陈彬：为环保做标尺

文/庞贝 毛艳玲

陈彬作报告

空气、土壤、水以及被它们包裹其中的亿万生命，构成了人类大致的“活动范围”。我们在影响环境的同时，也被所处的生态环境所影响。

近年来，小到每个个体，上至整个国家，生态环保意识都有了进一步提升。“美丽中国”也成为实现中华民族伟大复兴的“中国梦”的要义。“到2050年，实现城乡环境优美，生态良性循环，环境质量与现代化水平相适应”，不仅是一句口号，更需落实到具体的环境保护政策措施和观念上来。

然而，在生态环境这样一个复杂系统中，要实现有效管理、合理控制，政策尺度与发展步伐相协调，保证经济社会稳步运行与实现环保目标相匹配，却并不简单。它涉及的一个重要问题就是：以什么样的尺子来衡量生态环境承载力，从而制定环保政策，达到有效管控，实现“美丽中国”。

陈彬，就是一个为生态环境保护制作标尺的人。

陈彬，北京师范大学教授，主要从事环境与生态管理研究，致力于研究解决资源要素识别、结构配置和过程诊断机制等难题。他一直身处环境生态学领域一线，进行相关科研和教学工作，学术研究重点围绕环境生态复杂系统管理展开，侧重于在城市及区域尺度下研究环境生态复杂系统模拟的理论和方法。他主持了一系列科研课题，包括国家杰青基金、国家重点研发计划等，担任国家自然科学基金创新研究群体项目“流域水环境、水生态和综合管理”环境管理方向带头人。目前发表SCI论文200余篇，SCI论文H指数=42。陈彬于2012年获国家科技进步二等奖，2014年获教育部自然科学二等奖。

“可用能”实现生态环境多维度评估理论架构

社会经济的扩张式发展，给自然资源和生态环境带来了巨大的压力。资源过度开发和低效利用加剧了资源的稀缺程度。在传统资源核算研究中，通常采用经济价值度量或物质流解析方法进行评估，但这些方法极少考量资源的品质差异，难以系统量化不同资源对环境生态复杂系统的贡献及其潜在环境影响。

针对这些问题，陈彬提出一套新的环境生态复杂系统核算理论与方法。从理论上讲，该方法可为量化资源消耗程度和环境排放影响研究提供新的切入点；而在实践操作层面，它可以为城市/区域的资源集约利用、优化配置和环境生态规划政策调控提供参考。

这套方法有什么不同？

在这套方法中，他创新性地引入了“可用能”这个概念，描述了系统相对参考环境可能供给的最大资源量。与传统物质能量和货币核算不同，他将环境修复、生态系统服务、劳动力和资本要素纳入核算中，并计算其等价可用能，考察主要经济生产要素的不同作用，并进一步应用于经济系统资源核算研究中。

他首次建立参考环境介质模型，依据不同的功能和特征将环境生态复杂系统分解为系列子部门，构建了可用能流核算账户及数据库。研究结果表明工业和转换部门的可用能损耗最大，而环境修复和劳动力的可用能投入则达到同一量级。

在上述研究基础上，陈彬进一步分析具体的生态环境破坏事件，从事故原因及损害区域超标污染物识别污染源与污染物，选取可代表各类胁迫因子性质与强度的主要指标，建立网络传递模型，量化受损区域的资源水平和环境退化水平，评估其潜在环境影响和损害程度，为完善环境生态保护标准的制定提供支持。与传统环境损害评估研究不同，研究结果发现胁迫因子存在常规性传递和极端性传递路径，对环境生态系统的影响存在传递效应。

上述相关研究形成10篇论文，发表在Renewable & Sustainable Energy Reviews，等能源资源管理类期刊，并引领国内外同行开展一系列后续研究（SCI他引次数达200余次）。在Web of Science中，以可用能(exergy)为关键词检索，自1965年首篇文献出现至今，陈彬在该领域论文发表排名第九。国际著名同行、Energy期刊副主编Sciubba教授评述陈彬是“基于可用能进行系统与过程分析的国际权威专家”，并邀请他在罗马大学作报告。剑桥大学André Cabrera Serrenho等发文指出很少文章从历史演进的角度对资源可用能的供给及利用问题进行研究，陈彬则完成了中国资源可用能动态分析；英国利兹大学John Barrett课题组将他的12篇研究论文列为资源可用能核算研究的重要进展。

