交通生態(tài)足跡理論研究進(jìn)展

李 杰，趙文斌

(武漢工程大學(xué)環(huán)境與城市建設(shè)學(xué)院，湖北 武漢 430074)

0 引 言

生態(tài)足跡的成熟理論是1992年加拿大生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)家William Rees 提出的，之后由其學(xué)生Wackernagel M對(duì)模型進(jìn)行了完善和發(fā)展[1-5]，1999年被引入中國(guó)，專家學(xué)者在不同區(qū)域?qū)哟紊线M(jìn)行了研究，推動(dòng)了在我國(guó)的發(fā)展.生態(tài)足跡是指提供物質(zhì)基礎(chǔ)和吸收廢物的生態(tài)生產(chǎn)性土地面積和水域面積，它直觀地表示出區(qū)域內(nèi)人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對(duì)自然資本的消耗及與生態(tài)系統(tǒng)能夠提供資源之間的關(guān)系，并將其數(shù)量上的平衡作為評(píng)價(jià)區(qū)域是否可持續(xù)發(fā)展的依據(jù).若某區(qū)域范圍內(nèi)人類對(duì)于自然資本的消耗小于生態(tài)環(huán)境的供給，則該區(qū)域處于可持續(xù)的發(fā)展?fàn)顩r，反之，則是不可持續(xù)發(fā)展的.生態(tài)生產(chǎn)性土地包括化石燃料用地、耕地、牧草地、林地、建筑用地和水域等六大類.隨著城市發(fā)展步伐的不斷加快，作為直觀表示環(huán)境資源利用狀況的計(jì)算分析方法，生態(tài)足跡理論在不同層面上的應(yīng)用研究也不斷加深.

1 交通生態(tài)足跡分析理論

交通產(chǎn)業(yè)作為一個(gè)國(guó)家的支柱型產(chǎn)業(yè)，同時(shí)交通產(chǎn)業(yè)也是一個(gè)對(duì)能源消耗極大的部門，它對(duì)于環(huán)境的負(fù)面作用直接影響到人們的日常生活.

隨著城市化水平的不斷提高，城市規(guī)模的擴(kuò)大使交通需求顯著增長(zhǎng)[6]，同時(shí)交通對(duì)于環(huán)境的壓力也不斷增長(zhǎng)，如何選取一種合適的方法保持城市交通的可持續(xù)發(fā)展，引起了人們的重視.由于生態(tài)足跡指標(biāo)能夠?qū)θ祟惛纳谱陨碇苓叚h(huán)境、消耗能源等方面進(jìn)行核算，從新穎的角度直觀揭示發(fā)展與自然環(huán)境之間的矛盾，從而逐漸成為研究交通產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主流方法.

1.1 交通生態(tài)足跡的概念

根據(jù)生態(tài)足跡的定義，我們可對(duì)城市交通生態(tài)足跡作如下定義：人們?cè)诔鞘薪煌ɑ顒?dòng)中由于需要滿足一定的生態(tài)資源和能源消費(fèi)需求以及考慮交通系統(tǒng)所排放的廢棄物的吸收從而對(duì)生態(tài)生產(chǎn)性土地這種自然資本直接或間接的占用和需求量[7].

1.2 交通生態(tài)足跡的基本假設(shè)

類似于生態(tài)足跡的假設(shè)，交通生態(tài)足跡也有以下基本假設(shè)：

a. 對(duì)于交通系統(tǒng)中的能源消耗，空氣污染物的排放，所選取的核算項(xiàng)目是可以度量的，同時(shí)也是可以找到與之相對(duì)應(yīng)的生物生產(chǎn)性土地面積.

b. 對(duì)于交通車輛行駛過(guò)程中產(chǎn)生的熱量，噪音等對(duì)于環(huán)境有影響的因素，由于模型暫時(shí)無(wú)法完全準(zhǔn)確的統(tǒng)計(jì)，所以不予考慮.

2 交通生態(tài)足跡的研究進(jìn)展

2.1 國(guó)外交通生態(tài)足跡研究進(jìn)展

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，私人小汽車逐步走進(jìn)了一般的家庭，私人小汽車保有量不斷的提高，對(duì)于資源和環(huán)境的影響不斷加大，私人小汽車的發(fā)展越來(lái)越受到人們的重視.國(guó)內(nèi)外的一些學(xué)者對(duì)此也做了相關(guān)的研究.

Mirjan E. Bouwman等選取了4個(gè)參數(shù)對(duì)Netherland地區(qū)不同交通工具對(duì)環(huán)境的影響進(jìn)行分析評(píng)價(jià)[8]，其評(píng)價(jià)結(jié)果如表1所示.

