉及資源代謝方式和組分加和方式的不同，分兩步構建一個新的環境足跡分類框架，以便為探尋足跡整合研究范式奠定基礎。

　　1.1 步驟一：基于資源代謝方式初步分類根據所涉及資源代謝方式的不同，可將環境足跡分為資源足跡和排放足跡兩大類，其中一些資源足跡或(和)排放足跡還組成了復合足跡。下面分別予以論述。

　　1.1.1 資源足跡

　　資源足跡旨在表征產品生命周期中因自然資源開采而產生的環境壓力或影響。按資源性質的不同分為可再生資源足跡和不可再生資源足跡兩類。其中，可再生資源足跡包括綠水足跡、藍水足跡和土地足跡等 ：綠水足跡是指存儲于土壤、并通過蒸發或植物蒸騰消耗的淡水體積 ;藍水足跡是指存儲于地表和地下并被消耗的淡水體積;土地足跡以供給所需生物資源所占用的土地面積表示。不可再生資源足跡包括化石能源足跡、材料足跡和生物多樣性足跡等 ：化石能源足跡通常以中和化石能源碳排放所占用的林地面積表示;材料足跡主要是指人類消耗的金屬、建材和礦物等不可再生資源，也有研究將可再生資源包含在內;生物多樣性足跡考查的是世界自然保護同盟紅色名錄所列的瀕危物種，故也將其視為不可再生資源。

　　1.1.2 復合足跡

　　復合足跡是指由上述若干資源足跡或(和)排放足跡組成的環境足跡，如生態足跡、水足跡和污染足跡等。其中，生態足跡包括了屬于可再生資源的土地足跡和不可再生資源的化石能源足跡 ;水足跡包括了屬于可再生資源的綠水足跡和藍水足跡，以及排放足跡下的灰水足跡 ;污染足跡則由排放足跡下的灰水足跡、氮足跡、磷足跡和化學足跡組成，這里暫不考慮它們之間可能存在的賬戶重疊問題。

　　1.2 步驟二：基于組分加和方式進一步分類某些資源足跡和排放足跡還可進一步細分為不同組分。以材料足跡為例，其金屬部分包括了銻(Sb)足跡、銅(Cu)足跡、鋁(Al)足跡、鐵(Fe)足跡等多種組分，目前有兩種方式對其加和 ：

　　(1)假定所有組分的權重系數均為 1，等權加和所有材料消費量，所得結果代表了材料消耗的總質量;(2)引入非生物質損耗潛勢(ADP)作為權重，將所有材料的消費量與其對應 ADP 相乘，加和得到考慮稀缺度差異的材料消費量。其中，ADP 以 Sb 為基準，通過對比全球儲量與現有消耗速度之間的關系，表征了不同材料在全球范圍內相對于 Sb 的稀缺度。2 環境足跡整合范式足跡整合是當前環境足跡研究中最核心也最具挑戰性的課題。一些學者做了有益的探索，總結起來主要有以下幾項工作 ：為實現生態足跡、碳足跡和水足跡在區域尺度上的方法一致性，提出了基于區域投入產出(MRIO)的足跡核算框架;為確保環境足跡在機構尺度上的方法一致性，基于 LCA 計算各類環境足跡;為保證結果的可比性，分別通過多標準優化法和生態時間法將各類環境足跡轉換為歐元和時間。

　　但是總的來看，足跡整合研究還處于起步階段，尚未形成共識性、普適性的整合路徑。鑒于足跡內部的組分加和對足跡間整合有著重要啟示作用，本節基于已構建的環境足跡分類框架，嘗試性提出以下兩種足跡整合范式。

　　2 結論與展望環境

　　足跡是近年來國際生態經濟學研究的熱點課題。本文基于所涉及的資源代謝途徑，將環境足跡分為資源足跡、排放足跡和復合足跡三大類 ;基于足跡內部各組分之間的加和方式，又進一步細分等權加和特征化加和兩類。該分類框架對環境足跡整合有著重要的啟示作用，據此提出了兩種整合范式 ：一種基于系統資源代謝，采用實物量等權加和所有物質輸入、輸出與消耗，從而實現了以絕對質量為單位的資源總足跡、排放總足跡和環境總足跡的公式化表達 ;另一種基于 LCIA，通過特征化加和清單物質達到核算各類環境足跡的目的，并對它們進行標準化和權重化處理，最終得到無量綱的環境影響綜合評價指數。包含清晰系統邊界和所有物質組分的清單分析是實踐兩種范式的基礎。LCA 主要適用于微觀層面，而在中觀和宏觀層面引入 MFA、MRIO 或混合方法進行清單分析往往更為可行。因此，如何彌合不同尺度清單數據分析手段之間的差異，應作為今后環境足跡研究的一個重要方向。此外，由于環境影響有全球性、區域性和本地性之分，無論是特征化模型的開發、標準參照系的選取，還是權重因子的確定，都應符合具體研究的實際情況。在數據可得性有保證的前提下，以上兩種范式均可用于產品、機構、區域乃至國家等各尺度的環境足跡核算與整合。當然，環境足跡僅能表征人類活動作用于地球環境系統的壓力和影響，只有與承載力指標相結合，才能真正實現由環境影響評價向環境可持續性評價的轉變。

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