文/龐貝 毛艷玲

陳彬作報告

空氣、土壤、水以及被它們包裹其中的億萬生命，構成了人類大致的“活動范圍”。我們在影響環(huán)境的同時，也被所處的生態(tài)環(huán)境所影響。

近年來，小到每個個體，上至整個國家，生態(tài)環(huán)保意識都有了進一步提升。“美麗中國”也成為實現(xiàn)中華民族偉大復興的“中國夢”的要義。“到2050年，實現(xiàn)城鄉(xiāng)環(huán)境優(yōu)美，生態(tài)良性循環(huán)，環(huán)境質量與現(xiàn)代化水平相適應”，不僅是一句口號，更需落實到具體的環(huán)境保護政策措施和觀念上來。

然而，在生態(tài)環(huán)境這樣一個復雜系統(tǒng)中，要實現(xiàn)有效管理、合理控制，政策尺度與發(fā)展步伐相協(xié)調，保證經濟社會穩(wěn)步運行與實現(xiàn)環(huán)保目標相匹配，卻并不簡單。它涉及的一個重要問題就是：以什么樣的尺子來衡量生態(tài)環(huán)境承載力，從而制定環(huán)保政策，達到有效管控，實現(xiàn)“美麗中國”。

陳彬，就是一個為生態(tài)環(huán)境保護制作標尺的人。

陳彬，北京師范大學教授，主要從事環(huán)境與生態(tài)管理研究，致力于研究解決資源要素識別、結構配置和過程診斷機制等難題。他一直身處環(huán)境生態(tài)學領域一線，進行相關科研和教學工作，學術研究重點圍繞環(huán)境生態(tài)復雜系統(tǒng)管理展開，側重于在城市及區(qū)域尺度下研究環(huán)境生態(tài)復雜系統(tǒng)模擬的理論和方法。他主持了一系列科研課題，包括國家杰青基金、國家重點研發(fā)計劃等，擔任國家自然科學基金創(chuàng)新研究群體項目“流域水環(huán)境、水生態(tài)和綜合管理”環(huán)境管理方向帶頭人。目前發(fā)表SCI論文200余篇，SCI論文H指數(shù)=42。陳彬于2012年獲國家科技進步二等獎，2014年獲教育部自然科學二等獎。

“可用能”實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境多維度評估理論架構

社會經濟的擴張式發(fā)展，給自然資源和生態(tài)環(huán)境帶來了巨大的壓力。資源過度開發(fā)和低效利用加劇了資源的稀缺程度。在傳統(tǒng)資源核算研究中，通常采用經濟價值度量或物質流解析方法進行評估，但這些方法極少考量資源的品質差異，難以系統(tǒng)量化不同資源對環(huán)境生態(tài)復雜系統(tǒng)的貢獻及其潛在環(huán)境影響。

針對這些問題，陳彬提出一套新的環(huán)境生態(tài)復雜系統(tǒng)核算理論與方法。從理論上講，該方法可為量化資源消耗程度和環(huán)境排放影響研究提供新的切入點；而在實踐操作層面，它可以為城市/區(qū)域的資源集約利用、優(yōu)化配置和環(huán)境生態(tài)規(guī)劃政策調控提供參考。

這套方法有什么不同？

在這套方法中，他創(chuàng)新性地引入了“可用能”這個概念，描述了系統(tǒng)相對參考環(huán)境可能供給的最大資源量。與傳統(tǒng)物質能量和貨幣核算不同，他將環(huán)境修復、生態(tài)系統(tǒng)服務、勞動力和資本要素納入核算中，并計算其等價可用能，考察主要經濟生產要素的不同作用，并進一步應用于經濟系統(tǒng)資源核算研究中。

他首次建立參考環(huán)境介質模型，依據(jù)不同的功能和特征將環(huán)境生態(tài)復雜系統(tǒng)分解為系列子部門，構建了可用能流核算賬戶及數(shù)據(jù)庫。研究結果表明工業(yè)和轉換部門的可用能損耗最大，而環(huán)境修復和勞動力的可用能投入則達到同一量級。

