第1章緒論    001
1.1物質代謝的發展    001
1.2物質流分析的發展背景與現狀    003
1.2.1總物質流    003
1.2.2氮、硫素物質流    005
1.3物質代謝引起的水環境生態負荷問題    008
1.3.1國內水環境風險研究的發展    009
1.3.2國外水環境風險研究的發展    010
1.4物質代謝研究的比較優勢和制約因素    012
1.4.1制約因素    012
1.4.2研究展望    013
參考文獻    013


第一篇總物質流分析    019
第2章物質流分析與核算    020
2.1物質流分析框架    020
2.2物質流分析評價指標    021
2.3物質流核算：以廣東省為例    023
2.3.1廣東省概況    024
2.3.2數據來源與處理    025
2.3.3物質流核算    026
參考文獻    039

第3章物質流的模型仿真技術    040
3.1繫統動力學簡介    040
3.1.1繫動力學概念及模型特點    040
3.1.2繫統動力學模型的基本要素    040
3.1.3繫統動力學的建模步驟    042
3.2MFA-SD模型理論及建構    042
3.2.1MFA-SD模型指標的選取    043
3.2.2MFA-SD模型的構建    047
3.2.3模型子繫統的構建    048
3.3基於MFA-SD模型的循環經濟評價分析    058
3.3.1模型檢驗    058
3.3.2模型仿真方案設計與分析    060
3.3.3模型的模擬與調控    061
3.3.4廣東省循環經濟發展政策性建議    072
參考文獻    074


第二素流分析    075
第4章我國社會磷代謝的時空特征    076
4.1空間邊界與時間邊界的選取     076
4.1.1空間邊界    077
4.1.2時間邊界    077
4素在社會經濟繫統的流動     078
4.3時間特征    079
4.3.1磷化工工業繫統    079
4.3.2農業種植繫統    080
4.3.3城市居民生活繫統    082
4.3.4農村居民生活繫統    084
4.3.5規模養殖繫統    086
4.3.6家庭飼養繫統    0884.4空間特征    089
4.4.1磷化工工業繫統    089
4.4.2農業種植繫統    092
4.4.3規模化養殖繫統    094
參考文獻    096

第5章食品鏈的素流分析:以廣州市為例    097
5.1食品鏈氮、磷流代謝結構與特征    098
5.1.1能源代謝特征    098
5.1.2數據來源與處理    099
5.2農業種植業    100
5.3規模化畜禽養殖、非規模化畜禽養殖    102
5.4城鎮和農村居民生活    103
5.5食品加工部門    106
參考文獻    108

第6章省級層面氮、素代謝分析    109
6.1遼寧省概況    109
6.2氮、磷、硫代謝分析方法    111
6.素代謝繫統邊界    111
6.素代謝繫統框架    111
6.素代謝途徑    111
6.素代謝拓撲結構    112
6.2.5量化分析模型    114
6.3遼素代謝分析    120
6.3.1遼寧省工業素代謝分析    120
6.3.2遼寧省農業素代謝分析    123
6.3.3遼寧省居民生活素代謝分析    124
6.4遼素代謝分析    125
6.4.1遼寧省工業素代謝分析    125
6.4.2遼寧省農業素代謝分析    127
6.4.3遼寧省居民生活素代謝分析    129
6.5遼素代謝分析    130
6.5.1遼寧省工業素代謝分析    130
6.5.2遼寧省居民生活素代謝分析    131
參考文獻    132


第三篇環境負荷及水環境風險評價    135
第7章物質代謝的環境負荷分析    136
7.1物質代謝結構與通量分析    136
7.2物質代謝的水體環境負荷    140
7.3物質代謝的大氣環境負荷    141
7.4物質代謝的土壤環境負荷    143
參考文獻    144

第8章物質代謝的水環境風險評價    145
8.1“深圳國際低碳城”發展概況    145
8.1.1地理位置及規劃分區    145
8.1.2經濟發展狀況    146
8.1.3產業結構    146
8.1.4水資源狀況    147
8.2“深圳國際低碳城”水環境現狀    148
8.2.1龍崗河    149
8.2.2丁山河    150
8.2.3杶梓河    152
8.3水環境風險評價方法    154
8.3.1風險源識別與受體分析    154
8.3.2評價指標體繫的構建    155
8.3.3評價指標分級標準    156
8.3.4評價指標權重的確定    157
8.3.5模糊綜合評價法    159
8.4水環境風險評價結果    162
參考文獻    163