更加可喜的是，陈彬所提出的参考环境介质模型和生态网络核算方法等成果，不仅在理论层面实现突破，在环境保护部污染排放总量控制司的管理实践中也得到了运用，成果被认为“具有较强的创新和应用性，在总量减排管理上的到了运用，为我国主要污染物总量控制、区域环境管理等工作提供了技术支撑”。陈彬还主持和参与多项环境管理的国家标准制定工作，并当选为国家环保产业标准化技术委员会（SAC/TC275）委员。

同时，他提出的生态系统核算与管理研究成果已经运用到广西壮族自治区的“十一五”发展实践中，广西发改委认为“推进了绿色GDP和环境污染排放核算……已成为我区在选择与东盟以及国内其他区域和城市合作项目时的基本标尺”。

以新理论作标尺，揭示环境生态复杂演化机理

城市及区域作为一个非线性复杂系统，城市化所引发的区域生态环境问题实际上是环境生态系统组织结构失衡的结果，需要针对生态演化过程特征构建有效和科学的分析模型。传统分析多基于生产供给与消费需求截面进行模拟，对环境生态复杂系统的结构以及内部相互作用考虑不足。

陈彬基于“效用—功能—结构”分析，建立了环境生态复杂系统网络模型，并开展行业政策模拟，研究可用能流在系统中的单向/双向反馈过程以及促进/抑制机制，利用网络流量、效用和控制分析方法识别各种可用能流和瓶颈因子，量化可用能流量和存量的因果反馈环，分析经济部门之间的竞争、掠夺等共生关系；将关键政策因子纳入到环境生态复杂系统演化模型中，对不同行业发展政策产生的效果进行中长期系统模拟，结合土地利用模式，为可再生资源、不可再生资源、生态服务、人力资源和货币资本等驱动因子调控提供情景分析和方案。

与传统环境生态模拟不同，陈彬将可用能流计算的线性结构提升为网状结构，明确资源消耗与产出的比例和强度关系，从时空尺度上对资源利用强度、环境负荷、开发程度与经济效率等关键因子进行数值模拟。研究结果揭示了可用能分层降解机理，发现了资源代谢的金字塔型层级结构。同时，他又基于行业政策模拟，整合生态单元调控与系统调控，建立了分区环境生态精细管理模式，为城市/区域综合管理规划方案提供技术支撑。

他开展的新兴能源产业效益评估和政策研究，被原国家电力监管委员会应用于“十二五”电力规划中，认为“有助于我会判断未来新能源产业发展走势，为合理制定‘十二五’电力规划、安排电力建设提供了坚实的研究基础”。

他采用全要素可用能流中长期模拟方法，进行的能源资源动态网络核算与预测研究成果，被国家能源局综合司认为“有助于我司判断未来能源发展趋势，为合理制定‘十二五’节能减排指标、加快能源结构调整提供了坚实的研究支撑”。

生态环境管理“学术公社”

相关成果还形成多篇论文，发表在Renewable& Sustainable Energy Reviews等环境生态管理类期刊，并产生较大的学术影响。加拿大国家工程院院士Marc Rosen多次引用陈彬的国家与行业尺度可用能代谢中长期模拟结果；耶鲁大学森林与环境学院Robert Bailis引用他提出的能量代谢参数作为核算基准。

以新标尺作优化生态环境的政策抓手

城市/区域发展通过复杂的产业结构配置资源，并进行资源消费和环境排放。因此，资源配置效率是直接制约其经济增长的核心要素。如何在资源环境约束下优化产业结构，是实现可持续发展需要解决的关键问题。

以往的研究多聚焦单一资源的高效利用和优化配置，较少考虑资源的品质差别和时空分异，难以实现资源配置的全局优化。

针对资源配置结构紊乱和功能失调这一问题，陈彬另辟蹊径，利用环境生态复杂系统网络诊断与配置方法应用于部门规划管理和政策研究，并取得了良好成效。

多生态要素网络结构诊断与配置，可有效厘清阻碍城市/区域发展的关键节点和控制路径，进而提出有针对性的全局优化路径和模式，并应用于部门规划和管理实践，为复杂环境生态系统管理规划与资源优化配置提供了重要支撑。