在上述研究基礎上，陳彬進一步分析具體的生態(tài)環(huán)境破壞事件，從事故原因及損害區(qū)域超標污染物識別污染源與污染物，選取可代表各類脅迫因子性質與強度的主要指標，建立網絡傳遞模型，量化受損區(qū)域的資源水平和環(huán)境退化水平，評估其潛在環(huán)境影響和損害程度，為完善環(huán)境生態(tài)保護標準的制定提供支持。與傳統(tǒng)環(huán)境損害評估研究不同，研究結果發(fā)現(xiàn)脅迫因子存在常規(guī)性傳遞和極端性傳遞路徑，對環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的影響存在傳遞效應。

上述相關研究形成10篇論文，發(fā)表在Renewable & Sustainable Energy Reviews，等能源資源管理類期刊，并引領國內外同行開展一系列后續(xù)研究（SCI他引次數(shù)達200余次）。在Web of Science中，以可用能(exergy)為關鍵詞檢索，自1965年首篇文獻出現(xiàn)至今，陳彬在該領域論文發(fā)表排名第九。國際著名同行、Energy期刊副主編Sciubba教授評述陳彬是“基于可用能進行系統(tǒng)與過程分析的國際權威專家”，并邀請他在羅馬大學作報告。劍橋大學André Cabrera Serrenho等發(fā)文指出很少文章從歷史演進的角度對資源可用能的供給及利用問題進行研究，陳彬則完成了中國資源可用能動態(tài)分析；英國利茲大學John Barrett課題組將他的12篇研究論文列為資源可用能核算研究的重要進展。

更加可喜的是，陳彬所提出的參考環(huán)境介質模型和生態(tài)網絡核算方法等成果，不僅在理論層面實現(xiàn)突破，在環(huán)境保護部污染排放總量控制司的管理實踐中也得到了運用，成果被認為“具有較強的創(chuàng)新和應用性，在總量減排管理上的到了運用，為我國主要污染物總量控制、區(qū)域環(huán)境管理等工作提供了技術支撐”。陳彬還主持和參與多項環(huán)境管理的國家標準制定工作，并當選為國家環(huán)保產業(yè)標準化技術委員會（SAC/TC275）委員。

同時，他提出的生態(tài)系統(tǒng)核算與管理研究成果已經運用到廣西壯族自治區(qū)的“十一五”發(fā)展實踐中，廣西發(fā)改委認為“推進了綠色GDP和環(huán)境污染排放核算……已成為我區(qū)在選擇與東盟以及國內其他區(qū)域和城市合作項目時的基本標尺”。

以新理論作標尺，揭示環(huán)境生態(tài)復雜演化機理

城市及區(qū)域作為一個非線性復雜系統(tǒng)，城市化所引發(fā)的區(qū)域生態(tài)環(huán)境問題實際上是環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)組織結構失衡的結果，需要針對生態(tài)演化過程特征構建有效和科學的分析模型。傳統(tǒng)分析多基于生產供給與消費需求截面進行模擬，對環(huán)境生態(tài)復雜系統(tǒng)的結構以及內部相互作用考慮不足。

陳彬基于“效用—功能—結構”分析，建立了環(huán)境生態(tài)復雜系統(tǒng)網絡模型，并開展行業(yè)政策模擬，研究可用能流在系統(tǒng)中的單向/雙向反饋過程以及促進/抑制機制，利用網絡流量、效用和控制分析方法識別各種可用能流和瓶頸因子，量化可用能流量和存量的因果反饋環(huán)，分析經濟部門之間的競爭、掠奪等共生關系；將關鍵政策因子納入到環(huán)境生態(tài)復雜系統(tǒng)演化模型中，對不同行業(yè)發(fā)展政策產生的效果進行中長期系統(tǒng)模擬，結合土地利用模式，為可再生資源、不可再生資源、生態(tài)服務、人力資源和貨幣資本等驅動因子調控提供情景分析和方案。

