上海市经济-环境系统的物质输入分析

中国人口・资源与环境２００７年第１７卷第３期

ＣＨＩＮＡ

ＰＯＰＵＬＡＴＩＯＮ，蚴ＵＲＣＥＳＡＮＤ矾ⅥＲＯＮＭＥＮＴ

Ｖ０１．１７Ｎｏ．３２００７

上海市经济一环境系统的物质输入分析＋

黄晓芬１诸大建２

（１．上海市综合经济研究所，上海２０００３２；２．同济大学经济与管理学院，上海２０００９２）

摘要对区域或城市经济一环境系统的物质输入分析，可以判断可持续发展所处的状态，进而为区域或城市制定循环经济发展战略提供依据。利用物质流的理论和方法。依据欧盟指导原则，分桥了１９９０—２００３年闻上海市经济一环境系统的物质总需求和资源生产率等主要指标。研究结果表明：①上海市巨大的物质总需求和直接物质消耗给上海市的生态环境带来了巨大的压力；②１９９６年上海市的资源生产率是全国的１．２２倍。但２０００年日本的资源生产率是上海市的３６倍；③影响上海市的物质总需求或者环境质量的关键因素是技术和制度能力。在上述的分析基础上。提出在２０２０年之前上海市发展循环经济要注重于输入端的减物质化和加强循环经济的技术支撑研究与开发以及制度能力建设。

关键词循环经济；物质流分析；环境影响；资源生产率；上海市

中图分类号

Ｆ１３２文献标识码Ａ文意编号１１１０２—２１０４（２，１１０７）０３一∞９６—０４

我国正在大力将循环经济的发展理念贯穿到区域经济发展、城乡建设中，使资源得到最有效的利用。而物质

流分析（ＭＦＡ，ＭａｔｅｒｉａｌＦｌｏｗＡｎａｌｙｓｉｓ）为循环经济发展研究

物质流的系统边界从两方面界定，一方面是自然界所开挖的基本物质（原生的未被加工的物质和材料），另一方面是排泄到大自然的物质（固体废弃物、废水、废气）。由进口带来，由出口带走，而进出到地质、水文、气象等大自

然圈的流动则不考虑。

提供了一种新颖而简洁的思维方式与研究手段，具有重要的借鉴价值。例如，日本利用国家物质流结果，从资源生产率、循环利用率和最终处置量等３个指标设定制定了到２０１０年日本建设循环型社会的数量目标【ｌ』。目前世界上的物质流分析（ＭＦＡ）研究大多集中在国家层次和企业层次。而在城市这一中观层次进行ＭＦＡ研究的有英国的伦敦、德国西北部港口城市的汉堡、奥地利首都维也纳、澳大利亚东北部城市约克角、中国的香港和贵阳等城市做了研究。但总体上在城市这一中观层次上的ＭＦＡ研究成果还不是很多。本文运用物质流分析的理论和方法，对上海市经济一环境系统的物质输入进行计算和分析，其结果可以为上海市制定循环经济发展战略提供依据。

牲畜的生产、消费发生在经济圈内，因此并不列人投入，而饲养生畜的物质、牧草和进口的饲料则按投入物质处理，用于农地的自然肥作为代谢而加以处置。物质存量变化包括：机械和设备、建筑及基础设施、各种仓库的库存、耐用消费品、现有木材以及被管制的有毒有害垃圾。

