物质代谢的提出与兴起

3．1．1　物质代谢的提出与兴起

工业革命以前，人类对自然环境的破坏只限于机械的、物理的破坏，表现为对地球疏松表层的侵蚀、搬运和堆积，对空气、水体运动影响。工业革命以来，人类对环境的破坏除物理作用外，更突出地表现为化学作用，如合成大量人工化学物质，造成严重的污染问题。据测算，人类活动释放到环境中的化学物质相当于火山和岩石风化所释放的10～100倍⁽³⁾。化石能源的大量使用，造成社会经济系统排放的废弃物增加，系统压力加大，从而引起一系列反馈现象，比如全球温室效应、酸雨现象、土壤重金属污染、水体富营养化。

尤其是20世纪50年代以来，人类面临人口激增、粮食短缺、能源紧张、资源枯竭和环境污染等问题，导致全球生态危机逐步加剧，经济增长速度下降，局部地区社会动荡，这就迫使人类重新审视自己在生态系统中的位置。20世纪60年代，美国经济学家鲍尔丁提出的“宇宙飞船理论”非常形象地比喻了人与环境同舟共济的相互依赖关系，即地球是一个封闭系统，资源用一点少一点，经济发展应该重质而不重量。20世纪70年代，罗马俱乐部公开发表了《增长的极限》的研究报告，这一报告迅速唤起了人类对环境与发展问题的极大关注，国际社会经过广泛讨论达成共识：经济的持续发展必须考虑对自然资源的保护与持续利用。20世纪70年代，美国的Rober Ayres等人对经济运行中物质与能量流动对环境的影响进行了开拓性研究，通过企业与生物个体、产业系统与生物系统之间的“类比”，提出了产业代谢的概念。产业代谢分析是描述产业系统中物质、能量从资源采掘，经过产业和消费系统到最终作为废弃物处置的整个过程的分析方法⁽⁴⁾。20世纪80年代，用城市代谢的方法研究城市问题继续作为联合国教科文组织人类与生物圈（Man and the Biosphere，MAB）计划的一部分。20世纪90年代以后，由于经济社会发展过程中的自然资源稀缺问题日益突出，物质的使用对环境产生的影响引起了众多关注。于是，在欧盟和世界资源研究所（World Resources Institute，WRI）推动下，相继建立了国家物质流账户框架，从此物质流核算体系和物质代谢理论得到迅速推广，物质代谢也被认为是研究可持续发展的有效手段之一，并取得了一系列从不同尺度对物质代谢效应进行研究的成果。

到目前为止，世界上多数国家都以欧盟2001年确立的框架为基础，就本国高度密集的物质流水平及趋势进行了国家层面的分析。业已进行物质代谢吞吐量研究工作的国家有奥地利、日本、德国、英国、荷兰、意大利、美国、芬兰、瑞典、澳大利亚、波兰、丹麦、中国、捷克、爱沙尼亚、挪威等。2004年，Stefan Bringezu等人对这些国家的物质代谢结构和物质投入总需求（Total Material Requirements，TMR）的组成进行了对比分析，发现随着经济的发展，各国的物质代谢结构发生了变化。比如，一些工业发达国家在发展过程中资源的获取途径从国内转向国外；大多数被研究国家的TMR都是以化石能源需求为主，德国、英国、波兰、美国、日本和欧洲其他国家尤其明显；各国的人均物质投入总需求分布在32～100t／人范围内。2000年，北京大学的陈效逑等人分析了1989～1996年间我国经济系统的物质需求总量、物质消耗强度和物质生产力，研究结果显示出我国的物质投入需求总量大，经济发展主要依赖国内资源，资源利用效率较低，1994年单位物质消耗量所创造的GNP仅为发达国家的2%～6%。但是1995～1999年间，中国经济系统却在保持自然物质消耗少量增加的基础上实现了经济的高速发展。而中国环境科学研究院学者段宁等人研究发现，1999～2003年中国经济系统的直接物质投入规模在经历了1995～1999年的缓慢增加后又出现了快速上升的趋势。

现今国际上在区域层次上进行物质代谢吞吐量的研究成果较多。2000年，Ethan H等人在已有研究成果的基础上，对比分析了世界上25个大城市的物质代谢吞吐量，这些城市均是人口高密度地区，包括卡拉奇、开罗、德黑兰、天津、北京、首尔、莫斯科、纽约、德里、伦敦、布宜诺斯艾利斯、上海、大阪、东京、洛杉矶、墨西哥城、圣保罗、里约热内卢、拉各斯、雅加达、达卡、马尼拉、曼谷、加尔各答、孟买。研究发现这些城市在利用燃料的类型与数量上出现大的变化，朝着越来越清洁的燃料和汽车燃料方向演变⁽⁵⁾。另一些学者探讨了加拿大多伦多市区、莱茵河盆地区域、澳大利亚的悉尼以及中国的香港地区、南通、深圳、贵阳、铜陵等地区的物质吞吐量，研究发现不同区域的物质代谢特征存在着一定的差异性，尤其是经济发达区域与欠发达区域之间存在着明显的差异性。但是，目前将物质代谢吞吐量与区域社会经济发展水平进行联系，考察物质代谢区域差异性特征的研究成果还比较缺乏。

近年来，“家庭代谢”的概念也逐渐被人们所认识。“家庭代谢”的概念最初是在荷兰HOMES（Household Metabolism Effectively Sustainable）项目中提出，主要是从家庭层面研究自然资源的流入与流出通量。1999年，Wouter等人研究了荷兰的家庭代谢，发现不同的家庭生活模式直接或间接地影响着物质吞吐量，甚至影响着整个经济系统的运行。研究结果表明，荷兰目前的家庭代谢状况不利于社会、经济、生态的可持续发展⁽⁶⁾。另外，还有学者探讨了奥地利、瑞士圣加仑市、澳大利亚悉尼市等地区的家庭代谢情况。国内对于家庭层面的物质代谢研究处于刚刚起步阶段。2000年以来，国内学者也开始从家庭层面考察物质代谢的情况。2003年，刘晶茹等人研究得出近20年中国城市家庭水资源和能源代谢量一直呈现增加的趋势，并对影响家庭代谢的影响因素进行了分析；而罗婷文等人则以家庭碳代谢为基本思想，考察了1979～1999年北京城市发展过程中家庭食物碳消费的变化趋势和影响因素。随着全球人口的增加，家庭代谢吞吐量的大小对于缓解环境压力具有举足轻重的作用。随着全球气候变化引起社会的广泛关注以及城市家庭碳排放及其控制、低碳社区建设的推进，也使得以低碳排放为核心的家庭代谢得到了更多的学术关注，因此，未来一段时间，应进一步从家庭消费行为和态度等方向来研究家庭代谢的反馈机制。