表1 Netherland地區(qū)不同交通工具對(duì)環(huán)境的影響評(píng)價(jià)

Table 1 The environment impact assessment of different vehicles in Netherland

交通方式空間占用/(10m2/pkm)能源消耗/(MJ/pkm)出行費(fèi)用/(DFL/pkm)出行時(shí)間/(min/pkm)汽油汽車0.551.790.371.34柴油汽車0.551.420.241.34天然氣汽車0.551.440.251.34軌道交通0.210.980.160.94巴士公共交通0.511.110.191.92自行車0.710.040.15.4步行1.70.03010.77其他方式0.592.110.251.36

(空間占用單位為10平方米人公里，能源消耗單位為兆焦耳人公里，出行費(fèi)用單位為DFL人公里，DFL1.00=0.45美元，出行時(shí)間為分鐘人公里)

考慮現(xiàn)代人出行更注重時(shí)間，所以暫不考慮自行車和步行出行方式.從表中可以直觀地看出，若出行人使用汽車，那么在相同的出行時(shí)間內(nèi)3種汽車類型中柴油車和天然氣汽車的空間占用、能源消耗及出行費(fèi)用相當(dāng)，相反汽油汽車的能源消耗及出行費(fèi)用明顯高于其他兩者.私人汽車與軌道及巴士公共交通相比，考慮到軌道及公共交通載客人數(shù)多，就能源消耗這個(gè)方面而言，軌道及公共交通對(duì)于環(huán)境的影響小于私人汽車.而軌道交通與巴士公共交通相比，軌道交通在4個(gè)方面都優(yōu)于公共交通.因此，乘坐軌道交通是優(yōu)先度最高的選擇.

Federici M等以意大利中部城市錫耶納(Siena)為例[9]，運(yùn)用3種不同的能源分析方法(energy， embodied energy, exergy and emergy analysis)，研究了錫耶納城市的公路與鐵路交通系統(tǒng)的能源消耗與利用效率，以及對(duì)區(qū)域生態(tài)足跡與可持續(xù)發(fā)展的影響.與此同時(shí)，還比較了不同運(yùn)輸方式的廢氣排放量，表明小汽車的尾氣排放量最大.因此建議交通部門應(yīng)大力發(fā)展鐵路的貨運(yùn)功能和公路的大眾公交功能，限制私人小汽車的發(fā)展，有利于減少生態(tài)足跡與對(duì)環(huán)境的壓力.

在2005年，Holden等通過(guò)對(duì)交通能耗的生態(tài)足跡研究[10]，指出可持續(xù)交通不但要發(fā)展環(huán)境友好的小汽車，還需制定鼓勵(lì)這種汽車的使用戰(zhàn)略及減少汽車出行量戰(zhàn)略.

Guangqing Chi等研究了如何將生態(tài)足跡評(píng)價(jià)縣級(jí)公路交通道路系統(tǒng)的既定土地使用與交通規(guī)劃過(guò)程[11]，以前這種方法只適合在國(guó)家和區(qū)域尺度進(jìn)行，因?yàn)檫@些尺度的決策者通常擁有土地的管轄權(quán)以及使用權(quán).同時(shí)他們也分析了以縣級(jí)為單位的交通系統(tǒng)對(duì)于化石能源用地占用的情況，并以此建立了生態(tài)足跡分析與地理信息系統(tǒng)的簡(jiǎn)單線性回歸模型，由此預(yù)測(cè)未來(lái)土地需求的交通網(wǎng)絡(luò).

Adjo A 等介紹了一個(gè)可持續(xù)發(fā)展足跡模型，可用于分析運(yùn)輸和其它基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)的區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的影響[12].運(yùn)輸系統(tǒng)可作為對(duì)其有影響的自然資產(chǎn)的函數(shù)，同時(shí)他們用來(lái)自亞特蘭大和芝加哥等大都市的數(shù)據(jù)來(lái)演示如何將此模型應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)生活中，并對(duì)此模型關(guān)于政策和實(shí)踐的影響進(jìn)行了討論.

2.2 國(guó)內(nèi)交通生態(tài)足跡研究進(jìn)展

梁勇等利用生態(tài)足跡的方法計(jì)算分析了北京市在2002年全市不同交通工具的生態(tài)足跡大小[13]，他們分別從能源消耗、建成用地占用及林地占用三個(gè)角度分析私人小汽車對(duì)于環(huán)境的影響.其中私人小汽車占2002年北京市能源用地生態(tài)足跡的58.02%，占建成用地面積的59.26%，占林地生態(tài)面積的58.05%.其結(jié)果均表明，政府應(yīng)提出合理的交通政策，同時(shí)大力發(fā)展公共交通.

史占國(guó)等利用全壽命周期的方法對(duì)于私人小汽車的生命周期內(nèi)生態(tài)足跡進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)核算[14]，經(jīng)過(guò)計(jì)算得出私人小汽車生命周期內(nèi)生態(tài)足跡占用為32.38 hm2，同時(shí)他們對(duì)于小汽車不同生命周期階段的分析得出汽車使用階段的生態(tài)占用最大，占到總生態(tài)占用的61.06%.由此建議減少小汽車生態(tài)占用應(yīng)從汽車使用階段入手.