输入端

市内开采

经济系统

净增存量

输出端固体废弃物空气污染物水中废弃物水污染物耗散性物质未使用开采

出口

・生物质・建筑材料

．化石燃料

・工业矿物・金属矿石未使用开采进口物质非直接流

物质吞吐量（每年）

１分析方法

１．１物质流分析的框架

在物质流分析的理论中，把社会经济系统看作一个整体，考察其总体的输入、消耗与输出，即“社会的新陈代谢”（见图１）。

非直接流，

图１物质流分析框架

Ｆｉｇ．１

ＧｅｎｅｒａｌＳｃｈｅｍｅｆｏｒＥｃｏｎｏｍｙ－ｗｉｄｅｍａｔｅｒｉａｌ

ｆｌｏｗａｃｃｏｕｎｔｉｎｇ

收稿日期：２００７一Ｏｌ一１１

作者简介：黄晓芬，博士，研究方向为循环经济和可持续发展。

＊国家自然科学基金（编号：７０６７３０６９）、上海市科技发展基金软科学研究博士生学位论文资助项目（编号：０１４）和上海市科委重大科技攻关

项目资助。

・９６・

万方数据　

黄晓芬等：上海市经济一环境系统的物质输入分析

隐藏流（ＨｉｄｄｅｎＦｌｏｗ，ＨＦ）是指人类为获得有用物质而动用的、没有进入社会经济系统之生产和消费过程的物质，也称为生态包袱（Ｅｃｏ—Ｒｕｃｋｓａｃｋ）。例如生产钢铁需要直接投入铁矿石，为了开采铁矿石又必须剥离大量岩石，后者并未直接进入钢铁产品的生产过程，更没有作为商品进入消费过程，故称为隐藏流，亦即生态包袱。隐藏流是经济系统的非直接投入，所以也称为非直接流，但习惯上把国内原料开采对应的隐藏流称为国内隐藏流或者非使用开采量，而把进口对应的隐藏流称为非直接流（Ｉｎｄｉｒｅｃｔ

Ｆｌｏｗ，１Ｆ）。

物质流分析的基本观点是人类活动所产生的环境影响在很大程度上取决于进入经济一环境系统的自然资源和物质的数量与质量。进入经济一环境系统的物质输入量越大，则废物产生量就越多。本文以“欧盟指导原则

（Ｅｕｒｏｓｔａｔｇｕｉｄｅｌｉｎｅｓ）”确立的框架为基础，并根据区域物质

流分析特点及上海市实际，主要对从输入端进入上海经济一环境系统的物质进行研究。１．２物质类型划分

根据“欧盟指导原则”，将本地采掘分为生物量、化石燃料、金属矿物、工业非金属矿物、建筑非金属矿物５种类型。对于中问消耗、进口和出口，除本地采掘的５种类型外还包括半成品及制成品，共６种类型。

根据上海市的实际情况，本文选择农作物、经济作物和林木的消费量作为生物量，化石燃料由原煤、原油和天然气的消费量等３部分组成，金属和工业矿物由金、铜、铝、铅、锌、铁矿石和原盐等物质组成，建筑非金属矿物由对粘土、砂和各种石料的消耗量组成。由于水资源占上海市物质总需求８５％以上，且每年的用水量比较平均，故没有计算水资源，这也符合欧盟指导原则。１．３数据来源及处理方法

区域物质流分析的难点在于物质进出口数据（此处的进口、出口是指上海市域内与中国其他省市物质流通以及与国外各国、地区的贸易，而不是通常意义上的国与国之间的进出口贸易。同时，由于上海是一个港口城市，中国其他各省市通过上海的港口通往国外的各种物质不包括在计算中。下文如无特殊说明，进口、出口均用此意）。数据主要取自上海市统计年鉴（１９９０—２００４）、上海市工业能源交通统计年鉴（２００２—２００４）和文献［２，３］以及对上海市１２个委办局等相关部门调研。隐藏流计算数据来自德国、日本和荷兰等国家公布的数据－４．５Ｊ。１．４指标说明

利用上述资料，本文计算了如下３个衡量经济系统物质消耗的主要指标：

物质总需求（Ｔｏｔａｌ

Ｍａｔｅｒｉａｌ

Ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ，ＴＭＲ）＝（国内万　

方数据直接物质输入＋生态包袱）＋（进口直接物质输入＋生态包袱），它是衡量经济一环境系统年度资源消耗总量指标，计入市内物质提取过程中产生的隐藏流和进口物质的隐藏流。隐藏流等于各类直接物质投入乘以相关的隐藏系数。虽然隐藏流并不直接服务于生产和消费活动，但却成为自然环境的生态包袱，资源利用技术进步的一个重要目的就是尽可能减少物质提取过程中产生的隐藏流数量，因此物质总需求还受到技术水平和物质循环利用状况的影