具体创新点包括：

一、建立可用能网络诊断模型

陈彬通过追踪可用能在社会经济系统中的转化路径发现：系统中的资源可用能通过不同部门和环节的消耗进行逐级累积。通过量化累积效应，可以克服传统能量分析的不足，从资源品质特性和累积过程出发，识别社会经济系统的低效转化环节并提供系统优化路径。同时，从资源在系统的转化部门链切入，考虑整个生产过程中的投入，通过纳入生态系统服务等间接输入因素，改进传统的投入产出方法，衡量可用能量的转化效率与消耗强度和有效关联环境排放，建立环境排放与修复的等价可用能计算模型，进一步拓展了资源代谢网络。这一方法不仅考虑了直接可用能消耗，还考虑了间接效应，将部门间接可用能消耗量计入资源核算账户，追踪直接和间接的可用能耗及其关键控制因子和转化路径，实现社会经济系统组织结构和转化路径的同步优化。

二、提出生态导向的水资源供需平衡诊断与网络优化方法

在可用能核算基础上量化生态水资源，纳入水土流失等生态要素，计算和模拟流域实际水资源可用量，实现了水质与水量在水资源供需分析与模拟方面的统一，为系统解决水质型、工程型与资源型缺水提供了新思路。同时，引入生态虚拟水用户，诊断包括虚拟结点与路径的用水系统网络结构，在用水效益和虚拟用水最大化条件下实现区域生态水资源优化配置和管理。

三、提出碳代谢生态网络优化与配置模型

开发基于碳流的代谢网络优化与配置模型，整合直接碳和隐含碳，追踪其全周期全过程的代谢情景，从而实现对碳流过程的控制。首次建立了面向区域碳代谢模型的生态网络配置方法，实现了对于碳排路径的追踪。综合考虑直接和间接效应，联合网络控制分析和互利性分析共同判断对系统形成主要影响的碳排路径和关键源，并根据其影响强度大小排列的优先程度，从系统和过程生态的角度解析了碳排特征，提出了优先调控模式，为碳减排管理提供了方法支撑。

这些成果发表在PNAS、Nature Climate Change 等国际一流学术期刊以及Environmental Science & Technology等环境管理重要学术期刊上，产生广泛学术影响。欧盟城市代谢专家Chrysoulakis等在城市规划研究前沿刊物大幅引用陈彬的研究成果，认为其提供了一种新的网络环境分析工具开展城市代谢研究；美国杜克大学Stuart Borrett等多次引用其成果，并在国际通用网络模拟软件enaR中纳入其开发的城市环境元网络代谢算法。Energy Economics 期刊主编ANG Beng Wah教授发表综述论文，认为陈彬“提供了一个IDA分析的新领域”。水足迹理论创始人、世界水足迹研究网络主席Arjen Hoekstra教授将他的两篇论文列为研究中国虚拟水贸易的典型代表。

陈彬参与制定重庆市低碳经济区试点实施方案，提出了能源系统控制、空间布局与低碳排放方案的优化组合，研究成果获得重庆市发展研究奖三等奖，目前已获实施。

他在可用能核算基础上量化生态水资源，纳入水土流失等生态要素，计算和模拟流域实际水资源可用量，并将这一方法应用于水利部发展研究中心的政策制定中。

他提出的生态导向的水资源供需平衡诊断与网络优化方法，应用到中国水利水电科学研究院的“流域生态与环境补偿模式及实现机制研究”“水电可持续发展理论、技术和管理机制研究”，以及“我国绿色水电认证评估体系研究”等相关领域中。

可以说，这些成就，为我国生态、水土、空气等的污染控制与环境保护提供了重要的政策抓手。

俗话说，没有规矩，不成方圆。有了规矩之后，怎样运用好它，让它最大限度地发挥作用，这是陈彬一直在践行的科研道路。

为“美丽中国”做规矩，这是个大事儿，期待陈彬和他的同路人一起不辍前行，和我们一同到达心目中的梦想家园。