第四篇環境負荷對策分析及預警措施    165
第9章物質代謝環境負荷的模擬評估及對策    166
9.1典型行業環境控制對策模擬評估    166
9.2流入地表素調控措施的模擬分析    168
9.2.1預測方法的選擇    168
9.2.2基於BP神經網絡預測流入水體磷流量    169
9.3環境控制對策    176
9.3.1水環境負荷控制對策    177
9.3.2大氣環境負荷控制對策    178
9.3.3土壤環境負荷控制對策    179
參考文獻    180

第10章降低物質代謝水環境風險的預警模擬及措施建議    181
10.1河流污染物擴散模型    181
10.1.1污染物的運動特征    181
10.1.2基本模型的推導求解    183
10.2水環境風險預警模型建立方法    185
10.2.1水質模型建立方法描述    185
10.2.2模型假設    186
10.2.3模型參數估計    186
10.2.4GIS與數學模型結合    188
10.3模型預測及結果分析    190
10.3.1瞬時源    190
10.3.2穩定源    195
10.4風險預警建議和措施    197
參考文獻    198

生態環境是支撐生態文明和美麗中國建設的基本前提，為貫徹落實新發展理念、充分考慮新發展階段要求、科學謀劃新思路提供了必需的資源和條件。隨著我國經濟的高質量發展，環境問題成為一個不可回避的重要問題。總書記始終心繫生態文明建設和生態環境保護，在赴各地考察和出席國內外重要會議時做出了一繫列重要批示，一貫強調“綠水青山就是金山銀山”的理念。
物質流分析方法是工業生態學領域中重要的研究工具，為生態環境問題的識別和生態環境對策的制定提供理論支撐。本書綜合筆者多年來在該領域的研究成果，繫統地闡述了物質代謝的發展、物質流分析的發展背景與現狀、物質代謝引起的水環境生態負荷問題、物質代謝研究的比較優勢和制約因素等內容，介紹了物質流的分析與核算以及物質流的模型仿真技術，並采用繫統動力學模型以典型省市為案例進行了分析素流分析方法，展現了我國社會磷代謝的時空特征和以廣州市為例的食品鏈素流分析，以及省級層面素代謝分析；構建了案例城市物質代謝的環境負荷並對其生態環境風險進行了分析和評價；最後，對環境負荷問題進行了對策分析，並提出了預警措施。全書主要包括緒論、總物質流分析素流分析、環境負荷及生態風險評價、環境負荷對策分析及預警措施幾部分，基本涵蓋了國家層面、行業層面、省級層面的物素流分析，提出了解決相應生態環境問題的對策。本書結合具體案例的研究，目的是增強讀者對應用物質流分析環境問題的理解等。
本書共10章，由高成康、董家華、陳宗嬌等編著，具體分工如下：第1章由朱素龍、高成博編著；第2章由由煥、高成康編著；第3章由由煥、李紅梅編著；第4章由田國、董家華編著；第5章、第6章由柳林、陳宗嬌編著；第7章由餘猛、李娜編著；第8章由安靜、曹磊編著，第9章由餘猛、吳凡編著；第10章由餘猛、高成康、魏子乾編著。全書最後由高成康、董家華、陳宗嬌統稿並定稿。本書是參與相關研究項目中的各位老師和同學集體智慧的結晶，對大家的辛苦付出深表感謝。感謝東北大學杜濤教授為本書提供的寶貴建議和完成各章編著的師生、科研人員。感謝化學工業出版社對本書出版的大力支持。另外，本書參考了部分國內外學者的論著以及同行的勞動成果，向所有參考文獻的作者致以誠摯謝意。
本書由國家自然科學基金(41871212)和中央高校重點科學研究引導項目(N2025008)資金資助，在此表示感謝。
限於編著者水平及編著時間，書中難免有不足和疏漏之處，敬請讀者不吝批評、賜教。

編著者
2022年6月