响。

直接物质输入（ＤＭｌ，Ｄｉｒｅｃｔ

Ｍａｔｅｒｉａｌ

Ｉｎｐｕｔｓ）是衡量自然

环境对经济一环境系统的直接物质投入，是生产和消费活动直接动用自然界的物质量，它等于国内物质提取量加上进１２：１物质的数量。ＤＭＩ主要受经济总量、经济结构和消费结构等因素的影响。直接物质输入（ＤＭＩ）＝物质总需求（ＴＭＲ）一生态包袱。

资源生产率（ＲＰ，ＲｅｓｏｕｒｃｅＰｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ）＝国内生产总值（ＧＤＰ）／直接物质投入量（ＤＭＩ）。作为自然资源与经济指标的综合，单位自然物质所产生的ＧＤＰ所表征的资源生产率，将是一个度量资源环境与社会经济相互关联作用的有效指标。“资源生产率”是能综合地表示产业和人们生活中如何有效利用资源的指标。因为天然资源是有限的并且在开采中会产生环境负荷，另外最终会成为废弃物，所以应该用较少的投入量高效地创造ＧＤＰ（国内生产总值），提高资源生产率。

２结果与讨论

２．１物质总需求与直接物质输入

从变化趋势方面分析，１９９０—２００３年上海市直接物质输入量和物质需求总量均呈递增的趋势。２００３年的直接物质输入量和物质总需求分别达到３．４７亿ｔ和１４．５３亿ｔ，分别是１９９０年的２．９６倍和１．８４倍，平均年递增分别为０．１８｛Ｌｔ和０．５１亿ｔ，平均年增长率为１５．１２％和６．４７％。２００１年直接物质输入量和物质总需求达到顶峰，分别为５．２１亿ｔ和１７．７６亿ｔ。由此可见，这期间上海市经济的高速增长是以自然环境的显著退化为代价的，并且这种对自然环境的破坏在不断地加剧。

综上所述，上海市正处于保持经济社会的高速发展阶段，同时带来大量自然资源的消耗，这也给上海市的生态环境带来了巨大的压力。２．２物质总需求成分分析

由物质需求总量的构成成分分析可以看出，上海市的生态包袱所占比例较高，２００３年达到６２％。基础设施建设物质，包括交通、房屋、水利等建设工程的挖方量物质是

需求总量的第二大贡献者。２００３年开挖与疏浚的挖方量

・９７

・

占了该年的１１％。建筑材料的数量是物质需求总量的第三大贡献者，２００３年占到该年度物质需求总量的９％。金属矿物是物质需求总量的第四大贡献者。虽然２００３年金属矿物只占物质需求总量的４％，但是金属矿物开采量及其生态包袱占物质需求总量的３９．７％，其中铁的开采量及其生态包袱占该项物质需求量的５１．９％。

１９９０—２００３年，上海市的物质需求总量构成基本相似，上海市的生态包袱所占比例较高，其次是基础设施建设物质和建筑材料两大物质。由于上海市的物质资源主要靠进口，巨大的生态包袱会给全国其他城市带来一定的环境影响。基础设施建设物质和建筑材料直接作为上海市的存量直接保留下来，造成上海的净增存量呈现上升的趋势。净增存量是经济增长的物质测定，净存量增加最好为零，此时物质投入恰等于物质排放。上海市的净增存量增长巨大，说明上海市的经济正在飞速地发展，这就要求上海市在制定循环经济发展战略时，需要从源头考虑物质

减量化。

２．３资源生产率

资源生产率的指标是发展循环经济最重要的数值目标之一。上海市的资源生产率从１９９０年以来总体上呈现增长的趋势，１９９０年其资源生产率为５５１．０５元／ｔ，２００３年为８０２．４ｌ元／ｔ，平均每年增长１９．３４元／ｔ，年增长率为３．５１％。其中２００１年的资源生产率最低，为４３１．０９元／ｔ，２１Ｘ１２年达到最高水平，为９３６．００元／ｔ。与全国的资源生产率相比，历年来上海市稍高一些。１９９６年上海市的资源生产率为７７７．９２元／ｔ，而全国的为６３７．２９元／ｔ，是全国的１．２２倍。

