物质流分析的理论与实践 产业生态学物质流分析 环境管理资源管理废物管理 环境生态工程专业参考 西方物质流分析领域经典教材

《物质流分析的理论与实践》是西方物质流分析领域的经典教材，理论与实践相结合，阐述物质流分析相关内容及其在资源管理、废物管理和环境管理等方面的政策支撑作用。作者是国际较为公认的发展物质流分析的专家，本书中译本的出版力图对我国环境管理、资源管理和废物管理提供借鉴。

《物质流分析的理论与实践》从理论与实践相结合的角度，概述物质流分析的历史、目标和应用范围，系统介绍物质流分析理论方法体系，结合具体案例阐明物质流分析方法的应用实践，及其在资源管理、废物管理和环境管理等方面的政策支撑作用。此外，本书还专门介绍物质流分析软件STAN安装和分析的具体步骤。全书分为四章，第一章为概述，第二章为物质流分析方法论，第三章为案例研究，第四章为未来的发展展望。
《物质流分析的理论与实践》可作为高等院校环境科学、环境工程、环境管理、环境生态工程、资源循环科学与工程高年级本科生和研究生的教材使用，还可供从事产业生态学和物质流分析的各界专业人员和研究人员参考。

保罗·汉斯·布鲁纳（Paul H.Brunner），奥地利维也纳工业大学名誉教授，在固体废弃物和资源管理领域做出开拓性工作。保罗与苏黎世联邦理工学院彼得·巴奇尼联合主编《人类圈的物质代谢》一书，提出人类活动、资源与环境之间相互作用的创新性理念，是代谢研究领域的里程碑式研究成果。保罗的研究聚焦废物处理的高级方法，以及刻画、评估和设计代谢系统的理念，在过去40是多年中，布鲁纳博士为欧洲、亚洲和美洲的科研和教学做出了突出贡献，他是多家杂志编委和会议组委，成功推动了物质流分析方法在资源和废物管理决策优化领域的应用。

赫尔穆特·莱希伯格（Helmut Rechberger），2003年，被聘为奥地利维也纳工业大学资源管理方向教授，是废物与资源管理研究中心主任。赫尔穆特曾师从维也纳工业大学的保罗·汉斯·布鲁纳、苏黎世联邦理工学院彼得·巴奇尼和耶鲁大学的汤姆·格莱德尔，毕业后，他积极参与教学和科研活动，在资源与废物管理领域做出了出色成果，逐步获得了研究领域内的国际声誉。他领导开发了STAN物质流分析软件。如今，他的研究兴趣主要集中在推动可持续的区域和城市资源管理高级技术方法的发展。

刘刚，南丹麦大学，化工、生物与环境研究中心，生命周期工程部门，教授。
研究方向：产业生态学，社会代谢分析，金属/农业食品/城市系统/低碳技术研究。

楚春礼，副教授，硕士生导师。
研究领域：产业生态学，环境规划与管理，流域（区域）水环境评估与管理决策支持。主讲或参与主讲本科生产业生态学、环境学基础（国家精品课）、典型环境事件与对策（学校公选课）、海洋自然保护区与特别保护区概论、净零建筑设计与低碳；爱课程慕课“环境学基础”课程负责人；主讲Industrial Ecology、产业生态学进展。

第一章概述1
1.1目标与主要内容1
1.2物质流分析与元素流分析2
1.3物质流分析的发展历程4
1.3.1圣托里奥的人体代谢分析4
1.3.2列昂惕夫的经济学投入产出分析方法6
1.3.3城市代谢分析7
1.3.4区域物质平衡8
1.3.5人类社会代谢9
1.3.6MFA领域的最新进展10
思考题——1.1节到1.3节13
1.4物质流分析的应用13
1.4.1环境管理与环境工程15
1.4.2产业生态学15
1.4.3资源管理17
1.4.4废物管理19
1.4.5人类社会代谢20
1.4.6物质流分析与其他方法联用27
1.4.7政策评估与决策29
1.5物质流分析的目标31
思考题——1.4节到1.5节31

第二章物质流分析方法论33
2.1物质流分析术语及其定义33
2.1.1元素33
2.1.2商品34
2.1.3物质34
2.1.4过程和存量35
2.1.5流量与通量36
2.1.6迁移系数38
2.1.7系统与系统边界38
2.1.8行为39
2.1.9人类社会及其代谢43
2.1.10物质流分析44
2.1.11物质账户45
思考题——2.1节46
2.2物质流分析步骤47
2.2.1元素筛选48
2.2.2系统时空边界确定51
2.2.3相关流、存量、汇和过程识别51
2.2.4物质流量、存量与浓度测定52
2.2.5总物质流量和存量评估53
2.2.6结果计算：静态与动态MFA55
2.2.7结果展示57
2.2.8物质账户59
思考题——2.2节60
2.3MFA中数据不确定性的处理61
2.3.1数据收集62
2.3.2不确定性传递69
2.3.3数据校正76
2.3.4敏感性分析91
2.3.5案例94
2.4MFA软件STAN97
2.4.1使用STAN软件的环境要求99
2.4.2图形用户界面100
2.4.3建立图形模型100
2.4.4输入数据104
2.4.5执行计算107
2.4.6设置元素图层109
2.4.7设置时段110
2.4.8使用数据浏览器112
2.5MFA结果评估方法115
2.5.1引言115
2.5.2单位服务的物质强度116
2.5.3可持续过程指数117
2.5.4生命周期评价119
2.5.5瑞士生态分数120
2.5.6分析121
2.5.7成本效益分析124
2.5.8人类社会流与自然地质流比值125
2.5.9统计熵分析127