與傳統(tǒng)環(huán)境生態(tài)模擬不同，陳彬將可用能流計算的線性結構提升為網狀結構，明確資源消耗與產出的比例和強度關系，從時空尺度上對資源利用強度、環(huán)境負荷、開發(fā)程度與經濟效率等關鍵因子進行數(shù)值模擬。研究結果揭示了可用能分層降解機理，發(fā)現(xiàn)了資源代謝的金字塔型層級結構。同時，他又基于行業(yè)政策模擬，整合生態(tài)單元調控與系統(tǒng)調控，建立了分區(qū)環(huán)境生態(tài)精細管理模式，為城市/區(qū)域綜合管理規(guī)劃方案提供技術支撐。

他開展的新興能源產業(yè)效益評估和政策研究，被原國家電力監(jiān)管委員會應用于“十二五”電力規(guī)劃中，認為“有助于我會判斷未來新能源產業(yè)發(fā)展走勢，為合理制定‘十二五’電力規(guī)劃、安排電力建設提供了堅實的研究基礎”。

他采用全要素可用能流中長期模擬方法，進行的能源資源動態(tài)網絡核算與預測研究成果，被國家能源局綜合司認為“有助于我司判斷未來能源發(fā)展趨勢，為合理制定‘十二五’節(jié)能減排指標、加快能源結構調整提供了堅實的研究支撐”。

生態(tài)環(huán)境管理“學術公社”

相關成果還形成多篇論文，發(fā)表在Renewable& Sustainable Energy Reviews等環(huán)境生態(tài)管理類期刊，并產生較大的學術影響。加拿大國家工程院院士Marc Rosen多次引用陳彬的國家與行業(yè)尺度可用能代謝中長期模擬結果；耶魯大學森林與環(huán)境學院Robert Bailis引用他提出的能量代謝參數(shù)作為核算基準。

以新標尺作優(yōu)化生態(tài)環(huán)境的政策抓手

城市/區(qū)域發(fā)展通過復雜的產業(yè)結構配置資源，并進行資源消費和環(huán)境排放。因此，資源配置效率是直接制約其經濟增長的核心要素。如何在資源環(huán)境約束下優(yōu)化產業(yè)結構，是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展需要解決的關鍵問題。

以往的研究多聚焦單一資源的高效利用和優(yōu)化配置，較少考慮資源的品質差別和時空分異，難以實現(xiàn)資源配置的全局優(yōu)化。

針對資源配置結構紊亂和功能失調這一問題，陳彬另辟蹊徑，利用環(huán)境生態(tài)復雜系統(tǒng)網絡診斷與配置方法應用于部門規(guī)劃管理和政策研究，并取得了良好成效。

多生態(tài)要素網絡結構診斷與配置，可有效厘清阻礙城市/區(qū)域發(fā)展的關鍵節(jié)點和控制路徑，進而提出有針對性的全局優(yōu)化路徑和模式，并應用于部門規(guī)劃和管理實踐，為復雜環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)管理規(guī)劃與資源優(yōu)化配置提供了重要支撐。

具體創(chuàng)新點包括：

一、建立可用能網絡診斷模型

陳彬通過追蹤可用能在社會經濟系統(tǒng)中的轉化路徑發(fā)現(xiàn)：系統(tǒng)中的資源可用能通過不同部門和環(huán)節(jié)的消耗進行逐級累積。通過量化累積效應，可以克服傳統(tǒng)能量分析的不足，從資源品質特性和累積過程出發(fā)，識別社會經濟系統(tǒng)的低效轉化環(huán)節(jié)并提供系統(tǒng)優(yōu)化路徑。同時，從資源在系統(tǒng)的轉化部門鏈切入，考慮整個生產過程中的投入，通過納入生態(tài)系統(tǒng)服務等間接輸入因素，改進傳統(tǒng)的投入產出方法，衡量可用能量的轉化效率與消耗強度和有效關聯(lián)環(huán)境排放，建立環(huán)境排放與修復的等價可用能計算模型，進一步拓展了資源代謝網絡。這一方法不僅考慮了直接可用能消耗，還考慮了間接效應，將部門間接可用能消耗量計入資源核算賬戶，追蹤直接和間接的可用能耗及其關鍵控制因子和轉化路徑，實現(xiàn)社會經濟系統(tǒng)組織結構和轉化路徑的同步優(yōu)化。

