陳彬：為環保做標尺

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”。我們在影響環境的同時，也被所處的生態環境所影響。

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

然而，在生態環境這樣一個復雜系統中，要實現有效管理、合理控制，政策尺度與發展步伐相協調，保證經濟社會穩步運行與實現環保目標相匹配，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環境承載力，從而制定環保政策，達到有效管控，實現“美麗中國”。

陳彬，就是一個為生態環境保護制作標尺的人。

陳彬，北京師范大學教授，主要從事環境與生態管理研究，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。他一直身處環境生態學領域一線，進行相關科研和教學工作，學術研究重點圍繞環境生態復雜系統管理展開，側重于在城市及區域尺度下研究環境生態復雜系統模擬的理論和方法。他主持了一系列科研課題，包括國家杰青基金、國家重點研發計劃等，擔任國家自然科學基金創新研究群體項目“流域水環境、水生態和綜合管理”環境管理方向帶頭人。目前發表SCI論文200余篇，SCI論文H指數=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”實現生態環境多維度評估理論架構

社會經濟的擴張式發展，給自然資源和生態環境帶來了巨大的壓力。資源過度開發和低效利用加劇了資源的稀缺程度。在傳統資源核算研究中，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，難以系統量化不同資源對環境生態復雜系統的貢獻及其潛在環境影響。

針對這些問題，陳彬提出一套新的環境生態復雜系統核算理論與方法。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/區域的資源集約利用、優化配置和環境生態規劃政策調控提供參考。

這套方法有什么不同？

在這套方法中，他創新性地引入了“可用能”這個概念，描述了系統相對參考環境可能供給的最大資源量。與傳統物質能量和貨幣核算不同，他將環境修復、生態系統服務、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資源核算研究中。

他首次建立參考環境介質模型，依據不同的功能和特征將環境生態復雜系統分解為系列子部門，構建了可用能流核算賬戶及數據庫。研究結果表明工業和轉換部門的可用能損耗最大，而環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環境破壞事件，從事故原因及損害區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，量化受損區域的資源水平和環境退化水平，評估其潛在環境影響和損害程度，為完善環境生態保護標準的制定提供支持。與傳統環境損害評估研究不同，研究結果發現脅迫因子存在常規性傳遞和極端性傳遞路徑，對環境生態系統的影響存在傳遞效應。

上述相關研究形成10篇論文，發表在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研究（SCI他引次數達200余次）。在Web of Science中，以可用能(exergy)為關鍵詞檢索，自1965年首篇文獻出現至今，陳彬在該領域論文發表排名第九。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境介質模型和生態網絡核算方法等成果，不僅在理論層面實現突破，在環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、區域環境管理等工作提供了技術支撐”。陳彬還主持和參與多項環境管理的國家標準制定工作，并當選為國家環保產業標準化技術委員會（SAC/TC275）委員。

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

以新理論作標尺，揭示環境生態復雜演化機理

城市及區域作為一個非線性復雜系統，城市化所引發的區域生態環境問題實際上是環境生態系統組織結構失衡的結果，需要針對生態演化過程特征構建有效和科學的分析模型。傳統分析多基于生產供給與消費需求截面進行模擬，對環境生態復雜系統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，建立了環境生態復雜系統網絡模型，并開展行業政策模擬，研究可用能流在系統中的單向/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，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境生態復雜系統演化模型中，對不同行業發展政策產生的效果進行中長期系統模擬，結合土地利用模式，為可再生資源、不可再生資源、生態服務、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。

與傳統環境生態模擬不同，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、環境負荷、開發程度與經濟效率等關鍵因子進行數值模擬。研究結果揭示了可用能分層降解機理，發現了資源代謝的金字塔型層級結構。同時，他又基于行業政策模擬，整合生態單元調控與系統調控，建立了分區環境生態精細管理模式，為城市/區域綜合管理規劃方案提供技術支撐。

他開展的新興能源產業效益評估和政策研究，被原國家電力監管委員會應用于“十二五”電力規劃中，認為“有助于我會判斷未來新能源產業發展走勢，為合理制定‘十二五’電力規劃、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展趨勢，為合理制定‘十二五’節能減排指標、加快能源結構調整提供了堅實的研究支撐”。

生態環境管理“學術公社”

相關成果還形成多篇論文，發表在Renewable& Sustainable Energy Reviews等環境生態管理類期刊，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尺度可用能代謝中長期模擬結果；耶魯大學森林與環境學院Robert Bailis引用他提出的能量代謝參數作為核算基準。

以新標尺作優化生態環境的政策抓手

城市/區域發展通過復雜的產業結構配置資源，并進行資源消費和環境排放。因此，資源配置效率是直接制約其經濟增長的核心要素。如何在資源環境約束下優化產業結構，是實現可持續發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化配置，較少考慮資源的品質差別和時空分異，難以實現資源配置的全局優化。

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，利用環境生態復雜系統網絡診斷與配置方法應用于部門規劃管理和政策研究，并取得了良好成效。

多生態要素網絡結構診斷與配置，可有效厘清阻礙城市/區域發展的關鍵節點和控制路徑，進而提出有針對性的全局優化路徑和模式，并應用于部門規劃和管理實踐，為復雜環境生態系統管理規劃與資源優化配置提供了重要支撐。

具體創新點包括：

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中的轉化路徑發現：系統中的資源可用能通過不同部門和環節的消耗進行逐級累積。通過量化累積效應，可以克服傳統能量分析的不足，從資源品質特性和累積過程出發，識別社會經濟系統的低效轉化環節并提供系統優化路徑。同時，從資源在系統的轉化部門鏈切入，考慮整個生產過程中的投入，通過納入生態系統服務等間接輸入因素，改進傳統的投入產出方法，衡量可用能量的轉化效率與消耗強度和有效關聯環境排放，建立環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，實現社會經濟系統組織結構和轉化路徑的同步優化。

二、提出生態導向的水資源供需平衡診斷與網絡優化方法

在可用能核算基礎上量化生態水資源，納入水土流失等生態要素，計算和模擬流域實際水資源可用量，實現了水質與水量在水資源供需分析與模擬方面的統一，為系統解決水質型、工程型與資源型缺水提供了新思路。同時，引入生態虛擬水用戶，診斷包括虛擬結點與路徑的用水系統網絡結構，在用水效益和虛擬用水最大化條件下實現區域生態水資源優化配置和管理。

三、提出碳代謝生態網絡優化與配置模型

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

這些成果發表在PNAS、Nature Climate Change 等國際一流學術期刊以及Environmental Science & Technology等環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中納入其開發的城市環境元網絡代謝算法。Energy Economics 期刊主編ANG Beng Wah教授發表綜述論文，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試點實施方案，提出了能源系統控制、空間布局與低碳排放方案的優化組合，研究成果獲得重慶市發展研究獎三等獎，目前已獲實施。

他在可用能核算基礎上量化生態水資源，納入水土流失等生態要素，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展研究中心的政策制定中。

他提出的生態導向的水資源供需平衡診斷與網絡優化方法，應用到中國水利水電科學研究院的“流域生態與環境補償模式及實現機制研究”“水電可持續發展理論、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、水土、空氣等的污染控制與環境保護提供了重要的政策抓手。

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

為“美麗中國”做規矩，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。