第三章案例研究135
3.1环境管理136
3.1.1案例研究1：区域铅污染136
3.1.2案例研究2：区域磷管理148
3.1.3案例研究3：大流域的氮污染154
3.1.4案例研究4：环境影响声明的支持工具159
思考题——3.1节168
3.2资源节约170
3.2.1案例研究5：氮管理170
3.2.2案例研究6：铜管理173
3.2.3案例研究7：建筑废物管理183
3.2.4案例研究8：塑料废物管理194
3.2.5案例研究9：铝管理197
思考题——3.2节201
3.3废物管理202
3.3.1MFA应用于废物分析203
3.3.2MFA作为废物管理的决策支持工具210
思考题——3.3节235
3.4产业应用236
3.4.1案例研究16：MFA作为制造业优化的支持工具237
3.5区域物质管理249
3.5.1案例研究17：区域铅管理249
3.5.2案例研究18：磷账户作为决策支持工具252
思考题——3.5节257

第四章展望：未来的方向258
4.1关于MFA的未来258
4.2标准化260
4.3MFA与立法261
4.4产业生态学与人类社会代谢262
4.4.1MFA与IE262
4.4.2MFA作为产品设计和工艺改进的工具263
4.4.3MFA作为系统设计的工具263
4.4.4MFA作为人类社会代谢设计的工具263

参考文献265

译者序
当前，人类社会正面临巨大变革挑战。从原始文明、农业文明、工业文明到信息文明，人类推动社会不断进步，在改善衣食住行等基本生活条件和提高教育、医疗等人类福祉水平的同时，面临的资源环境与可持续发展挑战日益加剧。为了推动根本性变革、寻求可持续发展道路，联合国先后提出了千年发展目标、2030可持续发展目标，制定可持续发展路线图，努力推动资源节约、循环经济与可持续生产和消费。在世界各国都在积极探索资源高效、环境友好、低碳甚至零碳发展路径之时，中国也正积极承担发展中大国的责任，推进生态文明建设，努力形成节约能源资源和保护生态环境的产业结构、增长方式和消费模式。
物质是人类社会生存和发展的基础。人类社会对资源的开发和利用，直接或者间接导致了威胁人类生存和发展的资源和环境瓶颈问题，包括资源短缺、气候变化、生物多样性减少等。因此，推动人类社会进行根本性可持续发展变革的核心就是对这些资源的源、流和汇进行调控和优化。物质流分析理论与方法通过界定物质流动系统，搭建物质流分析账户，构建物质流过程模型，量化人类社会物质代谢特征，揭示物质流动规律，探索物质流量和存量变化的驱动机制，从而为资源可持续利用、管理及系统优化提供科学基础。
本书作为西方物质流分析领域的经典教材，从理论与实践相结合的角度，阐述了物质流分析的历史、目标和应用范围，系统介绍了物质流分析的理论方法体系，并结合具体案例阐明了物质流分析方法的应用实践，及其在资源管理、废物管理和环境管理等领域的政策支撑作用。此外，本书还专门介绍了物质流分析软件STAN安装和分析的具体步骤。本书作者维也纳工业大学的Paul HBrunner和Helmut Rechberger教授是物质流分析领域的开创性和代表性学者，他们对推动德语区、欧洲乃至全球物质流分析的发展做出了重要贡献。在与两位教授的多年交流合作中，我们深感把本书翻译并介绍给中文读者的必要性，也很高兴如今一起促成了中译本的出版。
本书可作为产业生态学和物质流分析等课程的基础教材和专业指导用书。我们希望通过这些物质流分析的专业基础知识、具体案例以及应用，能够为我国物质流分析教学与研究提供助益，并为从物质流动调控视角描述社会物质代谢特征，制定资源、废物和环境管理方略，优化生产和生活方式，在局地、区域以及国家等不同层面落实生态文明建设、推动碳达峰与碳中和贡献智慧和力量。
本书由刘刚、楚春礼翻译。感谢作者Paul HBrunner和Helmut Rechberger在本书翻译过程中提供的大力支持。感谢李想、欧阳锌、张怡等提供的技术协助。感谢CRC出版社及化学工业出版社对本书出版的大力支持。本书翻译正值2020年新冠肺炎疫情暴发期间，疫情带来的全球性影响也加深了我们对全球性、系统性可持续发展挑战的理解。
由于译者水平所限，书中可能存在疏漏之处，敬请广大读者给予批评和指教。

刘刚 楚春礼
2022年9月