但是与发达国家相比，上海市的资源生产率差距还很大。２０００年上海市的资源生产率为５５２．５５元／ｔ，而同年日本的资源生产率为２８万日元／ｔＥｌ｜，按汇率１：１４折算成人民币为２００００元／ｔ，是上海市２０００年的３６倍。

如果上海市发展循环经济采用倍数３的战略，到２０２０年上海市的资源生产率应该是２４０７．２３元／ｔ，与日本的资源生产率水平相差还很大。资源生产率不仅反映了技术水平高低，而且还与技术结构有关。技术进步既有资源开发利用技术，也有环境保护技术，应该说两者对人类都是有效的创新。但是，在经济建设的初期，技术进步存在严重的不对称性，表现为市场机制更有利于资源开发利用技术的创新，而对环境保护技术激励不足。上海市在发展循环经济时，应该注意与科技兴市战略相结合，引导科技向提高资源生产率或减物质化方向的创新。２．４基于物质输入的环境影响分析

利用对经济一环境系统的物质输入结果，结合环境压力方程（ＩＰＡＴ），可以进一步分析物质输入对环境的影响。

・９８・

万　

方数据中国人口・资源与环境２００７年第３期

环境压力方程（ＩＰＡＴ）是西方学者在２０世纪７０，８０年代，经过反复讨论才确定下来的，经过验证可以用来做定量计算。环境压力方程或ＩＰＡＴ公式，如公式１所示：

，＝Ｐ×Ａ×Ｔ

（１）

式中：卜即Ｉｍｐａｃｔ，环境负荷或环境冲击，可以用物质

总需求（ＴＭＲ）表示；Ｐ一即Ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ，人口；Ａ一即

Ａｆｆｌｕｅｎｃｅ，富裕程度，可以用人均ＧＤＰ表示；’卜即

Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，技术和制度能力，可以用ＴＭＲ／ＧＤＰ表示。

环境压力方程（口ＡＴ）告诉我们，人类发展对资源和环境等自然资本的影响主要受到人Ｖｌ增长、消费增长和技术能力的制约，因此可以根据３个因子的情况和变化具体地判断人类发展对环境的总体影响，这为可持续发展从概念转化为政策提供了基本的途径。在国内，诸大建教授应用环境压力方程（ＩＰＡＴ）于中国的循环经济研究中，提出了中国循环经济发展的Ｃ模式１６ｊ。

以ｉ、ｐ，ａ、ｔ分别表示Ｉ、Ｐ、Ａ和Ｔ的变化率。由公式１可以计算出经济社会的发展对环境的冲击影响。在计算时考虑到各项指标的变化率皆很小，所以可用近似的观念以相加的关系代替相乘，即ｉ＝Ｐ＋ａ＋ｔ。这样做的优点是，可以将ＴＭＲ表示为人口、财富和技术的线性函数，从而找到影响ＴＭＲ的关键因素（见图２）。

．・‘人１２１增长率－４－ＴＭＲ／ＧＤＰ增长率

．●—。’