二、提出生態(tài)導向的水資源供需平衡診斷與網絡優(yōu)化方法

在可用能核算基礎上量化生態(tài)水資源，納入水土流失等生態(tài)要素，計算和模擬流域實際水資源可用量，實現(xiàn)了水質與水量在水資源供需分析與模擬方面的統(tǒng)一，為系統(tǒng)解決水質型、工程型與資源型缺水提供了新思路。同時，引入生態(tài)虛擬水用戶，診斷包括虛擬結點與路徑的用水系統(tǒng)網絡結構，在用水效益和虛擬用水最大化條件下實現(xiàn)區(qū)域生態(tài)水資源優(yōu)化配置和管理。

三、提出碳代謝生態(tài)網絡優(yōu)化與配置模型

開發(fā)基于碳流的代謝網絡優(yōu)化與配置模型，整合直接碳和隱含碳，追蹤其全周期全過程的代謝情景，從而實現(xiàn)對碳流過程的控制。首次建立了面向區(qū)域碳代謝模型的生態(tài)網絡配置方法，實現(xiàn)了對于碳排路徑的追蹤。綜合考慮直接和間接效應，聯(lián)合網絡控制分析和互利性分析共同判斷對系統(tǒng)形成主要影響的碳排路徑和關鍵源，并根據(jù)其影響強度大小排列的優(yōu)先程度，從系統(tǒng)和過程生態(tài)的角度解析了碳排特征，提出了優(yōu)先調控模式，為碳減排管理提供了方法支撐。

這些成果發(fā)表在PNAS、Nature Climate Change 等國際一流學術期刊以及Environmental Science & Technology等環(huán)境管理重要學術期刊上，產生廣泛學術影響。歐盟城市代謝專家Chrysoulakis等在城市規(guī)劃研究前沿刊物大幅引用陳彬的研究成果，認為其提供了一種新的網絡環(huán)境分析工具開展城市代謝研究；美國杜克大學Stuart Borrett等多次引用其成果，并在國際通用網絡模擬軟件enaR中納入其開發(fā)的城市環(huán)境元網絡代謝算法。Energy Economics 期刊主編ANG Beng Wah教授發(fā)表綜述論文，認為陳彬“提供了一個IDA分析的新領域”。水足跡理論創(chuàng)始人、世界水足跡研究網絡主席Arjen Hoekstra教授將他的兩篇論文列為研究中國虛擬水貿易的典型代表。

陳彬參與制定重慶市低碳經濟區(qū)試點實施方案，提出了能源系統(tǒng)控制、空間布局與低碳排放方案的優(yōu)化組合，研究成果獲得重慶市發(fā)展研究獎三等獎，目前已獲實施。

他在可用能核算基礎上量化生態(tài)水資源，納入水土流失等生態(tài)要素，計算和模擬流域實際水資源可用量，并將這一方法應用于水利部發(fā)展研究中心的政策制定中。

他提出的生態(tài)導向的水資源供需平衡診斷與網絡優(yōu)化方法，應用到中國水利水電科學研究院的“流域生態(tài)與環(huán)境補償模式及實現(xiàn)機制研究”“水電可持續(xù)發(fā)展理論、技術和管理機制研究”，以及“我國綠色水電認證評估體系研究”等相關領域中。

可以說，這些成就，為我國生態(tài)、水土、空氣等的污染控制與環(huán)境保護提供了重要的政策抓手。

俗話說，沒有規(guī)矩，不成方圓。有了規(guī)矩之后，怎樣運用好它，讓它最大限度地發(fā)揮作用，這是陳彬一直在踐行的科研道路。

為“美麗中國”做規(guī)矩，這是個大事兒，期待陳彬和他的同路人一起不輟前行，和我們一同到達心目中的夢想家園。