[发明专利]能值转换式的工业生态效率定量法

摘要

本发明涉及一种能值转换式的工业生态效率定量法。该方法为：将工业系统物质消耗量、工业系统废弃物排放量转化为可比较、可加减的能值单位，将物质消耗强度、废物排放强度之和的倒数表达为工业生态效率。以单位工业增加值的物质消耗量为物质消耗强度，以单位工业增加值的废弃物排放量为废物排放强度，通过工业系统单位环境影响和物质消耗的最小化、经济产出的最大化综合表达工业系统的发展质量和生态效率高低。本发明将工业生态效率分解为物质消耗强度、废物排放强度模块，通过能值换算，依据单位工业增加值的物质消耗量、单位工业增加值的废物排放量之和的倒数刻画工业生态效率的大小，提高工业生态效率的可比性、综合性、科学性。

主权项

1.一种能值转换式的工业生态效率定量法，其特征在于，包括如下步骤：(1)工业系统物质消耗量(M)估算工业系统物质消耗量计算步骤为：确定工业系统的物质消耗种类，从统计资料获得分类物质的消耗量，利用能值转换率将各分类物质消耗量转换为能值单位，然后加和得到工业系统物质消耗总量，具体可通过以下三个步骤实现：第一步，搜集整理工业系统物质消耗原始数据；依据投入产出表，以采矿业、制造业以及电力、燃气及水生产和供应业为重点核算部门；以能源、矿产、农林畜牧产品为重点核算项目；这些物质消耗项目多以质量或体积单位度量；第二步，利用能值转换率将各物质原始数据转换为能值单位，计算式为：Mi＝βiτi   (1)式(1)中，i表示物质消耗种类，Mi表示第i种消耗物质的能值量(sej)，βi表示第i种消耗物质的统计量(g或ml等)，τi表示第i种消耗物质的能值转换率；第三步，求工业系统物质消耗总量M，计算式为：(2)工业系统废物排放量(W)估算工业废气排放量：工业废气进入自然环境后，需要生态系统提供一定水平的生态服务才能抵消工业废气的负面影响，这些生态服务可以转换为相应的能值，据此工业废气中的i物质可转换为相应的能值单位，计算式为：式(3)中，Wgi表示工业废气中i物质排放所对应的能值(sej)；mi表示要使i物质浓度保持在人类可接受范围内所必需的空气质量(kg)，mi＝d×gi/ci‑g0；v表示空气流动速度，取1.40m/s；f表示能量转化为能值的系数(sej/J)，取2450sej/J；d表示空气密度，取1.29kg/m3；gi表示工业废气排放中i物质的质量(kg)；g0表示工业废气的排放总量(kg)；ci为i物质的可接受浓度；根据能值代数法则，工业废气排放量Wg为各分项的最大值，即：Wg＝max{Wg1,Wg2}   (4)工业废水排放量：工业废水转换为能值单位的计算式为：Wwj＝mj×f'＝(d'×wj/cj‑w0)×f'   (5)式(5)中，Wwj为工业废水中j物质排放所对应的能值(sej)；mj表示要使j物质浓度保持在人类可接受范围内所需水的质量(kg)，mj＝d′×wj/cj‑w0；f’为全球河流水循环系统中单位质量水资源所包含的能值，是转化为能值的转化系数(sej/kg)，取4.0×108sej/kg；d’为水的密度，取1000kg/m3；wj是工业废水排放中j物质的质量(kg)；w0是工业废水的排放总量(kg)；cj为j物质的可接受浓度；工业废水排放对应能值的计算式为：Ww＝max{Ww1,Ww2,…,Ww9}   (6)固体废物排放量：工业活动排放的固体废物将占用一定面积的土地，从而导致这些土地所包含的有机质无法得到利用，这些有机质所包含的能值被视作固体废物排放导致的能值损失，由此，固体废物排入所对应的能值量为：Ws＝s/k×d”×3％×ρ×η'   (7)式(7)中，Ws为固体废物排放量所对应的能值(sej)；s为固体废物排放质量(kg)；k为固体废弃物折算成相应面积单位的系数，本发明取2.85×107kg/ha；d″为土地密度，取1600kg/m3；3％为土地中有机质平均含量；ρ为有机质包含的能量，取2.093×107J/kg；η′为有机质的能值转换系数，取74000sej/kg；工业废物排放总量：由于工业废气排放、工业废水排放、固体废物排放分别作用于生态系统的水圈、大气圈、土壤圈这些不同的地球圈层，因此工业废物排放所对应的能值是工业废气、废水和固体废物三者之和，即：W＝Wg+Ww+Ws   (8)(3)工业系统物质消耗强度(MI)的计算以工业系统物质消耗量(M)与工业增加值(V)比值为物质消耗强度，即：MI＝M/V为单位工业增加值的物质消耗量，即物质消耗强度(sej/元)；(4)工业系统废物排放强度(WI)的计算以工业系统废物排放量(M)与工业增加值(V)比值为废物排放强度，即：WI＝W/V为单位工业增加值的废物排放量，即废物排放强度(sej/元)；(5)工业生态效率的定量测度根据工业生态效率定量测度框架，工业生态效率是工业系统单位环境影响的经济产出，即物质消耗强度与废物排放强度之和的倒数，工业生态效率E为：式(9)中，E表示工业生态效率(万元/sej)；V表示工业增加值(万元)；M是以能值单位度量的工业系统物质消耗量(sej)；W表示工业系统废弃物排放量(sej)；MI＝M/V为单位工业增加值的物质消耗量，即物质消耗强度(sej/元)；WI＝W/V为单位工业增加值的废弃物排放量，即废物排放强度(sej/元)。