。厶：贫：／宴＼二／．／仁２式！ｚ

｝镛劬拣妒７时问（年、

ｌ哪面２面妒３

一

图２基于物质输入的上海市环境影响分析

Ｆｉｇ．２

ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＩｍｐａｃｔＡｎａｌｙｓｉｓｏｆ

Ｓｈａｎｇｈａｉ

Ｂａｓｅｄ

ｏｎ

ｔｈｅＭａｔｅｒｉａｌＩｎｐｕｔ

由图２可以看出，ＴＭＲ增长率曲线与ＴＭＲ／ＧＤＰ增长率曲线的趋势变化较为相同，所以可以得知上海市的环境冲击变化与ＴＭＲ／ＧＤＰ有密切的关系，而与个人财富的增加以及人口的增长关系不大。用ＳＰＳＳ统计软件分析，进行零阶相关分析，得出两两简单相关系数表明，ＴＭＲ增长率和ＴＭＲ／ＧＤＰ增长率的相关系数为０．９８７５，显著性概率Ｐ＝Ｏ．０００＜０．０５，呈现相关关系。而ＴＭＲ增长率与人Ｉ：１增长率、人均ＧＤＰ增长率没呈现显著的正相关关系。进一步对ＴＭＲ增长率、ＴＭＲ／ＧＤＰ增长率、人口增长率、人均ＧＤＰ增长率进行偏相关分析表明，ＴＭＲ增长率和ＴＭＲ／ＧＤＰ增长率的偏相关系数为１．００００，显著性概率Ｐ＝０．０００＜０．０５，说明剔除变量人口增长率、人均ＧＤＰ增长率的影响后，ＴＭＲ增长率和ＴＭＲ／ＧＤＰ增长率仍呈现显著的正相关关系。因此，通过环境冲击影响分析，我们找到影

黄晓芬等：上海市经济一环境系统的物质输入分析

响上海市ＴＭＲ或者环境质量的关键因素是技术和制度能力。上海市发展循环经济，其战略应该选择与科技兴市战略相结合，加强对发展循环经济的技术支撑和政策支持。

参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）

［１］诸大建，黄晓芬．循环经济的对象一主体一政策模型研究［Ｊ］．南

开学报（社会哲学科学版），２００５，（４）：８６—９３．［Ｚｈｕｍｊｉａｎ，Ｈｕａｎｇ

Ｘｉａｏｆｅｎ．ＢｕｉｌｄｉｎｇＵｐ

ａ

ＭｏｄｅｌｆｏｒＣｉｒｃｕｌａｒ

Ｅｃｏｎ０ＩＩＩｙＢａｓｅｄＯｎＯｂｊｅｃｔ，

３结论

本文利用物质流的理论和方法，首次分析了上海市经济一环境系统的物质资源基础。将上海市经济一环境系统的资源消耗特征及其年际变化与中国、日本等国家物质流的分析结果进行了比较，结果表明：

（１）上海市的经济社会发展是以消耗大量的资源和以一定的环境退化换来的，２００２年上海市的物质总需求是中国的２．２６％，上海市的直接物质输入是中国的８．５５％，

而上海市的ＧＤＰ只占全国的５．１４％。

ＭａｉｎＢｏｄｙ

Ａｎｄ

Ｐｏｌｉｃｙ［Ｊ］．ＮａｎｋａｉＪｏｕｒｎａｌ（Ｐｈｉｌｏｓｏｐｈｙ＆Ｓｏｃｉａｌ

Ｓｃｉｅｎｃｅ），２００５，（４）：８６—９３．］

［２］蒋应时．上海市循环经济发展报告（２００５）［Ｍ］．上海：上海人民出

版社，２００５：１～５０．［ＪｉａｎｇＹｉｎｇｓｈｉ．ＳｈａｎｇｈａｉＣｉｗｕｌａｒＥｃｏｎｏｍｙＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＲｅｐｏｒｔ（２００５）．Ｓｈａｎｇｈａｉ：ＳｈａｎｇｈａｉＰｅｏｐｌｅＰｒｅｓｓ，２００５：１～

５０．］

［３］李良园．上海市循环经济研究［Ｍ］．上海：上海交通大学出版社，

２００４：４０～８０．［ＬｉＬｉａｎｇｙｕａｎ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ

ｏｎ

Ｃｉｒｅｕｌａｒ

Ｅｃｏｎｏｍｙ

ｏｆ

Ｓｈａｎｇｈａｉ［Ｍ］．Ｓｈａｎｇｈａｉ：Ｓｈａｎｇｈａｉ～８０．］［４］Ａｄｒｉａａｎｓｅ

ＪｉａｏＴｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＰｒｅｓｓ，２００４：４０

（２）上海市资源生产率的水平明显低于发达国家，说明上海市资源开发粗放，且利用效率低下，揭示了上海市高速经济发展的高额生态环境代价特征。

（３）通过上海市的环境压力影响分析和运用ＳＰＳＳ统计软件进行统计分析，发现上海市的技术结构和制度能力是影响物质总需求变化的关键因素。

在２０２０年之前，上海市发展循环经济应该注重输入端的减物质化和加强循环经济的技术支撑以及制度能力建设。

（编辑：王兴杰）

Ａ，ｅｔａ１．ＲｅｓｏｕｒｃｅＦｌｏｗｓ：Ｔｈｅ１１１ａｔ矗ａｌｂａｓｉｓｏｆｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ

ｅｃｏｎｏｍｉｅｓ［ＭＪ．Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，ＤＣ：ｗｏｒｌｄＲｅｓｏｕｒｃｅｓＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，１９９７：５０

—８０．

１５ｊＭａｔｔｈｅｗｓ，Ｅ．ｅｔａ１．ＴｈｅＷｅｉｇｈｔｏｆＮａｔｉｏｎｓ－ＭａｔｅｒｉａｌＯｕｔｆｌｏｗｓｆｒｏｍ

Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ

Ｅｃｏｎｏｍｉｅｓ［Ｍ］．Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，ＤＣ：Ｗｏｒｌｄ

ＲｅｓｏｕｒｃｅｓＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，

２０００：１～２５．

［６］诸大建，臧漫丹，朱远．ｃ模式：中国发展循环经济的战略选择

［Ｊ］．中国人口・资源与环境，２００５，１５（６）：８～１２．［ＺｈｕＤａｊｉａｎ，

Ｚａｎｇ

Ｍａｎｄａｎ，ＺｈｕＹｕａｎ．ＭｏｄｅｌＣ：ＴｈｅＳｔｒａｔｅｇｉｃＣｈｏｉｃｅｆｏｒＣｈｉｎａ’ｓ

ＣｉｒｃｕｌａｒＥｃｏｎｏｍｉｃ

Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ［Ｊ］．Ｃｈｉｎａ

ＰｏｐｕｌａｔｉｏｎＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄ

Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，２００５，１５（６）：８～１２．］

Ｍａｔｅｒｉａｌ

ＩｎｐｕｔＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＳｈａｎｇｈａｉＥｃｏｎｏｍｉｃａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ

Ｓｙｓｔｅｍ

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ＺＨＵ

Ｄａ－ｊｉａｎ

（１．Ｓｈａｎｇｈａｉ

Ｅｃｏｎｏｍｉｃ

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Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ

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ｃａｐａｂｉｌｉｔｙｆｏｒｃｉｒｃｕｌａｒｅｃｏｎｏｍｙ．

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ａｎａｌｙｓｉｓ．ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ

ｉｍｐａｃｔ；ｒｅｓｏｕｒｃｅ

ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ；Ｓｈａｎｇｈａｉｃｉｔｙ

万方数据　

・９９

・

上海市经济-环境系统的物质输入分析

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

黄晓芬， 诸大建， HUANG Xiao-fen， ZHU Da-jian

黄晓芬,HUANG Xiao-fen(上海市综合经济研究所,上海,200032)， 诸大建,ZHU Da-jian(同济大学经济与管理学院,上海,200092)

中国人口·资源与环境

CHINA POPULATION RESOURCES AND ENVIRONMENT2007,17(3)6次

参考文献(6条)

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2. 蒋应时 上海市循环经济发展报告(2005) 2005

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引证文献(6条)

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2. 陈波. 杨建新. 石垚. 欧阳志云 城市物质流分析框架及其指标体系构建[期刊论文]-生态学报 2010(22)

3. 尹科. 彭晓春. 陈志良. 梁菁 基于物质流分析的可持续发展方法探讨——以珠江三角洲为例[期刊论文]-环境科学与技术 2009(7)

4. 钱翌. 杨立杰. 段克 青岛市环境-经济系统的物质流分析[期刊论文]-青岛科技大学学报（社会科学版） 2009(1)5. 尹科. 彭晓春. 陈志良. 梁青 我国物质流研究述评[期刊论文]-环境保护与循环经济 2009(1)

6. 仇方道. 佟连军. 李博 煤炭城市生态经济系统物质输入输出及影响因素——以阜新市为例[期刊论文]-自然资源学报 2009(1)

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