重慶大學(xué)的任玉瓏等從經(jīng)濟(jì)、環(huán)境及能源三個(gè)方面對(duì)柴油汽車進(jìn)行了評(píng)價(jià)，建立一套“3E”評(píng)價(jià)模型[18].從該模型可以看出柴油汽車在汽車使用效率上高于汽油汽車，而在消耗相同油量情況下柴油汽車明顯比汽油汽車排放污染物少.由此，建議加速柴油汽車技術(shù)上的開發(fā)，逐漸取代汽油汽車，以減輕城市環(huán)境的負(fù)擔(dān).

崔世華等將生態(tài)足跡法與生命周期評(píng)價(jià)方法結(jié)合起來(lái)，探討了城市交通活動(dòng)對(duì)自然影響的測(cè)度，提出城市交通活動(dòng)對(duì)自然影響的測(cè)度框架，并對(duì)城市交通活動(dòng)各階段對(duì)自然影響的測(cè)度進(jìn)行了分析[19].指出建立各種交通方式生命周期各階段資源消耗以及污染排放等方面的數(shù)據(jù)庫(kù)賬戶，是實(shí)現(xiàn)城市交通系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展必不可少的基礎(chǔ)工作.

李艷梅利用生態(tài)足跡方法對(duì)中國(guó)的總交通生態(tài)足跡進(jìn)行了研究[20]，結(jié)果表明化石能源用地占據(jù)了總交通生態(tài)足跡的絕大部分，而且兩者均呈現(xiàn)出不斷提高的趨勢(shì)，由此可見化石能源的消耗是制約交通繼續(xù)發(fā)展的制約因素.

總之，交通生態(tài)足跡計(jì)算可分為兩個(gè)方面：一是某一區(qū)域或城市各種交通工具的生態(tài)足跡計(jì)算，可進(jìn)行橫向比較，對(duì)該地區(qū)的交通結(jié)構(gòu)和相關(guān)政策的調(diào)整具有指導(dǎo)意義；二是某一區(qū)域或城市某種交通工具從生命周期全過(guò)程進(jìn)行生態(tài)足跡的計(jì)算，了解在整個(gè)生命周期中，哪個(gè)階段消耗的資源和排放的污染物最多，對(duì)環(huán)境的壓力最大，從而指導(dǎo)如何減少資源消耗及污染控制.

3 交通生態(tài)足跡的研究展望

交通生態(tài)足跡模型可以直觀地對(duì)區(qū)域交通的可持續(xù)發(fā)展能力進(jìn)行表示，操作性強(qiáng)，同時(shí)可以將不同的交通工具生態(tài)足跡進(jìn)行橫向比較，但是在理論上還是有很多的缺點(diǎn)，需要進(jìn)行不斷的改進(jìn)和修正.例如，對(duì)于車輛行駛過(guò)程中產(chǎn)生的噪音對(duì)環(huán)境的影響就無(wú)法準(zhǔn)確地找到相應(yīng)的生產(chǎn)性土地面積來(lái)描述，這方面對(duì)于模型的修正希望能在今后的研究中加以體現(xiàn).

交通生態(tài)足跡可以表示不同交通工具對(duì)于環(huán)境的壓力，但卻無(wú)法表示出環(huán)境壓力對(duì)于某種交通工具限制；可以計(jì)算出某型車輛生態(tài)足跡的大小，但是無(wú)法確定其生態(tài)標(biāo)桿，也就無(wú)法進(jìn)行比較，對(duì)于政府制定相關(guān)政策而言，作用并不大.因此，希望能結(jié)合城市發(fā)展、經(jīng)濟(jì)狀況以及環(huán)保政策等方面來(lái)考慮，提出合理的交通工具承載力計(jì)算模型.

我國(guó)對(duì)于大中型城市交通生態(tài)足跡研究偏少，有些研究也僅僅局限于本城市的生態(tài)足跡計(jì)算，無(wú)法做到和其他同規(guī)模級(jí)別城市的相互比較，無(wú)法為本城市交通系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展提供必要的借鑒.另外，希望能夠加大對(duì)時(shí)間序列上的城市交通生態(tài)足跡研究，作為預(yù)測(cè)城市未來(lái)走向及政府部門相關(guān)政策頒布的依據(jù).

交通工具在利用全生命周期方法計(jì)算生態(tài)足跡時(shí)，未考慮汽車報(bào)廢回收的生態(tài)足跡，加強(qiáng)對(duì)這方面的研究，建立汽車報(bào)廢階段數(shù)據(jù)庫(kù)，提出此階段的生態(tài)足跡計(jì)算模型，使全生命周期方法更加真實(shí)的反應(yīng)交通工具的生態(tài)足跡.

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